專利名稱：一種超高層建筑水勢能發(fā)電和熱回收系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及超高層建筑領(lǐng)域，尤其涉及一種超高層建筑水勢能發(fā)電和熱回收系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著我國城市化進(jìn)程的深入，一線甚至二線城市的核心區(qū)建設(shè)用地日趨緊張，超高層建筑的數(shù)量迅速增長。超高層建筑的暖通和給排水系統(tǒng)的設(shè)計有其特殊性，一般需在建筑物內(nèi)每隔15層設(shè)一個避難層，每隔30層左右設(shè)一個設(shè)備層，通常在設(shè)備層設(shè)置有為高區(qū)服務(wù)的給水箱、給水泵、熱水箱和熱水泵等設(shè)備。由于超高層建筑的地標(biāo)性和高度優(yōu)勢，大多數(shù)超高層建筑都會有五星甚至超五星級酒店的設(shè)置，并且這些酒店一般都設(shè)在建筑物的上層，利于觀光。同時，五星甚至超五星級酒店的客房和SPA、泳池等設(shè)施的用水標(biāo)準(zhǔn)高，用水量較大。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，生活污水的定義為居民日常生活中排泄的糞便污水，生活廢水(以下簡稱廢水)的定義為居民日常生活中排出的洗滌水，對于超高層建筑的酒店而言，廢水的主要來源為洗浴廢水，洗浴一般使用熱水，洗浴廢水的溫度也較高，如將洗浴廢水的熱量回收，也有較好的節(jié)能效果。根據(jù)水處理的需要，一般超高層建筑可采用污、廢分流排水，即馬桶排出的糞便污水設(shè)污水立管單獨(dú)排出，洗浴、洗漱、泳池排水和洗衣排水等廢水另行設(shè)廢水立管單獨(dú)排出，這部分廢水有條件單獨(dú)設(shè)置廢水箱收集。室內(nèi)排水立管中水流流動特征:污水從橫支管進(jìn)入立管時，起初為加速下落過程，排放末了時又有一個減速過程。所以，進(jìn)入室內(nèi)排水立管中的水流是斷續(xù)的、非均勻的，管道內(nèi)并非經(jīng)常充滿水，管道內(nèi)流態(tài)絕大部分時間處于非充滿流狀態(tài)，因而水流必帶氣，管內(nèi)呈氣液兩相的夾氣流。在整個水流央氣往下降落的過程中就不斷發(fā)生管內(nèi)氣體壓力疏張或壓縮。對立管水流運(yùn)動過程的實驗研究表明，當(dāng)立管中流量較小時，水流沿管壁周邊作螺旋運(yùn)動，這是因為流經(jīng)粗糙的管壁受到摩擦的原故，此時立管中氣流正常流通，通氣量較大，氣壓穩(wěn)定。隨著水量的增加，螺旋運(yùn)動開始破壞，并且當(dāng)水量足夠覆蓋住管壁時，完全停止了螺旋流，水流改作附 著于管壁而作水片下落的狀態(tài)，其原因是管壁的吸附力(尤其是水較污濁時)大于水的表面張力。此時管內(nèi)氣體壓力仍較穩(wěn)定。但是，這種狀態(tài)是過渡性的，歷時甚短，水量再稍大就轉(zhuǎn)到下一個狀態(tài)中去了。當(dāng)流量增加到足夠大時，水流由空氣的阻力和管壁的摩擦作用而形成水的隔膜運(yùn)動(所謂隔膜乃是具有一定厚度的水膜層)。目前已有多種利用高層建筑排水勢能發(fā)電的系統(tǒng)或裝置。但是，目前的系統(tǒng)存在如下缺陷:1、由于建筑排水為斷續(xù)排水，排水管道內(nèi)的設(shè)計流態(tài)為氣液兩項非充滿流態(tài)，流過發(fā)電機(jī)葉輪的廢水時斷時續(xù)，且過流斷面也不穩(wěn)定，可能呈旋流狀態(tài)或貼壁水膜運(yùn)動狀態(tài)，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)工作效率極低，且葉輪工作不平衡，易造成葉輪損壞；2、由于排水管道內(nèi)的設(shè)計流態(tài)為非充滿流態(tài)，很大一部分能量都在下落時由于氣液混合流動、螺旋流動或貼壁膜狀流動中的空氣阻力和摩擦阻力消耗掉了，排水的勢能有效利用率很低，發(fā)電效率低，發(fā)電量?。?