本發(fā)明涉及一種高層建筑物儲(chǔ)能水管發(fā)電系統(tǒng)，屬于能源回收利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，我國(guó)生活污水排放量不斷增加，生活污水的處理回收顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種高層建筑物儲(chǔ)能水管發(fā)電系統(tǒng)，能夠?qū)⒏邔咏ㄖ锏奈鬯M(jìn)行發(fā)電處理。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種高層建筑物儲(chǔ)能水管發(fā)電系統(tǒng)，包括儲(chǔ)能水管裝置、下水管道裝置、高層建筑物、水輪機(jī)及發(fā)電系統(tǒng)，其中，

所述儲(chǔ)能水管裝置設(shè)置在高層建筑物下水管道旁邊，儲(chǔ)能水管裝置包括雨水進(jìn)水管道、儲(chǔ)能污水引水管道、儲(chǔ)能水管、儲(chǔ)能污水排水管道，所述雨水進(jìn)水管道設(shè)置在樓層頂部，與儲(chǔ)能水管直接連通，將樓頂雨水引入儲(chǔ)能水管中；所述雨水進(jìn)水管道在下水管道中有一個(gè)朝上的缺口；所述儲(chǔ)能水管內(nèi)設(shè)置三個(gè)水位，分別為停止水位h0、發(fā)電水位h1、最高水位h2，通過(guò)液位信號(hào)器來(lái)感應(yīng)液面高度，當(dāng)儲(chǔ)能水管內(nèi)水位達(dá)到發(fā)電水位h1時(shí)，水輪機(jī)開(kāi)始發(fā)電，當(dāng)水位下降到停止水位h0時(shí)，水輪機(jī)停止發(fā)電，遇暴雨時(shí)節(jié)，水位達(dá)到最高水位h2時(shí)，多余污水由雨水進(jìn)水管道的朝上缺口流入下水管道；所述儲(chǔ)能污水引水管道與儲(chǔ)能水管通過(guò)閥門(mén)連接，并在下水管道中有一個(gè)朝上的缺口，當(dāng)儲(chǔ)能水管中水位在閥門(mén)下方則閥門(mén)打開(kāi)，隨著水位的逐漸升高，借助水壓力會(huì)將閥門(mén)關(guān)閉，此時(shí)污水從儲(chǔ)能污水引水管道的缺口流至下水管道；所述儲(chǔ)能污水排水管道在清洗儲(chǔ)能水管時(shí)將污水排至下水管網(wǎng)；

所述下水管道裝置包括備用雨水進(jìn)水管道、下水污水引水管道、下水管道、下水污水排水管道，所述備用雨水進(jìn)水管道設(shè)置在雨水進(jìn)水管道上面，當(dāng)遇大規(guī)模雨水時(shí)，積水多至備用雨水進(jìn)水管道高度時(shí)，積水由備用雨水進(jìn)水管道直接通過(guò)下水管道流下；所述下水污水引水管道從一樓開(kāi)始設(shè)置，一樓至四樓與下水管道直接相連，四樓以上樓層均與儲(chǔ)能水管裝置中的儲(chǔ)能污水引水管道相連；所述下水管道將污水通過(guò)下水污水排水管道直接排至下水管網(wǎng)中；

所述水輪機(jī)及發(fā)電系統(tǒng)包括發(fā)電進(jìn)水管道、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、積水池、積水池排水管道，所述發(fā)電進(jìn)水管道與儲(chǔ)能水管連通，將污水引至水輪機(jī)，使其轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作，并將電能輸出并網(wǎng)或直接給高樓自來(lái)水增壓泵進(jìn)行供電運(yùn)行；所述積水池為蓄水裝置，多余積水通過(guò)積水池排水管道排至下水管網(wǎng)。

