CN106801448A - 一种利用多个高层建筑物储能水管发电的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用多个高层建筑物储能水管发电的系统，包括储能水管装置、和储能水管装置配套的下水管道装置、地下连通引水管道、地下有压力蓄水池、水轮机及发电系统，每栋高层建筑物都配置一个储能水管装置和一个下水管道装置，储能水管装置通过引水管道将雨水、生活污水引入到储能水管中，每栋高层建筑物配置一条地下连通引水管道，地下连通引水管道将储能水管中的水引入到地下有压力蓄水池，地下有压力蓄水池平衡各储能水管的水位，当储能水管中水位超过一定高度H1的时候即可以开始发电，水位降至H0时停止发电。本发明将多个高层建筑物的污水汇集到一起进行集中发电处理，极大的节省了能源，合理再利用水资源，改善了环境。

Description

一种利用多个高层建筑物储能水管发电的系统
技术领域
本发明涉及一种利用多个高层建筑物储能水管发电的系统，属于能源回收利用技术领域。
背景技术
随着我国经济的发展和生活水平的不断提高，生活污水引起的环境污染日趋加重。目前，我国生活污水排放量不断增加，生活污水的处理回收显得尤为重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种利用多个高层建筑物储能水管发电的系统，将多个高层建筑物的污水通过多个储能水管的形式进行保存，汇集到一起进行集中发电处理，合理再利用水资源。
为解决上述技术问题，本发明提供一种利用多个高层建筑物储能水管发电的系统，包括储能水管装置、和储能水管装置配套的下水管道装置、地下连通引水管道、地下有压力蓄水池、水轮机及发电系统，每栋高层建筑物都配置一个储能水管装置和一个下水管道装置；
所述储能水管装置设置在高层建筑物下水管道旁边，储能水管装置包括雨水进水管道、储能污水引水管道、储能水管、储能污水排水管道，所述雨水进水管道设置在楼层顶部，与储能水管直接连通，将楼顶雨水从雨水进水管道引入储能水管中；所述雨水进水管道在下水管道中有一个朝上的缺口；所述储能污水引水管道从五楼开始设置，与储能水管通过阀门连接，所述储能污水引水管道在下水管道中有一个朝上的缺口，当储能水管中水位在阀门下方则阀门打开，随着水位的逐渐升高，借助水压力会将阀门关闭，此时污水从缺口流至下水管道；所述储能水管内设置三个水位，分别为停止水位H0、发电水位H1、最高水位H2，通过液位信号器来感应液面高度；当储能水管内水位达到发电水位H1时，水轮机开始发电；当水位下降到停止水位H0时，停止发电；当水位达到最高水位H2时，多余污水由雨水进水管道的朝上缺口流入下水管道；所述污水排水管道为在清洗储能水管时将污水排至下水管网；
所述管道装置包括备用雨水进水管道、下水污水引水管道、下水管道、下水污水排水管道，所述雨水进水管道设置在雨水进水管道上面，备用雨水进水管道与下水管道连通，当积水多至备用雨水进水管道高度时，积水由备用雨水进水管道直接通过下水管道流下；所述下水污水引水管道从一楼开始设置，一楼至四楼与下水管道直接相连，四楼以上楼层均与储能水管装置中的储能污水引水管道相连；所述管道将污水通过下水污水排水管道直接排至下水管网中；
所述地下连通引水管道布置在地下，每个高层建筑物配置一条地下连通引水管道，每条地下连通引水管道将各自所属高层建筑物储能水管中的水引入到地下有压力蓄水池；
所述地下有压力蓄水池具有多个储能水管进水口和一个出水管道，每个高层建筑物的储能水管对应一个储能水管进水口，储能水管的水汇集到一个容器，出水管道用于将容器内的水引入水轮机及发电系统；
所述水轮机及发电系统包括发电进水管道、水轮机、发电机、积水池、积水池排水管道，所述发电进水管道与地下有压力蓄水池连通，将污水引至水轮机，使其转动并带动发电机工作，并将电能输出并网或直接给高楼自来水增压泵进行供电运行；所述积水池为蓄水装置，多余积水通过积水池排水管道排至下水管网。
当多个高层建筑物楼层高度一样时，取停止水位H0为整栋楼高的1/3，发电水位H1为占整栋楼高的次顶层，最高水位H2为整栋楼高；当多个高层建筑物楼层高度不一样时，取停止水位H0为最低楼高的1/3，发电水位H1为最低楼高的次顶层，最高水位H2为最低楼高的楼高。
