CN206448359U - 一种海绵城市光伏建筑一体化利用系统 - Google Patents

一种海绵城市光伏建筑一体化利用系统 Download PDF

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王孟阳
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Abstract

本实用新型涉及一种海绵城市光伏建筑一体化利用系统，包括与建筑相连接的屋顶绿色生态系统、自动化雨水灌溉装置、太阳能PV/T系统和地下雨水制冷供暖装置。本实用新型的有益效果是：在屋顶设立绿色生态系统，实现雨水的循环利用，提高雨水利用率；太阳能PV/T系统获得的电能储存至蓄电池，供给轴流式风机与离心式水泵使用，实现雨水灌溉和地下雨水制冷供暖的自动化；太阳能PV/T系统中光伏板下侧的加热器利用光伏得热，对供水管道中的雨水进行加热，供给用户使用，实现雨水资源的再利用；储存的雨水在地下蓄水池中能保持恒温，雨水通过换热管段与管内空气可进行充分换热，储存的地下雨水夏季可作为冷媒供冷，冬季可作为热媒供热。

Description

一种海绵城市光伏建筑一体化利用系统
技术领域
本实用新型涉及一种海绵城市光伏建筑一体化利用系统。
背景技术
随着城市规模的扩大，地球绿化面积逐渐减少，温室效应日益加剧，城市内部热岛效应也随之加剧，造成城市内夏季气温居高不下的结果，且城市降水因为没有植被根系的储水作用而随城市污水排道排走，形成水资源的浪费，另外城市降水对城市排水系统有一定要求，若排水不当，形成积水，会对城市美观与居民舒适性造成影响。
现有的海绵城市系统(如专利CN 105830774 A)，仅能实现少量雨水的收集利用，雨水利用率低，未能很好地解决城市的洪水内涝等问题。
综上所述，有必要对已有技术进行进一步完善。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：基于上述问题，提供一种海绵城市光伏建筑一体化利用系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种海绵城市光伏建筑一体化利用系统，包括与建筑相连接的屋顶绿色生态系统、自动化雨水灌溉装置、太阳能PV/T系统和地下雨水制冷供暖装置。
进一步地，屋顶绿色生态系统位于建筑顶部，包括土壤支撑架、砂土营养层、雨水过滤层和雨水收集管道，土壤支撑架是由两块与水平面呈15°的有机塑料板搭建的屋顶状坡面，雨水过滤层垂直于水平面安装在土壤支撑架两侧，砂土营养层铺设在土壤支撑架上表面，雨水过滤层内侧固定砂土营养层，外侧与雨水收集管道相连。
进一步地，土壤支撑架表面设有便于雨水流动收集引水槽，砂土营养层便于种植植物，由营养土、粗砂、珍珠岩混合组成，上表面由网格固定层固定，雨水过滤层由珊瑚石、过滤棉、麦饭石、过滤棉、活性炭、过滤棉由里到外依次排列组成，土壤支撑架与雨水过滤层之间安装有透水板。
进一步地，自动化雨水灌溉装置包括喷灌头、供水管道、蓄水池、自动控制阀和离心式水泵，蓄水池埋于地下，喷灌头布置于砂土营养层上方，喷灌头与蓄水池之间通过供水管道连通，自动控制阀和离心式水泵均安装于供水管道上，供水管道穿过土壤支撑架坡面顶端并将其固定，蓄水池输入端与雨水收集管道输出端连通。
进一步地，太阳能PV/T系统位于建筑顶部，包括光伏板、光伏蓄电池、加热管段、热水管道、铺设保温材料的储水箱和用户末端，光伏板对加热管段内的水加热，加热管段输入端与供水管道连接，加热管段输出端通过热水管道与储水箱连通，光伏板与光伏蓄电池线路连接，储水箱与用户末端连接。
进一步地，地下雨水制冷供暖装置包括用户末端、蓄水池、安装于蓄水池内的换热管段、送风管道和回风管道，回风管道两端分别连通用户末端的回风口与换热管段的输入端，送风管道两端分别连通换热管段的输出端和用户末端的送风口，回风管道和送风管道上均装有轴流式风机，回风管道上装有空气过滤器。
进一步地，光伏蓄电池与离心式水泵、自动控制阀、轴流式风机、用户末端均线路连接。
本实用新型的有益效果是：(1)在屋顶设立绿色生态系统，雨水在生态系统的砂土营养层里被初步过滤，之后由坡面流至雨水过滤层，进一步过滤后由雨水收集管道送入蓄水池，实现雨水的循环利用，提高雨水利用率；
(2)太阳能PV/T系统获得的电能储存至蓄电池，供给轴流式风机与离心式水泵使用，实现雨水灌溉和地下雨水制冷供暖的自动化；
