CN116146404B - 一种建筑屋面雨水发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发电系统技术领域，特别涉及一种建筑屋面雨水发电系统。包括落水管，所述落水管内沿垂直方向等间距分布有若干组发电单元；所述发电单元包括发电座；所述发电座安装在落水管内，所述发电座顶部开设有入水顶槽，所述入水顶槽底部连通有发电通道；所述入水顶槽与发电通道的结合处安装有水量调节机构，所述发电座的腔体中沿水平方向转动连接有转杆，所述转杆上套接有转子机构。通过集水漏斗不仅可以减少雨水的浪费，还可以增加雨水在下落时的压强。同时也使得雨水在下落过程中可以让多组发电机本体同时发电，以此提高了雨水的利用率，增加了发电效果。

Description

一种建筑屋面雨水发电系统
技术领域
本发明属于发电系统技术领域，特别涉及一种建筑屋面雨水发电系统。
背景技术
建筑屋面的雨水蕴藏着十分丰富的势能，利用其进行发电能够改善城市生态环境，同时提高城市自然资源利用率。
经检索，公开号为：CN115370524A，公开日为2022.11.22，公开了一种高楼雨水发电装置。包括雨水斗3，雨水斗3的前端穿过并固定在高层楼房1房顶的挡板2内，雨水斗3的前端与雨斗弯管4固定连接，雨斗弯管4的下端与雨斗连接管5固定连接，雨斗连接管5的下端与水管套管6固定连接，水管套管6的下端与水管8固定连接。该实施例提高雨水重力势能的利用率，提高高楼雨水的发电效率，便于推广普及。
但上述实施例仍具有以下缺陷：仅设置单组涡轮机和发电机，发电效能较低，且无法根据降雨量来调整转子的转速，从而使得转子在降雨量过大时始终超负荷运转，进而缩短了涡轮机和发电机的使用寿命。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种建筑屋面雨水发电系统，包括落水管，所述落水管内沿垂直方向等间距分布有若干组发电单元；
所述发电单元包括发电座；所述发电座安装在落水管内，所述发电座顶部开设有入水顶槽，所述入水顶槽底部连通有发电通道；所述入水顶槽与发电通道的结合处安装有水量调节机构，所述发电座的腔体中沿水平方向转动连接有转杆，所述转杆上套接有转子机构，所述转子机构一侧延伸至发电通道内，且位于水量调节机构正下方；所述转杆一端延伸至落水管外部，且传动连接有发电机本体；所述水量调节机构包括挡水板；所述挡水板底部等间距分布有若干组挡水板下水口，所述挡水板下水口底部连通有流体电磁阀，
所述转子机构包括转盘；所述转盘套接在转杆上，且所述转盘一侧延伸至发电通道内；所述转盘侧壁上呈环形阵列分布有若干组转子叶片，所述转子叶片上沿其长度方向等间距分布有与流体电磁阀数量相同的若干组V字板，每组所述V字板均可运动至相应一组流体电磁阀正下方。
进一步的，所述落水管为垂直设置，且所述落水管顶部连通有进水罩，所述进水罩包括罩体，所述罩体一侧设有落水管接口，所述落水管接口与落水管顶部连通。
进一步的，且所述落水管接口内安装有流量计数器，所述流量计数器与所述智能控制系统电性连接；所述罩体远离落水管接口的一侧壁上开设有进水口，所述进水口底部安装有防溢板；所述防溢板靠近落水管接口的一侧壁底部开设有防溢槽，所述防溢槽的侧视截面为扇环形结构。
进一步的，所述落水管一侧设有电力架，若干组所述发电机本体沿垂直方向等间距分布在所述电力架内。
进一步的，所述电力架内安装有蓄电池，所述蓄电池与各组发电机本体均电性连接；所述电力架内安装有智能控制系统，所述智能控制系统采用智能芯片；所述智能控制系统与各组发电机本体以及各组发电单元均电性连接。
进一步的，每组所述发电座正上方均设有一组集水漏斗，每组所述集水漏斗的输出端均位于下方一组所述入水顶槽的正上方。
进一步的，所述发电座的俯视截面为半圆状结构，所述入水顶槽顶部的内直径要大于底部的内直径。
进一步的，所述入水顶槽和发电通道同一侧壁上均设有开放口，所述开放口上安装有防溅体。
进一步的，所述防溅体包括防溅安装架；所述防溅安装架安装在所述入水顶槽和发电通道的开放口上，所述防溅安装架顶部延伸至发电座上方，且安装有防溅板本体，所述防溅板本体顶部朝向发电座中轴线的一侧延伸。
