CN106677331A - 一种海绵城市光伏建筑一体化利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种海绵城市光伏建筑一体化利用系统，包括与建筑相连接的屋顶绿色生态系统、自动化雨水灌溉装置、太阳能PV/T系统和地下雨水制冷供暖装置。本发明的有益效果是：在屋顶设立绿色生态系统，实现雨水的循环利用，提高雨水利用率；太阳能PV/T系统获得的电能储存至蓄电池，供给轴流式风机与离心式水泵使用，实现雨水灌溉和地下雨水制冷供暖的自动化；太阳能PV/T系统中光伏板下侧的加热器利用光伏得热，对供水管道中的雨水进行加热，供给用户使用，实现雨水资源的再利用；储存的雨水在地下蓄水池中能保持恒温，雨水通过换热管段与管内空气可进行充分换热，储存的地下雨水夏季可作为冷媒供冷，冬季可作为热媒供热。
Description
技术领域
本发明涉及一种海绵城市光伏建筑一体化利用系统。
背景技术
随着城市规模的扩大，地球绿化面积逐渐减少，温室效应日益加剧，城市内部热岛效应也随之加剧，造成城市内夏季气温居高不下的结果，且城市降水因为没有植被根系的储水作用而随城市污水排道排走，形成水资源的浪费，另外城市降水对城市排水系统有一定要求，若排水不当，形成积水，会对城市美观与居民舒适性造成影响。
现有的海绵城市系统(如专利CN 105830774 A)，仅能实现少量雨水的收集利用，雨水利用率低，未能很好地解决城市的洪水内涝等问题。
综上所述，有必要对已有技术进行进一步完善。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明提供一种海绵城市光伏建筑一体化利用系统。
本发明解决其技术问题所采用的一个技术方案是：一种海绵城市光伏建筑一体化利用系统，包括与建筑相连接的屋顶绿色生态系统、自动化雨水灌溉装置、太阳能PV/T系统和地下雨水制冷供暖装置。
进一步地，屋顶绿色生态系统位于建筑顶部，包括土壤支撑架、砂土营养层、雨水过滤层和雨水收集管道，土壤支撑架是由两块与水平面呈15°的有机塑料板搭建的屋顶状坡面，雨水过滤层垂直于水平面安装在土壤支撑架两侧，砂土营养层铺设在土壤支撑架上表面，雨水过滤层内侧固定砂土营养层，外侧与雨水收集管道相连。
进一步地，土壤支撑架表面设有便于雨水流动收集引水槽，砂土营养层便于种植植物，由营养土、粗砂、珍珠岩混合组成，上表面由网格固定层固定，雨水过滤层由珊瑚石、过滤棉、麦饭石、过滤棉、活性炭、过滤棉由里到外依次排列组成，土壤支撑架与雨水过滤层之间安装有透水板。
进一步地，自动化雨水灌溉装置包括喷灌头、供水管道、蓄水池、自动控制阀和离心式水泵，蓄水池埋于地下，喷灌头布置于砂土营养层上方，喷灌头与蓄水池之间通过供水管道连通，自动控制阀和离心式水泵均安装于供水管道上，供水管道穿过土壤支撑架坡面顶端并将其固定，蓄水池输入端与雨水收集管道输出端连通。
进一步地，太阳能PV/T系统位于建筑顶部，包括光伏板、光伏蓄电池、加热管段、热水管道、铺设保温材料的储水箱和用户末端，光伏板对加热管段内的水加热，加热管段输入端与供水管道连接，加热管段输出端通过热水管道与储水箱连通，光伏板与光伏蓄电池线路连接，储水箱与用户末端连接。
进一步地，地下雨水制冷供暖装置包括用户末端、蓄水池、安装于蓄水池内的换热管段、送风管道和回风管道，回风管道两端分别连通用户末端的回风口与换热管段的输入端，送风管道两端分别连通换热管段的输出端和用户末端的送风口，回风管道和送风管道上均装有轴流式风机，回风管道上装有空气过滤器。
进一步地，光伏蓄电池与离心式水泵、自动控制阀、轴流式风机、用户末端均线路连接。
本发明的有益效果是：(1)在屋顶设立绿色生态系统，雨水在生态系统的砂土营养层里被初步过滤，之后由坡面流至雨水过滤层，进一步过滤后由雨水收集管道送入蓄水池，实现雨水的循环利用，提高雨水利用率；
