CN114379940B - 大型储热水体顶盖主动式排雨系统及其控制方法 - Google Patents

大型储热水体顶盖主动式排雨系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种大型储热水体顶盖主动式排雨系统及其控制方法，控制子系统根据监测子系统反馈回来的实时数据判断当前环境是否降雨，进而控制排水子系统启停状态。排水子系统采用重力法排除大型储热水体顶盖表面雨水。本发明所提出的大型储热水体主动式排雨系统可全自动运行，适配范围广，安装简单、方便且可靠，能及时、有效地排除大型储热水体顶盖表面的雨水，避免大型储热水体顶盖进水引起保温失效或者其他安全隐患，保证大型储热水体顶盖正常运行。

Description

大型储热水体顶盖主动式排雨系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及大型储热水体顶盖主动式排雨系统，属于水体型跨季节储热/供热设计建造领域。
背景技术
水体型太阳能跨季节储热技术是目前技术最成熟、应用最广泛的跨季节储热技术，由容积效应带来的技术优势和成本控制优势使得储热水体体积不断攀升，储热水体顶盖的面积也随之扩大。位于丹麦Marstal(马斯塔尔)的储热水体容积75000m3，顶盖面积近10000m2(98×98m)。位于中国西藏自治区浪卡子县的储热水体容积15000m3，顶盖面积3364m2(58×58m)。大多数跨季节储热水体都采用漂浮式保温顶盖，即保温顶盖与水直接接触，依靠浮力漂浮在水体之上。水面一般低于地面，进而导致顶盖也无法高于地面，因此顶盖在暴雨和连续降雨天气下就有积水的风险，影响储热水体安全运行。
中国专利CN201611050459提出了一种应用于储热水体的低热损储热水体柔性顶盖，依靠水的浮力支撑储热水体顶部结构。其结构是上层蜂窝状柔性膜层、下层为与水体直接接触的耐高温柔性膜层中间布置保温材料。顶盖低于地面且未采取防雨措施，在暴雨和连续降雨天气下，积水(雨)在重力作用下会聚集在顶盖中心处。上层蜂窝状柔性膜层一旦破损或者进水之后难以排出导致顶盖保温失效甚至出现严重安全事故。中国专利CN201810218257.2提出了一种水体土壤耦合蓄热体及其使用方法，蓄热水体顶部设置漂浮型保温盖，也存在上述问题。
西藏浪卡子县县城太阳能集中供暖工程项目中的储热水体采用的一体式漂浮型柔性顶盖，并在顶盖上表面由四周向中心布置配种管，引导积水(雨)在重力作用下会聚集在顶盖中心处，然后人工开启水泵排除雨水。International Energy Agency SolarHeating and Cooling(IEA-SHC)(国际能源署-太阳能供暖和制冷讨论)的报告《IEA-SHCT45.B.3.2 TECH Seasonal storages-Water Pit Guidelines》(T45.B.3.2-技术进展：季节性储热-水体导论)中详细介绍了三种大型储热水体的顶盖，结构与西藏浪卡子县县城太阳能集中供暖工程项目中的顶盖类似。这种做法属于被动式、补救型的做法，无法随时且高效的排水(雨)，而且泵的流量是固定的，难以应对突发性大暴雨等极端天气。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明设计了大型储热水体顶盖主动式排雨系统，应用于具有上开口的大型、长周期太阳能跨季节储热水体。本发明的目的在于解决现有顶盖排水(雨)困难的问题，提出一种可全自动运行的主动式排雨系统。
本发明是通过以下技术方案实现的：