进一步的，每组所述转子叶片上沿其长度方向等间距分布有若干组透水通槽，每组所述转子叶片上的透水通槽数量均与流体电磁阀以及同一转子叶片上的V字板数量相同，且每组所述透水通槽均可运动至相应的一组流体电磁阀正下方；每组所述V字板均安装在相应的一组透水通槽底部；所述V字板的侧视截面为V字状结构，且所述V字板两端均为开放式结构。
本发明的有益效果是：
1、首先通过将落水管进行垂直设置，增加雨水在下落时的重力，并利用重力来增加雨水对转子机构的冲刷效能。与此同时在落水管中按垂直方向等间距分布多组发电单元，并且相邻两组发电单元之间均通过一组积水漏斗收集雨水，通过集水漏斗不仅可以减少雨水的浪费，还可以增加雨水在下落时的压强。同时也使得雨水在下落过程中可以让多组发电机本体同时发电，以此提高了雨水的利用率，增加了发电效果。
2、通过不同的降雨量来选择开启不同组的流体电磁阀，降雨量越大，则开启的流体电磁阀越靠近转盘，其转子叶片的力臂就越短，反之降雨量越小，则开启的流体电磁阀越远离转盘，其转子叶片的力臂就越长。无论降雨量大小，都可以通过此调节来保证转子机构的转速处在稳定的范围内，避免其因降雨量过大而导致其转速过快，从而造成转子机构超负荷运转。以此保护了转子机构和发电机本体，延长了其使用寿命。同时也避免了雨水单一冲刷转子叶片某个部位而导致其发生损坏。
3、雨水从流体电磁阀下落以后，会通过透水通槽然后落到V字板上，通过V字板提高了转子叶片的承重力，提高了转子叶片的使用寿命，同时也通过两端的开放式结构使得雨水可以快速流出，避免发生积水。
4、当雨水进入罩体后，由于入口处的防溢板高度要高于罩体底部的高度，又因为防溢板靠近落水管接口的一侧壁底部开设有防溢槽，使得雨水在进入罩体后，即使出现积水，也会被防溢板拦截，不会反向流出，再配合防溢槽的扇环形结构，使得积水无法通过防溢板上方流出，从而提高了进水罩收集雨水的能力。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明实施例的雨水发电系统的结构示意图；
图2示出了根据本发明实施例的落水管的剖视示意图；
图3示出了根据本发明实施例的进水罩的结构示意图；
图4示出了根据本发明实施例的防溢板的结构示意图；
图5示出了根据本发明实施例的发电单元的结构示意图；
图6示出了根据本发明实施例的水量调节机构的结构示意图；
图7示出了根据本发明实施例的转子机构的结构示意图；
图8示出了根据本发明实施例的转子叶片的结构示意图；
图9示出了根据本发明实施例的防溅体的结构示意图。
图中：100、落水管；200、进水罩；210、罩体；220、进水口；230、防溢板；231、防溢槽；240、落水管接口；250、流量计数器；300、集水漏斗；400、发电单元；410、发电座；411、入水顶槽；412、发电通道；420、水量调节机构；421、挡水板；422、缺口；423、挡水板下水口；424、流体电磁阀；430、转杆；440、转子机构；441、转盘；442、转子叶片；443、透水通槽；444、V字板；500、防溅体；510、防溅安装架；520、防溅板本体；600、电力架；610、发电机本体；620、蓄电池。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种建筑屋面雨水发电系统，包括落水管100。示例性的，如图1和图2所示，所述落水管100为垂直设置，且所述落水管100顶部连通有进水罩200。进水罩200用于收集雨水。
所述落水管100内沿垂直方向等间距分布有若干组集水漏斗300。集水漏斗300用于将进入落水管100中的雨水集中，以增加下落时的压强。
相邻两组所述集水漏斗300之间均设有一组发电单元400，所述发电单元400的输入端位于上方一组所述集水漏斗300输出端的正下方。发电单元400利用与雨水的接触，使得转子转动，并以此带动发电机构的运动，从而实现发电。
所述发电单元400一侧安装有防溅体500。