、運(yùn)行控制不合理，發(fā)電機(jī)處于隨排水情況無序運(yùn)轉(zhuǎn)，電流輸出不穩(wěn)定；4、沒有緊密結(jié)合超高層建筑的特點(diǎn)，實用性有限；5、發(fā)電機(jī)渦輪直接與排水管串聯(lián)，未考慮發(fā)電機(jī)的檢修清洗，當(dāng)發(fā)電機(jī)出故障時，需停止排水，影響整個建筑的使用；6、無熱回收功能，無法回收廢水中的余熱。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種超高層建筑水勢能發(fā)電和熱回收系統(tǒng)，以克服目前現(xiàn)有系統(tǒng)存在的上述不足。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):—種超高層建筑水勢能發(fā)電和熱回收系統(tǒng)，包括水箱和控制器，所述水箱內(nèi)設(shè)有換熱隔板，所述水箱通過換熱隔板分隔有廢水保溫收集箱和保溫給水箱，所述廢水保溫收集箱底部連接有廢水蓄能立管，廢水蓄能立管外壁上設(shè)有檢修清掃口，廢水蓄能立管底端連接有過濾器，過濾器連接有水力電動控制閥，水力電動控制閥通過管道連接有小型蝸輪水力發(fā)電機(jī)，水力電動控制閥與小型蝸輪水力發(fā)電機(jī)之間設(shè)有壓力傳感器，小型蝸輪水力發(fā)電機(jī)右側(cè)底部連接有檢修閥，小型蝸輪水力發(fā)電機(jī)右側(cè)中部連接有整流器，整流器連接有蓄電池組；所述控制器分別與壓力傳感器和水力電動控制閥通過信號連接。進(jìn)一步的，所述廢水保溫收集箱左端頂部設(shè)有廢水進(jìn)水管，所述廢水保溫收集箱內(nèi)位于廢水進(jìn)水管下方設(shè)有液位傳感器，所述液位傳感器與控制器通過信號連接；所述保溫給水箱右側(cè)底部設(shè)有給水箱出水口，保溫給水箱頂部設(shè)有給水箱進(jìn)水管；所述廢水保溫收集箱與保溫給水箱底部均設(shè)有泄水口，所述廢水保溫收集箱與保溫給水箱前面靠近頂端處設(shè)有溢流口。進(jìn)一步的，所述廢水進(jìn)水管、液位傳感器和廢水蓄能立管與廢水保溫收集箱連接處均設(shè)有過濾網(wǎng)。本實用新 型的有益效果為:(I)本系統(tǒng)電能輸出連續(xù)穩(wěn)定，系統(tǒng)不易損壞，可靠性高；(2)本系統(tǒng)充分利用廢水的勢能，發(fā)電效率高，發(fā)電量大；(3)本系統(tǒng)緊密結(jié)合超高層建筑的特點(diǎn)，實用性很高；(4)本系統(tǒng)內(nèi)所述的廢水保溫收集箱有緩沖高峰廢水排放和積聚廢水的功能，并設(shè)有所述的溢流口，當(dāng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行檢修清洗，或當(dāng)發(fā)電機(jī)出故障時，廢水排出不需停止，不會影響整個建筑的正常使用；(5)本系統(tǒng)還具有熱回收功能，可回收廢水中的余熱，節(jié)能環(huán)保。

