CN111963357A - 一种屋面雨水回收利用发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种建筑屋面雨水回收利用发电系统，包括安装在住宅楼上的初期雨水弃流管，雨水花园，地下调节池以及太阳能路灯；所述初期雨水弃流管用于过滤屋面雨水中杂质，并排除过滤后的雨水和含有杂质的雨水；其中，过滤后的雨水经过落水管排入地下调节池，含有杂质的雨水经过排水管流入雨水花园中；经过住宅楼每层的所述落水管均经过安装有水轮发电机的水轮发电箱；所述水轮发电机产生的电能通过输电线存储在为太阳能路灯供电的蓄电池内。通过本发明实现人与自然相协调发展，降低能源消耗，低碳环保的生活环境设计，实现雨水利用的最大化。

Description

一种屋面雨水回收利用发电系统
技术领域
本发明涉及发电技术、海绵城市技术，对降雨进行合理有效的收集利用，并对雨洪控制进行生态可持续的利用，具体地一种屋面雨水回收利用发电系统。
背景技术
随着社会经济的发展，城市建筑面积增加，一部分雨水落在建筑物屋顶被直接排放，如果能将其稍加利用，将雨水在高层建筑上积聚的势能转化为电能，就能缓解很多城市出现的能源短缺问题，再结合雨水花园系统，可对现代化海绵城市做出一份贡献，并对于开发多样性城市屋顶雨水管理技术，缓解城市能源短缺具有重要作用。
发明内容
本发明的目的是利用屋面降雨合理发电，利用螺旋流配合滤层将初期雨水过滤分离，充分利用洁净雨水的势能进行发电；利用雨水花园，将绿化区雨水收集结合屋顶雨水再利用，并涵养地下水。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种屋面雨水回收利用发电系统，其特征在于：包括安装在住宅楼上的初期雨水弃流管，雨水花园，地下调节池以及太阳能路灯；
所述初期雨水弃流管用于过滤屋面雨水中杂质，并排除过滤后的雨水和含有杂质的雨水；其中，过滤后的雨水经过落水管排入地下调节池，含有杂质的雨水经过排水管流入雨水花园中；
经过住宅楼每层的所述落水管均经过安装有水轮发电机的水轮发电箱；所述水轮发电机产生的电能通过输电线存储在为太阳能路灯供电的蓄电池内。
作为本发明所述的一种屋面雨水回收利用发电系统的优选方案：所述初期雨水弃流管的顶端安装有收集屋面雨水的屋顶雨水斗；
所述初期雨水弃流管，包括外管，以及安装在外管内的螺旋管；所述螺旋管内壁上设有若干个滤孔，且在外部设有过滤层；
在所述螺旋管上端的进水口设有阻流器。
作为本发明所述的一种屋面雨水回收利用发电系统的优选方案：所述雨水花园，用于对含有杂质的雨水的过滤净化；其由地表向下依次设有土壤种植层，砂层，砾石层。
作为本发明所述的一种屋面雨水回收利用发电系统的优选方案：所述地下调节池，包括位于其上部的检修口，连通雨水花园和地下调节池的穿孔管，以及用于为灌溉提供动力的潜水泵；
所述地下调节池上部侧壁上还设有将溢出的雨水排入市政雨水管道的溢流管。
作为本发明所述的一种屋面雨水回收利用发电系统的优选方案：所述水轮发电机通过法兰固定在水轮发电箱内；所述水轮发电机，包括驱动叶片，驱动叶片转动切割磁感线动能转化成电能的发电装置，以及水轮发电机外壳。
作为本发明所述的一种屋面雨水回收利用发电系统的优选方案：所述太阳能路灯的开启/关闭，以及潜水泵的开启/关闭，二者均采用PLC控制箱实现控制。
本发明有益技术效果：
一、降雨时屋顶雨水经过初期雨水弃流管，该管由一层滤层划分内管和外管；内管使用螺旋管壁，促使产生螺旋流动；雨水通过滤层得到干净的雨水，由外管下部的落水管流下，产生动能推动发电水轮转动发电，最终将雨水产得电能存入太阳能路灯下蓄电池备用，雨水则沿着落水管线进入地下调节池存储，作为补充水源。
二、沿路设置太阳能路灯，将太阳能导入上述蓄电池储存和再利用。
三、未能通过初期雨水管段滤层的较脏雨水将排入雨水花园，经雨水花园过滤后，再进入地下调节池储存。
四、地下调节池内设置潜水泵，以便储存雨水回用，设置溢流管接入市政雨水管道；若蓄水时间过长为防止水质恶化，可打开潜水泵将蓄水排出弃置。
通过本发明实现人与自然相协调发展，降低能源消耗，低碳环保的生活环境设计，实现雨水利用的最大化。
附图说明
图1为发明结构示意图；
图2为雨水流经路线详图；
图3为初期雨水弃流管立体剖面图及平面剖面图；
图4为水轮发电箱内装置结构示意图；
图5为水轮发电装置俯视图；
图中：1、太阳能路灯；2、屋顶雨水斗；3、住宅楼；4、初期雨水弃流管；5、水轮发电箱；6、输电线；7、PLC控制箱；8、地下调节池；9、蓄电池；10、雨水花园；11、阻流器；12、过滤层；13、滤孔；14、排水管；15、落水管；16、螺旋管；17、外管；18、法兰；19、水轮发电机；20、驱动叶片；21、发电装置；22、水轮发电机外壳；23、潜水泵；24、检修口；25、溢流管；26、土壤种植层；27、砂层；28、砾石层；29、穿孔管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