前述的储能污水排水管道中设置常闭阀门k1，在进行水管的除污清洗时打开。
前述的每条地下连通引水管道中都有阀门k2，为常开状态，当系统检修或者排污的时候关闭。
前述的储能水管进水口处设阀门k3，为常开状态，在进行除污时关闭。
前述的发电进水管道与水轮机之间通过常开阀门k4连接，常开阀门k4在进行水管的除污清洗时关闭。
前述的地下有压力蓄水池的容器的容积为1根储能水管容积的50%。
前述的水轮机及发电系统布置在地上，如果在地下则需要保证出水自流进入城市污水管网。
前述的水轮机采用的冲击式水轮机。
前述的高层建筑物为10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑。
本发明所达到的有益效果：
本发明将多个高层建筑物的污水通过多个储能水管的形式进行保存，汇集到一起进行集中发电处理，生产出来的电能进行并网或是给增压泵供电，极大的节省了能源，合理再利用水资源，改善了环境，经济效益、环境效益和社会效益明显。
附图说明
图1 为本发明的利用多个高层建筑物储能水管发电的系统结构图；
图2是本发明中储能水管装置布置图；
图3是本发明中下水管道装置布置图
图4是本发明中地下有压力蓄水池装置布置图；
图5是本发明中水轮机及发电系统布置图；
图中：
H0为储能水管的停止水位；H1为储能水管的发电水位；H2为储能水管的最高水位；
a1为雨水进水管道口；a2为备用雨水进水管道口；
b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7、b8、b9、b10、b11、b12 为各楼层的下水污水引水管道入口；
c5、c6、c7、c8、c9、c10、c11、c12为储能污水引水管道在下水管道中朝上的缺口；
d5、d6、d7、d8、d9、d10、d11、d12为储能污水引水管道与储能水管相连的阀门；
e0为下水管道出口；e1为储能水管进入下水管网出口；e2为储能水管进入地下连通引水管道进口； e3为发电进水管道进入积水池进口；e4为积水池排水管道进入下水管网出口；
k1为常闭阀门；k2为常开阀门；k3为有压力蓄水池进口阀门，常开阀门；k4为发电进水水管阀门，发电打开，不发电关闭。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明的利用多个高层建筑物储能水管发电的系统包括多个高层建筑物储能水管装置1、和储能水管装置配套的下水管道装置2、地下连通引水管道4、地下有压力蓄水池5、水轮机及发电系统6。具体的，
如图2所示，每栋高层建筑物都配置一个储能水管装置和一个下水管道装置，储能水管装置1设置在靠近高层建筑物下水管道旁边，储能水管装置1包括雨水进水管道1-1、储能污水引水管道1-2、储能水管1-3、储能污水排水管道1-4，其中，雨水进水管道1-1设置在楼层顶部，与储能水管1-3直接连通，将楼顶雨水从雨水进水管道引入储能水管1-3中，图2中a1为雨水进水管道口。雨水进水管道1-1在下水管道2-3中有一个朝上的缺口，当储能水管1-3水面高度达到最高水位H2时，水溢出经由该缺口流入下水管道2-3；当有大规模雨水降临时，楼顶积水可由备用雨水进水管道2-1直接由下水管道2-3流下，图2中a2为备用雨水进水管道口。储能污水引水管道1-2从五楼开始设置，与储能水管1-3通过阀门（d5—d12）连接，并在下水管道中有一个朝上的缺口（c5—c12）；当储能水管1-3中水位在阀门下方则阀门打开，随着水位的逐渐升高，借助水压力会将阀门关闭，此时污水从缺口流至下水管道。储能水管1-3内设置三个水位，分别为停止水位H0、发电水位H1、最高水位H2，通过液位信号器来感应液面高度；当多个高层建筑物楼层高度一样时，取H0为整栋楼高的1/3，H1为占整栋楼高的次顶层，H2为整栋楼高，当多个高层建筑物楼层高度不一样时，取H0为最低楼高的1/3，H1为最低楼高的次顶层，H2为最低楼高楼高。由于地下连通引水管道的作用，每栋高层建筑物的储能水管中的水位都是相同的，当储能水管1-3内水位达到发电水位H1时，水轮机开始发电；当水位下降到停止水位H0时，停止发电；遇暴雨时节，水位达到最高水位H2时，多余污水由雨水进水管道1-1的朝上缺口流入下水管道，或由备用雨水进水管道直接流入下水管道。储能污水排水管道1-4为在清洗储能水管1-3时将污水排至下水管网。储能污水排水管道1-4中设置常闭阀门k1，在进行水管的除污清洗时打开，图中e1为储能水管进入下水管网出口，常闭状态，在进行水管的除污清洗时打开。