下面根據(jù)附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是本實用新型實施例所述的一種超高層建筑水勢能發(fā)電和熱回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1、廢水保溫收集箱；2、保溫給水箱；3、換熱隔板；4、廢水進(jìn)水管；5、溢流口 ；6、給水箱進(jìn)水管；7、給水箱出水管；8、泄水口 ；9、檢修閥；10、過濾網(wǎng)；11、過濾器；12、液位傳感器；13、廢水蓄能立管；14、檢修清掃口 ；15、水力電動控制閥；16、控制器；17、壓力傳感器；18、小型渦輪水力發(fā)電機(jī)；19、整流器；20、蓄電池組；21、水箱。
具體實施方式
[0015]如圖1所示，本實用新型實施例所述的一種超高層建筑水勢能發(fā)電和熱回收系統(tǒng)，包括水箱21和控制器16，所述水箱21內(nèi)設(shè)有換熱隔板3，所述水箱21通過換熱隔板3分隔有廢水保溫收集箱I和保溫給水箱2，所述廢水保溫收集箱I底部連接有廢水蓄能立管13，廢水蓄能立管13外壁上設(shè)有檢修清掃口 14，廢水蓄能立管13底端連接有過濾器11，過濾器11連接有水力電動控制閥15，水力電動控制閥15通過管道連接有小型蝸輪水力發(fā)電機(jī)18，水力電動控制閥15與小型蝸輪水力發(fā)電機(jī)18之間設(shè)有壓力傳感器17，小型蝸輪水力發(fā)電機(jī)18右側(cè)底部連接有檢修閥9，小型蝸輪水力發(fā)電機(jī)18右側(cè)中部連接有整流器19，整流器19連接有蓄電池組20 ;所述控制器16分別與壓力傳感器17和水力電動控制閥15通過信號連接；所述廢水保溫收集箱I左端頂部設(shè)有廢水進(jìn)水管4，所述廢水保溫收集箱I內(nèi)位于廢水進(jìn)水管4下方設(shè)有液位傳感器12，所述液位傳感器12與控制器16通過信號連接；所述保溫給水箱2右側(cè)底部設(shè)有給水箱出水管7，保溫給水箱頂部設(shè)有給水箱進(jìn)水管6 ；所述廢水保溫收集箱I與保溫給水箱2底部均設(shè)有泄水口 8，所述廢水保溫收集箱I與保溫給水箱2前面靠近頂端處設(shè)有溢流口 5 ;所述廢水進(jìn)水管4、液位傳感器12和廢水蓄能立管13與廢水保溫收集箱I連接處均設(shè)有過濾網(wǎng)10。具體使用時，超高層建筑的暖通和給排水系統(tǒng)的設(shè)計有其特殊性，一般需在建筑物內(nèi)每隔15層設(shè)一個避難層，每隔30層左右設(shè)一個設(shè)備層。當(dāng)酒店設(shè)置在超高層建筑最上層時，本系統(tǒng)可在超高層建筑最高的設(shè)備層設(shè)置所述廢水保溫收集箱1，用來收集設(shè)備層以上酒店各樓層排出的廢水，且由于超高層建筑給水和熱水均需分區(qū)供應(yīng)，在該最高的設(shè)備層通常均需設(shè)有給水和熱水供水設(shè)備，如給水箱、給水設(shè)備、熱水箱、熱水制備設(shè)備；所述保溫給水箱2可以替代常規(guī)的給水箱，為熱水制備系統(tǒng)提供經(jīng)過預(yù)熱的水源，節(jié)約加熱熱水所需的熱量。所述廢水保溫收集箱I和保溫給水箱2間設(shè)有所述換熱隔板3，該隔板為304不銹鋼材質(zhì)，設(shè)有半圓形突出部增大換熱面積。給水箱21設(shè)有補(bǔ)水口，一般情況下充滿度較高，給水箱21內(nèi)的給水可以通過換熱隔板3與廢水箱內(nèi)的廢水進(jìn)行熱交換預(yù)熱后，再進(jìn)入生活熱水換熱器進(jìn)行加熱(洗浴廢水的水溫一般在3(T35°C，給水的水溫一般為20°C，水箱內(nèi)換熱隔板兩側(cè)的換熱溫差為1(T15°C)。廢水保溫收集箱I與保溫給水箱2的換熱結(jié)構(gòu)還可以有其他多種設(shè)計。常規(guī)的超 高層建筑給排水設(shè)計當(dāng)中，在設(shè)備層的給水制備從給水箱內(nèi)抽取給水，泵入換熱器等熱水制備設(shè)備生產(chǎn)熱水。