本發明專利技術公開一種高層建筑的復合式能源綜合利用系統及控制方法，高層建筑的樓頂部設有雨水存儲箱、風力機發電機、太陽能電池組、太陽能集熱板和熱水水箱；雨水和污水發電采用兩級發電以及集水箱式發電方式，有效地解決系統發電不連續問題，提高高層建筑能量回收利用率，集水箱能實現生活污水處理，有效降低雨水和污水發電的堵塞及故障率，高效地將風能、太陽能、雨水及生活污水機械能綜合利用起來，既為高層建筑提供穩定的電能，也為高層建筑提供連續采暖以及生活用熱水；采用冬季、夏季和春秋季的運行控制模式，確保全天候供暖供熱；采用各種可控閥門、可控開關對系統進行控制，結構簡單、運行可靠，便于對現有高層建筑進行改造。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于高層建筑節能環保發電與水暖循環供給
，尤其涉及一種高層建筑的能源綜合利用系統。
技術介紹
高層建筑在通風、照明、取暖、制冷等方面消耗著大量的電、煤、天然氣等產生溫室效應的石化資源，這種依靠石化資源支撐的高層建筑能耗運行方式，正面臨著能源枯竭、溫室效應等問題，尤其近年來建設的公共高層建筑、商業高層建筑都是采用中央空調的全密封、不開窗結構，因此，如何充分的回收、控制高層建筑能耗、提高高層建筑綠色能源的使用率，已成為當前高層建筑急需改善和解決的問題之一。無論是商業、公共還是民用高層建筑一般都擁有一定的高度、樓頂面積大、生活污水量大等特點，利用高層建筑的這些特點，將高層建筑樓頂風能、太陽能、雨水連同其生活污水綜合利用起來，可以極大地降低高層建筑對傳統能源的依賴，降低密集人口的峰谷用電問題，還可以解決高層建筑太陽能熱水器難以保證全天候熱水供應以及冬天取暖等問題，從而有效的降低高層建筑能耗、改善城市環境。中國專利公開號為CN101846396A、名稱為“高層建筑太陽能和風能補熱裝置”的文獻中，公開了一種包括風力機、儲水箱、集熱器、電加熱絲、控制器等的裝置，該裝置解決了熱水供應問題，但并沒有利用高層建筑樓頂雨水和生活污水的機械能，而且沒有考慮系統運行時冬、夏以及春秋的季節差別情況。中國專利公開號為CN103471166A、名稱為“一種高層建筑太陽能風力綜合利用供水及空調節能系統”的文獻中，公開了一種包括太陽能風力熱水發電系統、分段泵水豎井系統、空調散熱風道系統和控制板等的系統，通過綜合利用各種綠色能源，實現了高層建筑的節能，但該系統也沒有考慮高層建筑樓頂雨水以及生活污水能量回收利用問題，沒有考慮高層建筑生活用熱水及采暖供給，并且該系統復雜，對原有高層建筑改造工程量大。中國專利公開號為CN104747357A的文獻中公開了一種利用高層排污水驅動發電機發電，包括聚能蓄水池、排污水的動能驅動發電系統等，將斷斷續續生活用水匯集集中后，驅動發電機軸上的固定葉輪，帶動發電機發電，實現了高層建筑下水的連續發電，但其僅考慮了單一能源的利用，且只設置了一臺發電機，沒有充分利用生活污水的機械能，也沒有考慮雨水的利用，且沒有考慮生活污水的處理問題。
技術實現思路