前述的停止水位h0占高層建筑物樓高的1/3，所述發(fā)電水位h1占整棟樓高的次頂層，所述h2最高水位為高層建筑物樓高。

前述的儲(chǔ)能水管為等直徑的或者不等直徑的。

前述的儲(chǔ)能水管為不等直徑時(shí)，分為3段，分別為r1、r2和r3，直徑比為r1：r2：r3=3：2：1，各段的高度各占整個(gè)樓高的1/3。

前述的儲(chǔ)能污水引水管道從五樓開(kāi)始設(shè)置。

前述的儲(chǔ)能污水排水管道中設(shè)置常閉閥門(mén)k1，在進(jìn)行水管的除污清洗時(shí)打開(kāi)。

前述的發(fā)電進(jìn)水管道與水輪機(jī)之間通過(guò)常開(kāi)閥門(mén)k2連接，常開(kāi)閥門(mén)k2在進(jìn)行水管的除污清洗時(shí)關(guān)閉。

前述的水輪機(jī)采用沖擊式水輪機(jī)。

前述的高層建筑物為10層以上或房屋高度大于28m的住宅建筑。

本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：

本發(fā)明將高層建筑物的污水通過(guò)儲(chǔ)能水管的形式進(jìn)行保存，匯集到一起進(jìn)行集中發(fā)電處理，生產(chǎn)出來(lái)的電能進(jìn)行并網(wǎng)或是給增壓泵供電，極大的節(jié)省了能源，合理再利用水資源，改善了環(huán)境，經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益明顯。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明中儲(chǔ)能水管裝置布置圖；

圖3(a)是本發(fā)明中等直徑儲(chǔ)能水管裝置布置圖

圖3(b)是本發(fā)明中不等直徑儲(chǔ)能水管裝置布置圖；

圖4是本發(fā)明中下水管道裝置布置圖；

圖5是本發(fā)明中水輪機(jī)及發(fā)電系統(tǒng)布置圖；

圖中：

h0為儲(chǔ)能水管的停止水位；h1為儲(chǔ)能水管的發(fā)電水位；h2為儲(chǔ)能水管的最高水位；

a1為雨水進(jìn)水管道口；a2為備用雨水進(jìn)水管道口；

r為等直徑儲(chǔ)能水管內(nèi)徑；r1、r2、r3為不等直徑儲(chǔ)能水管三個(gè)內(nèi)徑；

b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7、b8、b9、b10、b11、b12為各樓層的引水裝置入口；

c5、c6、c7、c8、c9、c10、c11、c12為污水引水裝置在下水管道中朝上的缺口；

d5、d6、d7、d8、d9、d10、d11、d12為污水引水裝置與儲(chǔ)能水管相連的閥門(mén)；

e0為下水管道出口；e1為儲(chǔ)能水管進(jìn)入下水管網(wǎng)出口；e2為儲(chǔ)能水管進(jìn)入發(fā)電進(jìn)水管道進(jìn)口；e3為積水池排水管道進(jìn)入下水管網(wǎng)出口；

k1為常開(kāi)閥門(mén)，k2為常閉閥門(mén)。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明的高層建筑物儲(chǔ)能水管發(fā)電系統(tǒng)如圖1所示，包括儲(chǔ)能水管裝置1、下水管道裝置2、高層建筑物3、水輪機(jī)及發(fā)電系統(tǒng)4。具體的，

