CN106091094A - 一种高层建筑的复合式能源综合利用系统及控制方法 - Google Patents

一种高层建筑的复合式能源综合利用系统及控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106091094A
CN106091094A CN201610391381.XA CN201610391381A CN106091094A CN 106091094 A CN106091094 A CN 106091094A CN 201610391381 A CN201610391381 A CN 201610391381A CN 106091094 A CN106091094 A CN 106091094A
Authority
CN
China
Prior art keywords
controllable valve
water
skyscraper
gate
controller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610391381.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN106091094B (zh
Inventor
李富柱
郭玉琴
陈士安
刘红霞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN201610391381.XA priority Critical patent/CN106091094B/zh
Publication of CN106091094A publication Critical patent/CN106091094A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106091094B publication Critical patent/CN106091094B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D15/00—Other domestic- or space-heating systems
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B1/00—Methods or layout of installations for water supply
    • E03B1/04—Methods or layout of installations for water supply for domestic or like local supply
    • E03B1/041—Greywater supply systems
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B3/00—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water
    • E03B3/02—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water from rain-water
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B7/00—Water main or service pipe systems
    • E03B7/07—Arrangement of devices, e.g. filters, flow controls, measuring devices, siphons, valves, in the pipe systems
    • E03B7/074—Arrangement of water treatment devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
    • H02S10/10—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power including a supplementary source of electric power, e.g. hybrid diesel-PV energy systems
    • H02S10/12—Hybrid wind-PV energy systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/40—Thermal components
    • H02S40/44—Means to utilise heat energy, e.g. hybrid systems producing warm water and electricity at the same time