本專利技術的目的為了克服現有高層建筑的多種綠色能源利用存在的問題，提供了一種高層建筑的復合式能源綜合利用系統，充分利用高層建筑的特點，高效地將風能、太陽能、雨水及生活污水機械能綜合利用起來，既能為高層建筑提供穩定的電能，也能為高層建筑提供連續采暖以及生活用熱水。同時，本專利技術還提供了該系統的控制方法。為實現上述目的，本專利技術一種高層建筑的復合式能源綜合利用系統采用的技術方案是：高層建筑的樓頂部固定設有雨水存儲箱、風力機發電機和太陽能電池組，雨水存儲箱內設有第一液位傳感器，雨水存儲箱底部出水口經第一可控閥門與第一污水管頂端連接，第一污水管底端與第一發電機入口連接，第一發電機出口與集水箱頂部入口連接，高于集水箱頂部的高層建筑的各層第一下水管 直接連接第一污水管側壁，低于集水箱頂部的各層第二下水管連接第二污水管側壁，第二污水管的頂端從集水箱的側壁伸入集水箱內部、底端連接化糞池；集水箱內設有第二液位傳感器，集水箱的出水口經第二可控閥門與位于集水箱外部的排水管頂端連接，排水管下端經過第二發電機連接第二排污管的底端；第一發電機、第二發電機、風力機發電機和太陽能電池組輸出的電能存儲于蓄電池組中；蓄電池組的輸出端經串接的逆變器和第三可控開關后分三路，第一路經第一可控開關與設在熱水水箱中的加熱電阻連接，第二路經第二可控開關與負載連接，第三路連接供暖循環泵上；高層建筑的樓頂上還設有太陽能集熱板和熱水水箱，熱水水箱內部設有熱交換器、加熱電阻、溫度傳感器和第三液位傳感器；太陽能集熱板上端出口經第五可控閥門與連接熱交換器下端口，熱交換器上端口與太陽能集熱板下端口連接；熱水水箱的頂部出口連接散熱器，散熱器連接熱循環泵；在熱水水箱側壁上方經第四可控閥門連接生活用熱水出口、側壁下方經第六可控閥門連接自來水補給口；所述第一可控開關、第二可控開關、第三可控開關、第一可控閥門、第二可控閥門、第四可控閥門、第五可控閥門、第六可控閥門、第一發電機、第二發電機、風力機發電機、供暖循環泵、太陽能集熱板分別通過各自的控制線連接控制器，所述第一液位傳感器、第二液位傳感器、第三液位傳感器、溫度傳感器分別通過各自的信號線連接控制器，控制器經信號線連接室外溫度傳感器。本專利技術一種高層建筑的復合式能源綜合利用系統的控制方法采用的技術方案是：其特征是包含以下步驟：A、第一液位傳感器將所檢測到的雨水存儲箱水的水位信息輸入控制器，當雨水存儲箱水的水位高于其總水位的80%時，控制器控制第一可控閥門開啟，雨水作用于第一發電機，第一發電機發電，反之，關閉第一可控閥門；B、第二液位傳感器將所檢測到的集水箱中的水位信息輸入控制器，當集水箱的水位低于其總水位的40%時，控制器控制第二可控開關關閉；反之，第二可控開關打開，第二發電機發電；C、室外溫度傳感器將所檢測到的室外溫度信息傳送到控制器，當室外溫度高于150C時，若熱水水箱中的溫度傳感器所檢測的水溫溫度為450C以上時，控制器控制第一可控開關斷開和供暖循環泵停止運行，并控制第四可控閥門開啟；反之，第一可控開關接通，直到水溫度達到450C以上時再斷開；D、當室外溫度低于50C時，若熱水水箱中的水溫為450C以上時，控制器控制第一可控開關斷開和控制供暖循環泵運行，并控制第四可控閥門和第六可控閥門關閉，反之，接通第一可控開關接通，直到水溫達到450C以上再斷開；E、當室外溫度在5-150C之間時，若熱水水箱中的水溫溫度為450C以上時，控制器控制第一可控開關斷開和供熱循環泵工作，控制第四可控閥門和第六可控閥門打開，反之，接通第一可控開關，直到水溫達到450C以上再斷開。本專利技術采用上述技術方案后，具有的有益效果是：1）本專利技術利用高層建筑的特點，將風能、太陽能綠色能源以及雨水、生活污水回收的機械能復合式綜合利用起來，并采用蓄電池組蓄能，可以有效地解決各種能源的隨機性、不連續性以及不確定性問題，將各種“劣質”能源轉化為穩定的“優質”能源，能實現系統能源的自供應，合理地、綜合利用了高層建筑的多種綠色能源，解決了高層建筑生活用熱水以及采暖，回收了高層建筑能量，有效地降低了高層建筑的運行能耗，改善了單一綠色環保能源發電量少以及不連續的問題。