如圖2所示，儲(chǔ)能水管裝置1包括雨水進(jìn)水管道1-1、儲(chǔ)能污水引水管道1-2、儲(chǔ)能水管1-3、儲(chǔ)能污水排水管道1-4，其中，雨水進(jìn)水管道1-1設(shè)置在樓層頂部，與儲(chǔ)能水管1-3直接連通，將樓頂雨水從雨水進(jìn)水管道口a1引入儲(chǔ)能水管1-3中。雨水進(jìn)水管道1-1在下水管道2-3中有一個(gè)朝上的缺口，當(dāng)儲(chǔ)能水管1-3水面高度達(dá)到最高水位h2時(shí)，水溢出經(jīng)由該缺口流入下水管道2-3；當(dāng)有大規(guī)模雨水降臨時(shí)，樓頂積水可由備用雨水進(jìn)水管道2-1直接由下水管道2-3流下。本發(fā)明結(jié)合12層樓進(jìn)行介紹，儲(chǔ)能污水引水管道1-2從五樓開(kāi)始設(shè)置，對(duì)于不等高度的高層建筑物都可以從五樓開(kāi)始設(shè)置。儲(chǔ)能污水引水管道1-2與儲(chǔ)能水管1-3通過(guò)閥門(mén)（d5—d12）連接，并在下水管道中有一個(gè)朝上的缺口（c5—c12）；當(dāng)儲(chǔ)能水管1-3中水位在閥門(mén)下方則閥門(mén)打開(kāi)，隨著水位的逐漸升高，借助水壓力會(huì)將閥門(mén)關(guān)閉，此時(shí)污水從缺口流至下水管道。儲(chǔ)能水管1-3內(nèi)設(shè)置三個(gè)水位，分別為停止水位h0、發(fā)電水位h1、最高水位h2，通過(guò)液位信號(hào)器來(lái)感應(yīng)液面高度，取h0為整棟樓高的1/3，h1為占整棟樓高的次頂層，h2為整棟樓高。當(dāng)儲(chǔ)能水管1-3內(nèi)水位達(dá)到發(fā)電水位h1時(shí)，水輪機(jī)開(kāi)始發(fā)電；當(dāng)水位下降到停止水位h0時(shí)，停止發(fā)電，遇暴雨時(shí)節(jié)，水位達(dá)到最高水位h2時(shí)，多余污水由雨水進(jìn)水管道1-1的朝上缺口流入下水管道，或由備用雨水進(jìn)水管道直接流入下水管道。儲(chǔ)能污水排水管道1-4為在清洗儲(chǔ)能水管1-3時(shí)將污水排至下水管網(wǎng)。儲(chǔ)能污水排水管道1-4中設(shè)置常閉閥門(mén)k1，在進(jìn)行水管的除污清洗時(shí)打開(kāi)，圖中e1為儲(chǔ)能水管進(jìn)入下水管網(wǎng)出口。

儲(chǔ)能水管裝置設(shè)置在靠近高層建筑物下水管道旁邊，通過(guò)引水裝置（污水引水管道）將雨水、生活污水引入到儲(chǔ)能水管中，其中，引水裝置在儲(chǔ)能水管中通過(guò)一個(gè)閥門(mén)連接，當(dāng)儲(chǔ)能水管中水位在閥門(mén)下方則閥門(mén)打開(kāi)，隨著水位的逐漸升高，借助水壓力會(huì)將閥門(mén)關(guān)閉。引水裝置在下水管道中有一個(gè)朝上的缺口，當(dāng)連接儲(chǔ)能水管的閥門(mén)關(guān)閉的時(shí)候，樓道出水則從該缺口出流；當(dāng)儲(chǔ)能水管中水位超過(guò)一定高度h1的時(shí)候即可以開(kāi)始發(fā)電，水位降至h0時(shí)停止發(fā)電；遇暴雨時(shí)節(jié)，當(dāng)水位超過(guò)最高水位h2時(shí)，多出的水通過(guò)缺口由下水管道流出。

如圖3所示，儲(chǔ)能水管的直徑可以是等直徑的也可以為不等直徑，圖3（a）為等直徑儲(chǔ)能水管裝置示意圖，參見(jiàn)圖3（b）的不等直徑儲(chǔ)能水管裝置示意圖，不等直徑分為3段，直徑分別為r1、r2和r3，不等直徑的r1：r2：r3優(yōu)選為3：2：1的關(guān)系，各段的高度各占整個(gè)樓高的1/3，將更多的水儲(chǔ)蓄在高處能夠提高勢(shì)能，增加整體系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

如圖4所示，下水管道裝置2包括備用雨水進(jìn)水管道2-1、下水污水引水管道2-2、下水管道2-3、下水污水排水管道2-4，其中，備用雨水進(jìn)水管道2-1設(shè)置在雨水進(jìn)水管道1-1上面，當(dāng)遇大規(guī)模雨水時(shí)，積水較多至備用雨水進(jìn)水管道2-1高度時(shí)，積水由備用雨水進(jìn)水管道口a2直接通過(guò)下水管道2-3流下。下水污水引水管道2-2從一樓開(kāi)始設(shè)置（圖3中，b1—b12為下水污水引水管道入口），一樓至四樓與下水管道2-3直接相連，四樓以上樓層均與儲(chǔ)能水管裝置1中的儲(chǔ)能污水引水管道1-2相連。下水管道2-3將污水通過(guò)下水污水排水管道2-4直接排至下水管網(wǎng)中。下水污水排水管道2-4將污水直接排至下水管網(wǎng)中，圖中，e0為下水管道出口。

