一种节水型高楼雨水发电喷雾除尘装置

技术领域

本发明涉及高楼雨水势能发电技术领域，尤其涉及一种节水型高楼雨水发电喷雾除尘装置。

背景技术

目前，随着经济的发展城市的雾霾尘土现象较为严重，现有除尘装置主要利用自来水，通过柴油、汽油发电机或者蓄电池来进行雾化除尘，这种方式消耗掉了许多淡水资源。除尘装置不仅仅只能利用现有的淡水资源，如果能对雨水进行利用，使其在城市楼群之中可以除尘降霾，既可以满足环境净化的要求，又能达到节水的目的。因此，设计出某种装置，利用高楼雨水重力进行自发电，发电完成后雾化除尘，成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种节水型高楼雨水发电喷雾除尘装置，解决现有除尘装置消耗大量淡水资源，不能利用雨水进行自发电及除尘降霾的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种节水型高楼雨水发电喷雾除尘装置，包括顶部水箱，所述顶部水箱的下方依次设置有管道、微型水轮发电机和沉淀水箱，所述顶部水箱通过所述管道与所述微型水轮发电机连通，所述微型水轮发电机的下方连接有所述沉淀水箱，所述微型水轮发电机的一侧设置有蓄电池，所述沉淀水箱的下方设置有除尘装置，所述除尘装置的下方设置有溢流水箱，所述沉淀水箱通过溢流管与所述溢流水箱连通。

进一步的，所述顶部水箱的顶部设置有雨水收集口，所述雨水收集口的上方设置有过滤网，所述顶部水箱的底部设置有出水口，所述出水口的上方设置有浮球阀，所述管道的顶端与所述出水口连通，所述管道的底端与所述微型水轮发电机连通。

再进一步的，所述微型水轮发电机与所述蓄电池电连接，且所述微型水轮发电机工作产生的电能存储在所述蓄电池中。

再进一步的，所述除尘装置包括喷头管道和超声波雾化器，所述喷头管道与所述沉淀水箱连通，所述喷头管道上设置有若干所述超声波雾化器，所述超声波雾化器与所述蓄电池电连接。

再进一步的，还包括备用电源，所述超声波雾化器与所述备用电源电连接。

再进一步的，所述喷头管道围绕楼房的外墙布置。

再进一步的，所述沉淀水箱的侧壁上设置有溢流孔，且所述溢流孔设置在所述沉淀水箱的上部，所述溢流管的顶端与所述溢流孔连通，所述溢流管的底端与所述溢流水箱连通。

再进一步的，所述顶部水箱的顶部渐变倾斜设置，所述雨水收集口的边缘位置低于所述顶部水箱周边的高度。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

本发明一种节水型高楼雨水发电喷雾除尘装置，包括顶部水箱，顶部水箱的下方依次设置有管道、微型水轮发电机和沉淀水箱，顶部水箱通过管道与微型水轮发电机连通，微型水轮发电机的下方连接有沉淀水箱，微型水轮发电机的一侧设置有蓄电池，沉淀水箱的下方设置有除尘装置，除尘装置的下方设置有溢流水箱，沉淀水箱通过溢流管与溢流水箱连通；本发明利用高楼雨水重力进行自发电，发电完成后雾化除尘，实现了楼顶雨水收集、雨能蓄积、雨水发电、电能储存、雨水除尘、雨水储存、雨水再利用等多项功能，实现了雨水再利用，降低了城市空气污染，净化了环境，为大家的生活提供了良好的环境，实现了节水除尘的目的，整个系统的顶部水箱、发电和蓄电装置以及沉淀水箱的体积小，结构简单、安装方便，具有较高的经济、环境效应，适合推广。