所述落水管100一侧设有电力架600，所述电力架600内沿垂直方向等间距分布有与发电单元400数量相同的若干组发电机本体610，每组所述发电机本体610的输入端均与相应一组发电单元400的输出端传动连接。所述电力架600内安装有蓄电池620，所述蓄电池620与各组发电机本体610均电性连接。所述电力架600内安装有智能控制系统，所述智能控制系统采用但不限于智能芯片。所述智能控制系统与各组发电机本体610以及各组发电单元400均电性连接。
当雨水冲刷发电单元400的转子转动时，会带动发电机本体610的输入轴同时转动，并利用发电机本体610输入轴的转动使得发电机本体610工作产生电能。并将电能传输至蓄电池内予以保存。
所述进水罩200包括罩体210，示例性的，如图3和图4所示，所述罩体210一侧开设有落水管接口240，所述落水管接口240与落水管100顶部连通。且所述落水管接口240内安装有流量计数器250，所述流量计数器250与所述智能控制系统电性连接。所述罩体210远离落水管接口240的一侧壁上开设有进水口220，所述进水口220底部安装有防溢板230。所述防溢板230靠近落水管接口240的一侧壁底部开设有防溢槽231，所述防溢槽231的侧视截面为扇环形结构。
首先将落水管100垂直安装于建筑物的墙壁上，并使得罩体210与建筑屋面顶部对其。当出现雨水时，建筑屋面顶部的雨水会通过罩体210进入落水管接口240中，并最终流入落水管100中，然后通过雨水在下落时的重力来增加雨水对发电单元400的冲刷力度，从而提高其发电效能。
当雨水进入罩体210后，由于入口处的防溢板230高度要高于罩体210底部的高度，又因为防溢板230靠近落水管接口240的一侧壁底部开设有防溢槽231，使得雨水在进入罩体210后，即使出现积水，也会被防溢板230拦截，不会反向流出，再配合防溢槽231的扇环形结构，使得积水无法通过防溢板230上方流出，从而提高了进水罩200收集雨水的能力。
所述发电单元400包括发电座410。示例性的，如图5所示，所述发电座410安装在所述落水管100的内壁上，且所述发电座410的俯视截面为半圆状结构。所述发电座410顶部开设有入水顶槽411，所述入水顶槽411顶部的内直径要大于底部的内直径，且所述入水顶槽411位于上方一组所述集水漏斗300输出端的正下方。所述入水顶槽411底部连通有发电通道412。所述入水顶槽411与发电通道412的结合处安装有水量调节机构420，所述水量调节机构420与智能控制系统电性连接。所述发电座410的腔体中沿水平方向转动连接有转杆430，所述转杆430上套接有转子机构440，所述转子机构440一侧延伸至发电通道412内，且位于所述水量调节机构420正下方。所述转杆430一端延伸至落水管100外部，且与相应的一组所述发电机本体610的输入端传动连接。所述入水顶槽411和发电通道412同一侧壁上均设有开放口，所述防溅体500安装在开放口上。
所述水量调节机构420包括挡水板421。示例性的，如图6所示，所述挡水板421安装在入水顶槽411和发电通道412的结合处。所述挡水板421靠近开放口的一侧壁上设有缺口422。所述挡水板421底部沿与缺口422垂直的方向等间距分布有若干组挡水板下水口423，每组所述挡水板下水口423均位于发电通道412正上方。所述挡水板下水口423底部连通有流体电磁阀424，所述流体电磁阀424与智能控制系统电性连接。
所述转子机构440包括转盘441。示例性的，如图7和图8所示，所述转盘441套接在所述转杆430上，且所述转盘441一侧延伸至发电通道412内。所述转盘441侧壁上呈环形阵列分布有若干组转子叶片442，所述转子叶片442上沿其长度方向等间距分布有若干组透水通槽443，每组所述转子叶片442上的透水通槽443数量均与流体电磁阀424数量相同，且每组所述透水通槽443均可运动至相应的一组流体电磁阀424正下方。所述透水通槽443底部安装有V字板444，所述V字板444的侧视截面为V字状结构，且所述V字板444两端均为开放式结构。
当雨水进入落水管100以后，会首先落在集水漏斗300上，然后通过集水漏斗300将雨水集中并使其全部下方一组入水顶槽411中。通过集水漏斗300不仅可以减少雨水的浪费，还可以增加雨水在下落时的压强。