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B1/00—Methods or layout of installations for water supply
    • E03B1/04—Methods or layout of installations for water supply for domestic or like local supply
    • E03B1/041—Greywater supply systems
    • E03B2001/045—Greywater supply systems using household water
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B1/00—Methods or layout of installations for water supply
    • E03B1/04—Methods or layout of installations for water supply for domestic or like local supply
    • E03B1/041—Greywater supply systems
    • E03B2001/047—Greywater supply systems using rainwater
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/108—Rainwater harvesting
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20—Solar thermal
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/30—Wind power
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/60—Thermal-PV hybrids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明公开一种高层建筑的复合式能源综合利用系统及控制方法，高层建筑的楼顶部设有雨水存储箱、风力机发电机、太阳能电池组、太阳能集热板和热水水箱；雨水和污水发电采用两级发电以及集水箱式发电方式，有效地解决系统发电不连续问题，提高高层建筑能量回收利用率，集水箱能实现生活污水处理，有效降低雨水和污水发电的堵塞及故障率，高效地将风能、太阳能、雨水及生活污水机械能综合利用起来，既为高层建筑提供稳定的电能，也为高层建筑提供连续采暖以及生活用热水；采用冬季、夏季和春秋季的运行控制模式，确保全天候供暖供热；采用各种可控阀门、可控开关对系统进行控制，结构简单、运行可靠，便于对现有高层建筑进行改造。

Description

一种高层建筑的复合式能源综合利用系统及控制方法
技术领域
本发明属于高层建筑节能环保发电与水暖循环供给技术领域，尤其涉及一种高层建筑的能源综合利用系统。
背景技术
高层建筑在通风、照明、取暖、制冷等方面消耗着大量的电、煤、天然气等产生温室效应的石化资源，这种依靠石化资源支撑的高层建筑能耗运行方式，正面临着能源枯竭、温室效应等问题，尤其近年来建设的公共高层建筑、商业高层建筑都是采用中央空调的全密封、不开窗结构，因此，如何充分的回收、控制高层建筑能耗、提高高层建筑绿色能源的使用率，已成为当前高层建筑急需改善和解决的问题之一。
无论是商业、公共还是民用高层建筑一般都拥有一定的高度、楼顶面积大、生活污水量大等特点，利用高层建筑的这些特点，将高层建筑楼顶风能、太阳能、雨水连同其生活污水综合利用起来，可以极大地降低高层建筑对传统能源的依赖，降低密集人口的峰谷用电问题，还可以解决高层建筑太阳能热水器难以保证全天候热水供应以及冬天取暖等问题，从而有效的降低高层建筑能耗、改善城市环境。
中国专利公开号为CN101846396A、名称为“高层建筑太阳能和风能补热装置”的文献中，公开了一种包括风力机、储水箱、集热器、电加热丝、控制器等的装置，该装置解决了热水供应问题，但并没有利用高层建筑楼顶雨水和生活污水的机械能，而且没有考虑系统运行时冬、夏以及春秋的季节差别情况。中国专利公开号为CN103471166A、名称为“一种高层建筑太阳能风力综合利用供水及空调节能系统”的文献中，公开了一种包括太阳能风力热水发电系统、分段泵水竖井系统、空调散热风道系统和控制板等的系统，通过综合利用各种绿色能源，实现了高层建筑的节能，但该系统也没有考虑高层建筑楼顶雨水以及生活污水能量回收利用问题，没有考虑高层建筑生活用热水及采暖供给，并且该系统复杂，对原有高层建筑改造工程量大。中国专利公开号为CN104747357A的文献中公开了一种利用高层排污水驱动发电机发电，包括聚能蓄水池、排污水的动能驱动发电系统等，将断断续续生活用水汇集集中后，驱动发电机轴上的固定叶轮，带动发电机发电，实现了高层建筑下水的连续发电，但其仅考虑了单一能源的利用，且只设置了一台发电机，没有充分利用生活污水的机械能，也没有考虑雨水的利用，且没有考虑生活污水的处理问题。