附图说明

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

图1为本发明节水型高楼雨水发电喷雾除尘装置结构示意图；

图2为本发明顶部水箱结构示意图；

图3为本发明沉淀水箱及除尘装置结构示意图；

附图标记说明：1、顶部水箱；2、管道；3、微型水轮发电机；4、蓄电池；5、沉淀水箱；6、喷头管道；7、超声波雾化器；8、浮球阀；9、雨水收集口；10、溢流管；11、溢流水箱；12、过滤网；501、溢流孔。

具体实施方式

如图1-3所示，一种节水型高楼雨水发电喷雾除尘装置，包括顶部水箱1，所述顶部水箱1的下方依次设置有管道2、微型水轮发电机3和沉淀水箱5，所述顶部水箱1通过所述管道2与所述微型水轮发电机3连通，所述微型水轮发电机3的下方连接有所述沉淀水箱5，所述微型水轮发电机3的一侧设置有蓄电池4，所述沉淀水箱5的下方设置有除尘装置，所述除尘装置的下方设置有溢流水箱11，所述沉淀水箱5通过溢流管10与所述溢流水箱11连通；本发明利用高楼雨水重力进行自发电，发电完成后雾化除尘，实现了楼顶雨水收集、雨能蓄积、雨水发电、电能储存、雨水除尘、雨水储存、雨水再利用等多项功能，实现了雨水再利用，降低了城市空气污染，净化了环境，为大家的生活提供了良好的环境，实现了节水除尘的目的，整个系统的顶部水箱、发电和蓄电装置以及沉淀水箱的体积小，结构简单、安装方便，具有较高的经济、环境效应，适合推广。

具体来说，如图2所示，所述顶部水箱1的顶部设置有雨水收集口9，所述顶部水箱1的顶部渐变倾斜设置，所述雨水收集口9的边缘位置低于所述顶部水箱1周边的高度，便于雨水汇集到雨水收集口9；所述雨水收集口9的上方设置有过滤网12，所述顶部水箱1的底部设置有出水口，所述出水口的上方设置有浮球阀8，所述管道2的顶端与所述出水口连通，所述管道2的底端与所述微型水轮发电机3连通；通过设置过滤网12，具体采用金属橡胶过滤网，可以过滤掉雨水中所带的杂物；浮球阀8的作用在于控制下流水量，保证下泄的雨水可以充满整个管道2，确保水量可以推动微型水轮发电机3；工作时，雨水通过雨水收集口9进入到顶部水箱1内，水位上涨，当水位达到一定高度时，浮球上浮，浮球阀8打开，从而打开出水口，使雨水通过管道2向下流到微型水轮发电机3上，微型水轮发电机3工作产生电能；沉淀水箱5主要作用为储存雨水，并且对雨水进行沉淀，确保水质达到除尘要求，沉淀水箱5距离地面大约10m。

所述顶部水箱1的大小、形状根据实际需要进行确定，以布置方便和经济为主要原则；如果需要可以将多个水箱并联在一起；浮球阀8的规格根据管道2的管径确定；管道2的管径根据当地降雨量以及发电机型号确定。

所述微型水轮发电机3与所述蓄电池4电连接，且所述微型水轮发电机3工作产生的电能存储在所述蓄电池4中；微型水轮发电机3的结构不受限制，可以根据实际使用需求确定，微型水轮发电机3主要负责利用雨水发电，在发电的同时削弱雨水势能，微型水轮发电机3的安装高度距离地面大约12m左右。

所述除尘装置包括喷头管道6和超声波雾化器7，所述喷头管道6与所述沉淀水箱5连通，所述喷头管道6围绕楼房的外墙布置，安装高度为8～9m；所述喷头管道6上设置有若干所述超声波雾化器7，所述超声波雾化器7与所述蓄电池4电连接；还包括备用电源，所述超声波雾化器7与所述备用电源电连接；蓄电池4电和备用电源组成混合能源系统，备用电源可以选择蓄电池；超声波雾化器7为除尘主要设备，其原理是超声波晶片把电能转化为超声波能量，超声波能量在常温下能把水雾化成1～5μm的雾状微粒，借助内部风机风力将其喷出；超声波雾化器7安装在喷头管道6上并连接蓄电池4以及其他备用电源，以先消耗蓄电池4电量为基准；雾化喷头的个数根据需要以及超声波雾化器7所喷射范围确定；超声波雾化器7工作时，水从沉淀水箱5内流出，通过喷头管道6输送至超声波雾化器7，雾化喷头工作对楼房进行喷雾除尘。