2）本專利技術中的雨水和污水發電采用兩級發電以及集水箱式發電方式，可以有效地解決該系統發電不連續問題，提高了高層建筑物能量回收利用率，集水箱內部結構的設計，不僅初步地實現生活污水處理、有效降低雨水和污水發電的堵塞及故障率，還可實現有機肥料的回收利用。3）本專利技術中采用各種可控閥門、可控開關對系統進行控制，結構簡單、成本低、運行可靠，便于對現有高層建筑進行改造。4）本專利技術采用冬季、夏季和春秋季的運行控制模式，確保了高層建筑綠色能源在全天候供暖供熱。附圖說明以下結合附圖和具體實施方式對本專利技術作進一步詳細說明：圖1是本專利技術一種高層建筑的復合式能源綜合利用系統的結構連接示意圖；圖中：1.高層建筑；2.過濾網；3.雨水存儲箱；4.第一液位傳感器；5.第一可控閥門；6.下水管A；7本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種高層建筑的復合式能源綜合利用系統，高層建筑的樓頂部固定設有雨水存儲箱（3）、風力機發電機（21）和太陽能電池組（24），雨水存儲箱（3）內設有第一液位傳感器（4），其特征是：雨水存儲箱（3）底部出水口經第一可控閥門（5）與第一污水管（7）頂端連接，第一污水管（7）底端與第一發電機（8）入口連接，第一發電機（8）出口與集水箱（10）頂部入口連接，高于集水箱（10）頂部的高層建筑的各層第一下水管?（6）直接連接第一污水管（7）側壁，低于集水箱（10）頂部的各層第二下水管（15）連接第二污水管（16）側壁，第二污水管（16）的頂端從集水箱（10）的側壁伸入集水箱（10）內部、底端連接化糞池（17）；集水箱（10）內設有第二液位傳感器（11），集水箱（10）的出水口經第二可控閥門（12）與位于集水箱（10）外部的排水管（18）頂端連接，排水管（18）下端經過第二發電機（19）連接第二排污管（16）的底端；第一發電機（8）、第二發電機（19）、風力機發電機（21）和太陽能電池組（24）輸出的電能存儲于蓄電池組（42）；蓄電池組（42）的輸出端經串接的逆變器（43）和第三可控開關（44）后分三路，第一路經第一可控開關（34）與設在熱水水箱（30）中的加熱電阻（37）連接，第二路經第二可控開關（41）與負載（38）連接，第三路連接供暖循環泵（33）上；高層建筑的樓頂上還設有太陽能集熱板（25）和熱水水箱（30），熱水水箱（30）內部設有熱交換器（29）、加熱電阻（37）、溫度傳感器（31）和第三液位傳感器（36）；太陽能集熱板（25）上端出口經第五可控閥門（32）與連接熱交換器（29）下端口，熱交換器（29）上端口與太陽能集熱板（25）下端口連接；熱水水箱（30）的頂部出口連接散熱器（46），散熱器（46）連接熱循環泵（33）；在熱水水箱（30）側壁上方經第四可控閥門（28）連接生活用熱水出口、側壁下方經第六可控閥門（35）連接自來水補給口；所述第一可控開關（34）、第二可控開關（41）、第三可控開關（44）、第一可控閥門（5）、第二可控閥門（12）、第四可控閥門（28）、第五可控閥門（32）、第六可控閥門（35）、第一發電機（8）、第二發電機（19）、風力機發電機（21）、供暖循環泵（33）以及太陽能集熱板（25）分別通過各自的控制線連接控制器（26），所述第一液位傳感器（4）、第二液位傳感器（11）、第三液位傳感器（36）以及溫度傳感器（31）分別通過各自的信號線連接控制器（26），控制器（26）經信號線連接室外溫度傳感器（23）。...
