樓宇綠色補充供水供電系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種樓宇綠色補充供水供電系統。樓宇綠色補充供水供電方法是利用屋面收集雨水，通過雨水管網匯入儲水池中，再通過溢流管道溢入雨水電化學反應池，持續的雨流推動水輪發電機發電，其尾水通過出水道排入蓄水塘，在樓宇屋面上安裝風力發電機和太陽能電池板，它們與水輪發電機的輸出電路一起連入配電單元進行互補發電，所發電能儲存于蓄電池中用于雨水水質處理，在電能充沛的情況下向用戶補充供電。蓄水塘和儲水池中的雨水補充生活普通用水，雨水電化學反應池中的雨水補充生活飲用水。本實用新型專利技術具有環境友好、結構簡單、投資節省、經濟和社會效益顯著等優點，在節能減排和水資源危機的背景下極具研究推廣價值。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于水資源開發和可再生能源利用領域，特別是一種樓宇綠色補充供水供電系統。
技術介紹
隨著世界社會經濟的快速發展，水資源匱乏與能源、環境危機已成為人類面對的重大問題，亟須開發利用新的可再生能源和非常規水資源用以保障人類社會的可持續發展。我國地處北半球，土地遼闊，幅員廣大，國土總面積達960萬km2，在中國廣闊富饒的土地上，有著豐富的太陽能資源，全國各地的年太陽輻射總量為928 2333kWh/m2，中值為1626kWh/m2 ;根據國家氣象局氣象研究院的估算，全國的地面風能潛力理論可開發的總量接近3226億kW，高度層實際可供開發量為253億kW，這個數字相當于1996年中國全年 發電總裝機容量，可開發的風能資源十分豐富；我國雨水資源也非常豐富，多年平均降水量為61900億m3，可開發利用的潛力非常巨大。目前，我國可再生能源發展迅速，在總能源中的比重不斷提升。自上世紀80年代中期引進55kW容量等級的風電機投入商業化運行開始，經過二十幾年的發展，我國的風電市場已經獲得了長足的發展，到2009年底，我國風電總裝機容量達到2601萬kW，位居世界第二，2009年新增裝機容量1300萬kW，占世界新增裝機容量的36%，居世界首位；20世紀90年代以來是我國光伏發電快速發展的時期，在這一時期我國光伏組件生產能力逐年增強，成本不斷降低，市場不斷擴大，裝機容量逐年增加，2004年累計裝機容量達35MW，約占世界份額的3%。眾所周知，受天氣條件制約、電能不穩定、持續供電能力差、電價高昂、與常規電能并網難題等因素的影響，利用單一自然能源發電具有很大的局限性，能源的品質、成本等因素制約著可再生能源的發展。然而考慮到太陽能、風能、雨能在時間和空間上的互補性特點，進行綠色多能互補發電無疑是一條提高能源品質、減少發電成本的較好出路。目前國內外研究應用較多的是風力發電與太陽能光伏發電的結合，而對雨水的收集利用大部分只是停留在水資源的天然職能上，忽略了對雨能的利用，將雨能與風能、太陽能綜合起來的利用幾乎還是空白，更沒有考慮到利用自然能發電兼顧處理雨水水質實現水電“自產自消”的技術解決方案。在能源匱乏、環境污染和水資源問題凸顯的大背景下，進行雨水收集，利用風能、太陽能、雨能等綠色能源實現多能互補發電，并利用發出的部分電能采取電化學方法處理雨水水質，它可以補充生活供水供電，對于保護人類生存環境、緩解能源和水資源危機有著非常重要的理論和實際意義，對綠色城市建設和缺水缺電地區的經濟社會可持續發展有著巨大的實用價值。特別對于偏遠地區，如部隊的邊防哨所、郵電通訊的中繼站、公路和鐵路的信號站、地質勘探和野外考察的工作站、偏遠山區及海島等地區，采用電網輸送電力不方便也不合理，自然能互補發電是很好的選擇，且對于這些偏遠地區，淡水資源異常寶貴，如果能有效收集利用雨水，就能有效解決偏遠地區的生產生活問題。自然降雨由于受大氣中污染物和屋面材料的影響，雨水水質一般情況下達不到居民飲用水的衛生標準，為此，“就地取材、自產自消”，利用綠色能源互補發電所產生的電能用電化學方法進一步處理收集到的雨水水質，使其達到居民飲用水的衛生標準，同時由于電化學法消耗電能較少，多余的電能可直接供居民生活用電，或作為備用電能儲存起來，亦或者通過并網技術并入電網。
技術實現思路
本技術的目的是克服現有技術的不足，提供一種樓宇綠色補充供水供電系統。樓宇綠色補充供水供電系統包括樓宇屋面、雨水管網、儲水池、溢流管道、雨水電化學反應池、發電引流管、水輪發電機、風力發電機、太陽能電池板、輸電線、配電單元、蓄電池、出水道、溢流孔、U型管、排污孔、取水孔、蓄水塘、引水孔、水輪機引流控制閥、溢流管道控制閥、取水孔控制閥、引水孔控制閥，樓宇屋面上安裝有風力發電機和太陽能電池板，雨水管網通過帶有排污孔的U型管連接儲水池，儲水池底部設有引水孔和發電引流管，儲水池上部設有溢流孔和溢流管道，溢流管道連接雨水電化學反應池，雨水電化學反應池底部設有取水孔，在發電引流管和出水道之間設置水輪發電機，出水道末端連接蓄水塘，風力發電機、太陽能電池板和水輪發電機分別通過輸電線與配電單元相連，配電單元上接有兩根·輸電線，其中一根與蓄電池相連，蓄電池通過輸電線與雨水電化學反應池相連，在蓄電池上另接有輸電線，在發電引流管、溢流管道、取水孔、引水孔上分別安裝有水輪機引流控制閥、溢流管道控制閥、取水孔控制閥、引水孔控制閥。