如图3所示，所述沉淀水箱5的侧壁上设置有溢流孔501，且所述溢流孔501设置在所述沉淀水箱5的上部，所述溢流管10的顶端与所述溢流孔501连通，所述溢流管10的底端与所述溢流水箱11连通；溢流管10在沉淀水箱5装满时将雨水输送至溢流水箱11；溢流水箱11可以放置在地面以下也可放置于地面上，其作用是为了收集多余雨水，多余的雨水可以自由使用，用于浇花等，提高雨水利用率。

实施例一，以南方某城市小区为例，楼高为82m，单栋楼房顶面积约600㎡，微型水轮发电机3的安装高度为12m，沉淀池水箱5的安装高度约10m，喷头管道6的安装高度约9m，每栋楼安装超声波雾化喷头约45个，该地区年平均降水量为1600mm，需要除尘天数约为100天；当顶部水箱1内收集的雨水至设计水量时浮球阀8打开，使微型水轮发电机3开始工作。

理论效益：

楼高H＝82m；

楼顶面积约600m

年平均降水量1600mm＝1.6m；

每栋楼可收集雨量m＝600×1.6＝960m

由于雨水不可能完全收集，弃水量估计10％；

实际每栋楼年收集雨水量为960000×(1-10％)＝864000kg；

水头高度约为82-12＝70m；

一年可利用的雨水势能约为E＝70×864000×9.8＝592704000J；

水轮机的发电效率约75％；

一年内可产生E1＝592704000×75％＝44452800J；

转换成电能约444528000J/(3600×1000)＝123.48kWh；

超声波雾化器选择功率稍大的，使水雾喷洒范围扩大，超声波雾化器选择30W，喷射量在2L/h；

超声波雾化器每小时工作所消耗的电能30/1000×45＝1.35kW；

超声波雾化器每小时消耗的水量2×45＝90L；

产生的电能可供45个超声波雾化器工作时间123.48/1.35＝91.47h；

总耗水量约91.47×81＝7409.07L

产生的电能可供超声波雾化器使用81h，分散到100天，每天平均20分钟，如需加长喷洒时间可以为超声波雾化器提供其他电能；消耗的雨水小于收集的雨水不需要额外加水，多余的雨水另作他用，每年除尘节水7.4t，其他节水约950t。

本发明的使用过程如下：

步骤一，当雨水来临，雨水在房屋顶部汇集，经过过滤网12过滤后，通过雨水收集口9进入到顶部水箱1内；步骤二，顶部水箱1中的雨水达到一定水位后，浮球上浮，浮球阀8开启；步骤三，浮球阀8开启后，雨水顺管道2流向微型水轮发电机3，微型水轮发电机3开始工作，产生电能，电能流向与发电机3连接的蓄电池4，蓄电池4将这部分电能储存起来；步骤四，雨水通过微型水轮发电机3后流入沉淀水箱5，由于雨天空气中的灰尘较少，故暂时不会用到这些雨水，被储存的雨水在沉淀水箱5内沉淀；步骤五，当沉淀水箱5内雨水装满的时候，雨水通过溢流管10进入溢流水箱11中，以作他用；步骤六，当空气中灰尘量增加时，沉淀水箱5内储存的雨水流向喷头管道6，这时打开电源开关，蓄电池4内储存的电能供给超声波雾化器7，超声波雾化器7将雨水雾化喷出，对高楼进行除尘，从而达到除尘的目的，由于是雨水回收再利用，所以大大节省了淡水资源，实现了节水的目标。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。