(3)太阳能PV/T系统中光伏板下侧的加热器利用光伏得热，对供水管道中的雨水进行加热，供给用户使用，实现雨水资源的再利用，同时由于光伏板的性能受温度影响，雨水在流经光伏板并与其换热时，既实现了对雨水的加热，又对光伏板进行冷却，使光伏板的性能得到了很好的保证；
(4)储存的雨水在地下蓄水池中能保持恒温，蓄水池内置的送风管道呈蛇形分布，雨水通过换热管段与管内空气可进行充分换热。储存的地下雨水夏季可作为冷媒供冷，冬季可作为热媒供热，节能环保且不会造成温室效应。
附图说明
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型在多层建筑中的结构示意图；
图2是图1中建筑的俯视图；
图3是本实用新型在个体公寓中的结构示意图；
图4是太阳能PV/T系统的结构示意图；
图5是地下雨水制冷供暖装置的结构示意图；
其中：1.喷灌头，2.雨水过滤层，3.光伏板，4.储水箱，5.砂土营养层，6.热水管道，7.空气过滤器，8.回风口，9.送风口，10.供水管道，11.雨水收集管道，12.离心式水泵，13.轴流式风机，14.蓄水池，15.送风管道，16.回风管道，17.排风口，18.土壤支撑架，19.用户末端，20.加热管段，21.光伏蓄电池，22.换热管段，23.自动控制阀。
具体实施方式
现在结合附图对本实用新型作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
如图1、3所示，屋顶绿色生态系统是由土壤支撑架18、砂土营养层5和雨水过滤层2组成，土壤支撑架18是由有机塑料板搭建的底角为15度的坡面构成的，且在塑料板表面设有引水槽，便于雨水流动收集。放置在土壤支撑架18的砂土营养层5由营养土、粗砂、珍珠岩组合而成，表面由网格固定层固定，防止砂石滚动，同时对植物有固定作用，另外坡面顶端由穿过坡面的供水管道10作进一步固定；雨水过滤层2垂直于水平面安装在土壤支撑架18两侧，内侧用于固定砂土营养层5，外侧与雨水收集管道11相连。雨水过滤层2由珊瑚石、过滤棉、麦饭石、过滤棉、活性炭、过滤棉从里到外依次排列组成，并由透水板压紧安装在土壤支撑架18两侧。屋顶绿色生态系统既实现了雨水的收集利用，提高雨水利用率，改善空气环境，又很好地解决城市的洪水内涝等问题，还可以作为隔热层维持室内温度恒定。
如图2所示的自动化雨水灌溉装置由喷灌头1、自动控制阀23、供水管道10、离心式水泵12组成。喷灌头1与供水管道10在坡面顶部相接，架设在顶楼水管处的离心式水泵12与光伏蓄电池21相连，储存在地下蓄水池14里的雨水通过供水管道10运输到屋顶浇灌植物，自动化雨水灌溉装置由光伏蓄电池21提供能量，将地下蓄水池14中的雨水输送到屋顶，在晴天对绿色植物自动灌溉，实现雨水资源再利用，不仅节约了电能，也减轻了居民管理的负担。
如图4所示的太阳能PV/T系统由光伏板3、加热管段20、热水管道6和铺设保温材料的储水箱4组成。光伏板3铺设于建筑顶部或建筑侧壁，与光伏蓄电池21相连，加热管段20由热水管道6固定安装在光伏板3下侧，通过热水管道6将热水储存至顶楼储水箱4，输送给用户末端19，供给用户生活热水，与储水箱4相连的热水管道6由换热系数较小的保温材料制成，两种材料接口处由保温性能较好的橡胶材料包裹连接。另外，多层建筑中的支架可做成图示的遮阳板，实现建筑一体化。太阳能PV/T系统既可以为地下雨水制冷供暖系统的轴流式风机13、自动化雨水灌溉装置的离心式水泵12和自动控制阀23提供能源，节省能耗，也可以为用户提供生活热水。
如图5所示的地下雨水制冷供暖系统由轴流式风机13、空气过滤器7、送风管道15、换热管段22、回风管道16、蓄水池14组成。蓄水池14通过雨水收集管道11与供水管道10实现雨水的收集和利用，蓄水池14安装在地下，内置风管作为换热管段呈蛇形分布，以提高换热效率。轴流式风机13、空气过滤器7在蓄水池14输入端前通过回风管道16相接，送风管道15末端与用户末端19室内相连，用户末端19设有排风口17。蓄水池14中的送风管道15由换热系数大的材料制成。地下雨水制冷供暖系统利用光伏蓄电池21提供的能量，不仅可以为室内送入新鲜空气，也可以利用换热管段22，使空气与地下储存的雨水充分换热，达到夏季供冷，冬季供暖的效果，实现对室内空气温度的调节，改善室内空气质量，节约空调的运行费用。
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (2)

