CN108716446A - 高层建筑雨水满流发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高层建筑雨水满流发电系统，包括预设于高层建筑顶部的檐沟，在檐沟内设有一落水孔，该落水孔与落水管相连；在檐沟的下部设有低水位传感器，上部设有高水位传感器；在落水管的下端还设有一电磁阀；在落水管的下方设有一蓄水池，在蓄水池内设有水轮发电机，所述水轮发电机与落水管的下端正对；所述低水位传感器和高水位传感器与一信号发射器相连，所述电磁阀与一控制器相连，该控制器通过一信号收发器与所述信号发射器无线通讯连接。本发明能够有效提高发电效率，并且更加充分地利用雨水资源，提高水资源的利用效率。

Description

高层建筑雨水满流发电系统
技术领域
本发明涉及能源利用技术领域，尤其涉及一种高层建筑雨水满流发电系统。
背景技术
随着人类社会的发展，无论是经济发达还是不发达的地区都面临着严重的能源危机。因此，为了解决这个问题，人们提出了寻找可以再生能源、发展清洁能源的计划；于是，雨水发电逐渐被应用；而雨水发电主要是利用楼房等高层建筑顶上的雨水的下落提供的能量进行发电。
现有的雨水发电系统，主要是直接在排水管的下端设置水轮发电机，通过雨水的冲击带动水轮发电机转动进行发电；但由于下雨过程中，雨量大小不一，因此，雨水对水轮发电机的冲击并不能完全地将雨水的势能转化为电能，尤其是在雨量较小时，雨水几乎不能带动水轮发电机发电；这就造成了雨水发电效率非常低，形成极大的资源浪费。并且，由于高层建筑顶上也会存在垃圾、杂物等，容易导致排水管堵塞造成排水不畅，也会影响雨水发电的效率。另外，目前的雨水发电系统在雨水落下后，大都是直接排放，这也造成了大量雨水的浪费。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决雨水发电效率较低，并且雨水利用不够充分的问题，提供一种高层建筑雨水满流发电系统，能够有效提高发电效率，并且更加充分地利用雨水资源，提高水资源的利用效率。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种高层建筑雨水满流发电系统，其特征在于：包括预设于高层建筑顶部的檐沟，所述檐沟紧贴高层建筑顶部的围墙；在檐沟内设有一落水孔，该落水孔与落水管相连；在檐沟背离围墙的一侧，设有绕檐沟一周的粗格栅拦截器；在檐沟内沿水流的方向设有数个细格栅拦截器；在落水孔的上方设有一呈碗状的过滤网，且该过滤网倒扣在落水孔上，并与檐沟的沟底可拆卸连接在一起；在檐沟的下部设有低水位传感器，上部设有高水位传感器；在落水管的下端还设有一电磁阀；
在落水管的下方设有一蓄水池，在蓄水池内设有水轮发电机，所述水轮发电机与落水管的下端正对，经落水管落下的水能够驱动水轮发电机发电；该水轮发电机经滤波电路后与一蓄电池相连，以稳定地对蓄电池进行充电；
所述低水位传感器和高水位传感器与一信号发射器相连，所述电磁阀与一控制器相连，该控制器通过一信号收发器与所述信号发射器无线通讯连接；当水位到达高水位时，高水位传感器发出信号，控制器根据该信号控制电磁阀开启，从而进行发电作业；当水位低于高水位并到达低水位时，低水位传感器发出信号，控制器根据该信号控制电磁阀关闭，从而停止发电作业。
进一步地，还包括一监控终端，所述监控终端与信号发射器和信号收发器无线通讯连接，以实时监控整个系统的状态。
进一步地，在水轮发电机上还设有发电监测传感器，该发电监测传感器也连接有信号发射器，该信号发射器也与监控终端无线通讯连接。