生產(chǎn)的熱水流入熱水箱儲存，再由熱水循環(huán)泵將熱水箱中的熱水送到酒店客房衛(wèi)生間和洗衣房等末端使用?？梢?，在晚間的用水高峰期，給水和廢水排水的高峰將同時到來，所述廢水保溫收集箱I逐漸蓄水的過程和保溫給水箱2供水、水位下降、補(bǔ)水的過程同步，水箱21水位逐漸變化的過程中也在進(jìn)行著熱交換。由于剛排入廢水箱的廢水溫度較高，且剛補(bǔ)入給水箱的給水溫度也較低，此時熱交換、熱回收的效率較高。當(dāng)廢水水位長時間低于液位傳感器12出水口時，廢水在廢水箱留置時間較長，在不影響發(fā)電量的情況下，與給水的換熱和熱量的回收更為充分。所以在具體實施時，應(yīng)根據(jù)具體項目廢水的日排水量合理設(shè)計廢水箱的容積和壓力平衡管出水口的高度。當(dāng)廢水排入廢水箱時，與廢水箱底部相通的所述廢水蓄能立管13逐漸處于充滿狀態(tài)，然后，當(dāng)水箱21內(nèi)開始蓄積廢水且水位超過所述液位傳感器12出水口時，所述液位傳感器12發(fā)送信號至控制器16，所述控制器16根據(jù)預(yù)設(shè)的程序向水力電動控制閥15發(fā)出開閥指令，閥門打開后，廢水蓄能立管13的高靜壓廢水流以類似水壩發(fā)電的充滿流狀態(tài)連續(xù)流入所述小型渦輪水力發(fā)電機(jī)18內(nèi)，穩(wěn)定驅(qū)動渦輪轉(zhuǎn)動,帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流經(jīng)過所述整流器19整流后，輸送至所述蓄電池組20。隨著廢水的排出，當(dāng)廢水蓄能立管13底部充滿流流態(tài)結(jié)束時，所述壓力傳感器17處水靜壓為零或極低(此時廢水為非充滿流)，壓力傳感器17將測得的壓力信號傳送至所述控制器16，控制器16根據(jù)預(yù)設(shè)的控制程序發(fā)出指令關(guān)閉水力電動控制閥15，小型渦輪水力發(fā)電機(jī)18停止運(yùn)轉(zhuǎn)，一個發(fā)電周期結(jié)束。隨后，隨著建筑物廢水的排放，廢水蓄能立管13逐漸充滿后，廢水箱開始充水，直到廢水箱水位超過所述液位傳感器12出水口的高度，重復(fù)上述過程，開始下一個發(fā)電周期，如此周而復(fù)始。所述控制器16預(yù)設(shè)的控制程序根據(jù)液位信號和壓力信號進(jìn)行編制，當(dāng)液位傳感器12的液位信號傳遞至控制器16時，控制器16發(fā)出打開水力電動控制閥15的指令；當(dāng)壓力傳感器17測得的水壓值小于等于0.1米時，控制器16發(fā)出水力電動控制閥15復(fù)位關(guān)閉的指令。所述小型渦輪水力發(fā)電機(jī)18可設(shè)在超高層建筑內(nèi)下部的某一避難層或設(shè)備層，只要與廢水保溫收集箱I的水位落差滿足發(fā)電要求即可。一般情況下，水位落差的范圍可控制在20nT200m之間。所述廢水保溫收集箱I和保溫給水箱2均設(shè)有所述溢流口 5。當(dāng)廢水瞬間流量超大、發(fā)電機(jī)檢修或其他情況時，廢水可從溢流口 5排出。溢流口 5與廢水蓄能立管13連接。由于廢水外溢的影響較大，為保證溢流速度、確保溢流效果，廢水箱溢流口 5設(shè)有2個。為便于系統(tǒng)的維護(hù)和檢修，本系統(tǒng)在水箱和管路上分別設(shè)有泄水口 8、檢修閥9和檢修清掃口 14。