如图3所示，下水管道装置2包括备用雨水进水管道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，备用雨水进水管道2-1设置在雨水进水管道1-1上面，备用雨水进水管道2-1与下水管道2-3连通，当遇大规模雨水时，积水较多至备用雨水进水管道2-1高度时，积水由备用雨水进水管道直接通过下水管道2-3流下。下水污水引水管道2-2从一楼开始设置，一楼至四楼与下水管道2-3直接相连，四楼以上楼层均与储能水管装置1中的储能污水引水管道1-2相连，图中，b1—b12为下水污水引水管道入口。下水管道2-3将污水通过下水污水排水管道2-4直接排至下水管网中。图中，e0为下水管道出口。
由于每栋高层建筑物都配备储能水管，多个储能水管的水可以通过地下连通引水管道4相连通，地下连通引水管道4布置在地下，不影响小区内的道路通行，每栋高层建筑物配置一条地下连通引水管道，如图1中的4-1,4-2,4-3，每条地下连通引水管道将各自所属高层建筑物储能水管中的水引入到地下有压力蓄水池5，通过地下有压力储水池5和地下连通引水管道的平衡左右将多个储能水管内的水联通一起，这样不同储能水管内的水位可以相互进行调整，以达到平衡水位。在每条地下连通引水管道中都有阀门k2，为常开状态，当系统检修或者排污的时候关闭，地下连通引水管道具有连通器的作用；图中e2为储能水管进入地下连通引水管道进口。
如图4所示的地下有压力蓄水池5，具有多个储能水管进水口和一个出水管道，每栋高层建筑物的储能水管对应一个储能水管进水口，如图3中的5-1、5-2、5-3，储能水管进水口处设阀门k3，阀门k3平时处于常开状态，在进行除污时关闭。5-4为有压力蓄水池出水管道，5-5为多个储能水管的水汇集的容器，该容器的容积不应该太大，一般2~3m3即可，为1根储能水管容积的50%，具有平衡多栋高层建筑物储能水管中水位的作用。该容器应该具备抗高压的能力，（如楼高为100米，则须抗压超过10个大气压，还需要保留一定抗高压余量，取抗压12个大气压为宜）。5-6为地下有压力蓄水池的进入门，为常闭状态，当需要排污时关闭三个阀门k3，打开蓄水池进入门，可以进入有压力蓄水池进行除污。
如图5所示的水轮机及发电系统6包括发电进水管道6-1、水轮机6-2、发电机6-3、积水池6-4、积水池排水管道6-5，其中，发电进水管道6-1与水轮机6-2之间通过常开阀门k4连接，常开阀门k4在进行水管的除污清洗时关闭。发电进水管道6-1与地下有压力蓄水池连通，将污水引至水轮机6-2，使其转动并带动发电机6-3工作，并将电能输出并网或直接给高楼自来水增压泵进行供电运行。积水池6-4为蓄水装置，多余积水通过积水池排水管道6-5排至下水管网，图中，e3为发电进水管道进入积水池进口，e4为积水池排水管道进入下水管网出口。
水轮机及发电系统应该布置在地上，如果在地下则需要保证出水自流进入城市污水管网，本发明的水轮机6-2采用的冲击式水轮机进行发电，所发出的电能可以并网，也可以直接给高楼自来水增压泵供电运行。采用冲击式水轮机，具备小流量高扬程宽效率区的特点，同时和单个储能水管相比，水轮机的流量得到了增加，水轮发电系统的出力及稳定性有了更大的提高。
本发明的高层建筑物最好为10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑，这样系统具有较好的适用性和经济价值。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用多个高层建筑物储能水管发电的系统，其特征在于，包括储能水管装置、和储能水管装置配套的下水管道装置、地下连通引水管道、地下有压力蓄水池、水轮机及发电系统，每栋高层建筑物都配置一个储能水管装置和一个下水管道装置；