【技術特征摘要】
1.一種高層建筑的復合式能源綜合利用系統，高層建筑的樓頂部固定設有雨水存儲箱（3）、風力機發電機（21）和太陽能電池組（24），雨水存儲箱（3）內設有第一液位傳感器（4），其特征是：雨水存儲箱（3）底部出水口經第一可控閥門（5）與第一污水管（7）頂端連接，第一污水管（7）底端與第一發電機（8）入口連接，第一發電機（8）出口與集水箱（10）頂部入口連接，高于集水箱（10）頂部的高層建筑的各層第一下水管 （6）直接連接第一污水管（7）側壁，低于集水箱（10）頂部的各層第二下水管（15）連接第二污水管（16）側壁，第二污水管（16）的頂端從集水箱（10）的側壁伸入集水箱（10）內部、底端連接化糞池（17）；集水箱（10）內設有第二液位傳感器（11），集水箱（10）的出水口經第二可控閥門（12）與位于集水箱（10）外部的排水管（18）頂端連接，排水管（18）下端經過第二發電機（19）連接第二排污管（16）的底端；第一發電機（8）、第二發電機（19）、風力機發電機（21）和太陽能電池組（24）輸出的電能存儲于蓄電池組（42）；蓄電池組（42）的輸出端經串接的逆變器（43）和第三可控開關（44）后分三路，第一路經第一可控開關（34）與設在熱水水箱（30）中的加熱電阻（37）連接，第二路經第二可控開關（41）與負載（38）連接，第三路連接供暖循環泵（33）上；高層建筑的樓頂上還設有太陽能集熱板（25）和熱水水箱（30），熱水水箱（30）內部設有熱交換器（29）、加熱電阻（37）、溫度傳感器（31）和第三液位傳感器（36）；太陽能集熱板（25）上端出口經第五可控閥門（32）與連接熱交換器（29）下端口，熱交換器（29）上端口與太陽能集熱板（25）下端口連接；熱水水箱（30）的頂部出口連接散熱器（46），散熱器（46）連接熱循環泵（33）；在熱水水箱（30）側壁上方經第四可控閥門（28）連接生活用熱水出口、側壁下方經第六可控閥門（35）連接自來水補給口；所述第一可控開關（34）、第二可控開關（41）、第三可控開關（44）、第一可控閥門（5）、第二可控閥門（12）、第四可控閥門（28）、第五可控閥門（32）、第六可控閥門（35）、第一發電機（8）、第二發電機（19）、風力機發電機（21）、供暖循環泵（33）以及太陽能集熱板（25）分別通過各自的控制線連接控制器（26），所述第一液位傳感器（4）、第二液位傳感器（11）、第三液位傳感器（36）以及溫度傳感器（31）分別通過各自的信號線連接控制器（26），控制器（26）經信號線連接室外溫度傳感器（23）。2.根據權利要求1所述一種高層建筑的復合式能源綜合利用系統，其特征是：集水箱（10）內的上部空間中設有傾斜的過濾篩（9），過濾篩（9）的上端進口位于集水箱（10）頂部入口的正下方，過濾篩（9）的下端出口與第二排污管（16）頂端連接；集水箱（10）底面是傾斜面，傾斜底面的上方是出水口，傾斜底面的下方是污物出口，污物出口經第三可控閥門（14）與第二排污管（16）頂端連接，集水箱（10）底部設有污泥密度傳感器（13），第三可控閥門（14）和污泥密度傳感器（13）分別連接于控制器（26）。3.根據權利要求1所述一種高層建筑的復合式能源綜合利用系統，其特...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李富柱，郭玉琴，陳士安，劉紅霞，
申請(專利權)人：江蘇大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32
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