通过流量计数器250判断出降雨量的大小，而在判断之前，需要首先通过智能控制系统为流量计数器250设定若干组阈值(阈值数量与流体电磁阀424的数量相同)，并将各组阈值按照降雨量从大到小依次排列，并分别与各组流体电磁阀424一一对应。
示例性的，假设，将降雨量的阈值从小到大排列依次为A1、A2、A3和A4，然后将各组流体电磁阀424从最靠近转盘441的中轴线开始往外依次设为B1、B2、B3和B4。则A1与B1相对应，A2与B2相对应，以此类推。
假设流量计数器250检测出降雨量为A1，则每组发电单元400中的B1组流体电磁阀424开启，当雨水落到挡水板421上时，则会从该组流体电磁阀424中流出，并下落至下方最靠近转盘441中轴线的一组V字板444上，从而使得转子机构440整体发生旋转，从而带动发电机本体610的输入端进行旋转，并以此使得发电机本体610工作产生电能。
所述防溅体500包括防溅安装架510。示例性的，如图9所示，所述防溅安装架510安装在所述入水顶槽411和发电通道412的开放口上，所述防溅安装架510顶部延伸至发电座410上方，且安装有防溅板本体520，所述防溅板本体520顶部朝向发电座410中轴线的一侧延伸。
当雨水自由落体至入水顶槽411内时，会发生飞溅现象，由于防溅板本体520顶部朝向发电座410中轴线的一侧延伸，因此当雨水飞溅起来时会全部被防溅板本体520挡住，从而减少雨水的浪费。
本实施例具有以下有益效果：
1、首先通过将落水管100进行垂直设置，增加雨水在下落时的重力，并利用重力来增加雨水对转子机构440的冲刷效能。与此同时在落水管100中按垂直方向等间距分布多组发电单元400，并且相邻两组发电单元400之间均通过一组积水漏斗300收集雨水，通过集水漏斗300不仅可以减少雨水的浪费，还可以增加雨水在下落时的压强。同时也使得雨水在下落过程中可以让多组发电机本体610同时发电，以此提高了雨水的利用率，增加了发电效果。
2、通过不同的降雨量来选择开启不同组的流体电磁阀424，降雨量越大，则开启的流体电磁阀424越靠近转盘441，其转子叶片442的力臂就越短，反之降雨量越小，则开启的流体电磁阀424越远离转盘441，其转子叶片442的力臂就越长。无论降雨量大小，都可以通过此调节来保证转子机构440的转速处在稳定的范围内，避免其因降雨量过大而导致其转速过快，从而造成转子机构440超负荷运转。以此保护了转子机构440和发电机本体610，延长了其使用寿命。同时也避免了雨水单一冲刷转子叶片442某个部位而导致其发生损坏。
3、雨水从流体电磁阀424下落以后，会通过透水通槽443然后落到V字板444上，通过V字板444提高了转子叶片442的承重力，提高了转子叶片442的使用寿命，同时也通过两端的开放式结构使得雨水可以快速流出，避免发生积水。
4、当雨水进入罩体210后，由于入口处的防溢板230高度要高于罩体210底部的高度，又因为防溢板230靠近落水管接口240的一侧壁底部开设有防溢槽231，使得雨水在进入罩体210后，即使出现积水，也会被防溢板230拦截，不会反向流出，再配合防溢槽231的扇环形结构，使得积水无法通过防溢板230上方流出，从而提高了进水罩200收集雨水的能力。
5、当雨水自由落体至入水顶槽411内时，会发生飞溅现象，由于防溅板本体520顶部朝向发电座410中轴线的一侧延伸，因此当雨水飞溅起来时会全部被防溅板本体520挡住，从而减少雨水的浪费。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种建筑屋面雨水发电系统，其特征在于：包括落水管（100），所述落水管（100）内沿垂直方向等间距分布有若干组发电单元（400）；
所述发电单元（400）包括发电座（410）；所述发电座（410）安装在落水管（100）内，所述发电座（410）顶部开设有入水顶槽（411），所述入水顶槽（411）底部连通有发电通道（412）；所述入水顶槽（411）与发电通道（412）的结合处安装有水量调节机构（420），所述发电座（410）的腔体中沿水平方向转动连接有转杆（430），所述转杆（430）上套接有转子机构（440），所述转子机构（440）一侧延伸至发电通道（412）内，且位于水量调节机构（420）正下方；所述转杆（430）一端延伸至落水管（100）外部，且传动连接有发电机本体（610）；所述水量调节机构（420）包括挡水板（421）；所述挡水板（421）底部等间距分布有若干组挡水板下水口（423），所述挡水板下水口（423）底部连通有流体电磁阀（424），
