專利名稱：一種利用住宅樓廢水發(fā)電的裝置及發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電裝置與系統(tǒng)，尤其涉及一種利用高層樓房廢水與清潔能源輔
助發(fā)電裝置與系統(tǒng)，能有效的利用生活廢水、太陽能、風能發(fā)電。
背景技術：
隨著世界能源問題急劇升級，環(huán)境污染日益嚴重，世界各國均開始在節(jié)能、環(huán)保方 面加大力度，以緩解所面臨的危機。作為能源的最廣泛的利用方式，電力處于無可替代的地 位，而我國電力結構大多來源于火力發(fā)電，造成很大的污染。因此節(jié)約電能，改變電能的產 出形式就是為保護環(huán)境做出了貢獻，也符合目前我國政府提出的節(jié)能、減排的號召。
在各大城市，由于土地資源的緊張，樓房高度在逐漸增加，下水管道內排放的廢水 的重力勢能、動能也相應增大，這就為把廢水的重力勢能轉化為電能提供了條件；另外由于 太陽能、風能等清潔能源發(fā)電技術的日趨成熟，使得能在高層樓房的頂部安裝太陽能、風能 發(fā)電裝置既經濟又實用，同時和廢水發(fā)電相連，組成的發(fā)電系統(tǒng)更具有應用前景。而樓房高 度的增加，也使得樓道照明燈、指示燈的用電量增加，此外隨著現代生活居住環(huán)境水平的提 高，樓道中大多還要安裝有電子宣傳屏幕等用電設備。由于這些用電設備的工作時間的特 殊性，使得其總的用電量也不可忽視。該完全無污染的發(fā)電系統(tǒng)可滿足高層公寓住宅樓樓 道照明燈、指示燈及電子宣傳屏幕等用電裝置的電能使用，部分緩解日漸嚴重的用電壓力。
對于利用廢水發(fā)電的裝置，如專利號為CN2432348Y的廢水發(fā)電裝置，由于設備安 裝未考慮水輪與發(fā)電線圈之間的密封性，使得發(fā)電裝置易于損壞；裝置的設計過程中也未 考慮到水管堵塞的情況，對水流的沖擊水輪的部位也未作設計，使得發(fā)電效率不高。專利號 為CN201144756Y的一種樓宇廢水發(fā)電裝置，由于設備部件多，總體結構復雜，且需要蓄水 池，又增大了設備的安裝空間。本發(fā)明有效的解決了上述問題，使得發(fā)電裝置能源利用形式 更多，使用壽命長，發(fā)電效率高，實用性更強。
發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種利用高層樓房排放的廢水發(fā)電的裝置，以及由該利用廢水發(fā)電
的裝置與太陽能、風能中的一種或兩種清潔能源并聯構成的發(fā)電系統(tǒng)，從而有效的利用了
高層樓房排放廢水的重力勢能，及高層樓房頂部有利的太陽能、風能資源，為高層樓房樓道
中的用電設備提供電能，達到節(jié)能環(huán)保的目的。 為達上述目的，本發(fā)明采取的具體技術方案如下 —種利用住宅樓廢水發(fā)電的裝置，包括發(fā)電機，所述發(fā)電機的發(fā)電裝置管壁與下 水管道的管壁通過管接頭連接，固定軸承固定在發(fā)電裝置管壁上； 所述發(fā)電機的主軸與水輪旋轉軸的一端連接，水輪旋轉軸的另一端由固定軸承支 撐，水輪旋轉軸上設有水輪，水輪最好固定在水輪旋轉軸的中間； 所述水輪的上方設有排水管集流板，排水管集流板傾斜地固定在下水管道的管壁 上，使從排水管集流板流下的水正對水輪的中部。
進一步地，所述水輪的側面安裝有向外凸起的排污板，當從排水管集流板流下的
廢水中含有雜物時，可順著水輪旋轉，通過排污板內側的空間下到水輪下方的排水管路中，