发明内容
本发明的目的为了克服现有高层建筑的多种绿色能源利用存在的问题，提供了一种高层建筑的复合式能源综合利用系统，充分利用高层建筑的特点，高效地将风能、太阳能、雨水及生活污水机械能综合利用起来，既能为高层建筑提供稳定的电能，也能为高层建筑提供连续采暖以及生活用热水。同时，本发明还提供了该系统的控制方法。
为实现上述目的，本发明一种高层建筑的复合式能源综合利用系统采用的技术方案是：高层建筑的楼顶部固定设有雨水存储箱、风力机发电机和太阳能电池组，雨水存储箱内设有第一液位传感器，雨水存储箱底部出水口经第一可控阀门与第一污水管顶端连接，第一污水管底端与第一发电机入口连接，第一发电机出口与集水箱顶部入口连接，高于集水箱顶部的高层建筑的各层第一下水管 直接连接第一污水管侧壁，低于集水箱顶部的各层第二下水管连接第二污水管侧壁，第二污水管的顶端从集水箱的侧壁伸入集水箱内部、底端连接化粪池；集水箱内设有第二液位传感器，集水箱的出水口经第二可控阀门与位于集水箱外部的排水管顶端连接，排水管下端经过第二发电机连接第二排污管的底端；第一发电机、第二发电机、风力机发电机和太阳能电池组输出的电能存储于蓄电池组中；蓄电池组的输出端经串接的逆变器和第三可控开关后分三路，第一路经第一可控开关与设在热水水箱中的加热电阻连接，第二路经第二可控开关与负载连接，第三路连接供暖循环泵上；高层建筑的楼顶上还设有太阳能集热板和热水水箱，热水水箱内部设有热交换器、加热电阻、温度传感器和第三液位传感器；太阳能集热板上端出口经第五可控阀门与连接热交换器下端口，热交换器上端口与太阳能集热板下端口连接；热水水箱的顶部出口连接散热器，散热器连接热循环泵；在热水水箱侧壁上方经第四可控阀门连接生活用热水出口、侧壁下方经第六可控阀门连接自来水补给口；所述第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、第一可控阀门、第二可控阀门、第四可控阀门、第五可控阀门、第六可控阀门、第一发电机、第二发电机、风力机发电机、供暖循环泵、太阳能集热板分别通过各自的控制线连接控制器，所述第一液位传感器、第二液位传感器、第三液位传感器、温度传感器分别通过各自的信号线连接控制器，控制器经信号线连接室外温度传感器。
本发明一种高层建筑的复合式能源综合利用系统的控制方法采用的技术方案是：其特征是包含以下步骤：
A、第一液位传感器将所检测到的雨水存储箱水的水位信息输入控制器，当雨水存储箱水的水位高于其总水位的80%时，控制器控制第一可控阀门开启，雨水作用于第一发电机，第一发电机发电，反之，关闭第一可控阀门；
B、第二液位传感器将所检测到的集水箱中的水位信息输入控制器，当集水箱的水位低于其总水位的40%时，控制器控制第二可控开关关闭；反之，第二可控开关打开，第二发电机发电；
C、室外温度传感器将所检测到的室外温度信息传送到控制器，当室外温度高于150C时，若热水水箱中的温度传感器所检测的水温温度为450C以上时，控制器控制第一可控开关断开和供暖循环泵停止运行，并控制第四可控阀门开启；反之，第一可控开关接通，直到水温度达到450C以上时再断开；
D、当室外温度低于50C时，若热水水箱中的水温为450C以上时，控制器控制第一可控开关断开和控制供暖循环泵运行，并控制第四可控阀门和第六可控阀门关闭，反之，接通第一可控开关接通，直到水温达到450C以上再断开；
E、当室外温度在5-150C之间时，若热水水箱中的水温温度为450C以上时，控制器控制第一可控开关断开和供热循环泵工作，控制第四可控阀门和第六可控阀门打开，反之，接通第一可控开关，直到水温达到450C以上再断开。
本发明采用上述技术方案后，具有的有益效果是：
1）本发明利用高层建筑的特点，将风能、太阳能绿色能源以及雨水、生活污水回收的机械能复合式综合利用起来，并采用蓄电池组蓄能，可以有效地解决各种能源的随机性、不连续性以及不确定性问题，将各种“劣质”能源转化为稳定的“优质”能源，能实现系统能源的自供应，合理地、综合利用了高层建筑的多种绿色能源，解决了高层建筑生活用热水以及采暖，回收了高层建筑能量，有效地降低了高层建筑的运行能耗，改善了单一绿色环保能源发电量少以及不连续的问题。
2）本发明中的雨水和污水发电采用两级发电以及集水箱式发电方式，可以有效地解决该系统发电不连续问题，提高了高层建筑物能量回收利用率，集水箱内部结构的设计，不仅初步地实现生活污水处理、有效降低雨水和污水发电的堵塞及故障率，还可实现有机肥料的回收利用。
3）本发明中采用各种可控阀门、可控开关对系统进行控制，结构简单、成本低、运行可靠，便于对现有高层建筑进行改造。
4）本发明采用冬季、夏季和春秋季的运行控制模式，确保了高层建筑绿色能源在全天候供暖供热。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
图1是本发明一种高层建筑的复合式能源综合利用系统的结构连接示意图；