(2)太阳能PV/T系统获得的电能储存至蓄电池，供给轴流式风机与离心式水泵使用，实现雨水灌溉和地下雨水制冷供暖的自动化；
(3)太阳能PV/T系统中光伏板下侧的加热器利用光伏得热，对供水管道中的雨水进行加热，供给用户使用，实现雨水资源的再利用，同时由于光伏板的性能受温度影响，雨水在流经光伏板并与其换热时，既实现了对雨水的加热，又对光伏板进行冷却，使光伏板的性能得到了很好的保证；
(4)储存的雨水在地下蓄水池中能保持恒温，蓄水池内置的送风管道呈蛇形分布，雨水通过换热管段与管内空气可进行充分换热。储存的地下雨水夏季可作为冷媒供冷，冬季可作为热媒供热，节能环保且不会造成温室效应。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明在多层建筑中的结构示意图；
图2是图1中建筑的俯视图；
图3是本发明在个体公寓中的结构示意图；
图4是太阳能PV/T系统的结构示意图；
图5是地下雨水制冷供暖装置的结构示意图；
其中：1.喷灌头，2.雨水过滤层，3.光伏板，4.储水箱，5.砂土营养层，6.热水管道，7.空气过滤器，8.回风口，9.送风口，10.供水管道，11.雨水收集管道，12.离心式水泵，13.轴流式风机，14.蓄水池，15.送风管道，16.回风管道，17.排风口，18.土壤支撑架，19.用户末端，20.加热管段，21.光伏蓄电池，22.换热管段，23.自动控制阀。
具体实施方式
现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
如图1、3所示，屋顶绿色生态系统是由土壤支撑架18、砂土营养层5和雨水过滤层2组成，土壤支撑架18是由有机塑料板搭建的底角为15度的坡面构成的，且在塑料板表面设有引水槽，便于雨水流动收集。放置在土壤支撑架18的砂土营养层5由营养土、粗砂、珍珠岩组合而成，表面由网格固定层固定，防止砂石滚动，同时对植物有固定作用，另外坡面顶端由穿过坡面的供水管道10作进一步固定；雨水过滤层2垂直于水平面安装在土壤支撑架18两侧，内侧用于固定砂土营养层5，外侧与雨水收集管道11相连。雨水过滤层2由珊瑚石、过滤棉、麦饭石、过滤棉、活性炭、过滤棉从里到外依次排列组成，并由透水板压紧安装在土壤支撑架18两侧。屋顶绿色生态系统既实现了雨水的收集利用，提高雨水利用率，改善空气环境，又很好地解决城市的洪水内涝等问题，还可以作为隔热层维持室内温度恒定。
如图2所示的自动化雨水灌溉装置由喷灌头1、自动控制阀23、供水管道10、离心式水泵12组成。喷灌头1与供水管道10在坡面顶部相接，架设在顶楼水管处的离心式水泵12与光伏蓄电池21相连，储存在地下蓄水池14里的雨水通过供水管道10运输到屋顶浇灌植物，自动化雨水灌溉装置由光伏蓄电池21提供能量，将地下蓄水池14中的雨水输送到屋顶，在晴天对绿色植物自动灌溉，实现雨水资源再利用，不仅节约了电能，也减轻了居民管理的负担。
如图4所示的太阳能PV/T系统由光伏板3、加热管段20、热水管道6和铺设保温材料的储水箱4组成。光伏板3铺设于建筑顶部或建筑侧壁，与光伏蓄电池21相连，加热管段20由热水管道6固定安装在光伏板3下侧，通过热水管道6将热水储存至顶楼储水箱4，输送给用户末端19，供给用户生活热水，与储水箱4相连的热水管道6由换热系数较小的保温材料制成，两种材料接口处由保温性能较好的橡胶材料包裹连接。另外，多层建筑中的支架可做成图示的遮阳板，实现建筑一体化。太阳能PV/T系统既可以为地下雨水制冷供暖系统的轴流式风机13、自动化雨水灌溉装置的离心式水泵12和自动控制阀23提供能源，节省能耗，也可以为用户提供生活热水。