防止堵塞下水管路；當水輪處或集流板處被堵塞時，可以打開排污板清除雜物。 進一步地，所述固定軸承外設有一軸承蓋板，所述軸承蓋板固定在發(fā)電裝置管壁上。 優(yōu)選地，所述發(fā)電機與水輪之間設有擋水板，目的是防止廢水沖擊水輪時擊起的 水花濺到發(fā)電機上，以保護發(fā)電機，擋水板中間開有孔以使旋轉軸穿過。 優(yōu)選地，所述發(fā)電機外設有一發(fā)電機散熱保護罩，作用是既能保護發(fā)電機免受碰 撞又有利于發(fā)電機散熱。 在所述下水管道的管壁上設有排水管集流板，所述排水管集流板的一端與下水管
道的管壁固定連接，另一端正對水輪的中部，排水管集流板組成一個類似于收縮管的形狀，
起集流加速作用，目的是使流下的廢水集中加速沖擊水輪，以獲得更大的動能。 —種住宅樓廢水與清潔能源輔助發(fā)電系統(tǒng)，包括清潔能源輔助發(fā)電裝置，所述清
潔能源輔助發(fā)電裝置與上述的廢水發(fā)電裝置電路相互并聯，各自產生的電儲存在同一蓄電池內。 優(yōu)選地，所述清潔能源輔助發(fā)電裝置為太陽能發(fā)電裝置或風能發(fā)電裝置中的一種 或兩種。 優(yōu)選地，所述蓄電池分別與住宅樓中的照明燈電路、指示燈電路、電子宣傳屏幕電 路中的一種或多種相連。 本發(fā)明排水管集流板使廢水集中流下，沖擊一側的水輪，水輪旋轉軸一端與發(fā)電 機連接，另一端由固定軸承支撐，發(fā)電機與水輪同軸安裝，發(fā)電機底座由固定裝置固定，擋 水板安裝在水輪與發(fā)電機之間，發(fā)電機由散熱保護罩保護，保護罩上預留有引線孔，發(fā)電機 發(fā)出的電通過電源線輸出到蓄電池內。太陽能光伏發(fā)電板通過底端固定裝置固定于樓房頂 部，以當地太陽能資源最佳利用條件設置朝向和角度；風力發(fā)電機旋轉葉片也通過底端固 定裝置固定于樓房頂部，以當地風力資源最佳利用條件設置朝向，太陽能和風能發(fā)出的電 能均通過電源線輸出到蓄電池儲存。在用電端，蓄電池所存儲的電能通過逆變器轉化后供 給用電設備。 為了使廢水發(fā)電裝置更有效的工作，可使整個住宅樓用戶的排水均通過一個總下 水管道排水，而將廢水發(fā)電機置于該下水管道的底部。另外也可計算整個樓道的用電負荷， 及廢水發(fā)電的能力，根據需要相應的增加輔助清潔能源發(fā)電的能力即太陽能光伏發(fā)電板的 面積或風力發(fā)電機的臺數。 本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明發(fā)電裝置與系統(tǒng)由于設置有集流板、排污板，使得 流下的廢水集中沖擊水輪，能量增強，同時又能防止下水管道的堵塞，能夠較好的將高層公 寓住宅樓的排水管道內的廢水的重力勢能轉化為電能，提高了廢水能源的回收利用率。另 外加裝現今較為常用的太陽能、風能發(fā)電裝置使之與廢水發(fā)電裝置連接組成發(fā)電系統(tǒng)，既 有效的利用了高層樓房頂部太陽能、風能資源較地面豐富的優(yōu)勢，又作為廢水發(fā)電裝置的 輔助部分，使得該發(fā)電裝置與系統(tǒng)工作更加穩(wěn)定。該系統(tǒng)發(fā)出的電能供給樓道內照明燈、指 示燈及電子宣傳屏幕等用電裝置，既節(jié)約了整個電網的電能，一定程度上緩解了用電壓力， 又滿足了樓道用電設備的正常工作需求。
通過以下對本發(fā)明的實施例并結合其附圖的描述，可以進一步理解本發(fā)明的目
的、具體結構特征和優(yōu)點。其中，附圖為
圖1為高層樓房廢水發(fā)電裝置的結構示意圖。
圖2為水輪及防堵塞部件的結構示意圖。
