明槽式雨水發電系統的製作方法
2023-06-15 06:20:11 2
專利名稱：明槽式雨水發電系統的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於水資源開發和可再生能源利用領域，特別是一種明槽式雨水發電系統。
背景技術：
雨水利用是一種古老的傳統技術，數千年以前就被人們採用，並一直在缺水國家和地區廣泛應用，然而進入近代工業化以後，人類廣泛地利用電力和機械，可以方便、隨意地抽取地下和地面水資源，為人類生存提供安全、充足的水源，雨水利用反而逐漸被人們淡忘，幾十年甚至上百年，雨水反而成為一種負擔，一直被人們當作廢水，用各種措施儘快地予以排放。隨著人類社會的快速進步和發展，水資源緊缺、生態環境惡化、能源危機等尖銳問題的凸顯，人們開始重新審視和反思自己的行為，雨水利用技術又逐步受到重視並有了很大進步，對雨水利用賦予了更廣泛的含義，涉及到更多、更複雜的問題和技術。我國雨水資源豐富，多年平均降水量為61900億m3，可開發利用的潛力非常巨大，充分利用雨水資源，對於改善能源結構、減少化石能源對環境的負面影響以及緩解水資源短缺的矛盾，從而實現經濟社會的可持續發展，具有深遠的意義。近20年來，雨水利用技術迅速發展，在以色列、非洲、印度、中國西北等許多國家和地區，修建了數以千萬計的雨水收集利用系統，美國、加拿大、德國、澳大利亞、紐西蘭、新加坡和日本等許多發達國家也開展了不同規模、不同內容的雨水利用研究和實施計劃。德國是雨水利用技術最發達的國家之一，發展了雨洪收集利用技術，基本形成了一套完整、實用的理論和技術體系；日本是亞洲重視雨水利用的典範，日本不僅積極倡導農業方面的雨水利用，在一些大城市雨水利用也得到廣泛推廣，包括區域性雨水利用設施、學校、公園、事務所大樓、大規模運動場館等公共設施、住宅區、單體住宅及其他類型的各種雨水利用系統。在我國，雨水利用還主要停留在山區水庫這個層面，大量的城市降水被浪費掉，即便實施了部分城市雨水利用的措施，但始終未能做到雨汙排水系統分離，雨水資源的回收利用仍然經歷先汙染再淨化的過程，這樣不僅造成雨水利用成本偏高，而且不能有效發揮雨水作為清潔能源的優勢。總而言之，目前國內外對雨水資源的利用大部分只是停留在水資源的天然職能上，與水力發電結合起來的綜合利用需要引起更多關注。
發明內容本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種明槽式雨水發電系統。 明槽式雨水發電系統包括房屋屋面、集流管、引水明渠、溢流孔、蝸殼、尾水管、發電機、轉輪、導水部件、輸出線路、控制閘門、擋水牆，房屋屋面與引水明渠通過集流管相連接，引水明渠的近端設有擋水牆，引水明渠遠端與蝸殼相連接，引水明渠與蝸殼之間設有控制閘門，擋水牆和蝸殼的上部設有溢流孔，在蝸殼的中心處設有水輪發電機，水輪發電機包括發電機、轉輪、導水部件，發電機與轉輪相連，轉輪上方設有導水部件，在水輪發電機底部設有尾水管，在發電機上設有輸出線路。本實用新型將雨水資源開發與水力發電相結合，形成「雨水電站」，能有效地實現雨水資源的綜合利用，具有結構簡單、環境友好、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。本實用新型所採用的引水明渠與蝸殼具有投資低廉和施工便利等優點，廣生的蝸殼效應提聞了水流流速，進而提升了發電效率，從而減少了雨水發電的複雜性，降低了雨水發電設施的投資成本。
圖I是明槽式雨水發電系統的結構示意圖； 圖2是本實用新型的引水明渠、擋水牆、控制閘門、蝸殼組合示意圖。
具體實施方式
如圖1、2所示，明槽式雨水發電系統包括房屋屋面I、集流管2、引水明渠3、溢流孔