如图5所示的地下雨水制冷供暖系统由轴流式风机13、空气过滤器7、送风管道15、换热管段22、回风管道16、蓄水池14组成。蓄水池14通过雨水收集管道11与供水管道10实现雨水的收集和利用，蓄水池14安装在地下，内置风管作为换热管段呈蛇形分布，以提高换热效率。轴流式风机13、空气过滤器7在蓄水池14输入端前通过回风管道16相接，送风管道15末端与用户末端19室内相连，用户末端19设有排风口17。蓄水池14中的送风管道15由换热系数大的材料制成。地下雨水制冷供暖系统利用光伏蓄电池21提供的能量，不仅可以为室内送入新鲜空气，也可以利用换热管段22，使空气与地下储存的雨水充分换热，达到夏季供冷，冬季供暖的效果，实现对室内空气温度的调节，改善室内空气质量，节约空调的运行费用。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (7)
1.一种海绵城市光伏建筑一体化利用系统，其特征是：包括与建筑相连接的屋顶绿色生态系统、自动化雨水灌溉装置、太阳能PV/T系统和地下雨水制冷供暖装置。
2.根据权利要求1所述的一种海绵城市光伏建筑一体化利用系统，其特征是：所述的屋顶绿色生态系统位于建筑顶部，包括土壤支撑架(18)、砂土营养层(5)、雨水过滤层(2)和雨水收集管道(11)，土壤支撑架(18)是由两块与水平面呈15°的有机塑料板搭建的屋顶状坡面，雨水过滤层(2)垂直于水平面安装在土壤支撑架(18)两侧，砂土营养层(5)铺设在土壤支撑架(18)上表面，雨水过滤层(2)内侧固定砂土营养层(5)，外侧与雨水收集管道(11)相连。
3.根据权利要求2所述的一种海绵城市光伏建筑一体化利用系统，其特征是：所述的土壤支撑架(18)表面设有便于雨水流动收集引水槽，砂土营养层(5)便于种植植物，由营养土、粗砂、珍珠岩混合组成，上表面由网格固定层固定，雨水过滤层(2)由珊瑚石、过滤棉、麦饭石、过滤棉、活性炭、过滤棉由里到外依次排列组成，土壤支撑架(18)与雨水过滤层(2)之间安装有透水板。
4.根据权利要求3所述的一种海绵城市光伏建筑一体化利用系统，其特征是：所述的自动化雨水灌溉装置包括喷灌头(1)、供水管道(10)、蓄水池(14)、自动控制阀(23)和离心式水泵(12)，蓄水池(14)埋于地下，喷灌头(1)布置于砂土营养层(5)上方，喷灌头(1)与蓄水池(14)之间通过供水管道(10)连通，自动控制阀(23)和离心式水泵(12)均安装于供水管道(10)上，供水管道(10)穿过土壤支撑架(18)坡面顶端并将其固定，蓄水池(14)输入端与雨水收集管道(11)输出端连通。
5.根据权利要求4所述的一种海绵城市光伏建筑一体化利用系统，其特征是：所述的太阳能PV/T系统位于建筑顶部，包括光伏板(3)、光伏蓄电池(21)、加热管段(20)、热水管道(6)、铺设保温材料的储水箱(4)和用户末端(19)，光伏板(3)对加热管段(20)内的水加热，加热管段(20)输入端与供水管道(10)连接，加热管段(20)输出端通过热水管道(6)与储水箱(4)连通，光伏板(3)与光伏蓄电池(21)线路连接，储水箱(4)与用户末端(19)连接。
6.根据权利要求5所述的一种海绵城市光伏建筑一体化利用系统，其特征是：所述的地下雨水制冷供暖装置包括用户末端(19)、蓄水池(14)、安装于蓄水池(14)内的换热管段(22)、送风管道(15)和回风管道(16)，回风管道(16)两端分别连通用户末端(19)的回风口(8)与换热管段(22)的输入端，送风管道(15)两端分别连通换热管段(22)的输出端和用户末端(19)的送风口(9)，回风管道(16)和送风管道(15)上均装有轴流式风机(13)，回风管道(16)上装有空气过滤器(7)。
7.根据权利要求6所述的一种海绵城市光伏建筑一体化利用系统，其特征是：所述的光伏蓄电池(21)与离心式水泵(12)、自动控制阀(23)、轴流式风机(13)、用户末端(19)均线路连接。
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