进一步地，在高层建筑的顶部还设有一太阳能发电装置，该太阳能发电装置经储电池后为低水位传感器、高水位传感器以及与低水位传感器和高水位传感器的信号发射器供电。
进一步地，所述控制器、信号收发器以及与发电机相连的信号发射器有蓄电池供电。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1）利用高层建筑底部预设的檐沟进行雨水收集，并利用高层建筑本身所的雨水落水管，使雨水沿落水管落下后带动发电机发电，同时，在落水管下端设置电磁阀，使得落水管中的水能够满流后流下，大大提高了发电的效率，相较于非满流，提高了83.48%，大大提高了雨水发电的效率；发电机所产生的电能可用于高楼的公共设施如楼道应急照明灯、路灯等，从而能源有效再利用。
2）直接利用建筑结构—檐沟，摒弃了水箱的设置，减小成本，且符合不将建筑物外部的水引入建筑物内部的规范，整个系统更加安全可靠。
3）设置多级拦截装置以及过滤网，以对雨水进行初步处理，减小颗粒杂质对水轮机的损失，延长水轮机的使用寿命，保证整个发电系统的稳定性。
4）将阀门设在落水管底部，使雨水能迅速并且满流流下，减少了空气阻力的作用，提高了发电效率，并避免了一般落水管所带来的管内气压波动剧烈，产生噪音的问题。
5）通过互联网+技术进行智能化的控制檐沟内的排水水位，暴雨强度高时设定低排水水位，暴雨强度低时设计高排水水位，以保证高效的恒定功率进行发电，并且进行了实时监控，可及时发现系统出现故障从而进行维修。
附图说明
图1为本发明的结构原理示意图。
图中：1—檐沟，2—落水管，3—低水位传感器，4—高水位传感器，5—电磁阀，6—水轮发电机。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例：参见图1，一种高层建筑雨水满流发电系统，包括预设于高层建筑顶部的檐沟1，所述檐沟1紧贴高层建筑顶部的围墙；其中，该檐沟1的断面呈上大下小的楔形，从而更便于雨水的收集。在檐沟1内设有一落水孔，该落水孔与落水管2相连；具体实施时，所述落水孔靠近高层建筑顶部的一角，且落水孔所在位置低于檐沟1其余部位的位置。在檐沟1背离围墙的一侧，设有绕檐沟1一周的粗格栅拦截器；在檐沟1内沿水流的方向设有数个细格栅拦截器。在落水孔的上方设有一呈碗状的过滤网，且该过滤网倒扣在落水孔上，并与檐沟1的沟底可拆卸连接在一起。从而对雨水进行初步处理，减小颗粒杂质对水轮机的损失，延长水轮机的使用寿命，保证整个发电系统的稳定性。在檐沟1的下部设有低水位传感器3，上部设有高水位传感器4；在落水管2的下端还设有一电磁阀5。
在落水管2的下方设有一蓄水池，在蓄水池内设有水轮发电机6，所述水轮发电机6与落水管2的下端正对，经落水管2落下的水能够驱动水轮发电机6发电。该水轮发电机6经滤波电路后与一蓄电池相连，以稳定地对蓄电池进行充电。在水轮发电机6上还设有发电监测传感器，该发电监测传感器也连接有信号发射器，该信号发射器也与监控终端无线通讯连接。
所述低水位传感器3和高水位传感器4与一信号发射器相连，所述电磁阀5与一控制器相连，该控制器通过一信号收发器与所述信号发射器无线通讯连接；在高层建筑的顶部还设有一太阳能发电装置，该太阳能发电装置经储电池后为低水位传感器3、高水位传感器4以及与低水位传感器3和高水位传感器4的信号发射器供电。当水位到达高水位时，高水位传感器4发出信号，控制器根据该信号控制电磁阀5开启，从而进行发电作业；当水位低于高水位并到达低水位时，低水位传感器3发出信号，控制器根据该信号控制电磁阀5关闭，从而停止发电作业。还包括一监控终端（如手机、电脑等），所述监控终端与信号发射器和信号收发器无线通讯连接，以实时监控整个系统的状态。所述控制器、信号收发器以及与发电机相连的信号发射器有蓄电池供电。
