CN107269468A - 一种治理大气污染的太阳能致风发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种治理大气污染的太阳能致风发电系统，所述太阳能致风发电系统包括：进风净化系统、致风净化系统以及致风发电系统；其中，所述进风净化系统具有一进风室，该进风室的上部具有进风口，进风室的下部具有出风口，该出风口与路下通道连通，所述路下通道内安装有第一光催化空气净化器。本发明通过进风净化系统、致风净化系统以及致风发电系统，以致风通道吸收太阳能辐射热，加热流过的空气，综合路下地道风、太阳能热效应、烟囱效应而产生的温差、压差激化空气流动成风，在致风的过程中，对进入的空气进行光催化净化处理，最后在致风发电系统中，实现风力发电，发电后的净化空气排放到大气中。

Description

一种治理大气污染的太阳能致风发电系统
技术领域
本发明涉及可再生能源利用与大气污染治理技术领域，具体涉及一种治理大气污染的太阳能致风发电系统。
背景技术
目前，随着能源体系的变革和低碳经济的发展，为破除经济发展依赖于不可再生能源的消耗和废弃物排放的增长模式，通过挖掘和利用新能源应对气候变化成为新的研究热点，也是人类可持续发展的战略课题。
随着我国的经济的快速增长和城镇化步伐的加快，绿色发展理念呼之欲出，经济发展过程中造成的空气污染己逐步由传统的总悬浮颗粒物 (TSP)及可吸入颗粒子物(PM10)、SO2污染转向以细颗粒物(PM2.5)和污染气体(O3、SO2、NOx)等形成的大气复合污染。大规模频发的雾霾天气导致的大气复合污染，严重地影响了人们的身心健康。同时，传统建筑的通风系统，从外界进入建筑的是已经被污染的空气，外界污染的空气从建筑排出会进一步地污染大气。
人类长期工作和栖息的建筑物场所环境的好坏直接与人类的健康息息相关，如何研发一种具有治理大气污染，低能耗、环保的致风发电系统是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种治理大气污染的太阳能致风发电系统，用以解决现有技术中存在的问题。
为解决上述技术问题，本发明的治理大气污染的太阳能致风发电系统，其特征在于，所述太阳能致风发电系统包括：进风净化系统、致风净化系统以及致风发电系统；
其中，所述进风净化系统具有一进风室，该进风室的上部具有进风口，进风室的下部具有出风口，该出风口与路下通道连通，所述路下通道的上端面为允许太阳光照入的透明结构，所述路下通道内安装有第一光催化空气净化器；
所述致风净化系统包括安装在建筑物上的集风管、风管、致风通道以及第二光催化空气净化器，所述风管与安装在建筑物内部的所述第二光催化空气净化器连通，所述致风通道分别与所述风管、所述路下通道、建筑物内部空间连通，所述风管、所述致风通道与所述集风管连通；
所述致风通道内安装有太阳能光催化空气净化器；
所述致风发电系统与所述集风管连通。
所述致风发电系统包括支撑管、发电机、上风轮、中风轮以及下风轮，所述发电机位于所述支撑管的上端，在所述发电机上部安装有转动环，所述转动环与所述支撑管连通，所述转动环通过多个送风管与所述中风轮连通；
所述上风轮与所述中风轮之间通过喷气叶片固定连接，所述喷气叶片内部为中空结构，所述喷气叶片的外侧开设有多个通气孔；
所述中风轮与所述下风轮之间通过下叶片固定连接；
所述支撑管与所述集风管连通。
所述第一光催化空气净化器呈长方体结构，所述长方体结构一侧的上端面上设有进气口，所述长方体结构上远离所述进气口的侧面上设有出气口，靠近所述出气口端内侧设有过滤板和光催化反应冲孔板，所述长方体结构的上表面安装有玻璃板。