所述转子机构（440）包括转盘（441）；所述转盘（441）套接在转杆（430）上，且所述转盘（441）一侧延伸至发电通道（412）内；所述转盘（441）侧壁上呈环形阵列分布有若干组转子叶片（442），所述转子叶片（442）上沿其长度方向等间距分布有与流体电磁阀（424）数量相同的若干组V字板（444），每组所述V字板（444）均可运动至相应一组流体电磁阀（424）正下方；
每组所述转子叶片（442）上沿其长度方向等间距分布有若干组透水通槽（443），每组所述转子叶片（442）上的透水通槽（443）数量均与流体电磁阀（424）以及同一转子叶片（442）上的V字板数量相同，且每组所述透水通槽（443）均可运动至相应的一组流体电磁阀（424）正下方；每组所述V字板（444）均安装在相应的一组透水通槽（443）底部；所述V字板（444）的侧视截面为V字状结构，且所述V字板（444）两端均为开放式结构；
所述落水管（100）一侧设有电力架（600），所述电力架（600）内安装有智能控制系统；
通过不同的降雨量来选择开启不同组的流体电磁阀（424），降雨量越大，则开启的流体电磁阀（424）越靠近转盘（441），其转子叶片（442）的力臂就越短，反之降雨量越小，则开启的流体电磁阀（424）越远离转盘（441），其转子叶片（442）的力臂就越长。
2.根据权利要求1所述的一种建筑屋面雨水发电系统，其特征在于：所述落水管（100）为垂直设置，且所述落水管（100）顶部连通有进水罩（200），所述进水罩（200）包括罩体（210），所述罩体（210）一侧设有落水管接口（240），所述落水管接口（240）与落水管（100）顶部连通。
3.根据权利要求2所述的一种建筑屋面雨水发电系统，其特征在于：且所述落水管接口（240）内安装有流量计数器（250），所述流量计数器（250）与所述智能控制系统电性连接；所述罩体（210）远离落水管接口（240）的一侧壁上开设有进水口（220），所述进水口（220）底部安装有防溢板（230）；所述防溢板（230）靠近落水管接口（240）的一侧壁底部开设有防溢槽（231），所述防溢槽（231）的侧视截面为扇环形结构。
4.根据权利要求1所述的一种建筑屋面雨水发电系统，其特征在于：若干组所述发电机本体（610）沿垂直方向等间距分布在所述电力架（600）内。
5.根据权利要求4所述的一种建筑屋面雨水发电系统，其特征在于：所述电力架（600）内安装有蓄电池（620），所述蓄电池（620）与各组发电机本体（610）均电性连接；所述智能控制系统采用智能芯片；所述智能控制系统与各组发电机本体（610）以及各组发电单元（400）均电性连接。
6.根据权利要求1所述的一种建筑屋面雨水发电系统，其特征在于：每组所述发电座（410）正上方均设有一组集水漏斗（300），每组所述集水漏斗（300）的输出端均位于下方一组所述入水顶槽（411）的正上方。
7.根据权利要求1所述的一种建筑屋面雨水发电系统，其特征在于：所述发电座（410）的俯视截面为半圆状结构，所述入水顶槽（411）顶部的内直径要大于底部的内直径。
8.根据权利要求1所述的一种建筑屋面雨水发电系统，其特征在于：所述入水顶槽（411）和发电通道（412）同一侧壁上均设有开放口，所述开放口上安装有防溅体（500）。
9.根据权利要求8所述的一种建筑屋面雨水发电系统，其特征在于：所述防溅体（500）包括防溅安装架（510）；所述防溅安装架（510）安装在所述入水顶槽（411）和发电通道（412）的开放口上，所述防溅安装架（510）顶部延伸至发电座（410）上方，且安装有防溅板本体（520），所述防溅板本体（520）顶部朝向发电座（410）中轴线的一侧延伸。
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