[發(fā)明專利]明槽式雨水發(fā)電系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110417671.4
• 申請(qǐng)日: 2011-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN102410132A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧正華;劉國良;曹曉萌;鈡京華;徐曉東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): F03B13/00
• 分類號(hào): F03B13/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水資源開發(fā)和可再生能源利用領(lǐng)域，特別是一種明槽式雨水發(fā)電系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

雨水利用是一種古老的傳統(tǒng)技術(shù)，數(shù)千年以前就被人們采用，并一直在缺水國家和地區(qū)廣泛應(yīng)用，然而進(jìn)入近代工業(yè)化以后，人類廣泛地利用電力和機(jī)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(fù)擔(dān)，一直被人們當(dāng)作廢水，用各種措施盡快地予以排放。

隨著人類社會(huì)的快速進(jìn)步和發(fā)展，水資源緊缺、生態(tài)環(huán)境惡化、能源危機(jī)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(shù)又逐步受到重視并有了很大進(jìn)步，對(duì)雨水利用賦予了更廣泛的含義，涉及到更多、更復(fù)雜的問題和技術(shù)。我國雨水資源豐富，多年平均降水量為61900億m³，可開發(fā)利用的潛力非常巨大，充分利用雨水資源，對(duì)于改善能源結(jié)構(gòu)、減少化石能源對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響以及緩解水資源短缺的矛盾，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，具有深遠(yuǎn)的意義。

近20年來，雨水利用技術(shù)迅速發(fā)展，在以色列、非洲、印度、中國西北等許多國家和地區(qū)，修建了數(shù)以千萬計(jì)的雨水收集利用系統(tǒng)，美國、加拿大、德國、澳大利亞、新西蘭、新加坡和日本等許多發(fā)達(dá)國家也開展了不同規(guī)模、不同內(nèi)容的雨水利用研究和實(shí)施計(jì)劃。德國是雨水利用技術(shù)最發(fā)達(dá)的國家之一，發(fā)展了雨洪收集利用技術(shù)，基本形成了一套完整、實(shí)用的理論和技術(shù)體系；日本是亞洲重視雨水利用的典范，日本不僅積極倡導(dǎo)農(nóng)業(yè)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(qū)域性雨水利用設(shè)施、學(xué)校、公園、事務(wù)所大樓、大規(guī)模運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館等公共設(shè)施、住宅區(qū)、單體住宅及其他類型的各種雨水利用系統(tǒng)。在我國，雨水利用還主要停留在山區(qū)水庫這個(gè)層面，大量的城市降水被浪費(fèi)掉，即便實(shí)施了部分城市雨水利用的措施，但始終未能做到雨污排水系統(tǒng)分離，雨水資源的回收利用仍然經(jīng)歷先污染再凈化的過程，這樣不僅造成雨水利用成本偏高，而且不能有效發(fā)揮雨水作為清潔能源的優(yōu)勢(shì)。總而言之，目前國內(nèi)外對(duì)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(fā)電結(jié)合起來的綜合利用需要引起更多關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種明槽式雨水發(fā)電系統(tǒng)及方法。

明槽式雨水發(fā)電系統(tǒng)包括房屋屋面、集流管、引水明渠、溢流孔、蝸殼、尾水管、發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)輪、導(dǎo)水部件、輸出線路、控制閘門、擋水墻，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(shè)有擋水墻，引水明渠遠(yuǎn)端與蝸殼相連接，引水明渠與蝸殼之間設(shè)有控制閘門，擋水墻和蝸殼的上部設(shè)有溢流孔，在蝸殼的中心處設(shè)有水輪發(fā)電機(jī)，水輪發(fā)電機(jī)包括發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)輪、導(dǎo)水部件，發(fā)電機(jī)與轉(zhuǎn)輪相連，轉(zhuǎn)輪上方設(shè)有導(dǎo)水部件，在水輪發(fā)電機(jī)底部設(shè)有尾水管，在發(fā)電機(jī)上設(shè)有輸出線路。

明槽式雨水發(fā)電方法是：降雨時(shí)，利用房屋屋面收集雨水，雨水通過集流管匯集于引水明渠中，經(jīng)控制閘門控制進(jìn)入蝸殼，再通過導(dǎo)水部件利用水流推動(dòng)轉(zhuǎn)輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，發(fā)電后的尾水通過尾水管排出，排入就近的水庫、池塘或蓄水設(shè)施中，以供進(jìn)一步收集利用，或排入下水道棄掉；當(dāng)引水明渠和蝸殼的水位超出上限時(shí)，多余的雨水由溢流孔溢出，這部分雨水可以收集利用或者棄掉；當(dāng)引水明渠的流量小于最低發(fā)電流量時(shí)，關(guān)閉控制閘門；引水明渠最后貯存的雨水可供用戶使用。

本發(fā)明將雨水資源開發(fā)與水力發(fā)電相結(jié)合，形成“雨水電站”，能有效地實(shí)現(xiàn)雨水資源的綜合利用，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)，在節(jié)能減排和水資源危機(jī)的背景下極具研究推廣價(jià)值。本發(fā)明所采用的引水明渠與蝸殼具有投資低廉和施工便利等優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)生的蝸殼效應(yīng)提高了水流流速，進(jìn)而提升了發(fā)電效率，從而減少了雨水發(fā)電的復(fù)雜性，降低了雨水發(fā)電設(shè)施的投資成本。

附圖說明

圖1是明槽式雨水發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的引水明渠、擋水墻、控制閘門、蝸殼組合示意圖。

具體實(shí)施方式