工作过程中，高层建筑顶部的雨水在屋面坡度作用下，向檐沟1汇集。屋顶设置两处拦截器使雨水中的杂质得到一定去除。在檐沟1内的设置低水位传感器3和高水位传感器4，当檐沟1中收集的雨水水位到达高水位感应器时，感应器发送信号使落水管2下端的电磁阀5开启，管内呈满管压力流状态迅速排水，冲击水轮机叶轮带动发电机工作，通过逆变电路和整流滤波电路将电流转换位稳定的直流电，用蓄电池将零散的电能收集起来用以楼梯夜间声控照明等。当雨水水位降至低水位感应器时，感应器将再次发送信号使落水管2下端的电磁阀5关闭，如此循环，停止发电。此外，使用过的雨水还可进行简单处理后进行二次利用。
本发明以互联网+为中介，实现檐沟1，水位传感器，电磁阀5，手机端（或电脑端）的信息交互传递，从而达到自动控制和人为控制。在檐沟1内，电磁阀5，发电机上都可设置相应传感器，将信息通过互联网互相传递实现自动控制（电磁阀5何时自动开启，电磁阀5开启对应的檐沟1内水位的调整等），同时再加入手机电脑这类的人为控制终端来实现在特定情况下的人为调整（例如在暴雨时可将电磁阀5开启水位设定较低，小雨时设定较高），各终端的信息可以通过互联网传递到手机中，人可以通过手机查看各终端运行工况，来得知是否需要调整与维修。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种高层建筑雨水满流发电系统，其特征在于：包括预设于高层建筑顶部的檐沟，所述檐沟紧贴高层建筑顶部的围墙；在檐沟内设有一落水孔，该落水孔与落水管相连；在檐沟背离围墙的一侧，设有绕檐沟一周的粗格栅拦截器；在檐沟内沿水流的方向设有数个细格栅拦截器；在落水孔的上方设有一呈碗状的过滤网，且该过滤网倒扣在落水孔上，并与檐沟的沟底可拆卸连接在一起；在檐沟的下部设有低水位传感器，上部设有高水位传感器；在落水管的下端还设有一电磁阀；
在落水管的下方设有一蓄水池，在蓄水池内设有水轮发电机，所述水轮发电机与落水管的下端正对，经落水管落下的水能够驱动水轮发电机发电；该水轮发电机经滤波电路后与一蓄电池相连，以稳定地对蓄电池进行充电；
所述低水位传感器和高水位传感器与一信号发射器相连，所述电磁阀与一控制器相连，该控制器通过一信号收发器与所述信号发射器无线通讯连接；当水位到达高水位时，高水位传感器发出信号，控制器根据该信号控制电磁阀开启，从而进行发电作业；当水位低于高水位并到达低水位时，低水位传感器发出信号，控制器根据该信号控制电磁阀关闭，从而停止发电作业。
2.根据权利要求1所述的高层建筑雨水满流发电系统，其特征在于：还包括一监控终端，所述监控终端与信号发射器和信号收发器无线通讯连接，以实时监控整个系统的状态。
3.根据权利要求2所述的高层建筑雨水满流发电系统，其特征在于：在水轮发电机上还设有发电监测传感器，该发电监测传感器也连接有信号发射器，该信号发射器也与监控终端无线通讯连接。
4.根据权利要求1所述的高层建筑雨水满流发电系统，其特征在于：在高层建筑的顶部还设有一太阳能发电装置，该太阳能发电装置经储电池后为低水位传感器、高水位传感器以及与低水位传感器和高水位传感器的信号发射器供电。
5.根据权利要求1所述的高层建筑雨水满流发电系统，其特征在于：所述控制器、信号收发器以及与发电机相连的信号发射器有蓄电池供电。
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