CN101705901A - 一种利用住宅楼废水发电的装置及发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发电装置与系统，尤其涉及一种利用高层楼房废水与清洁能源辅助发电装置与系统，能有效的利用生活废水、太阳能、风能发电，从而有效的利用高层楼房排放废水的重力势能，及高层楼房顶部有利的太阳能、风能资源，为高层楼房楼道中的用电设备提供电能，达到节能环保的目的。本发明发电装置与系统由于设置有集流板、排污板，使得流下的废水集中冲击水轮，能量增强，同时又能防止下水管道的堵塞，能够较好的将高层公寓住宅楼的排水管道内的废水的重力势能转化为电能，提高了废水能源的回收利用率。

Description

一种利用住宅楼废水发电的装置及发电系统
技术领域
本发明涉及一种发电装置与系统，尤其涉及一种利用高层楼房废水与清洁能源辅助发电装置与系统，能有效的利用生活废水、太阳能、风能发电。
背景技术
随着世界能源问题急剧升级，环境污染日益严重，世界各国均开始在节能、环保方面加大力度，以缓解所面临的危机。作为能源的最广泛的利用方式，电力处于无可替代的地位，而我国电力结构大多来源于火力发电，造成很大的污染。因此节约电能，改变电能的产出形式就是为保护环境做出了贡献，也符合目前我国政府提出的节能、减排的号召。
在各大城市，由于土地资源的紧张，楼房高度在逐渐增加，下水管道内排放的废水的重力势能、动能也相应增大，这就为把废水的重力势能转化为电能提供了条件；另外由于太阳能、风能等清洁能源发电技术的日趋成熟，使得能在高层楼房的顶部安装太阳能、风能发电装置既经济又实用，同时和废水发电相连，组成的发电系统更具有应用前景。而楼房高度的增加，也使得楼道照明灯、指示灯的用电量增加，此外随着现代生活居住环境水平的提高，楼道中大多还要安装有电子宣传屏幕等用电设备。由于这些用电设备的工作时间的特殊性，使得其总的用电量也不可忽视。该完全无污染的发电系统可满足高层公寓住宅楼楼道照明灯、指示灯及电子宣传屏幕等用电装置的电能使用，部分缓解日渐严重的用电压力。
对于利用废水发电的装置，如专利号为CN2432348Y的废水发电装置，由于设备安装未考虑水轮与发电线圈之间的密封性，使得发电装置易于损坏；装置的设计过程中也未考虑到水管堵塞的情况，对水流的冲击水轮的部位也未作设计，使得发电效率不高。专利号为CN201144756Y的一种楼宇废水发电装置，由于设备部件多，总体结构复杂，且需要蓄水池，又增大了设备的安装空间。本发明有效的解决了上述问题，使得发电装置能源利用形式更多，使用寿命长，发电效率高，实用性更强。
发明内容
本发明提供了一种利用高层楼房排放的废水发电的装置，以及由该利用废水发电的装置与太阳能、风能中的一种或两种清洁能源并联构成的发电系统，从而有效的利用了高层楼房排放废水的重力势能，及高层楼房顶部有利的太阳能、风能资源，为高层楼房楼道中的用电设备提供电能，达到节能环保的目的。
为达上述目的，本发明采取的具体技术方案如下：
一种利用住宅楼废水发电的装置，包括发电机，所述发电机的发电装置管壁与下水管道的管壁通过管接头连接，固定轴承固定在发电装置管壁上；
所述发电机的主轴与水轮旋转轴的一端连接，水轮旋转轴的另一端由固定轴承支撑，水轮旋转轴上设有水轮，水轮最好固定在水轮旋转轴的中间；
所述水轮的上方设有排水管集流板，排水管集流板倾斜地固定在下水管道的管壁上，使从排水管集流板流下的水正对水轮的中部。
进一步地，所述水轮的侧面安装有向外凸起的排污板，当从排水管集流板流下的废水中含有杂物时，可顺着水轮旋转，通过排污板内侧的空间下到水轮下方的排水管路中，防止堵塞下水管路；当水轮处或集流板处被堵塞时，可以打开排污板清除杂物。
进一步地，所述固定轴承外设有一轴承盖板，所述轴承盖板固定在发电装置管壁上。
优选地，所述发电机与水轮之间设有挡水板，目的是防止废水冲击水轮时击起的水花溅到发电机上，以保护发电机，挡水板中间开有孔以使旋转轴穿过。
优选地，所述发电机外设有一发电机散热保护罩，作用是既能保护发电机免受碰撞又有利于发电机散热。