所述的U型管、排污孔、引水孔、引水孔控制閥、取水孔、取水孔控制閥組成排污設施，攜帶雜質的雨水進入儲水池之前，流經U型管，使得雜質大部分沉積于U型管的底部，通過排污孔進行定期排污，剩余的少量雜質在儲水池和雨水電化學反應池中沉淀下來，分別打開引水孔控制閥和取水孔控制閥進行不定期清污。本技術具有環境友好、結構簡單、投資節省、操作方便、經濟和社會效益顯著等優點，在節能減排和水資源危機的背景下極具研究推廣價值，它能有效地緩解城市突出的水問題以及偏遠地區的用水用電問題，并減少環境污染，促進清潔資源開發，低碳排放，促進雨水資源化，兼有防災減災效益。附圖說明圖I是樓宇綠色補充供水供電系統的組成示意圖。具體實施方式如圖I所示，樓宇綠色補充供水供電系統包括樓宇屋面I、雨水管網2、儲水池3、溢流管道4、雨水電化學反應池5、發電引流管6、水輪發電機7、風力發電機8、太陽能電池板9、輸電線10、配電單元11、蓄電池12、出水道13、溢流孔14、U型管15、排污孔16、取水孔17、蓄水塘18、引水孔19、水輪機引流控制閥20、溢流管道控制閥21、取水孔控制閥22、引水孔控制閥23，樓宇屋面I上安裝有風力發電機8和太陽能電池板9，雨水管網2通過帶有排污孔16的U型管15連接儲水池3，儲水池3底部設有引水孔19和發電引流管6，儲水池3上部設有溢流孔14和溢流管道4，溢流管道4連接雨水電化學反應池5，雨水電化學反應池5底部設有取水孔17，在發電引流管6和出水道13之間設置水輪發電機7，出水道13末端連接蓄水塘18，風力發電機8、太陽能電池板9和水輪發電機7分別通過輸電線10與配電單元11相連，配電單元11上接有兩根輸電線10，其中一根與蓄電池12相連，蓄電池12通過輸電線10與雨水電化學反應池5相連，在蓄電池12上另接有輸電線10，在發電引流管6、溢流管道4、取水孔17、引水孔19上分別安裝有水輪機引流控制閥20、溢流管道控制閥21、取水孔控制閥22、引水孔控制閥23。所述的U型管15、排污孔16、引水孔19、引水孔控制閥23、取水孔17、取水孔控制閥22組成排污設施，攜帶雜質的雨水進入儲水池3之前，流經U型管15，使得雜質大部分沉積于U型管15的底部，通過排污孔16進行定期排污，剩余的少量雜質在儲水池3和雨水電化學反應池5中沉淀下來，分別打開引水孔控制閥23和取水孔控制閥22進行不定期清污。樓宇綠色補充供水供電方法是降雨時利用樓宇屋面I收集雨水，雨水通過雨水管網2經過U型管15匯入儲水池3中，打開溢流管道控制閥21，雨水經過溢流管道4流入雨水電化學反應池5，當雨水電化學反應池5蓄滿后關閉溢流管道控制閥21，當儲水池3中雨水達到工作水位后，打開水輪機引流控制閥20，雨水經過發電引流管6推動水輪發電機7發電，形成的尾水本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種樓宇綠色補充供水供電系統，其特征在于包括樓宇屋面（1）、雨水管網（2）、儲水池（3）、溢流管道（4）、雨水電化學反應池（5）、發電引流管（6）、水輪發電機（7）、風力發電機（8）、太陽能電池板（9）、輸電線（10）、配電單元（11）、蓄電池（12）、出水道（13）、溢流孔（14）、U型管（15）、排污孔（16）、取水孔（17）、蓄水塘（18）、引水孔（19）、水輪機引流控制閥（20）、溢流管道控制閥（21）、取水孔控制閥（22）、引水孔控制閥（23），樓宇屋面（1）上安裝有風力發電機（8）和太陽能電池板（9），雨水管網（2）通過帶有排污孔（16）的U型管（15）連接儲水池（3），儲水池（3）底部設有引水孔（19）和發電引流管（6），儲水池（3）上部設有溢流孔（14）和溢流管道（4），溢流管道（4）連接雨水電化學反應池（5），雨水電化學反應池（5）底部設有取水孔（17），在發電引流管（6）和出水道（13）之間設置水輪發電機（7），出水道（13）末端連接蓄水塘（18），風力發電機（8）、太陽能電池板（9）和水輪發電機（7）分別通過輸電線（10）與配電單元（11）相連，配電單元（11）上接有兩根輸電線（10），其中一根與蓄電池（12）相連，蓄電池（12）通過輸電線（10）與雨水電化學反應池（5）相連，在蓄電池（12）上另接有輸電線（10），在發電引流管（6）、溢流管道（4）、取水孔（17）、引水孔（19）上分別安裝有水輪機引流控制閥（20）、溢流管道控制閥（21）、取水孔控制閥（22）、引水孔控制閥（23）。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：顧正華，劉國良，尚淑麗，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：實用新型
國別省市：