参照图1至图5所示，雨水首先经屋顶雨水斗2收集屋面雨水，并流入初期雨水弃流管4，初期雨水弃流管4上方设置一个到漏斗状的阻流器11，可使雨水溅落在下方初期雨水弃流管4的管壁上。初期雨水弃流管4包括内管16和外管17；雨水通过11溅落在弃流管内管16上，内管为螺旋管，促使雨水呈螺旋流动，通过滤孔13促进雨水渗入过滤层12进行过滤。所述过滤层12内部充满微孔。最终将干净雨水引入落水管15，而初期污染的雨水通过排水管14流入雨水花园。
过滤后雨水从落水管15进入水轮发电箱5；一个水轮发电箱5内包括一个水轮发电机19和上下两个法兰18，水轮发电机包括1个大驱动叶片和2个小叶片，促进发电效率。雨水利用重力势能推动水轮发电装置19的驱动叶片20，使其带着旋转轴旋转，切割磁感线，从而使发电装置21发电。水轮发电机上下端通过法兰18与落水管15连接，使用法兰18利于拆卸，方便维护与清理。水轮发电箱5可每层楼设置，各层结构相仿不再赘述。
水轮发电箱5内发电机19通过输电线6连接到地下蓄电池9，对电能进行存储。蓄电池附近设有太阳能路灯1，晴天太阳能路灯1用太阳能板接收太阳能，在雨天接收来自地下蓄电池的电力工作。
未能通过初期雨水弃流管4的带有污染物的雨水则顺势下流通过排水管14流入雨水花园10。所述雨水花园10使用土层从上到下依次布置为：土壤种植层26、砂层27和砾石层28。通过这三层土层的净化后的雨水通过穿孔管29收集，流入地下调节池8内。
经过上述各层的水轮发电箱5后，过滤后雨水到达地下调节池8，雨水在地下调节池8内储存。地下调节池8内设有潜水泵23，天晴时，通过PLC控制箱7，控制潜水泵的开关，将水从地下调节池8输往所需用水处；地下调节池8还设有溢流管25，可将溢流水排入市政雨水管道。调节池8上壁设有检修口24，便于检修。为防止太久未用蓄水而产生污染，应定时开启潜水泵23向外排水。
此系统主要可以对屋面初期雨水进行弃流，滤后干净部分直接用于发电，较脏部分排入雨水花园，通过雨水花园进行净化，也能收集雨水花园和屋顶干净雨水储存并再利用。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种屋面雨水回收利用发电系统，其特征在于：包括安装在住宅楼（3）上的初期雨水弃流管（4），雨水花园（10），地下调节池（8）以及太阳能路灯（1）；
所述初期雨水弃流管（4）用于过滤屋面雨水中杂质，并排除过滤后的雨水和含有杂质的雨水；其中，过滤后的雨水经过落水管（15）排入地下调节池（8），含有杂质的雨水经过排水管（14）流入雨水花园（10）中；
经过住宅楼（3）每层的所述落水管（15）均经过安装有水轮发电机（19）的水轮发电箱（5）；所述水轮发电机（19）产生的电能通过输电线（6）存储在为太阳能路灯（1）供电的蓄电池（9）内。
2.根据权利要求1所述的一种屋面雨水回收利用发电系统，其特征在于：所述初期雨水弃流管（4）的顶端安装有收集屋面雨水的屋顶雨水斗（2）；
所述初期雨水弃流管（4），包括外管（17），以及安装在外管（17）内的螺旋管（16）；所述螺旋管（16）内壁上设有若干个滤孔（13），且在外部设有过滤层（12）；
在所述螺旋管（16）上端的进水口设有阻流器（11）。
3.根据权利要求1所述的一种屋面雨水回收利用发电系统，其特征在于：所述雨水花园（10），用于对含有杂质的雨水的过滤净化；其由地表向下依次设有土壤种植层（26），砂层（27），砾石层（28）。
4.根据权利要求3所述的一种屋面雨水回收利用发电系统，其特征在于：所述地下调节池（8），包括位于其上部的检修口（24），连通雨水花园（10）和地下调节池（8）的穿孔管（29），以及用于为灌溉提供动力的潜水泵（23）；
所述地下调节池（8）上部侧壁上还设有将溢出的雨水排入市政雨水管道的溢流管（25）。
5.根据权利要求4所述的一种屋面雨水回收利用发电系统，其特征在于：所述水轮发电机（19）通过法兰（18）固定在水轮发电箱（5）内；所述水轮发电机（19），包括驱动叶片（20），驱动叶片（20）转动切割磁感线动能转化成电能的发电装置（21），以及水轮发电机外壳（22）。
6.根据权利要求4所述的一种屋面雨水回收利用发电系统，其特征在于：所述太阳能路灯（1）的开启/关闭，以及潜水泵（23）的开启/关闭，二者均采用PLC控制箱（7）实现控制。
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