本實用新型不局限于上述最佳實施方式，任何人在本實用新型的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術(shù)方案， 均落在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種超高層建筑水勢能發(fā)電和熱回收系統(tǒng)，包括水箱(21)和控制器(16)，所述水箱(21)內(nèi)設(shè)有換熱隔板(3)，所述水箱(21)通過換熱隔板(3)分隔有廢水保溫收集箱(I)和保溫給水箱(2)，其特征在于:所述廢水保溫收集箱(I)底部連接有廢水蓄能立管(13)，廢水蓄能立管(13)外壁上設(shè)有檢修清掃口(14)，廢水蓄能立管(13)底端連接有過濾器(11)，過濾器(11)連接有水力電動控制閥(15)，水力電動控制閥(15)通過管道連接有小型蝸輪水力發(fā)電機(jī)(18),水力電動控制閥(15)與小型蝸輪水力發(fā)電機(jī)(18)之間設(shè)有壓力傳感器(17)，小型蝸輪水力發(fā)電機(jī)(18)右側(cè)底部連接有檢修閥(9)，小型蝸輪水力發(fā)電機(jī)(18)右側(cè)中部連接有整流器(19)，整流器(19)連接有蓄電池組(20);所述控制器(16)分別與壓力傳感器(17)和水力電動控制閥(15)通過信號連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高層建筑水勢能發(fā)電和熱回收系統(tǒng)，其特征在于:所述廢水保溫收集箱(I)左端頂部設(shè)有廢水進(jìn)水管(4)，所述廢水保溫收集箱(I)內(nèi)位于廢水進(jìn)水管(4 )下方設(shè)有液位傳感器(12)，所述液位傳感器(12 )與控制器(16 )通過信號連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超高層建筑水勢能發(fā)電和熱回收系統(tǒng)，其特征在于:所述保溫給水箱(2 )右側(cè)底部設(shè)有給水箱出水管(7 )，保溫給水箱頂部設(shè)有給水箱進(jìn)水管(6 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超高層建筑水勢能發(fā)電和熱回收系統(tǒng)，其特征在于:所述廢水保溫收集箱(I)與保溫給水箱(2)底部均設(shè)有泄水口(8)，所述廢水保溫收集箱(I)與保溫給水箱(2)前面靠近頂端處設(shè)有溢流口(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超高層建筑水勢能發(fā)電和熱回收系統(tǒng)，其特征在于:所述廢水進(jìn)水管(4)、液位傳感器(12)和廢水蓄能立管(13)與廢水保溫收集箱(I)連接處均設(shè)有過濾 網(wǎng)(10)。
專利摘要本實用新型涉及一種超高層建筑水勢能發(fā)電和熱回收系統(tǒng)，包括水箱和控制器，所述水箱內(nèi)設(shè)有換熱隔板，所述水箱通過換熱隔板分隔有廢水保溫收集箱和保溫給水箱，所述廢水保溫收集箱底部連接有廢水蓄能立管，廢水蓄能立管底端連接有過濾器，過濾器連接有水力電動控制閥，水力電動控制閥通過管道連接有小型蝸輪水力發(fā)電機(jī)，小型蝸輪水力發(fā)電機(jī)右側(cè)底部連接有檢修閥，小型蝸輪水力發(fā)電機(jī)右側(cè)中部連接有整流器，整流器連接有蓄電池組；所述控制器分別與壓力傳感器和水力電動控制閥通過信號連接。本實用新型的有益效果為本系統(tǒng)發(fā)電效率高、發(fā)電量大，電能輸出穩(wěn)定，運(yùn)行控制合理，易于檢修，實用性強(qiáng)，并可回收廢水中的熱能，節(jié)能效果顯著。
文檔編號F03B13/00GK203114504SQ201320062050
公開日2013年8月7日 申請日期2013年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月2日
發(fā)明者王寬, 李蒨 申請人:中鐵建設(shè)集團(tuán)有限公司