1.一种海绵城市光伏建筑一体化利用系统，其特征是：包括与建筑相连接的屋顶绿色生态系统、自动化雨水灌溉装置、太阳能PV/T系统和地下雨水制冷供暖装置；
屋顶绿色生态系统位于建筑顶部，包括土壤支撑架(18)、砂土营养层(5)、雨水过滤层(2)和雨水收集管道(11)，土壤支撑架(18)是由两块与水平面呈15°的有机塑料板搭建的屋顶状坡面，雨水过滤层(2)垂直于水平面安装在土壤支撑架(18)两侧，砂土营养层(5)铺设在土壤支撑架(18)上表面，雨水过滤层(2)内侧固定砂土营养层(5)，外侧与雨水收集管道(11)相连；
土壤支撑架(18)表面设有便于雨水流动收集引水槽，砂土营养层(5)便于种植植物，由营养土、粗砂、珍珠岩混合组成，上表面由网格固定层固定，雨水过滤层(2)由珊瑚石、过滤棉、麦饭石、过滤棉、活性炭、过滤棉由里到外依次排列组成，土壤支撑架(18)与雨水过滤层(2)之间安装有透水板；
自动化雨水灌溉装置包括喷灌头(1)、供水管道(10)、蓄水池(14)、自动控制阀(23)和离心式水泵(12)，蓄水池(14)埋于地下，喷灌头(1)布置于砂土营养层(5)上方，喷灌头(1)与蓄水池(14)之间通过供水管道(10)连通，自动控制阀(23)和离心式水泵(12)均安装于供水管道(10)上，供水管道(10)穿过土壤支撑架(18)坡面顶端并将其固定，蓄水池(14)输入端与雨水收集管道(11)输出端连通；
太阳能PV/T系统位于建筑顶部，包括光伏板(3)、光伏蓄电池(21)、加热管段(20)、热水管道(6)、铺设保温材料的储水箱(4)和用户末端(19)，光伏板(3)对加热管段(20)内的水加热，加热管段(20)输入端与供水管道(10)连接，加热管段(20)输出端通过热水管道(6)与储水箱(4)连通， 光伏板(3)与光伏蓄电池(21)线路连接，储水箱(4)与用户末端(19)连接；
地下雨水制冷供暖装置包括用户末端(19)、蓄水池(14)、安装于蓄水池(14)内的换热管段(22)、送风管道(15)和回风管道(16)，回风管道(16)两端分别连通用户末端(19)的回风口(8)与换热管段(22)的输入端，送风管道(15)两端分别连通换热管段(22)的输出端和用户末端(19)的送风口(9)，回风管道(16)和送风管道(15)上均装有轴流式风机(13)，回风管道(16)上装有空气过滤器(7)。
2.根据权利要求1所述的一种海绵城市光伏建筑一体化利用系统，其特征是：所述的光伏蓄电池(21)与离心式水泵(12)、自动控制阀(23)、轴流式风机(13)、用户末端(19)均线路连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106677331A (zh) * 2016-12-27 2017-05-17 常州大学 一种海绵城市光伏建筑一体化利用系统
CN110847522A (zh) * 2019-10-25 2020-02-28 浙江建设职业技术学院 一种建筑能量回收利用系统

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