在所述下水管道的管壁上设有排水管集流板，所述排水管集流板的一端与下水管道的管壁固定连接，另一端正对水轮的中部，排水管集流板组成一个类似于收缩管的形状，起集流加速作用，目的是使流下的废水集中加速冲击水轮，以获得更大的动能。
一种住宅楼废水与清洁能源辅助发电系统，包括清洁能源辅助发电装置，所述清洁能源辅助发电装置与上述的废水发电装置电路相互并联，各自产生的电储存在同一蓄电池内。
优选地，所述清洁能源辅助发电装置为太阳能发电装置或风能发电装置中的一种或两种。
优选地，所述蓄电池分别与住宅楼中的照明灯电路、指示灯电路、电子宣传屏幕电路中的一种或多种相连。
本发明排水管集流板使废水集中流下，冲击一侧的水轮，水轮旋转轴一端与发电机连接，另一端由固定轴承支撑，发电机与水轮同轴安装，发电机底座由固定装置固定，挡水板安装在水轮与发电机之间，发电机由散热保护罩保护，保护罩上预留有引线孔，发电机发出的电通过电源线输出到蓄电池内。太阳能光伏发电板通过底端固定装置固定于楼房顶部，以当地太阳能资源最佳利用条件设置朝向和角度；风力发电机旋转叶片也通过底端固定装置固定于楼房顶部，以当地风力资源最佳利用条件设置朝向，太阳能和风能发出的电能均通过电源线输出到蓄电池储存。在用电端，蓄电池所存储的电能通过逆变器转化后供给用电设备。
为了使废水发电装置更有效的工作，可使整个住宅楼用户的排水均通过一个总下水管道排水，而将废水发电机置于该下水管道的底部。另外也可计算整个楼道的用电负荷，及废水发电的能力，根据需要相应的增加辅助清洁能源发电的能力即太阳能光伏发电板的面积或风力发电机的台数。
本发明的有益效果在于：本发明发电装置与系统由于设置有集流板、排污板，使得流下的废水集中冲击水轮，能量增强，同时又能防止下水管道的堵塞，能够较好的将高层公寓住宅楼的排水管道内的废水的重力势能转化为电能，提高了废水能源的回收利用率。另外加装现今较为常用的太阳能、风能发电装置使之与废水发电装置连接组成发电系统，既有效的利用了高层楼房顶部太阳能、风能资源较地面丰富的优势，又作为废水发电装置的辅助部分，使得该发电装置与系统工作更加稳定。该系统发出的电能供给楼道内照明灯、指示灯及电子宣传屏幕等用电装置，既节约了整个电网的电能，一定程度上缓解了用电压力，又满足了楼道用电设备的正常工作需求。
附图说明
通过以下对本发明的实施例并结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：
图1为高层楼房废水发电装置的结构示意图。
图2为水轮及防堵塞部件的结构示意图。
图3为住宅楼废水与清洁能源辅助发电系统示意图。
图中：1-下水管道，2-发电装置管壁，3-轴承盖板，4-固定轴承，5-水轮旋转轴，6-排水管集流板，7-管接头，8-水轮，9-挡水板，10-引线孔，11-发电机，12-发电机散热保护罩，13、14-发电机底座固定装置，15-排污板固定螺栓，16-排污板，17-排污板固定螺栓，18-蓄电池，19-接线柱，20-接线柱，21-接线柱，22-接线柱，23-接线柱，24-接线柱，25-备用接线柱，26-逆变器，27-控制开关，28-控制开关，29-控制开关，30-太阳能光伏发电板底端固定装置，31-太阳能光伏发电板，32-风力发电机风叶，33-风力发电机，34-风力发电机底端固定装置，35-照明灯，36-指示灯，37-电子宣传屏幕。
具体实施方式
如图1所示，高层楼房废水发电装置的结构示意图，包括管接头7将发电装置管壁2与下水管道1连接在一起；排水管集流板6将从下水管道1流下的废水集中排下冲击旋转水轮8，废水的重力势能转化为旋转水轮8的动能，使旋转水轮带动旋转轴5旋转，将动能通过发电机11转化为电能；支撑轴承4固定在发电装置管壁2上，支撑旋转轴5使其保持平衡旋转；支撑轴承盖板3，固定在发电装置管壁2上，对支撑轴承4起封闭保护作用；挡水板9中间穿孔使旋转轴5穿过连接发电机11，挡水板9防止废水冲击旋转水轮击起的水花溅到发电机11上；发电机散热保护罩12，既对发电机起保护作用，又有利于发电机的散热；发电机底座固定装置13、14，将发电机11固定于发电机散热保护罩12上，起固定和平衡作用；发电机11发出的电能，由电源线经过引线孔10引出。