所述第二光催化空气净化器其内部具有一腔体，所述腔体的上端开设有出气口，所述腔体的下端开设有进气口，在所述腔体内安装有臭氧分解净化装置，所述腔体的外侧壁上设有显示窗口以及控制调节键；
所述臭氧分解净化装置内具有铝基负载锰氧化物的催化板。
所述致风通道内上部安装有太阳能光催化空气净化器；
所述太阳能光催化空气净化器包括光催化反应冲孔板、铝框、保温板、玻璃盖板以及内卷边排水槽；
所述光催化反应冲孔板位于所述玻璃盖板和所述保温板之间，并通过铝框固定，其内部形成一光催化反应腔，所述铝框与所述内卷边排水槽固定连接。
所述光催化反应冲孔板为具有铝基负载锰氧化物的催化板。
所述第二光催化空气净化器的数量至少为1个。
所述进风室内还设有空气预先净化处理室，所述预先净化处理室位于进风室的出口处。
本发明治理大气污染的太阳能致风发电系统具有以下优点：
本发明通过进风净化系统、致风净化系统以及致风发电系统，以致风通道吸收太阳能辐射热，加热流过的空气，综合路下地道风、太阳能热效应、烟囱效应而产生的温差、压差激化空气流动成风，在致风的过程中，对进入的空气进行光催化净化处理，最后在致风发电系统中，实现风力发电，发电后的净化空气排放到大气中，本发明的太阳能致风、发电、治理大气污染与建筑一体化，充分利用了可再生的清洁能源太阳能，为节能环保降低温室效应，减少城市热岛效应，应对气候变化提供了一条低碳发展的新路径。
本发明治理大气污染的太阳能致风发电系统为由太阳能的热浮升力控制，而非机械送风动量控制的新型通风系统，为零能耗通风净化系统，其通过采用寿命无限的光催化剂材料，材料自身无损耗，制造成本低，属于环保领域中颇有应用前景的绿色技术。本发明中，净化过的空气经集风管送至风力机叶片，喷出的风力与自然风对叶片产生的推力供发电机发电。路下通道深埋地下，经过路下通道的风冬暖夏凉，可以对室内温度起调节作用，减少建筑能耗，且越长越能增加空气的流动力。本发明的致风发电系统在治理空气污染的同时，建筑物的上层污染空气不返回下层，由上层的排出口排出，建筑物内的下层工作区空气质量优良。
附图说明
图1是本发明的第一实施例的治理大气污染的太阳能致风发电系统的结构示意图。
图2是本发明的第二实施例的治理大气污染的太阳能致风发电系统的结构示意图。
图3是本发明的致风发电系统的结构示意图。
图4是本发明的第一光催化空气净化器示意图。
图5是本发明的第二光催化空气净化器示意图。
图6是本发明的第二光催化空气净化器正面图。
图7是图6的A-A剖面图。
图8是本发明的太阳能光催化空气净化器的结构示意图。
图9是本发明的太阳能光催化空气净化器平面图。
图10是本发明的图9的A-A剖面图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1至图3所示，本发明的治理大气污染的太阳能致风发电系统，其包括：进风净化系统1、致风净化系统2以及致风发电系统3；其中，进风净化系统1具有一进风室12，该进风室12的上部具有进风口 11，进风室12的下部具有出风口，该出风口与路下通道13连通，路下通道13内安装有第一光催化空气净化器6，路下通道的上端面为透明结构，较佳的，该透明结构为透明玻璃板，这样可以允许太阳光照射到第一光催化净化器6中，致风净化系统2包括安装在建筑物上的集风管19、风管14、致风通道16以及第二光催化空气净化器5，风管14与安装在建筑物内部的第二光催化空气净化器5连通，致风通道16分别与风管14、路下通道13、建筑物内部空间连通，风管14、致风通道16与集风管19连通；致风通道内安装有太阳能光催化空气净化器4，致风发电系统3与集风管19连通。本发明将太阳能光催化空气净化器安装在致风通道16内，使太阳能致风通道16内的空气可以经过太阳能光催化空气净化器4净化后，在阳光充足的路面下面修筑路下通道13，并在路下通道 13内安装第一光催化空气净化器6，用于净化公路上被扬尘、汽车尾气被污染的空气，经过初步净化后的空气引入室内，再经过室内的第二光催化空气净化器5，对进入的空气进行深度净化，供居住在室内的人们使用，这样充分利用了公路路面上接收阳光的照射，最大程度的利用太阳光能。
