一種高層建筑給水二次加壓能量回收系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于能量回收與再生領(lǐng)域，涉及一種水資源能量回收系統(tǒng)，具體涉及一種高層建筑給水二次加壓能量回收系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來我國(guó)房地產(chǎn)行業(yè)的快速發(fā)展、城市中心區(qū)域土地價(jià)格飆升，使得大容積率的新建高層建筑呈爆發(fā)式增長(zhǎng)；另一方面，可持續(xù)發(fā)展理念日益深入人心，使得綠色建筑成為建筑設(shè)計(jì)發(fā)展的新趨勢(shì)。
[0003]在給排水領(lǐng)域，已形成了中水回用、雨水收集回用、熱栗系統(tǒng)應(yīng)用等眾多資源再生途徑，節(jié)能效果明顯。然而，在高層建筑給水二次加壓過程中，對(duì)于水體富余機(jī)械能的回收和再生，目前尚無應(yīng)用。
[0004]眾所周知，由于市政給水管網(wǎng)給水壓力的局限(入戶壓力一般不宜超過0.35MPa)，高層建筑必須進(jìn)行分區(qū)給水，直接利用市政壓力給水的區(qū)域稱為低區(qū)，一般不高于25m，而之上區(qū)域通過水栗二次加壓給水，稱為高區(qū)，每個(gè)分區(qū)的高度一般不超過45m。因此，針對(duì)不同的建筑高度，往往分多個(gè)區(qū)域進(jìn)行給水。
[0005]《建筑給水排水規(guī)范》(GB50015-2003，2009年版)中表3.1.14確定了衛(wèi)生器具所需的最低工作壓力，均不大于0.1MPa0因此，對(duì)于45m左右的給水豎向分區(qū)，每個(gè)分區(qū)非最高層的給水管網(wǎng)均具有潛在的富余水頭可利用。對(duì)上述水頭的有效利用，一方面可以減少因壓力過大而造成的水資源浪費(fèi)，另一方面可回收給水機(jī)械能，節(jié)能環(huán)保。而現(xiàn)階段，對(duì)于上述富余水頭并未進(jìn)行有效利用，不少設(shè)計(jì)中分區(qū)的低層甚至采用減壓閥進(jìn)行減壓。
[0006]現(xiàn)在也有利用水壓能發(fā)電的系統(tǒng)，如公開日為2014年10月22日，公開號(hào)為CN203892106U的中國(guó)專利中，公開了一種利用回收給水壓力能的發(fā)電系統(tǒng)，該發(fā)電系統(tǒng)包括水輪機(jī)、調(diào)速器、發(fā)電機(jī)和閥門；其連接關(guān)系為:所述水輪機(jī)的入口通過一個(gè)閥門與高壓給水管道的出口相連，水輪機(jī)的出口通過一個(gè)閥門與低壓用水管道入口相連；構(gòu)成水輪機(jī)減壓通路，水輪機(jī)的軸通過減速機(jī)與發(fā)電機(jī)相連，雖然可減少建筑全壽命周期的運(yùn)行能耗，提高建筑的經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能性，但也存在以下不足:(1)上述發(fā)明未具體結(jié)合高層建筑進(jìn)行系統(tǒng)分層布置；(2)僅對(duì)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了說明，未包括能量回收后的去向說明；(3)發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)水輪機(jī)、調(diào)速器、發(fā)電機(jī)互相分離，占用空間大、成本較高(4)未結(jié)合高層建筑，對(duì)每層的發(fā)電機(jī)參數(shù)選型進(jìn)行有效說明。
[0007]針對(duì)上述問題，有必要在高層建筑領(lǐng)域提供一種具體的給水能量回收系統(tǒng)，回收由給水水栗二次提升市政水源所消耗的電能，進(jìn)一步在綠色建筑的設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明針對(duì)高層建筑給水二次加壓過程中，富余水頭未被有效利用的現(xiàn)狀，對(duì)傳統(tǒng)水力發(fā)電過程中相互分離的水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)進(jìn)行集成，將管道式水流發(fā)電機(jī)引入生活給水系統(tǒng)，提供一種高層建筑給水二次加壓能量回收系統(tǒng)。