圖3為住宅樓廢水與清潔能源輔助發(fā)電系統(tǒng)示意圖。 圖中1-下水管道，2-發(fā)電裝置管壁，3-軸承蓋板，4_固定軸承，5-水輪旋轉軸， 6_排水管集流板，7-管接頭，8-水輪，9-擋水板，10-引線孔，11-發(fā)電機，12-發(fā)電機散熱 保護罩，13、 14-發(fā)電機底座固定裝置，15-排污板固定螺栓，16-排污板，17-排污板固定螺 栓，18-蓄電池，19-接線柱，20-接線柱，21-接線柱，22-接線柱，23-接線柱，24-接線柱， 25-備用接線柱，26-逆變器，27-控制開關，28-控制開關，29-控制開關，30-太陽能光伏發(fā) 電板底端固定裝置，31-太陽能光伏發(fā)電板，32-風力發(fā)電機風葉，33-風力發(fā)電機，34-風力 發(fā)電機底端固定裝置，35-照明燈，36-指示燈，37-電子宣傳屏幕。
具體實施例方式
如圖l所示，高層樓房廢水發(fā)電裝置的結構示意圖，包括管接頭7將發(fā)電裝置管壁 2與下水管道1連接在一起；排水管集流板6將從下水管道1流下的廢水集中排下沖擊旋 轉水輪8，廢水的重力勢能轉化為旋轉水輪8的動能，使旋轉水輪帶動旋轉軸5旋轉，將動能 通過發(fā)電機11轉化為電能；支撐軸承4固定在發(fā)電裝置管壁2上，支撐旋轉軸5使其保持 平衡旋轉；支撐軸承蓋板3，固定在發(fā)電裝置管壁2上，對支撐軸承4起封閉保護作用；擋水 板9中間穿孔使旋轉軸5穿過連接發(fā)電機ll，擋水板9防止廢水沖擊旋轉水輪擊起的水花 濺到發(fā)電機11上；發(fā)電機散熱保護罩12，既對發(fā)電機起保護作用，又有利于發(fā)電機的散熱； 發(fā)電機底座固定裝置13、14，將發(fā)電機11固定于發(fā)電機散熱保護罩12上，起固定和平衡作 用；發(fā)電機11發(fā)出的電能，由電源線經過引線孔10引出。 圖2為該高層樓房廢水發(fā)電裝置的葉輪及防堵塞部件的結構示意圖，其為與圖1 相垂直的剖視圖，即發(fā)電裝置管段的左剖圖。排水管集流板6的出口正對于水輪8的葉片 中部，這樣即使從排水管流下少量的廢水，也能通過集流板6流到水輪8的葉片上，帶動水 輪8旋轉發(fā)電，提高了發(fā)電效率。另外，在水輪8的側面安裝有向外凸起的排污板16，當流 下的廢水中含有雜物時，可順著葉輪旋轉，通過排污板16內側的空間下到葉輪下方的排水 管路中，防止堵塞下水管路。當水輪8處或集流板6處被堵塞時，可以打開排污板16清除 雜物。 高層樓房廢水與清潔能源輔助發(fā)電系統(tǒng)如圖3所示，廢水發(fā)電裝置發(fā)出的電能經 電源線連接到蓄電池18的接線柱19上，將電能存儲下來；太陽能光伏發(fā)電板31，通過底端 固定裝置30固定到樓房頂部，布板方向和角度依據當地太陽能最佳利用條件布置；太陽能 光伏發(fā)電板31發(fā)出的電能通過電源線連接到蓄電池18的接線柱20上，將電能存儲下來； 風力發(fā)電機33，通過底端固定裝置34固定到樓房頂部，風力發(fā)電機的風葉32的大小和朝向 依據當地風能的最佳利用條件布置；風力發(fā)電機33發(fā)出的電能通過電源線連接到蓄電池 18的接線柱21上，將電能存儲下來；蓄電池18的輸出端通過逆變器26，將蓄電池內的電能轉換成與用電設備匹配的形式；逆變器26上的接線柱22、23、24、分別通過控制開關29、28、 27與樓道內的照明燈35、指示燈36、電子宣傳屏幕37等用電設備；接線柱25為備用接線 柱，以便于與其它用電設備的連接。 雖然本發(fā)明已依據較佳實施例在上文中加以說明，但這并不表示本發(fā)明的范圍只 局限于上述的結構，只要被本發(fā)明的權利要求所覆蓋的結構均在保護范圍之內。本技術領 域的技術人員在閱讀上述的說明后可很容易地發(fā)展出的等效替代結構，在不脫離本發(fā)明之 精神與范圍下所作之均等變化與修飾，皆應涵蓋于本發(fā)明專利范圍之內。