大型储热水体顶盖主动式排雨系统，其包括控制子系统、监测子系统、排雨子系统三个子系统；所述控制子系统包括大型储热水体顶盖主动式排雨系统的控制系统及相关线路；所述监测子系统包括雨量计、雨量计固定底座及相关线路；所述排雨子系统包括防雨布、防雨布固定座、升降杆、升降杆支撑座、排水槽、排水槽出口；在大型储热水体顶盖的中心处布置防雨布固定座、升降杆、升降杆支撑座，所述防雨布固定在所述防雨布固定座上，所述防雨布固定座固定在所述升降杆上；在所述防雨布固定座上的所述防雨布上方设置所述雨量计固定底座及所述雨量计；以所述大型储热水体顶盖的中心为圆心，沿半径方向布置多圈所述升降杆。
进一步地，所述的升降杆通过螺栓连接的方式与所述升降杆支撑座固定，进而与所述大型储热水体顶盖连接；所述雨量计通过螺栓连接的方式与雨量计固定底座固定；雨量计固定底座通过螺栓连接的方式与所述防雨布固定座固定；所述防雨布固定座通过螺栓连接的方式与所述升降杆固定。
进一步地，以大型储热水体顶盖的中心点为圆心，以合适尺寸为半径沿圆周方向布置合适数量的所述升降杆及对应的所述升降杆支撑座，且在所述大型储热水体顶盖的中心点布置有所述升降杆及对应的升降杆支撑座以布置所述防雨布固定座；所述大型储热水体顶盖的中心点的升降杆最高，从中心沿半径方向上的升降杆高度依次递减，同一圆周上的升降杆高度相同。
进一步地，所述防雨布一直延伸至所述排水槽中；所述排水槽底面呈中间高两边低的拱形，所述防雨布表面的雨水依靠重力流至所述排水槽，进而从所述排水槽出口流出。
进一步地，所述排水槽围绕所述大型储热水体顶盖四周设置。
进一步地，所述升降杆处于“升起”状态时为“排雨”状态，处在“排雨”状态下的升降杆顶起所述防雨布以形成圆锥形状，雨水依靠重力流至所述排水槽；所述升降杆处于“降落”状态时为“非排雨”状态。
进一步地，所述升降杆的推力大小根据所述防雨布的重量选择。
本发明还包括大型储热水体顶盖主动式排雨系统的控制方法，其包括以下步骤：
(1)判断当前环境是否降雨；
(2)根据步骤(1)的结果控制所述升降杆处于“升起”或“降落”状态。
进一步地，控制模式为手动，根据需求通过控制系统的界面控制所述升降杆处于“升起”或“降落”状态。
进一步地，控制模式为自动，排雨系统以如下步骤全自动运行：
①、所述控制系统根据所述雨量计实时传输的数据判断当前环境是否降雨；
②、如果所述控制系统判断结果为“降雨”，则进一步控制所述升降杆为“升起”状态，所述升降杆保持“升起”状态直至所述控制系统判断结果为“非降雨”后再保持“升起”状态3小时后控制所述升降杆为“降落”状态；
③、如果所述控制系统判断结果为“非降雨”，则进一步控制所述升降杆为“降落”状态并保持。
本发明的优点在于：
1、本发明可以及时、有效排除顶盖上的雨水，防止积水带来安全隐患。
2、本发明可以全自动运行、操作简单、稳定可靠。
3、本发明可以在现有水体的基础上稍作改造之后直接应用。
4、本发明几乎可以适配所有形状的上开口储热水体。
附图说明
图1是本发明大型储热水体顶盖主动式排雨系统的结构示意图；
图中：1雨量计、2雨量计固定底座、3防雨布、4防雨布固定座、5升降杆、6升降杆支撑座、7排水槽、8排水槽出口、9大型储热水体、10大型储热水体顶盖、11土壤；
图2是本发明大型储热水体顶盖主动式排雨系统中排水槽7底面的结构示意图；
图3是本发明大型储热水体顶盖主动式排雨系统中排水槽出口8的结构示意图；
图4是本发明大型储热水体顶盖主动式排雨系统中防雨布固定座4、升降杆5、升降杆支撑座6组装后的结构示意图；
图中：4防雨布固定座、5升降杆、6升降杆支撑座；
图5是本发明大型储热水体顶盖主动式排雨系统中防雨布3、防雨布固定座4、喉箍12组装后的结构示意图；
图中：3防雨布、4防雨布固定座、12喉箍；
图6是本发明大型储热水体顶盖主动式排雨系统的控制方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明的大型储热水体顶盖主动式排雨系统，适用于具有上开口的大型太阳能跨季节储热水体，可实现全自动运行。具体实施方式如下。