具体的，进风室12的上部高出于地面一定距离，进风室的上端具有盖板121，进风室12的内侧壁上安装有爬梯122，方便人员的进出，进风室12的下部位于地下，其出风口与路下通道13连通，路下通道13位于公路的下面或者道路的旁边，方便将公路上行驶的汽车排放的尾气进入路下通道13内，进入进风室12的空气经过第一光催化空气净化器6 净化，净化后的空气通过路下通道13进入致风净化系统2。
其中，如图4所示，本发明的第一光催化空气净化器6呈长方体结构，其由多块钢筋混凝土围成，长方体结构一侧的上端面上设有进气口 61，长方体结构上远离所述进气口的侧面上设有出气口66，靠近出气口 66端内侧设有过滤板64和光催化反应冲孔板65，长方体结构的上表面为玻璃盖板63，允许上方的阳光照射到第一光催化空气净化器6内，公路上被污染的空气可以通过进气口61进入路下通道13。其中，过滤板 64采用金属网和沸石、蛭石、活性炭、活性炭纤维等过滤颗粒料制成，用于过滤公路上的空气中的灰尘。光催化反应冲孔板65采用的材料和制作工艺与太阳能光催化空气净化器4中的光催化反应冲孔板44相同，均为铝基负载锰氧化物反应板，将锰氧化物负载在低风阻的铝合金冲孔板上，在太阳光照射下可产生臭氧并进行光催化反应，对被污染的空气进行催化和降解，既能保证空气流通，又可以对流过的空气中的污染物进行降解，净化后的空气从路下通道13进入室内风管14。
较佳的，进风室内靠近出风口处设置有空气预先净化处理室，如果进风室12所在的地域污染严重，室外被污染的空气会进入空气预先净化处理室123，可先在空气预先净化处理室123内采取相应的处理措施，如果进风室12所在的地域无污染源，空气质量较好，则不作处理，进入进风室的空气直接经第一光催化空气净化器6以及风管14进入室内第二光催化空气净化器5，进行深度净化后供室内使用。
致风净化系统2中，风管14安装在建筑物的外墙壁上，在室内安装有多个分支风管，多个分支风管与多个第二光催化空气净化器5连通，多个第二光催化空气净化器5将从路下通道13来的空气进一步净化，净化后的空气排放到室内空间。
致风通道16安装在建筑物外部的墙壁上，经过第二光催化空气净化器5处理的空气排放到室内，然后室内的空气通过管道15被吸入致风通道16，进入致风通道16的空气经过太阳能直驱光催化净化器4净化，净化后的空气连同进入到风管14内的空气汇集到集风管19中。此外，室外的致风通道16的下端设有进风口，室外被污染的空气经过致风通道的下进风口进入致风通道16，经过致风通道16内安装的太阳能光催化空气净化器4时，太阳能光催化空气净化器4内具有促进化学反应的光催化剂，例如纳米TiO2、纳米ZnO、纳米In2O3、纳米Ga2O3，光催化剂受太阳光驱动产生氧化-还原反应，光催化剂纳米粒子在一定波长的光线照射下受激生成电子空穴对，空穴对分解催化剂表面吸附的水产生氢氧自由基，电子使其周围的氧还原成活性离子氧，使其具备极强的氧化-还原作用，净化光催化剂表面吸附的空气中的各种污染物。