所述储能水管装置设置在高层建筑物下水管道旁边，储能水管装置包括雨水进水管道、储能污水引水管道、储能水管、储能污水排水管道，所述雨水进水管道设置在楼层顶部，与储能水管直接连通，将楼顶雨水从雨水进水管道引入储能水管中；所述雨水进水管道在下水管道中有一个朝上的缺口；所述储能污水引水管道从五楼开始设置，与储能水管通过阀门连接，所述储能污水引水管道在下水管道中有一个朝上的缺口，当储能水管中水位在阀门下方则阀门打开，随着水位的逐渐升高，借助水压力会将阀门关闭，此时污水从缺口流至下水管道；所述储能水管内设置三个水位，分别为停止水位H0、发电水位H1、最高水位H2，通过液位信号器来感应液面高度；当储能水管内水位达到发电水位H1时，水轮机开始发电；当水位下降到停止水位H0时，停止发电；当水位达到最高水位H2时，多余污水由雨水进水管道的朝上缺口流入下水管道；所述污水排水管道为在清洗储能水管时将污水排至下水管网；
所述管道装置包括备用雨水进水管道、下水污水引水管道、下水管道、下水污水排水管道，所述雨水进水管道设置在雨水进水管道上面，备用雨水进水管道与下水管道连通，当积水多至备用雨水进水管道高度时，积水由备用雨水进水管道直接通过下水管道流下；所述下水污水引水管道从一楼开始设置，一楼至四楼与下水管道直接相连，四楼以上楼层均与储能水管装置中的储能污水引水管道相连；所述管道将污水通过下水污水排水管道直接排至下水管网中；
所述地下连通引水管道布置在地下，每个高层建筑物配置一条地下连通引水管道，每条地下连通引水管道将各自所属高层建筑物储能水管中的水引入到地下有压力蓄水池；
所述地下有压力蓄水池具有多个储能水管进水口和一个出水管道，每个高层建筑物的储能水管对应一个储能水管进水口，储能水管的水汇集到一个容器，出水管道用于将容器内的水引入水轮机及发电系统；
所述水轮机及发电系统包括发电进水管道、水轮机、发电机、积水池、积水池排水管道，所述发电进水管道与地下有压力蓄水池连通，将污水引至水轮机，使其转动并带动发电机工作，并将电能输出并网或直接给高楼自来水增压泵进行供电运行；所述积水池为蓄水装置，多余积水通过积水池排水管道排至下水管网。
2.根据权利要求1所述的一种利用多个高层建筑物储能水管发电的系统，其特征在于，当多个高层建筑物楼层高度一样时，取停止水位H0为整栋楼高的1/3，发电水位H1为占整栋楼高的次顶层，最高水位H2为整栋楼高；当多个高层建筑物楼层高度不一样时，取停止水位H0为最低楼高的1/3，发电水位H1为最低楼高的次顶层，最高水位H2为最低楼高的楼高。
3.根据权利要求1所述的一种利用多个高层建筑物储能水管发电的系统，其特征在于，所述储能污水排水管道中设置常闭阀门k1，在进行水管的除污清洗时打开。
4.根据权利要求1所述的一种利用多个高层建筑物储能水管发电的系统，其特征在于，所述每条地下连通引水管道中都有阀门k2，为常开状态，当系统检修或者排污的时候关闭。
5.根据权利要求1所述的一种利用多个高层建筑物储能水管发电的系统，其特征在于，所述储能水管进水口处设阀门k3，为常开状态，在进行除污时关闭。
6.根据权利要求1所述的一种利用多个高层建筑物储能水管发电的系统，其特征在于，所述发电进水管道与水轮机之间通过常开阀门k4连接，常开阀门k4在进行水管的除污清洗时关闭。
7.根据权利要求1所述的一种利用多个高层建筑物储能水管发电的系统，其特征在于，所述地下有压力蓄水池的容器的容积为1根储能水管容积的50%。
8.根据权利要求1所述的一种利用多个高层建筑物储能水管发电的系统，其特征在于，所述水轮机及发电系统布置在地上，如果在地下则需要保证出水自流进入城市污水管网。
9.根据权利要求1所述的一种利用多个高层建筑物储能水管发电的系统，其特征在于，所述水轮机采用的冲击式水轮机。
10.根据权利要求1所述的一种利用多个高层建筑物储能水管发电的系统，其特征在于，所述高层建筑物为10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑。
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