如图1所示，本发明的大型储热水体顶盖主动式排雨系统包括控制子系统、监测子系统、排雨子系统三个子系统；所述控制子系统包括大型储热水体顶盖主动式排雨系统控制系统及相关线路；所述控制系统包括控制软件。所述监测子系统包括雨量计1、雨量计固定底座2及相关线路；所述排雨子系统包括防雨布3、防雨布固定座4、升降杆5、升降杆支撑座6、排水槽7、排水槽出口8。大型储热水体9上设置有大型储热水体顶盖10，并设置在土壤11中。在大型储热水体顶盖10的中心处布置防雨布固定座4、升降杆5、升降杆支撑座6，所述防雨布3固定在所述防雨布固定座4上，所述防雨布固定座4固定在所述升降杆5上；在所述防雨布固定座4上的所述防雨布3上方设置所述雨量计固定底座2及所述雨量计1。
所述的升降杆5通过螺栓连接的方式与所述升降杆支撑座6固定，进而与所述大型储热水体顶盖10连接；所述雨量计1通过螺栓连接的方式与雨量计固定底座2固定；雨量计固定底座2通过螺栓连接的方式与所述防雨布固定座4固定；所述防雨布固定座4通过螺栓连接的方式与所述升降杆5固定。
实施案例中的大型储热水体顶盖10的尺寸为15×15m，距离大型储热水体顶盖10边缘2m处挖出排水槽7，所述排水槽7围绕所述大型储热水体顶盖10四周设置。排水槽7尺寸为17×0.6×0.6m，排水槽7的底面为如图2所示的呈中间稿两边低的拱形，拱形最高处距离最低处0.3m，排水槽出口8的形状如图3所示。所述防雨布3表面的雨水依靠重力流至所述排水槽7，进而从所述排水槽出口8流出。
在大型储热水体顶盖10的中心处布置防雨布固定座4、升降杆5、升降杆支撑座6，组装后的结构示意如图4所示。
如图5所示，防雨布3通过喉箍12固定在防雨布固定座4上。
以大型储热水体顶盖10的中心点为圆心，沿半径方向以0.7m为间隔，共布置8圈升降杆，从内向外的升降杆数量分别是1个、4个、8个、16个、32个、32个、20个、4个，第1圈至第6圈都是沿圆周方向等间距布置，第7圈、第8圈处于大型储热水体顶盖10的四个角落，在其所在圆弧上等间距布置即可。同一圈的升降杆高度相同，第8圈升降杆的高度为0.1m，第7圈升降杆的高度比第8圈高0.15m，依次类推。
当所有升降杆5处于“升起”状态时，防雨布3形成圆锥形状，雨水在重力作用下流至排水槽7。
如图6所示为本发明大型储热水体水体主动式排雨系统的控制方法流程图，控制子系统根据监测子系统反馈回来的实时数据判断当前环境是否降雨，进而控制排水子系统启停状态,用户可根据需求灵活运用，具体控制方法如下：
(1)判断当前环境是否降雨；
(2)根据步骤(1)的结果控制所述升降杆5处于“升起”或“降落”状态。
进一步地，控制模式为手动，根据需求通过控制系统的界面控制所述升降杆5处于“升起”或“降落”状态。
进一步地，控制模式为自动，排雨系统以如下步骤全自动运行：
①、所述控制系统根据所述雨量计1实时传输的数据判断当前环境是否降雨；
②、如果所述控制系统判断结果为“降雨”，则进一步控制所述升降杆5为“升起”状态，所述升降杆5保持“升起”状态直至所述控制系统判断结果为“非降雨”后再保持“升起”状态3小时后控制所述升降杆5为“降落”状态；
③、如果所述控制系统判断结果为“非降雨”，则进一步控制所述升降杆5为“降落”状态并保持。
实施案例严格按照发明内容所述的实施方法进行，切实可行。
需要说明的是，按照本发明上述各实施例，本领域技术人员是完全可以实现本发明独立权利要求及从属权利的全部范围的，实现过程及方法同上述各实施例；且本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。