[0009]本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案如下:
一種高層建筑給水二次加壓能量回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于:包括Q個(gè)給水二次加壓能量回收系統(tǒng)分區(qū)，其中，Q ^ 1，任一一個(gè)給水二次加壓能量回收系統(tǒng)分區(qū)均包括給水加壓栗、給水立管、以及第M層至第N層的給水系統(tǒng)，所述給水加壓栗、第M層給水系統(tǒng)至第N層給水系統(tǒng)自下而上依次連接在給水立管上；所述Q個(gè)給水二次加壓能量回收系統(tǒng)分區(qū)與建筑物給水二次加壓系統(tǒng)分區(qū)--對(duì)應(yīng)；
第M層給水系統(tǒng)包括一號(hào)給水橫管、一號(hào)閥門、管道式水流發(fā)電機(jī)、一號(hào)配水龍頭、輸出電線和蓄電池，所述一號(hào)給水橫管的一端連接在給水立管上，所述一號(hào)閥門和管道式水流發(fā)電機(jī)均安裝在一號(hào)給水橫管上，所述一號(hào)配水龍頭安裝在一號(hào)給水橫管的另一端，所述蓄電池和管道式水流發(fā)電機(jī)通過輸出電線連接；
第N層給水系統(tǒng)包括二號(hào)給水橫管、二號(hào)閥門和二號(hào)配水龍頭，所述二號(hào)給水橫管的一端連接在給水立管上，所述二號(hào)閥門安裝在二號(hào)給水橫管上，所述二號(hào)配水龍頭安裝在二號(hào)給水橫管的另一端；
第(N-1)層的給水系統(tǒng)的構(gòu)成由 H(N 決定，H (N D=Hs - (N-1-M) Ii1-1i2-Λ h(N 1}_10，當(dāng)H(n 3時(shí)，第(N-1)層的給水系統(tǒng)的構(gòu)成和第M層給水系統(tǒng)相同；當(dāng)H {N 1}< 3時(shí)，第(N-1)層的給水系統(tǒng)的構(gòu)成和第N層給水系統(tǒng)相同；
第N層為建筑物給水二次加壓系統(tǒng)分區(qū)中對(duì)應(yīng)分區(qū)的最高層，第M層為建筑物給水二次加壓系統(tǒng)分區(qū)中對(duì)應(yīng)分區(qū)的最低層；H(n n為第(N-1)層的富裕水頭，單位為m ;HS為建筑物第M層至第N層所在給水分區(qū)的給水加壓栗的供水揚(yáng)程，單位為m 為建筑物第M層至第N層所在給水分區(qū)的層高，單位為m ;h2為建筑物第M層至第N層所在給水分區(qū)的給水加壓栗的最低吸水水位至第M層的高度，單位為m ;Λ h(N 1}為建筑物第M層至第N層所在給水分區(qū)的給水加壓栗至第(N-1)層最不利給水點(diǎn)的水頭損失，單位為m。
[0010]作為優(yōu)選，本發(fā)明所述管道式水流發(fā)電機(jī)的接口規(guī)格選取與所在層給水橫管的管徑相同，第(N-1)層的輸出功率的選取不大于P(N 1}，P(N 1}=7693H{n 1} v d2，其余層的管道式水流發(fā)電機(jī)輸出功率選取同第(N-1)層；
所述P(N1)為第(N-1)層富裕水頭的最大發(fā)電功率，單位為w ; V為一號(hào)給水橫管的管內(nèi)流速，單位為m/s ;d為一號(hào)給水橫管的管道內(nèi)徑，單位為m。
[0011]作為優(yōu)選，本發(fā)明所述蓄電池設(shè)置于第M層至第(N-1)層之間任一層的樓板上。
[0012]作為優(yōu)選，本發(fā)明第(M+1)層至第(N-2)層的給水系統(tǒng)構(gòu)成的設(shè)計(jì)計(jì)算同第(N-1)層。
[0013]作為優(yōu)選，本發(fā)明中建筑物需二次加壓供水的其它分區(qū)的給水系統(tǒng)布置同第M層至第N層所在給水分區(qū)。