4、蝸殼5、尾水管6、發電機7、轉輪8、導水部件9、輸出線路10、控制閘門11、擋水牆12，房屋屋面I與引水明渠3通過集流管2相連接，引水明渠3的近端設有擋水牆12，引水明渠3遠端與蝸殼5相連接，引水明渠3與蝸殼5之間設有控制閘門11，擋水牆12和蝸殼5的上部設有溢流孔4，在蝸殼5的中心處設有水輪發電機，水輪發電機包括發電機7、轉輪8、導水部件9等，發電機7與轉輪8相連，轉輪8上方設有導水部件9，在水輪發電機底部設有尾水管6，在發電機7上設有輸出線路10。明槽式雨水發電方法是降雨時，利用房屋屋面I收集雨水，雨水通過集流管2匯集於引水明渠3中，經控制閘門11控制進入蝸殼5，再通過導水部件9利用水流推動轉輪8驅動發電機7進行發電，發電後的尾水通過尾水管6排出，排入就近的水庫、池塘或蓄水設施中，以供進一步收集利用，或排入下水道棄掉；當引水明渠3和蝸殼5的水位超出上限時，多餘的雨水由溢流孔4溢出，這部分雨水可以收集利用或者棄掉；當引水明渠3的流量小於最低發電流量時，關閉控制閘門11 ;引水明渠3最後貯存的雨水可供用戶使用。本實用新型選擇雨量較為豐富的地區，首先改造房屋雨水管道，鋪設形成雨水集流管道，將集流管連接到引水明渠上，在引水明渠上安裝控制閘門，連接蝸殼，安設水輪發電機，從而形成「雨水電站」。本實用新型宜採用低水頭的軸流式水輪發電機，裝機容量主要取決於引水流量，為了保證發電機工作流速和雨水收集量，「雨水電站」選址時應考慮有足夠的集水面積和一定的明渠坡降，為了提高集水面積，可以將相鄰房屋屋面通過管道相連接再匯總到集流管上；在實施時應保證尾水管底部有一定的淹沒深度。當降雨來臨時，利用引水明渠收集雨水，只要雨量達到一定規模，當水位達到一定值時，便可打開控制閘門，推動轉輪進行發電，並收集雨水資源，從而實現雨水雨能資源的綜合利用。為了防止樹葉等進入雨水發電系統，應在房頂雨水進水口上安設攔汙篩。本實用新型既適用於山區，又適用於平原地區；既適用於農村，又適用於城市；既可以與周邊水電站相結合,也可以形成獨立的「雨水電站」系統。本實用新型可以減少降雨徑流汙染，減少雨水地面侵蝕，又可以提高城市防洪減災能力，提高當地的水資源承載能力，並且彌補區域能源的不足，削減了 CO2的排放。
權利要求1.一種明槽式雨水發電系統，其特徵在於包括房屋屋面(I)、集流管(2)、引水明渠(3)、溢流孔(4)、蝸殼(5)、尾水管(6)、發電機(7)、轉輪(8)、導水部件(9)、輸出線路(10)、控制閘門(11)、擋水牆(12)，房屋屋面(I)與引水明渠(3)通過集流管(2)相連接，引水明渠(3)的近端設有擋水牆(12)，引水明渠(3)遠端與蝸殼(5)相連接，引水明渠(3)與蝸殼(5 )之間設有控制閘門(11)，擋水牆(12 )和蝸殼(5 )的上部設有溢流孔(4 )，在蝸殼(5 )的中心處設有水輪發電機，水輪發電機包括發電機(7)、轉輪(8)、導水部件(9),發電機(7)與轉輪(8)相連，轉輪(8)上方設有導水部件(9)，在水輪發電機底部設有尾水管(6)，在發電機(7)上設有輸出線路(10)。
專利摘要本實用新型公開了一種明槽式雨水發電系統。它包括房屋屋面、集流管、引水明渠、溢流孔、蝸殼、尾水管、發電機、轉輪、導水部件、輸出線路、控制閘門、擋水牆，房屋屋面與引水明渠通過集流管相連接，引水明渠的近端設有擋水牆，引水明渠遠端與蝸殼相連接，引水明渠與蝸殼之間設有控制閘門，擋水牆和蝸殼的上部設有溢流孔，在蝸殼的中心處設有水輪發電機，水輪發電機包括發電機、轉輪、導水部件，在水輪發電機底部設有尾水管，在發電機上設有輸出線路。本實用新型所採用的引水明渠與蝸殼具有投資低廉和施工便利等優點，產生的蝸殼效應提高了水流流速，進而提升了發電效率，從而減少了雨水發電的複雜性，降低了雨水發電設施的投資成本。
文檔編號F03B13/00GK202381240SQ20112052256
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月14日 優先權日2011年12月14日
發明者劉國良, 徐曉東, 曹曉萌, 鈡京華, 顧正華 申請人:浙江大學