以上所述，仅为本发明部分具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.大型储热水体顶盖主动式排雨系统，其特征在于：所述的大型储热水体顶盖主动式排雨系统包括控制子系统、监测子系统、排雨子系统三个子系统；所述控制子系统包括大型储热水体顶盖主动式排雨系统的控制系统及相关线路；所述监测子系统包括雨量计(1)、雨量计固定底座(2)及相关线路；所述排雨子系统包括防雨布(3)、防雨布固定座(4)、升降杆(5)、升降杆支撑座(6)、排水槽(7)、排水槽出口(8)；在大型储热水体顶盖(10)的中心处布置防雨布固定座(4)、升降杆(5)、升降杆支撑座(6)，所述防雨布(3)固定在所述防雨布固定座(4)上，所述防雨布固定座(4)固定在所述升降杆(5)上；在所述防雨布固定座(4)上的所述防雨布(3)上方设置所述雨量计固定底座(2)及所述雨量计(1)；以所述大型储热水体顶盖(10)的中心为圆心，沿半径方向布置多圈所述升降杆(5)。
2.根据权利要求1所述的大型储热水体顶盖主动式排雨系统，其特征在于：所述的升降杆(5)通过螺栓连接的方式与所述升降杆支撑座(6)固定，进而与所述储热水体顶盖(10)连接；所述雨量计(1)通过螺栓连接的方式与雨量计固定底座(2)固定；所述雨量计固定底座(2)通过螺栓连接的方式与所述防雨布固定座(4)固定；所述防雨布固定座(4)通过螺栓连接的方式与所述升降杆(5)固定。
3.根据权利要求1或2所述的大型储热水体顶盖主动式排雨系统，其特征在于：以大型储热水体顶盖(10)的中心点为圆心，以合适尺寸为半径沿圆周方向布置合适数量的所述升降杆(5)及对应的所述升降杆支撑座(6)，且在所述大型储热水体顶盖(10)的中心点布置有所述升降杆(5)及对应的升降杆支撑座(6)以布置所述防雨布固定座(4)；所述大型储热水体顶盖(10)的中心点的升降杆(5)最高，从中心沿半径方向上的升降杆(5)高度依次递减，同一圆周上的升降杆(5)高度相同。
4.根据权利要求1或2所述的大型储热水体顶盖主动式排雨系统，其特征在于：所述防雨布(3)一直延伸至所述排水槽(7)中；所述排水槽(7)底面呈中间高两边低的拱形，所述防雨布(3)表面的雨水依靠重力流至所述排水槽(7)，进而从所述排水槽出口(8)流出。
5.根据权利要求1或2所述的大型储热水体顶盖主动式排雨系统，其特征在于：所述排水槽(7)围绕所述大型储热水体顶盖(10)四周设置。
6.根据权利要求1或2所述的大型储热水体顶盖主动式排雨系统，其特征在于：所述升降杆(5)处于“升起”状态时为“排雨”状态，处在“排雨”状态下的升降杆(5)顶起所述防雨布(3)以形成圆锥形状，雨水依靠重力流至所述排水槽(7)；所述升降杆(5)处于“降落”状态时为“非排雨”状态。
7.根据权利要求1或2所述的大型储热水体顶盖主动式排雨系统，其特征在于：所述升降杆(5)的推力大小根据所述防雨布(3)的重量选择。
8.一种权利要求1-7之一所述的大型储热水体顶盖主动式排雨系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)判断当前环境是否降雨；
(2)根据步骤(1)的结果控制所述升降杆(5)处于“升起”或“降落”状态。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：控制模式为手动，根据需求通过控制系统的界面控制所述升降杆(5)处于“升起”或“降落”状态。
10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：控制模式为自动，排雨系统以如下步骤全自动运行：
①、所述控制系统根据所述雨量计(1)实时传输的数据判断当前环境是否降雨；
②、如果所述控制系统判断结果为“降雨”，则进一步控制所述升降杆(5)为“升起”状态，所述升降杆(5)保持“升起”状态直至所述控制系统判断结果为“非降雨”后再保持“升起”状态3小时后控制所述升降杆(5)为“降落”状态；
③、如果所述控制系统判断结果为“非降雨”，则进一步控制所述升降杆(5)为“降落”状态并保持。
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