[发明专利]一种基于空气储能的高楼给排水一体化气媒能量回流系统

说明书

一种基于空气储能的高楼给排水一体化气媒能量回流系统。包括能量收集模块、增扭传动模块和能量回流模块，能量收集模块由气体导出管、下水管道和水斗式水轮机组成，增扭传动模块包括减速器和曲柄连杆机构，减速器的动力输入齿轮与水斗式水轮机同轴，减速器的动力输出齿轮安装在曲柄连杆机构的曲柄轴上；能量输出模块包括活塞、气筒、气体暂存罐和二次供水压力罐，活塞连接在曲柄轴的端部，气筒的气体出口单向连通至气体暂存罐后单向连通至二次供水压力罐再单向连通至气体导出管。本发明将高楼废水的势能收集，以高压气体势能的形式在储气装置中存储，并用于现有居民区二次供水系统，以实现供水能量部分回流辅助供水，减少高楼供水的能量消耗。

技术领域

本发明涉及一种流体驱动的能量回收装置，尤其是一种基于空气储能的高楼给排水一体化气媒能量回流系统。

背景技术

进入21世纪以来，能源和环境对人类生活、社会发展的影响越来越大。而居民住宅日趋高楼化，这对人民日常生活中的必需品：自来水提出了更高的要求。一方面过高的楼层使绝大多数居民小区建设了二次供水系统，以满足供水的水压要求；另一方面用于将自来水供至高楼的能量也大大增加。相应的，居民的废水排放所伴随的能量流失更加严重。

针对这部分能量，当前的相关研究集中在将废水动能向电能的转化：

如下水管道发电装置系统，首先对废水进行暂存然后再集中发电，通过在下水管道上设置储水箱对废水暂存，当储水箱中的废水达到一定量时集中释放，使得发电装置可进行连续发电，从而将生活废水的重力势能转化为了电能。还有，一种基于建筑排水管道的发电装置，利用管道中排下的雨水或家庭废水，经蓄能后通过重力开关释放，冲击水轮机发电，达到势能转变为电能的目的。再者，现有一种采用管道发电机等装置，利用输水管道中的水能来带动发电机运转发电实现对水能的应用。张立等的高楼废水势能回收发电系统发明专利，包括回收管道、引水渠、水力发电装置和下水管道，所述回收管道安装于各楼层，回收管道的一端连通后连接引水渠，引水渠的出口端连接下水管道，在所述引水渠和下水管道之间的流道内安装有水力发电装置，实现发电的目的。但是，上述能量在向电能转化过程中损耗大，而且收集的电能存在存储难度大、再利用效率低等问题。

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本发明提供一种基于空气储能的高楼给排水一体化气媒能量回流系统，该系统收集的能量全程保持机械能的状态，未经形式转化，利用效率较高；且能量取自排水，用于供水，可以缓解供水能耗压力；能量始终在内部流通，可实时使用，可短期储存，无需长途输运，损耗率低，能够有效降低供水能耗；可以减轻二次供水系统电机负担，优化电机选型。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：包括能量收集模块、增扭传动模块和能量回流模块；所述的能量收集模块由气体导出管、下水管道和水斗式水轮机组成，在下水管道的下部侧方预置有切口以供水斗式水轮机的叶轮探入，气体导出管的出气口正对水斗式水轮机的叶轮进行驱动；所述的增扭传动模块包括减速器和曲柄连杆机构；减速器包括输入轴、前级小齿轮、前级大齿轮、中间轴、后级小齿轮、后级大齿轮，前级小齿轮与水斗式水轮机共同安装在输入轴上，前级小齿轮与前级大齿轮相啮合，前级大齿轮与后级小齿轮共同安装在中间轴上，后级小齿与后级大齿轮啮合；曲柄连杆机构包括曲柄轴、曲柄和连杆，后级大齿轮安装在曲柄轴上；所述的能量输出模块包括活塞、气筒、气体暂存罐和二次供水压力罐，活塞安装在连杆的端部，活塞设置在气筒内部并与气筒采用过渡配合，气筒上开有一个气体进口和一个气体出口，气体进口和气体出口处皆装有单向阀，气筒的气体进口通向外界，气体暂存罐以气体导管连通至气筒的气体出口；二次供水压力罐通过气体导管连通至气体暂存罐，在二次供水压力罐与气体暂存罐之间安装单向阀，此单向阀导通方向指向二次供水压力罐，气体暂存罐又与气体导出管的进气口连通，在气体暂存罐与气体导出管的进气口之间设置单向阀，该单向阀导通方向指向气体导出管。