图2为该高层楼房废水发电装置的叶轮及防堵塞部件的结构示意图，其为与图1相垂直的剖视图，即发电装置管段的左剖图。排水管集流板6的出口正对于水轮8的叶片中部，这样即使从排水管流下少量的废水，也能通过集流板6流到水轮8的叶片上，带动水轮8旋转发电，提高了发电效率。另外，在水轮8的侧面安装有向外凸起的排污板16，当流下的废水中含有杂物时，可顺着叶轮旋转，通过排污板16内侧的空间下到叶轮下方的排水管路中，防止堵塞下水管路。当水轮8处或集流板6处被堵塞时，可以打开排污板16清除杂物。
高层楼房废水与清洁能源辅助发电系统如图3所示，废水发电装置发出的电能经电源线连接到蓄电池18的接线柱19上，将电能存储下来；太阳能光伏发电板31，通过底端固定装置30固定到楼房顶部，布板方向和角度依据当地太阳能最佳利用条件布置；太阳能光伏发电板31发出的电能通过电源线连接到蓄电池18的接线柱20上，将电能存储下来；风力发电机33，通过底端固定装置34固定到楼房顶部，风力发电机的风叶32的大小和朝向依据当地风能的最佳利用条件布置；风力发电机33发出的电能通过电源线连接到蓄电池18的接线柱21上，将电能存储下来；蓄电池18的输出端通过逆变器26，将蓄电池内的电能转换成与用电设备匹配的形式；逆变器26上的接线柱22、23、24、分别通过控制开关29、28、27与楼道内的照明灯35、指示灯36、电子宣传屏幕37等用电设备；接线柱25为备用接线柱，以便于与其它用电设备的连接.
虽然本发明已依据较佳实施例在上文中加以说明，但这并不表示本发明的范围只局限于上述的结构，只要被本发明的权利要求所覆盖的结构均在保护范围之内。本技术领域的技术人员在阅读上述的说明后可很容易地发展出的等效替代结构，在不脱离本发明之精神与范围下所作之均等变化与修饰，皆应涵盖于本发明专利范围之内。

Claims (9)

1.一种利用住宅楼废水发电的装置，包括发电机(11)，其特征在于：
所述发电机(11)的发电装置管壁(2)与下水管道(1)的管壁通过管接头(7)连接，固定轴承(4)固定在发电装置管壁(2)上；
所述发电机(11)的主轴与水轮旋转轴(5)的一端连接，水轮旋转轴(5)的另一端由固定轴承(4)支撑，水轮旋转轴(5)上设有水轮(8)；
所述水轮(8)的上方设有排水管集流板(6)，排水管集流板(6)倾斜地固定在下水管道(1)的管壁上，使从排水管集流板(6)流下的水正对水轮(8)的中部。
2.如权利要求1所述的发电装置，其特征在于：所述水轮(8)的侧面安装有向外凸起的排污板(16)。
3.如权利要求1或2所述的发电装置，其特征在于：所述固定轴承(4)外设有一轴承盖板(3)，所述轴承盖板(3)固定在发电装置管壁(2)上。
4.如权利要求1或2所述的发电装置，其特征在于：所述发电机(11)与水轮(8)之间设有挡水板(9)。
5.如权利要求1或2所述的发电装置，其特征在于：所述发电机(11)外设有一发电机散热保护罩(12)。
6.如权利要求1或2所述的发电装置，其特征在于：在所述下水管道(1)的管壁上设有两块排水管集流板(6)，所述排水管集流板(6)的一端与下水管道(1)的管壁固定连接，另一端正对水轮(8)的中部。
7.一种住宅楼废水与清洁能源辅助发电系统，包括清洁能源辅助发电装置，其特征在于：所述清洁能源辅助发电装置与如权利要求1或2所述的发电装置电路相互并联，各自产生的电储存在同一蓄电池(18)内。
8.如权利要求7所述的发电系统，其特征在于：所述清洁能源辅助发电装置为太阳能发电装置或风能发电装置中的一种或两种。
9.如权利要求7或8所述的发电系统，其特征在于：所述蓄电池(18)分别与住宅楼中的照明灯电路、指示灯电路、电子宣传屏幕电路中的一种或多种相连。
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