如圖5所示，水輪機(jī)及發(fā)電系統(tǒng)4包括發(fā)電進(jìn)水管道4-1、水輪機(jī)4-2、發(fā)電機(jī)4-3、積水池4-4、積水池排水管道4-5，其中，發(fā)電進(jìn)水管道4-1與水輪機(jī)4-2之間通過(guò)常開(kāi)閥門(mén)k2連接，常開(kāi)閥門(mén)k2在進(jìn)行水管的除污清洗時(shí)關(guān)閉。發(fā)電進(jìn)水管道4-1與儲(chǔ)能水管連通，將污水引至水輪機(jī)4-2，使其轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)4-3工作，并將電能輸出并網(wǎng)或直接給高樓自來(lái)水增壓泵進(jìn)行供電運(yùn)行。積水池4-4為蓄水裝置，多余積水通過(guò)積水池排水管道4-5排至下水管網(wǎng)，圖中，e2為發(fā)電進(jìn)水管道進(jìn)入積水池進(jìn)口，e3為積水池排水管道進(jìn)入下水管網(wǎng)出口。

本發(fā)明的水輪機(jī)4-2采用的沖擊式水輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電，所發(fā)出的電能可以并網(wǎng)，也可以直接給高樓自來(lái)水增壓泵供電運(yùn)行。本發(fā)明可以在下雨天和平時(shí)使用，不同高度樓層進(jìn)行集水發(fā)電，使用方便且對(duì)資源循環(huán)使用有很大幫助。

本發(fā)明的高層建筑物最好為10層以上或房屋高度大于28m的住宅建筑，這樣系統(tǒng)具有較好的適用性和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

實(shí)施例

以樓層層數(shù)為12高度為h=36m（一層樓約為3m）為例，停止水位h0=1/3h即12m、發(fā)電水位h1為次頂層即33m，最高水位h2=h即36m。確定沖擊式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速n和流量q，同時(shí)在發(fā)電系統(tǒng)中需要布置的傳感器需要提前布置和安裝，對(duì)于信號(hào)的采集和處理，不再詳述。

首先高層建筑物一樓至四樓生活污水直接通過(guò)下水引水管道由下水管道直接排出；五層及五層以上樓層的生活污水通過(guò)儲(chǔ)能污水引水管道引入儲(chǔ)能水管。當(dāng)儲(chǔ)能水管中水位超過(guò)每層引水管道與儲(chǔ)能水管連接的閥門(mén)時(shí)，連接閥門(mén)借助水壓自動(dòng)關(guān)閉，此時(shí)此層的生活污水由儲(chǔ)能污水引水管道在下水管道中的朝上的缺口流入下水管道，以此保證樓層生活污水的正常排放。

當(dāng)儲(chǔ)能管道中達(dá)到發(fā)電水位h1=33m時(shí)，沖擊式水輪機(jī)啟動(dòng)，開(kāi)始發(fā)電；當(dāng)水位下降至停止水位h0=12m時(shí)，水輪機(jī)停止發(fā)電；當(dāng)遇暴雨時(shí)節(jié)或是生活污水較多達(dá)到最高水位h2=36m時(shí)，超出水流將通過(guò)雨水進(jìn)水管道的缺口流入下水管道或由備用雨水進(jìn)水管道直接由下水管道流下，以便保證樓頂無(wú)積水。

當(dāng)儲(chǔ)能水管工作一段時(shí)間后，如工作兩次后，內(nèi)部有污物殘留，需要對(duì)其進(jìn)行清洗。打開(kāi)常閉閥門(mén)k1，關(guān)閉常開(kāi)閥門(mén)k2，由生活污水或是雨水進(jìn)行沖洗管道，將污物排出水管。清洗完畢后，將常開(kāi)閥門(mén)k2打開(kāi)，關(guān)閉k1，再次進(jìn)行發(fā)電工作。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。