图中：1.高层建筑；2.过滤网；3.雨水存储箱；4.第一液位传感器；5.第一可控阀门；6.下水管A；7.污水管；8.第一发电机；9.过滤筛；10.集水箱；11.第二液位传感器；12.第二可控阀门；13.污泥密度传感器；14.第三可控阀门；15.下水管B；16.排污管；17.化粪池；18.排水管；19.第二发电机；20.第一整流器；21.风力发电机；22.第二整流器；23.室外温度传感器；24.太阳能电池组；25.太阳能集热板；26.控制器；27.手动阀门；28.第四可控阀门；29.热交换器；30.热水水箱；31.温度传感器；32.第五可控阀门；33.供暖循环泵；34.第一可控开关；35.第六可控阀门；36.第三液位传感器；37. 加热电阻；38.负载；39.直流稳压器；40.电压表；41.第二可控开关；42.蓄电池组；43.逆变器；44.第三可控开关；45.第四可控开关；46.散热器。
具体实施方式
如图1所示的高层建筑的复合式能源综合利用系统，在高层建筑1的楼顶部固定设置雨水存储箱3，雨水存储箱3的顶部入水口高出高层建筑1楼顶约30cm。在雨水存储箱3上方安装过滤网2，楼顶汇集的雨水通过过滤网2进入雨水存储箱3中。雨水存储箱3内壁安装有第一液位传感器4，雨水存储箱3的底部出水口经第一可控阀门5与第一污水管7顶端连接。第一污水管7底端与第一发电机8入口连接，第一发电机8出口通过管道与集水箱10顶部入口连接。集水箱10安装在距地面5-7m的地方，位于第一污水管7下方。
高层建筑1的每层都有排水管，该排水管称为下水管，高于集水箱10顶部的各层排水管为第一下水管 6，第一下水管 6在集水箱10的上方，各层的第一下水管 6都从上至下依次地直接连接在第一污水管7的侧壁上，与第一污水管7相通。低于集水箱10顶部的各层排水管为第二下水管15，第二下水管15在集水箱10的旁侧和下方，各层的第二下水管15均依次连接在第二污水管16的侧壁上。第二污水管16的顶端从集水箱10的侧壁伸入集水箱10内部，第二排污管16的底端连接在化粪池17的顶部入口 。
集水箱10的顶面水平布置，集水箱10内的上部空间中设有倾斜的过滤筛9，过滤筛9的上端进口位于集水箱10顶部入口的正下方，过滤筛9的下端出口与第二排污管16顶端连接。在集水箱10内的中部安装第二液位传感器11。集水箱10底面是倾斜面，倾斜底面的上方是出水口，倾斜底面的下方是污物出口。集水箱10的出水口经第二可控阀门12与位于集水箱10外部的排水管18顶端连接，排水管18下端经过第二发电机19后连接第二排污管16的底端。集水箱10底部的污物出口经第三可控阀门14与第二排污管16顶端连接，在集水箱10底部安装污泥密度传感器13。从集水箱10中分离、沉淀的固态、半固态污物连同第二下水管15流出的生活污水一同进入化粪池17中。
第一发电机8和第二发电机19分别经电线连接第一整流器20，向第一整流器20输入电能。
在高层建筑1的楼顶或侧面安装风力机发电机21，风力机发电机21要高出楼顶面3m以上的距离，风力机发电21既可为水平轴风力发电机，也可为垂直轴风力发电机，一般情况是多台风力发电机的组合，风力发电机21发出经电线与第二整流器22连接，向第二整流器22输出电能。
在高层建筑1的楼顶还安装太阳能电池组24，太阳能电池组24的输出端连接直流稳压器39的输入端。第一整流器20和第二整流器22的输出端均连接直流稳压器39的输入端，直流稳压器39的输出端连接蓄电池组42的输入端，这样，将风能、太阳能、雨水及生活污水产生的电能存储于蓄电池组42。在蓄电池组42上安装电压表40，用以检测蓄电池组42电压。蓄电池组42的输出端连接逆变器43，逆变器43的输出端连接第三可控开关44，蓄电池组42输出的电能经串接的逆变器43和第三可控开关44后分三路：第一路经第一可控开关34与安装在热水水箱30下部的加热电阻37连接，第二路经第二可控开关41与负载38连接，第三路直接连接到供暖循环泵33上。同时，电网通过第四可控开关45并接于逆变器43的输出端，可根据情况向本装置补充供电。
在高层建筑1的楼顶上还安装太阳能集热板25和热水水箱30，在热水水箱30内部的中间位置安装有热交换器29、内部的下部安装有加热电阻37、内部的内侧壁上还安装有温度传感器31和第三液位传感器36。太阳能集热板25的上端出口经第五可控阀门32与热水水箱30中的热交换器29下端口连接，热交换器29上端口与太阳能集热板25下端口连接，实现热水水箱水30的循环加热。热水水箱30中的加热电阻37外部接线端通过第一可控开关34与蓄电池组42连接。热水水箱30的顶部出口通过管道与多个散热器46连接，各个散热器46采用串联连接，最后一个散热器46的终端出口经热循环泵33与热水水箱30同侧下端的入水口连接，实现循环供暖。在热水水箱30的侧壁上方还设有生活用热水出口，生活用热水出口经第四可控阀门28供给如洗浴等生活用热水。在热水水箱30的侧壁下方还设有自来水补给口，自来水供水管通过第六可控阀门35与之相连，同时自来水供水管还通过手动阀门27连接在热交换器29上端口与太阳能集热板25下端出口之间，开启第六可控阀门35时，给热水水箱30内补充自来水，开启手动阀门27，给太阳能集热板25补水。
