專(zhuān)利名稱(chēng)：明槽式雨水發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于水資源開(kāi)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)。
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(guó)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(wèn)題的凸顯，人們開(kāi)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(wèn)題和技術(shù)。我國(guó)雨水資源豐富，多年平均降水量為61900億m3，可開(kāi)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(lái)，雨水利用技術(shù)迅速發(fā)展，在以色列、非洲、印度、中國(guó)西北等許多國(guó)家和地區(qū)，修建了數(shù)以千萬(wàn)計(jì)的雨水收集利用系統(tǒng)，美國(guó)、加拿大、德國(guó)、澳大利亞、新西蘭、新加坡和日本等許多發(fā)達(dá)國(guó)家也開(kāi)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(guó)是雨水利用技術(shù)最發(fā)達(dá)的國(guó)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(lèi)型的各種雨水利用系統(tǒng)。在我國(guó)，雨水利用還主要停留在山區(qū)水庫(kù)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(guò)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)?？偠灾壳皣?guó)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(lái)的綜合利用需要引起更多關(guān)注。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種明槽式雨水發(fā)電系統(tǒng)。 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(xiàn)路、控制閘門(mén)、擋水墻，房屋屋面與引水明渠通過(guò)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(mén)，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(xiàn)路。本實(shí)用新型將雨水資源開(kāi)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。本實(shí)用新型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)，廣生的蝸殼效應(yīng)提聞了水流流速，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。

圖I是明槽式雨水發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實(shí)用新型的引水明渠、擋水墻、控制閘門(mén)、蝸殼組合示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、2所示，明槽式雨水發(fā)電系統(tǒng)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(fā)電機(jī)7、轉(zhuǎn)輪8、導(dǎo)水部件9、輸出線(xiàn)路10、控制閘門(mén)11、擋水墻12，房屋屋面I與引水明渠3通過(guò)集流管2相連接，引水明渠3的近端設(shè)有擋水墻12，引水明渠3遠(yuǎn)端與蝸殼5相連接，引水明渠3與蝸殼5之間設(shè)有控制閘門(mén)11，擋水墻12和蝸殼5的上部設(shè)有溢流孔4，在蝸殼5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)7、轉(zhuǎn)輪8、導(dǎo)水部件9等，發(fā)電機(jī)7與轉(zhuǎn)輪8相連，轉(zhuǎn)輪8上方設(shè)有導(dǎo)水部件9，在水輪發(fā)電機(jī)底部設(shè)有尾水管6，在發(fā)電機(jī)7上設(shè)有輸出線(xiàn)路10。明槽式雨水發(fā)電方法是降雨時(shí)，利用房屋屋面I收集雨水，雨水通過(guò)集流管2匯集于引水明渠3中，經(jīng)控制閘門(mén)11控制進(jìn)入蝸殼5，再通過(guò)導(dǎo)水部件9利用水流推動(dòng)轉(zhuǎn)輪8驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)7進(jìn)行發(fā)電，發(fā)電后的尾水通過(guò)尾水管6排出，排入就近的水庫(kù)、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3和蝸殼5的水位超出上限時(shí)，多余的雨水由溢流孔4溢出，這部分雨水可以收集利用或者棄掉；當(dāng)引水明渠3的流量小于最低發(fā)電流量時(shí)，關(guān)閉控制閘門(mén)11 ;引水明渠3最后貯存的雨水可供用戶(hù)使用。本實(shí)用新型選擇雨量較為豐富的地區(qū)，首先改造房屋雨水管道，鋪設(shè)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(mén)，連接蝸殼，安設(shè)水輪發(fā)電機(jī)，從而形成“雨水電站”。本實(shí)用新型宜采用低水頭的軸流式水輪發(fā)電機(jī)，裝機(jī)容量主要取決于引水流量，為了保證發(fā)電機(jī)工作流速和雨水收集量，“雨水電站”選址時(shí)應(yīng)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(guò)管道相連接再匯總到集流管上；在實(shí)施時(shí)應(yīng)保證尾水管底部有一定的淹沒(méi)深度。當(dāng)降雨來(lái)臨時(shí)，利用引水明渠收集雨水，只要雨量達(dá)到一定規(guī)模，當(dāng)水位達(dá)到一定值時(shí)，便可打開(kāi)控制閘門(mén)，推動(dòng)轉(zhuǎn)輪進(jìn)行發(fā)電，并收集雨水資源，從而實(shí)現(xiàn)雨水雨能資源的綜合利用。為了防止樹(shù)葉等進(jìn)入雨水發(fā)電系統(tǒng)，應(yīng)在房頂雨水進(jìn)水口上安設(shè)攔污篩。本實(shí)用新型既適用于山區(qū)，又適用于平原地區(qū)；既適用于農(nóng)村，又適用于城市；既可以與周邊水電站相結(jié)合,也可以形成獨(dú)立的“雨水電站”系統(tǒng)。本實(shí)用新型可以減少降雨徑流污染，減少雨水地面侵蝕，又可以提高城市防洪減災(zāi)能力，提高當(dāng)?shù)氐乃Y源承載能力，并且彌補(bǔ)區(qū)域能源的不足，削減了 CO2的排放。
權(quán)利要求1.一種明槽式雨水發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于包括房屋屋面(I)、集流管(2)、引水明渠(3)、溢流孔(4)、蝸殼(5)、尾水管(6)、發(fā)電機(jī)(7)、轉(zhuǎn)輪(8)、導(dǎo)水部件(9)、輸出線(xiàn)路(10)、控制閘門(mén)(11)、擋水墻(12)，房屋屋面(I)與引水明渠(3)通過(guò)集流管(2)相連接，引水明渠(3)的近端設(shè)有擋水墻(12)，引水明渠(3)遠(yuǎn)端與蝸殼(5)相連接，引水明渠(3)與蝸殼(5 )之間設(shè)有控制閘門(mén)(11)，擋水墻(12 )和蝸殼(5 )的上部設(shè)有溢流孔(4 )，在蝸殼(5 )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)(7)、轉(zhuǎn)輪(8)、導(dǎo)水部件(9),發(fā)電機(jī)(7)與轉(zhuǎn)輪(8)相連，轉(zhuǎn)輪(8)上方設(shè)有導(dǎo)水部件(9)，在水輪發(fā)電機(jī)底部設(shè)有尾水管(6)，在發(fā)電機(jī)(7)上設(shè)有輸出線(xiàn)路(10)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種明槽式雨水發(fā)電系統(tǒng)。它包括房屋屋面、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(xiàn)路、控制閘門(mén)、擋水墻，房屋屋面與引水明渠通過(guò)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(mén)，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，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(xiàn)路。本實(shí)用新型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。
文檔編號(hào)F03B13/00GK202381240SQ20112052256
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者劉國(guó)良, 徐曉東, 曹曉萌, 鈡京華, 顧正華 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)