[0014]作為優(yōu)選，本發(fā)明所述V取對(duì)應(yīng)于d的經(jīng)濟(jì)流速。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果:(1)可回收給水二次加壓系統(tǒng)能量，節(jié)能降耗。(2)回收能源為清潔能源，具備環(huán)境友好性。(3)管道式水力發(fā)電機(jī)和蓄電池的成本低，新建或改造已有系統(tǒng)的成本均較低。(4)無需自動(dòng)控制，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，特別適合采用水栗并列或串聯(lián)分區(qū)給水方式的高層建筑。(5)區(qū)別于單純的水力發(fā)電系統(tǒng)，整個(gè)能量回收系統(tǒng)分層有序設(shè)計(jì)，并對(duì)發(fā)電機(jī)選項(xiàng)等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行確定，實(shí)用價(jià)值高。(6)第(N-1)層的給水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由 H(n d決定，H {N 1}=HS -hi (N-1-M) -h2- Δ h(N 1}-10,當(dāng) H(N 3 時(shí)，第(N-1)層的給水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和第M層給水系統(tǒng)相同；當(dāng)H(n 1}< 3時(shí)，第(N-1)層的給水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和第N層給水系統(tǒng)相同，構(gòu)思獨(dú)特，整體布局科學(xué)。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明實(shí)施例高層建筑給水二次加壓能量回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:1_給水加壓栗；2_給水立管；3_—號(hào)給水橫管；4_ 一號(hào)閥門；5_管道式水流發(fā)電機(jī)；6_ —號(hào)配水龍頭；7_輸出電線；8-蓄電池；9_ 二號(hào)給水橫管；10_ 二號(hào)閥門；11-二號(hào)配水龍頭。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖并通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。
[0019]實(shí)施例1。
[0020]參見圖1，本實(shí)施例中的高層建筑給水二次加壓能量回收系統(tǒng)包含Q個(gè)給水二次加壓能量回收系統(tǒng)分區(qū)，其中，Q ^ 1，任一一個(gè)給水二次加壓能量回收系統(tǒng)分區(qū)包括給水加壓栗1、給水立管2、第M層至第N層的給水系統(tǒng)，給水加壓栗I通過給水立管2自下而上依次連接第M層至第N層的給水系統(tǒng)；Q個(gè)給水二次加壓能量回收系統(tǒng)分區(qū)與建筑物給水二次加壓系統(tǒng)分區(qū)一一對(duì)應(yīng)。
[0021]本實(shí)施例中的第M層給水系統(tǒng)包括一號(hào)給水橫管3、一號(hào)閥門4、管道式水流發(fā)電機(jī)5、一號(hào)配水龍頭6、輸出電線7和蓄電池8，一號(hào)給水橫管3的一端連接在給水立管2上，一號(hào)閥門4和管道式水流發(fā)電機(jī)5沿水流方向依次安裝在一號(hào)給水橫管3上，一號(hào)配水龍頭6安裝在一號(hào)給水橫管3的另一端，蓄電池8和管道式水流發(fā)電機(jī)5通過輸出電線7連接。
[0022]本實(shí)施例中的第N層給水系統(tǒng)包括二號(hào)給水橫管9、二號(hào)閥門10和二號(hào)配水龍頭11，二號(hào)給水橫管9的一端連接在給水立管2上，二號(hào)閥門10安裝在二號(hào)給水橫管9上，二號(hào)配水龍頭11安裝在二號(hào)給水橫管9的另一端。
[0023]本實(shí)施例中第(N-1)層的給水系統(tǒng)構(gòu)成由H(n 1}決定，H (n 1}=Hs -(N-1-M)W Δ h{N 1}-10,當(dāng)H(n 3時(shí)，第(N-1)層的給水系統(tǒng)構(gòu)成和第M層給水系統(tǒng)相同；當(dāng)H(n 1}< 3時(shí)，第(N-1)層的給水系統(tǒng)構(gòu)成和第N層給水系統(tǒng)相同。
[0024]本實(shí)施例中第N層為建筑物給水二次加壓系統(tǒng)分區(qū)中對(duì)應(yīng)分區(qū)的最高層，第M層為建