在高层建筑1的楼顶上或者在室外其他位置处安装室外温度传感器23，室外温度传感器23通过信号线连接控制器26，将所检测的室外温度信号传送给控制器26。
第一可控开关34、第二可控开关41、第三可控开关44、第四可控开关45、第一可控阀门5、第二可控阀门12、第三可控阀门14、第四可控阀门28、第五可控阀门32、第六可控阀门35这些所有的可控开关和可控阀门分别通过各自的控制线连接控制器26，由控制器26控制各个可控开关以及各个可控阀门的开合。
第一液位传感器4、第二液位传感器11、第三液位传感器36、污泥密度传感器13、温度传感器31、电压表40分别通过各自的信号线连接控制器26，将各自所检测的信号输入控制器26。
第一发电机8、第二发电机19、风力机发电机21、供暖循环泵33、太阳能集热板25分别通过各自的控制线连接控制器26，由控制器26控制其工作。
本发明系统在工作时，由控制器26控制整个系统的能源综合利用，具体如下：
第一液位传感器4将所检测到的雨水存储箱水3的水位信息输入控制器26，控制器26对该信息进行处理，当雨水存储箱水3的水位高于其总水位的80%时，控制器26控制第一可控阀门5开启，雨水存储箱水3开始排水，雨水经第一污水管7下落后进入到集水箱10，同时作用于第一发电机8，第一发电机8发电，其电能由蓄电池组42存储。当雨水存储箱水3的水位等于或低于总水位的80%时，控制器26关闭第一可控阀门5，停止向第一污水管7和集水箱10排水。
第二液位传感器11将所检测到的集水箱10中的水位信息输入控制器26，控制器26对该信息进行处理，集水箱10的水位低于其总水位的40%时，控制器26控制第二可控开关12关闭，使集水箱10处于蓄水状态，第二发电机19停止发电。反之，当集水箱10的水位等于或高于其总水位的40%时，控制器26控制第二可控开关12打开，集水箱10排水，第二发电机19处于发电状态。
当检测集水箱10中水位持续2小时以上不变时，可能过滤筛9堵塞，阻碍集水箱10中进水，因此，控制器26直接控制第一可控阀门5开启，让雨水存储箱3中的雨水对过滤筛9进行冲洗，冲洗2分钟后，控制第一可控阀门5关闭。
集水箱10中的污泥密度传感器13将所检测到的密度信息输入控制器26，当污泥密度大于2000kg/m3时，控制器26控制第三可控阀门14开启，将集水箱10底部的污泥排入第二排污管16，最终进入化粪池17。
室外温度传感器23将所检测到的室外温度信息传送到控制器26，当室外温度高于150C时，说明室外温度较高，本发明系统则开启夏季控制模式。此时，热水水箱30中的温度传感器31将所检测的水温信息传送到控制器26，若水温温度为450C以上时，控制器26控制第一可控开关34断开，加热电阻37停止对热水水箱30中的水加热，同时控制供暖循环泵33停止运行，终止循环供暖，并控制第四可控阀门28开启，可向高层建筑1的住户提供生活用热水。在第四可控阀门28开启直至设定时间之后，控制第六可控阀门35打开，使自来水给热水水箱30补充系统水量。反之，若热水水箱30中的水温温度等于或小于450C时，控制器26控制第一可控开关34接通，蓄电池组42向加热电阻37供电加热，直到水温度达到450C以上时，再断开第一可控开关34。
当室外温度传感器23检测到的室外温度低于50C时，本发明系统则开启冬季控制模式。此时，若热水水箱30中的水温为450C以上时，控制器26控制第一可控开关34断开，但控制供暖循环泵33运行，并控制第四可控阀门28、第六可控阀门35关闭，系统给高层建筑1的散热片46提供热水，进行采暖。若热水水箱30中的水温温度等于或低于450C时，控制器26控制第一可控开关34接通，加热电阻37加热，直到热水水箱30温度达到450C以上时再断开。
在室外温度传感器23检测到室外温度在5-150C之间时，本发明系统则开启春秋控制模式。此时，若热水水箱30中的水温温度为450C以上时，控制器26控制第一可控开关34断开，但控制供热循环泵33工作，同时控制第四可控阀门28和第六可控阀门35打开，此时系统即可向住户提供生活用热水也可供暖。若热水水箱30中的水温温度等于或小于450C时，控制器26控制第一可控开关34接通，蓄电池组42向加热电阻37供电加热，直到温度达到450C以上再断开第一可控开关34。
本发明系统无论是开启在春夏秋冬哪种控制模式，电压表40都将检测的蓄电池组42的电压信号输入控制器26，当蓄电池组42的电压低于蓄电池组42总电压的35%时，控制器26断开第三可控开关44，并接通第四可控开关45，由电网向系统供电，直到风能、太阳能、雨水及生活污水产生的电能使电压表40检测到蓄电池组42的电压大于总电压的40%后，控制器26控制接通第三可控开关44、断开第四可控开关45。若电压表40显示充满状态，控制器26控制接通第二可控开关41，向负载38供电，直到蓄电池组42的电压低于总电压的85%再关闭第二可控开关41。只要热水水箱30中的液位传感器36显示热水水箱30的水位低于水箱总水位的90%，控制器26就会控制第六可控阀门35开启，对热水水箱30补水，直到热水水箱30水位达到总水位的90%后，关闭第六可控阀门35。