權利要求
一種利用住宅樓廢水發(fā)電的裝置，包括發(fā)電機(11)，其特征在于所述發(fā)電機(11)的發(fā)電裝置管壁(2)與下水管道(1)的管壁通過管接頭(7)連接，固定軸承(4)固定在發(fā)電裝置管壁(2)上；所述發(fā)電機(11)的主軸與水輪旋轉軸(5)的一端連接，水輪旋轉軸(5)的另一端由固定軸承(4)支撐，水輪旋轉軸(5)上設有水輪(8)；所述水輪(8)的上方設有排水管集流板(6)，排水管集流板(6)傾斜地固定在下水管道(1)的管壁上，使從排水管集流板(6)流下的水正對水輪(8)的中部。
2. 如權利要求1所述的發(fā)電裝置，其特征在于所述水輪(8)的側面安裝有向外凸起 的排污板(16)。
3. 如權利要求1或2所述的發(fā)電裝置，其特征在于所述固定軸承(4)外設有一軸承 蓋板(3)，所述軸承蓋板(3)固定在發(fā)電裝置管壁(2)上。
4. 如權利要求1或2所述的發(fā)電裝置，其特征在于所述發(fā)電機(11)與水輪(8)之間 設有擋水板(9)。
5. 如權利要求1或2所述的發(fā)電裝置，其特征在于所述發(fā)電機(11)外設有一發(fā)電機 散熱保護罩(12)。
6. 如權利要求1或2所述的發(fā)電裝置，其特征在于在所述下水管道(1)的管壁上設 有兩塊排水管集流板(6)，所述排水管集流板(6)的一端與下水管道(1)的管壁固定連接， 另一端正對水輪(8)的中部。
7. —種住宅樓廢水與清潔能源輔助發(fā)電系統(tǒng)，包括清潔能源輔助發(fā)電裝置，其特征在 于所述清潔能源輔助發(fā)電裝置與如權利要求1或2所述的發(fā)電裝置電路相互并聯，各自產 生的電儲存在同一蓄電池(18)內。
8. 如權利要求7所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述清潔能源輔助發(fā)電裝置為太陽能 發(fā)電裝置或風能發(fā)電裝置中的一種或兩種。
9. 如權利要求7或8所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述蓄電池(18)分別與住宅樓中 的照明燈電路、指示燈電路、電子宣傳屏幕電路中的一種或多種相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)電裝置與系統(tǒng)，尤其涉及一種利用高層樓房廢水與清潔能源輔助發(fā)電裝置與系統(tǒng)，能有效的利用生活廢水、太陽能、風能發(fā)電，從而有效的利用高層樓房排放廢水的重力勢能，及高層樓房頂部有利的太陽能、風能資源，為高層樓房樓道中的用電設備提供電能，達到節(jié)能環(huán)保的目的。本發(fā)明發(fā)電裝置與系統(tǒng)由于設置有集流板、排污板，使得流下的廢水集中沖擊水輪，能量增強，同時又能防止下水管道的堵塞，能夠較好的將高層公寓住宅樓的排水管道內的廢水的重力勢能轉化為電能，提高了廢水能源的回收利用率。
文檔編號H02J7/00GK101705901SQ200910199269
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月24日 優(yōu)先權日2009年11月24日
發(fā)明者劉輝, 武衛(wèi)東, 洪歡喜, 盛偉 申請人:上海理工大學