[发明专利]一种超高层建筑水势能发电和热回收系统

说明书

技术领域

本发明涉及超高层建筑领域，尤其涉及一种超高层建筑水势能发电和热回收系统。

背景技术

随着我国城市化进程的深入，一线甚至二线城市的核心区建设用地日趋紧张，超高层建筑的数量迅速增长。超高层建筑的暖通和给排水系统的设计有其特殊性，一般需在建筑物内每隔15层设一个避难层，每隔30层左右设一个设备层，通常在设备层设置有为高区服务的给水箱、给水泵、热水箱和热水泵等设备。由于超高层建筑的地标性和高度优势，大多数超高层建筑都会有五星甚至超五星级酒店的设置，并且这些酒店一般都设在建筑物的上层，利于观光。同时，五星甚至超五星级酒店的客房和SPA、泳池等设施的用水标准高，用水量较大。根据相关规范，生活污水的定义为居民日常生活中排泄的粪便污水，生活废水（以下简称废水）的定义为居民日常生活中排出的洗涤水，对于超高层建筑的酒店而言，废水的主要来源为洗浴废水，洗浴一般使用热水，洗浴废水的温度也较高，如将洗浴废水的热量回收，也有较好的节能效果。根据水处理的需要，一般超高层建筑可采用污、废分流排水，即马桶排出的粪便污水设污水立管单独排出，洗浴、洗漱、泳池排水和洗衣排水等废水另行设废水立管单独排出，这部分废水有条件单独设置废水箱收集。

室内排水立管中水流流动特征：污水从横支管进入立管时，起初为加速下落过程，排放末了时又有一个减速过程。所以，进入室内排水立管中的水流是断续的、非均匀的，管道内并非经常充满水，管道内流态绝大部分时间处于非充满流状态，因而水流必带气，管内呈气液两相的夹气流。在整个水流央气往下降落的过程中就不断发生管内气体压力疏张或压缩。对立管水流运动过程的实验研究表明，当立管中流量较小时，水流沿管壁周边作螺旋运动，这是因为流经粗糙的管壁受到摩擦的原故，此时立管中气流正常流通，通气量较大，气压稳定。随着水量的增加，螺旋运动开始破坏，并且当水量足够覆盖住管壁时，完全停止了螺旋流，水流改作附着于管壁而作水片下落的状态，其原因是管壁的吸附力（尤其是水较污浊时）大于水的表面张力。此时管内气体压力仍较稳定。但是，这种状态是过渡性的，历时甚短，水量再稍大就转到下一个状态中去了。当流量增加到足够大时，水流由空气的阻力和管壁的摩擦作用而形成水的隔膜运动（所谓隔膜乃是具有一定厚度的水膜层）。

目前已有多种利用高层建筑排水势能发电的系统或装置。但是，目前的系统存在如下缺陷：1、由于建筑排水为断续排水，排水管道内的设计流态为气液两项非充满流态，流过发电机叶轮的废水时断时续，且过流断面也不稳定，可能呈旋流状态或贴壁水膜运动状态，导致发电机工作效率极低，且叶轮工作不平衡，易造成叶轮损坏；2、由于排水管道内的设计流态为非充满流态，很大一部分能量都在下落时由于气液混合流动、螺旋流动或贴壁膜状流动中的空气阻力和摩擦阻力消耗掉了，排水的势能有效利用率很低，发电效率低，发电量小； 3、运行控制不合理，发电机处于随排水情况无序运转，电流输出不稳定；4、没有紧密结合超高层建筑的特点，实用性有限；5、发电机涡轮直接与排水管串联，未考虑发电机的检修清洗，当发电机出故障时，需停止排水，影响整个建筑的使用；6、无热回收功能，无法回收废水中的余热。

发明内容

本发明的目的是提供一种超高层建筑水势能发电和热回收系统，以克服目前现有系统存在的上述不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种超高层建筑水势能发电和热回收系统，包括水箱和控制器，所述水箱内设有换热隔板，所述水箱通过换热隔板分隔有废水保温收集箱和保温给水箱，所述废水保温收集箱底部连接有废水蓄能立管，废水蓄能立管外壁上设有检修清扫口，废水蓄能立管底端连接有过滤器，过滤器连接有水力电动控制阀，水力电动控制阀通过管道连接有小型蜗轮水力发电机，水力电动控制阀与小型蜗轮水力发电机之间设有压力传感器，小型蜗轮水力发电机右侧底部连接有检修阀，小型蜗轮水力发电机右侧中部连接有整流器，整流器连接有蓄电池组；所述控制器分别与压力传感器和水力电动控制阀通过信号连接。

进一步的，所述废水保温收集箱左端顶部设有废水进水管，所述废水保温收集箱内位于废水进水管下方设有液位传感器，所述液位传感器与控制器通过信号连接；所述保温给水箱右侧底部设有给水箱出水口，保温给水箱顶部设有给水箱进水管；所述废水保温收集箱与保温给水箱底部均设有泄水口，所述废水保温收集箱与保温给水箱前面靠近顶端处设有溢流口。

进一步的，所述废水进水管、液位传感器和废水蓄能立管与废水保温收集箱连接处均设有过滤网。