在检修太阳能集热板25时，控制器26控制第五可控阀门32关闭，同时关闭手动阀门27。

Claims (9)

1.一种高层建筑的复合式能源综合利用系统，高层建筑的楼顶部固定设有雨水存储箱（3）、风力机发电机（21）和太阳能电池组（24），雨水存储箱（3）内设有第一液位传感器（4），其特征是：
雨水存储箱（3）底部出水口经第一可控阀门（5）与第一污水管（7）顶端连接，第一污水管（7）底端与第一发电机（8）入口连接，第一发电机（8）出口与集水箱（10）顶部入口连接，高于集水箱（10）顶部的高层建筑的各层第一下水管 （6）直接连接第一污水管（7）侧壁，低于集水箱（10）顶部的各层第二下水管（15）连接第二污水管（16）侧壁，第二污水管（16）的顶端从集水箱（10）的侧壁伸入集水箱（10）内部、底端连接化粪池（17）；集水箱（10）内设有第二液位传感器（11），集水箱（10）的出水口经第二可控阀门（12）与位于集水箱（10）外部的排水管（18）顶端连接，排水管（18）下端经过第二发电机（19）连接第二排污管（16）的底端；第一发电机（8）、第二发电机（19）、风力机发电机（21）和太阳能电池组（24）输出的电能存储于蓄电池组（42）；蓄电池组（42）的输出端经串接的逆变器（43）和第三可控开关（44）后分三路，第一路经第一可控开关（34）与设在热水水箱（30）中的加热电阻（37）连接，第二路经第二可控开关（41）与负载（38）连接，第三路连接供暖循环泵（33）上；高层建筑的楼顶上还设有太阳能集热板（25）和热水水箱（30），热水水箱（30）内部设有热交换器（29）、加热电阻（37）、温度传感器（31）和第三液位传感器（36）；太阳能集热板（25）上端出口经第五可控阀门（32）与连接热交换器（29）下端口，热交换器（29）上端口与太阳能集热板（25）下端口连接；热水水箱（30）的顶部出口连接散热器（46），散热器（46）连接热循环泵（33）；在热水水箱（30）侧壁上方经第四可控阀门（28）连接生活用热水出口、侧壁下方经第六可控阀门（35）连接自来水补给口；所述第一可控开关（34）、第二可控开关（41）、第三可控开关（44）、第一可控阀门（5）、第二可控阀门（12）、第四可控阀门（28）、第五可控阀门（32）、第六可控阀门（35）、第一发电机（8）、第二发电机（19）、风力机发电机（21）、供暖循环泵（33）以及太阳能集热板（25）分别通过各自的控制线连接控制器（26），所述第一液位传感器（4）、第二液位传感器（11）、第三液位传感器（36）以及温度传感器（31）分别通过各自的信号线连接控制器（26），控制器（26）经信号线连接室外温度传感器（23）。
2.根据权利要求1所述一种高层建筑的复合式能源综合利用系统，其特征是：集水箱（10）内的上部空间中设有倾斜的过滤筛（9），过滤筛（9）的上端进口位于集水箱（10）顶部入口的正下方，过滤筛（9）的下端出口与第二排污管（16）顶端连接；集水箱（10）底面是倾斜面，倾斜底面的上方是出水口，倾斜底面的下方是污物出口，污物出口经第三可控阀门（14）与第二排污管（16）顶端连接，集水箱（10）底部设有污泥密度传感器（13），第三可控阀门（14）和污泥密度传感器（13）分别连接于控制器（26）。
3.根据权利要求1所述一种高层建筑的复合式能源综合利用系统，其特征是：第一发电机（8）和第二发电机（19）分别经电线连接第一整流器（20），风力发电机（21）经电线连接第二整流器（22），第一整流器（20）和第二整流器（22）的输出端均经直流稳压器（39）连接蓄电池组（42）。
4.根据权利要求1所述一种高层建筑的复合式能源综合利用系统，其特征是：热水水箱（30）经第六可控阀门（35）与自来水供水管相连，自来水供水管通过手动阀门（27）连接于热交换器（29）上端口和太阳能集热板（25）下端出口之间。
5.一种如权利要求1所述高层建筑的复合式能源综合利用系统的控制方法，其特征是包含以下步骤：
A、第一液位传感器（4）将所检测到的雨水存储箱水（3）的水位信息输入控制器（26），当雨水存储箱水（3）的水位高于其总水位的80%时，控制器（26）控制第一可控阀门（5）开启，雨水作用于第一发电机（8），第一发电机（8）发电，反之，关闭第一可控阀门（5）；
B、第二液位传感器（11）将所检测到的集水箱（10）的水位信息输入控制器（26），当集水箱（10）的水位低于其总水位的40%时，控制器（26）控制第二可控开关（12）关闭；反之，打开第二可控开关（12），第二发电机（19）发电；
C、室外温度传感器（23）将所检测到的室外温度信息传送到控制器（26），当室外温度高于150C时，若温度传感器（31）所检测的水温温度为450C以上时，控制器（26）控制第一可控开关（34）断开和供暖循环泵（33）停止运行，并控制第四可控阀门（28）开启；反之，接通第一可控开关（34）直到水温度达到450C以上时再断开；