如图5至图7所示，第二光催化空气净化器5的内部具有一腔体，腔体的上端开设有出气口54，腔体的下端开设有进气口52，在腔体内安装有臭氧分解净化装置53，腔体的外侧设有显示窗口56以及控制调节键 55，用于显示室内空气的质量并随时调节相关参数，控制第二光催化空气净化器5的正常运转，较佳的，第二光催化空气净化器5的数量至少为1个。臭氧分解净化装置53内包含有臭氧分解催化剂，臭氧分解净化装置有铝基负载锰氧化物的催化板，其上由载金、锰、钯或铂中的至少一种碳材料所制成，用于净化被催化和降解的空气中的臭氧，避免空气的二次污染，被净化的空气从出气口54排出到室内空间，供室内人们使用，室内空气经过使用后再进入致风通道16中，在致风通道16中经过太阳能光催化空气净化器4净化后，进入致风发电系统。具体的，可优选常用空气净化器与第二光催化空气净化器5组合应用，达到室内空气质量优良效果。
本发明的致风通道包括蓄热体、吸热板、散热板、光伏组件、集热组件以及固定组件，固定组件包括内卷边排水槽、以及由上边框、下边框、左边框、右边框围成的长方形框体，上边框和下边框上均设有通风孔，长方形框体分别将所述光伏部件，集热组件固定，其中集热组件包括玻璃盖板，框体与内卷边排水槽固定连接；蓄热体的上表面、光伏组件的背板下表面、所述左边框、所述右边框的内侧面和内卷边排水槽的内侧面，共同围成光伏组件致风通道16。致风通道16内的空气受到阳光辐射和光伏电池阵列的热量，致使空气受热密度减轻，致风通道内的空气在温差、气压差和烟囱效应的作用下，激化空气上升成风，从而形成流动风。这样，致风通道16对室内空气以及致风通道底部开口处的空气具有抽吸作用，室内及室外底部的空气被吸入致风通道后，又被与致风通道16内的太阳能光催化空气净化器4再次净化，用于致风发电后再排入大气。
具体的，如图8至图10所示，本发明的太阳能光催化空气净化器4 具有一个光催化反应冲孔板44、铝框421、保温板424、玻璃盖板422以及内卷边排水槽423，光催化反应冲孔板44位于玻璃盖板422和保温板 424之间，并通过铝框421固定，其内部形成一光催化反应腔，光催化反应腔内安装有过滤网，其用于滤除污染空气中的大颗粒灰尘，过滤网可采用钢丝网、玻璃纤维等材料制成，光催化反应腔内还安装有用于密封接口缝隙密封垫45，其可采用密封条、橡胶垫等。铝框421的侧壁上固定有内卷边排水槽423，内卷边排水槽423上安装有FRP螺栓425，用于将太阳能光催化空气净化器4固定于墙面上。其中，光催化反应冲孔板44为具有铝基负载锰氧化物的催化板，将锰氧化物负载在低风阻的光催化反应冲孔板44上，在太阳光照射下可产生臭氧并进行光催化反应，具有氧化分解空气中的有机污染物、除臭、防腐、杀菌、净化空气的作用，对被污染的空气进行催化和降解，既能保证空气流通，又可以对流过的空气中的污染物进行降解，经过太阳能光催化空气净化器4光催化净化后的空气经集风管进入致风发电系统2，通过净化空气的流动动力驱动致风发电系统发电。
其中，如图3所示，本发明的致风发电系统包括支撑管31、发电机 38、上风轮34、中风轮33以及下风轮35，支撑管31采用圆钢管，发电机38位于支撑管31的上端，在发电机38上部安装有转动环311，转动环311与支撑管31连通，转动环311通过多个送风管32与中风轮33连通，上风轮34与中风轮33之间通过喷气叶片36固定连接，喷气叶片36 内部为中空结构，喷气叶片36的外侧开设有多个通气孔361；中风轮33 与下风轮35之间通过下叶片37固定连接，支撑管31与集风管19连通。致风发电系统2可安装在屋顶上，致风发电系统3通过连接管110与集风管19相连通，集风管19内的流动风进入支撑管31，支撑管31上部设有送风管32将中风轮33与套装在支撑管31上的转动环311连接，风流经转动环311送入中风轮33，进入喷气叶片36，进入转动环311的空气经喷气叶片36喷出，气流推动叶轮旋转。