6#屋面雨水发电详细方案8.20.doc

6#楼（超高层130m）屋面雨水发电详细方案一 雨水发电系统构成：1. 屋面雨水收集口设过滤网。2. 雨水管（建议三根）做为发电用水给水管，在避难层底部设电动阀门（暴雨时发电蓄水水箱最高水位控制开启），3. 在避难层顶部设雨水汇集管到发电蓄水水箱，在进入水箱处设电动阀与雨水上电动阀互锁，作为暴雨时发电蓄水水箱后备保护，防止暴雨时水箱内水溢出。4. 在避难层设发电蓄水水箱，在水箱内设二个水位控制器，设四个水位（A最高；B次高；C低水位；D最低水位）, 其中一个水位控制器1（B.D水位控制）控制设在发电雨水管水箱出口位置的电动阀1。另一个水位控制器2（A.C水位控制）给水雨水管电动阀2.3；在水位最高位以上还设溢水管直接到原雨水管，起到直接后备保护。5. 发电雨水管选用100钢管。6. 在一层大厅设斜流发电机组，并设电计量表，设透明外壳起到展示效果。7. 雨水直接排到正常雨水系统或雨水收集池用于灌溉绿化草地及冲厕等。二 雨水发电应用系统构成：1. 在地下夹层配备蓄电池装置；2. 发电机发出来的电对蓄电池进行充电，设一套自动控制装置对蓄电池充电进行控制，防止过充电损坏电池。3. 电池电量达到一定程度通过一套逆变系统将蓄电池直流电转化成交流电，并设稳压装置，送到附近地下一层车库普通照明配电箱；4. 照明配电箱设双电源装置，并把雨水发电电源作为主电源，当储能装置达到一定值直接作为电源供电，当雨水发电电压不满足要求时，自动转换为市政供电电源上。三 雨水发电相关参数计算1.武汉地区雨水计算：雨水重现期（年）一个雨水斗流量m3/s二个雨水斗流量m3/s三个雨水斗流量m3/s接发电机管径mm1年0.00650.01130.0181002年0.007730.01550.0231005年0.00940.01880.02812010年0.0110.0210.03212050年0.0140.0270.0411502. 发电机功率计算：发电机功率计算公式为：N= GQH 式中 N-出力，单位为千瓦，也可称功率； Q-流量，以每秒立方米计； H-落差，以米计；G = 9.8 , 为重力加速度, 单位: 牛顿/千克考虑发电机效率0.50.6发电机功率：N=(0.50.6)QHG 实际功率=效率流量落差9.81).假定选用10KW发电机，反算一下需要雨水流量：Q=N/（0.5*H*G）=10/0.5*60*9.8=0.034（m3/S）2).假定选用5KW发电机，反算一下需要雨水流量Q=N/（0.5*H*G）=5/0.5*60*9.8=0.017（m3/S）结合水专业和电气专业计算，初步确定选用三根雨水管和5KW发电机比较匹配，这样基本每年保证有一定发电量，对于水专业按正常雨水系统设计，风险也较低。3. 发电蓄水水箱一次发电时间：在避难层设发电蓄水水箱，有效发电水容积约为25立方米。一次发电时间（排水时间）=25（m3）/0.017（m3/S）/60(min)=24.5分钟=0.41小时4.蓄电池容量计算：蓄电池容量：QKIT/1+（t-25）式中：Q蓄电池容量（AH）; K安全系数，取1.25;I负荷电流（A）；T放电小时数（H）；放电容量系数；t实际电池所在地最低环境温度值（武汉按5考虑）电池温度系数（1/），当放电小时率1时，取=0.01；a.目前发电用途初步确定用于地下车库一个防火分区的普通照明，一个防火分区普通照明灯具安装数量约125盏，按LED灯具（21W）,计算安装功率=125x21=2625W,取整数功率约为3KW左右，计算电流约为I=13.6Ab).蓄电池容量估算：QKIT/1+（t-25）=1.25Q1.25x13.6x0.41/0.4【1+0.01(5-25)】=17.4/0.8=21.8(AH )为提高能量转换效率；Q取3倍计算值。最终确定蓄电池组容量约为：65（AH）。5. 充放电装置：充电系统框图如下图所示：图中整流滤波电路为全波桥式整流和电容滤波电路，它能把发电机输送过来的交流电变成直流电；高效充电电路由单片机控制，通过检测电池电量改变充电模式，实现高效节能的充电，同时也能防止蓄电池过充和过放；如果电路发生故障，过流保护电路还能自动切断充电回路，防止损伤电池；单片机的电源则由开关稳压芯片提供。当电池电压持续高于某个值(由实验测得)时，认为电池充电完毕，给出前级充电电路一个信号，停止充电。当电池电压持续低于测定的某个值时，认为放电完毕，给后面供电切换电路一个信号，让输出电源来自220V电网，从而保护电池。电池的电压和充放电状态由液晶显示出来。这部分需要专业厂家深化设计和配套。四 雨水发电初步预算：成本估算：序号设备类别金额（元）备注15KW发电机120002充放电装置80003蓄电池120004电动水阀4x20005发电蓄水水箱60006水位控制器12007发电雨水管300x508安装费用200009合计82200成本总计：8.22万元，本估算仅供参考。五 结论经过与各专业探讨，合理设计雨水发电机及满