D、当室外温度低于50C时，若热水水箱（30）中的水温为450C以上时，控制器（26）控制第一可控开关（34）断开和控制供暖循环泵（33）运行，并控制第四可控阀门（28）和第六可控阀门（35）关闭，反之，接通第一可控开关（34）直到水温达到450C以上再断开；
E、当室外温度在5-150C之间时，若热水水箱（30）中的水温温度为450C以上时，控制器（26）控制第一可控开关（34）断开和供热循环泵（33）工作，控制第四可控阀门（28）和第六可控阀门（35）打开，反之，接通第一可控开关（34）直到水温达到450C以上再断开。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征是：步骤C、D或E中，将逆变器（43）输出端经第四可控开关（45）连接电网，在蓄电池组（42）上安装电压表（40），电压表（40）将检测的蓄电池组（42）的电压信号输入控制器（26），当电压低于蓄电池组（42）总电压的35%时，控制器（26）断开第三可控开关（44）并接通第四可控开关（45）。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征是：若电压表（40）显示蓄电池组（42）在充满状态，控制器（26）控制接通第二可控开关（41）直到电压低于总电压的85%再关闭。
8.根据权利要求5所述的控制方法，其特征是：步骤C、D或E中，当液位传感器（36）检测到热水水箱（30）的水位低于水箱总水位的90%时，控制器（26）控制第六可控阀门（35）开启直到热水水箱（30）水位达到总水位的90%后关闭。
9.根据权利要求5所述的控制方法，其特征是：步骤C中，在控制第四可控阀门（28）开启直至设定时间后，控制第六可控阀门（35）打开。
CN201610391381.XA 2016-06-06 2016-06-06 一种高层建筑的复合式能源综合利用系统及控制方法 Expired - Fee Related CN106091094B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610391381.XA CN106091094B (zh) 2016-06-06 2016-06-06 一种高层建筑的复合式能源综合利用系统及控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610391381.XA CN106091094B (zh) 2016-06-06 2016-06-06 一种高层建筑的复合式能源综合利用系统及控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106091094A true CN106091094A (zh) 2016-11-09
CN106091094B CN106091094B (zh) 2018-12-14

Family

ID=57447569

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610391381.XA Expired - Fee Related CN106091094B (zh) 2016-06-06 2016-06-06 一种高层建筑的复合式能源综合利用系统及控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106091094B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106930368A (zh) * 2017-03-20 2017-07-07 河海大学 一种高层建筑物储能水管发电系统
WO2018171341A1 (zh) * 2017-03-20 2018-09-27 河海大学 一种利用多个高层建筑物储能水管发电的系统
CN109056891A (zh) * 2018-08-25 2018-12-21 董亚伦 一种楼层蓄能建筑系统的安装以及使用方法
CN111733933A (zh) * 2020-07-02 2020-10-02 广州百畅信息科技有限公司 一种安防监控热力图统计系统
CN111851872A (zh) * 2020-07-15 2020-10-30 广东欣禄工程建设有限公司 一种绿色环保节能建筑
CN113719881A (zh) * 2021-08-25 2021-11-30 上海勘测设计研究院有限公司 户式零碳热源供热集成系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201795558U (zh) * 2010-09-13 2011-04-13 张维 建筑物的太阳能集中供热系统
CN202732204U (zh) * 2012-06-13 2013-02-13 李淑亮 高位储水式发电装置
CN103104009A (zh) * 2013-02-02 2013-05-15 中铁建设集团有限公司 一种超高层建筑水势能发电和热回收系统
CN103334865A (zh) * 2013-07-05 2013-10-02 天津市汇津广告有限公司 一种生活用污水发电装置