同时，下叶片37受自然风的推动以及喷气叶片36气流的共同推动，喷气叶片36的上端设有上风轮 34，下叶片36的下端设有下风轮35，用于稳定叶片和增大驱动力。致风发电系统将进风净化系统、致风净化系统净化后的空气进行进一步的利用，将其转化为电能，既充分将污染的空气进行了净化，又充分利用了流动风流进行发电，达到了减少建筑能耗又净化空气的目的。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种治理大气污染的太阳能致风发电系统，其特征在于，所述太阳能致风发电系统包括：进风净化系统、致风净化系统以及致风发电系统；
其中，所述进风净化系统具有一进风室，该进风室的上部具有进风口，进风室的下部具有出风口，该出风口与路下通道连通，所述路下通道的上端面为允许太阳光照入的透明结构，所述路下通道内安装有第一光催化空气净化器；
所述致风净化系统包括安装在建筑物上的集风管、风管、致风通道以及第二光催化空气净化器，所述风管与安装在建筑物内部的所述第二光催化空气净化器连通，所述致风通道分别与所述风管、所述路下通道、建筑物内部空间连通，所述风管、所述致风通道与所述集风管连通；
所述致风通道内安装有太阳能光催化空气净化器；
所述致风发电系统与所述集风管连通。
2.根据权利要求1所述的治理大气污染的太阳能致风发电系统，其特征在于，
所述致风发电系统包括支撑管、发电机、上风轮、中风轮以及下风轮，所述发电机位于所述支撑管的上端，在所述发电机上部安装有转动环，所述转动环与所述支撑管连通，所述转动环通过多个送风管与所述中风轮连通；
所述上风轮与所述中风轮之间通过喷气叶片固定连接，所述喷气叶片内部为中空结构，所述喷气叶片的外侧开设有多个通气孔；
所述中风轮与所述下风轮之间通过下叶片固定连接；
所述支撑管与所述集风管连通。
3.根据权利要求1所述的治理大气污染的太阳能致风发电系统，其特征在于，
所述第一光催化空气净化器呈长方体结构，所述长方体结构一侧的上端面上设有进气口，所述长方体结构上远离所述进气口的侧面上设有出气口，靠近所述出气口端内侧设有过滤板和光催化反应冲孔板，所述长方体结构的上表面安装有玻璃板。
4.根据权利要求1所述的治理大气污染的太阳能致风发电系统，其特征在于，
所述第二光催化空气净化器其内部具有一腔体，所述腔体的上端开设有出气口，所述腔体的下端开设有进气口，在所述腔体内安装有臭氧分解净化装置，所述腔体的外侧壁上设有显示窗口以及控制调节键；
所述臭氧分解净化装置内具有铝基负载锰氧化物的催化板。
5.根据权利要求1所述的治理大气污染的太阳能致风发电系统，其特征在于，
所述致风通道内上部安装有太阳能光催化空气净化器；
所述太阳能光催化空气净化器包括光催化反应冲孔板、铝框、保温板、玻璃盖板以及内卷边排水槽；
所述光催化反应冲孔板位于所述玻璃盖板和所述保温板之间，并通过铝框固定，其内部形成一光催化反应腔，所述铝框与所述内卷边排水槽固定连接。
6.根据权利要求5所述的治理大气污染的太阳能致风发电系统，其特征在于，
所述光催化反应冲孔板为具有铝基负载锰氧化物的催化板。
7.根据权利要求1所述的治理大气污染的太阳能致风发电系统，其特征在于，
所述第二光催化空气净化器的数量至少为1个。
8.根据权利要求1所述的治理大气污染的太阳能致风发电系统，其特征在于，
所述进风室内还设有空气预先净化处理室，所述预先净化处理室位于进风室的出口处。
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