CN203796494U (zh) * 2013-12-01 2014-08-27 国家电网公司 一种电力大楼微型分布式能源站
CN204187762U (zh) * 2014-10-14 2015-03-04 煤炭工业太原设计研究院 绿色节能建筑采暖供热空调系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201795558U (zh) * 2010-09-13 2011-04-13 张维 建筑物的太阳能集中供热系统
CN202732204U (zh) * 2012-06-13 2013-02-13 李淑亮 高位储水式发电装置
CN103104009A (zh) * 2013-02-02 2013-05-15 中铁建设集团有限公司 一种超高层建筑水势能发电和热回收系统
CN103334865A (zh) * 2013-07-05 2013-10-02 天津市汇津广告有限公司 一种生活用污水发电装置
CN203796494U (zh) * 2013-12-01 2014-08-27 国家电网公司 一种电力大楼微型分布式能源站
CN204187762U (zh) * 2014-10-14 2015-03-04 煤炭工业太原设计研究院 绿色节能建筑采暖供热空调系统

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106930368A (zh) * 2017-03-20 2017-07-07 河海大学 一种高层建筑物储能水管发电系统
WO2018171341A1 (zh) * 2017-03-20 2018-09-27 河海大学 一种利用多个高层建筑物储能水管发电的系统
CN109056891A (zh) * 2018-08-25 2018-12-21 董亚伦 一种楼层蓄能建筑系统的安装以及使用方法
CN111733933A (zh) * 2020-07-02 2020-10-02 广州百畅信息科技有限公司 一种安防监控热力图统计系统
CN111851872A (zh) * 2020-07-15 2020-10-30 广东欣禄工程建设有限公司 一种绿色环保节能建筑
CN113719881A (zh) * 2021-08-25 2021-11-30 上海勘测设计研究院有限公司 户式零碳热源供热集成系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN106091094B (zh) 2018-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106091094A (zh) 一种高层建筑的复合式能源综合利用系统及控制方法
CN203823873U (zh) 一种太阳能热泵蓄热采暖系统
CN109356342B (zh) 一种节能环保的建筑结构
CN201875878U (zh) 一种太阳能光电互补电热水器
CN109066415A (zh) 一种地埋式光伏变电站的通风散热系统
CN101942892A (zh) 与建筑屋面一体化的光伏方阵风冷系统
CN106451724A (zh) 太阳能与单井循环热泵调温、供电、供热水系统及方法
CN105275717A (zh) 一种雨水管道集水发电系统及其发电方法
CN211774865U (zh) 一种节能光伏幕墙系统
CN201818423U (zh) 汽轮机水轮机联合发电系统
CN206001726U (zh) 一种双舱太阳能热水器
CN201277732Y (zh) 一种太阳能热水器
CN107490198A (zh) 一种基于太阳能、热泵互补蓄热锅炉的能源控制策略
CN101922246B (zh) 再再交换节能建筑系统
CN104110346A (zh) 太阳能抽水蓄能发电系统及控制方法
CN201628398U (zh) 楼宇式太阳能热水器
CN103438595B (zh) 太阳能热水器风能动力管道水循环防冻装置
CN205878678U (zh) 太阳能风能空气能采暖制冷及热水系统
CN207485593U (zh) 小型家用光-水联合发电蓄能系统
CN204880867U (zh) 适合寒冷地区的光伏幕墙与双源热泵集成结构
CN205320019U (zh) 光伏瓦清洗系统
CN209025793U (zh) 一种新能源风力发电装置
US20120042867A1 (en) Re-Exchange Energy-Saving Building System
CN205776935U (zh) 一种建筑一体化提水储能综合利用系统
CN205907747U (zh) 房顶雨水收集兼太阳能发电系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20181214

Termination date: 20190606

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee