一种利用太阳能对雨水进行收集及净化利用的系统技术方案

本发明专利技术公开了一种利用太阳能对雨水进行收集及净化利用的系统，属于太阳能利用技术领域，由雨水净化单元、雨水储存单元、太阳能发电单元、电能储存单元和监测控制单元组成；雨水净化单元，用于收集并净化雨水；雨水储存单元，用于储存净化后的雨水；太阳能发电单元，用于将太阳能转化为电能；电能存储单元，用于储存太阳能转化后的电能；监测控制单元，用于接收来自雨水净化单元的土壤湿度信号，来自雨水储存单元的水位监测信号以及来自电能储存单元的电量监测信号，并对雨水储存单元的喷灌水泵进行启停控制。该系统结构设置合理，能够充分利用太阳能，节约能耗，绿色环保。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能利用
，涉及一种利用太阳能对雨水进行收集及净化利用的系统。
技术介绍
随着城镇化率越来越高，道路硬化使得雨水难以下渗，造成城镇内涝频发，2013年12月12日的中央城镇化工作会议上，提出要大力建设自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”理念。住建部于2014年10月印发了《海绵城市建设技术指南》。在国家的大力号召下，建设海绵城市逐步被大家认识和熟悉。建设海绵城市就是通过“滞、存、用”减小雨水径流量，减轻排水管道压力，从而降低城市内涝的可能性。但建设海绵城市耗资较大，而且传统上都是采用城市电网提供动力能源，而整个城市雨水利用的动力费用不容小觑。传统的雨水利用需要的能源均是来自于城市电网的电源，往往给雨水利用带来了电源提供的局限性，增加了工程成本。太阳能光伏发电系统作为一种新的绿色能源，可以为城市雨水利用提供足够电量，减轻城市供电压力，减少碳排放，实现城市的节能减排，而且太阳能光伏发电系统更为自由灵活不受城市电网的限制。目前，鲜有关于将太阳能用于雨水收集净化利用方面的报道。
技术实现思路
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种利用太阳能对雨水进行收集及净化利用的系统，该系统结构设置合理，能够充分利用太阳能，节约能耗，绿色环保。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种利用太阳能对雨水进行收集及净化利用的系统，由雨水净化单元、雨水储存单元、太阳能发电单元、电能储存单元和监测控制单元组成；其中：雨水净化单元，用于收集并净化雨水；雨水储存单元，用于储存净化后的雨水；太阳能发电单元，用于将太阳能转化为电能；电能存储单元，用于储存太阳能转化后的电能；监测控制单元，用于接收来自雨水净化单元的土壤湿度信号，来自雨水储存单元的水位监测信号以及来自电能储存单元的电量监测信号，并对雨水储存单元的喷灌水泵进行启停控制。所述雨水净化单元为经改造的绿化带，由下至上依次设有过滤排水层、土壤层及下凹式绿化带层；且在过滤排水层和土壤层之间还设有一层透水无纺布；在过滤排水层内铺设雨水收集干管，在雨水收集干管的两侧对称布置若干雨水收集支管，在雨水收集干管和雨水收集支管上均开设若干集水孔；在土壤层上方种植的灌木或草丛中还设有若干雨水喷灌喷头。集水孔孔径为3～5mm；且集水孔间距为25～35mm。透水无纺布的规格为100～250g/m2；过滤排水层选用粒径为5～40mm的鹅卵石或石块，且铺设的鹅卵石或石块的粒径由上至下依次减小。在土壤层和过滤排水层中埋设若干湿度监测探头，湿度监测探头的输出端与监测控制单元的输入端相连。所述雨水储存单元，包括贮水池，雨水收集干管与贮水池一侧壁相连，在贮水池的另一侧壁底部设有喷灌出水管，喷灌水泵设置在该喷灌出水管上；喷灌出水管伸入下凹式绿化带层中并与若干雨水喷灌喷头的进水端相连。在贮水池中设有水位监测探头，该水位监测探头的输出端与监测控制单元的输入端相连。在贮水池外壁上端设有溢流管，底部设有排泥放空管，溢流管和排泥放空管贯通后与市政雨水管相连。在喷灌水泵和溢流管所在位置处设置检查井，并在井口安装检查井井盖。所述太阳能发电单元，包括若干安置在道路两侧或中间连接杆上的太阳能电池板，所述电能存储单元为蓄电池，所述监测控制单元为监测控制柜；太阳能电池板的输出端与蓄电池的输入端相连，蓄电池的输出端分别与喷灌水泵及监测控制柜相连。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术公开的利用太阳能对雨水进行收集及净化利用的系统，由雨水净化单元、储存单元、太阳能发电单元、监测控制单元和电能存储单元五部分组成。下雨天收集的雨水被储存起来，待需要给绿化带中的植物浇水时，便将收集的雨水再次利用，太阳能发电单元能够收集太阳能并转化为电能储存在电能存储单元中，喷灌水泵所需的电源来自电能存储单元；同时，各个单元会将湿度、水位及电量信号反馈给监测控制单元，监测控制单元则根据反馈的信号对喷灌水泵进行控制。上述各个单元相互配合，完成对雨水的收集及净化利用，本发明采用太阳能光伏发电系统，对雨水利用系统的供电模式进行了创新性的改进，同时也扩展了太阳能的应用方向。从单一的电源消耗变为创造太阳能绿色能源的供给使供电系统在施工中，具有灵活性和更广泛的自由度。这样大大降低了雨水利用项目管理和运行成本，节约了能源的消耗，低碳环保。本专利技术具有普遍意义，实用效果佳，易于推广应用。进一步地，本专利技术的雨水净化单元为经改造的绿化带，由下至上依次设有过滤排水层、土壤层及下凹式绿化带层；且在过滤排水层和土壤层之间还设有一层无纺布，无纺布能够有效防止土壤流失。同时，过滤排水层为鹅卵石、小石块，粒径为5mm～40mm，且粒径从上到下依次减小，使得在过滤排水层内能够铺设雨水收集干管，且在雨水收集干管的两侧对称布置若干雨水收集支管，在雨水收集干管和雨水收集支管上均开设若干集水孔，有利于雨水的收集。进一步地，在土壤层和过滤排水层中埋设若干湿度监测探头，该湿度监测探头的输出端与监测控制单元的输入端相连，能够实时将土壤湿度数据传至监测控制单元。进一步地，本专利技术的雨水储存单元，设有一个贮水池，雨水收集干管与该贮水池相连，能够将收集的雨水汇入贮水池中，贮水池上还设有喷灌水泵，连接喷灌出水管，该喷灌出水管伸入下凹式绿化带层中并与若干雨水喷灌喷头的进水端相连，能够将收集的雨水进行再次利用，浇灌绿化带中的植物。进一步地，在贮水池外壁上端设有溢流管，底部设有排泥放空管，溢流管和排泥放空管贯通后与市政雨水管相连。当贮水池水满或者清空贮水池时将雨水排到市政雨水管。同时，在喷灌水泵和溢流管处设置检查井，出现故障时，方便人员下去检修。进一步地，所述监测控制单元由电能存储单元提供电能，接收来自雨水净化单元的土壤湿度探头、雨水储存单元的水位监测探头和电能存储单元的电量监测探头的信号，将获得的信号进行分析处理，处理后给雨水储存单元的喷灌水泵信号，实现对喷灌水泵的启停控制。附图说明图1为本专利技术的太阳能发电的雨水收集净化利用系统框图；图2为本专利技术的太阳能发电的雨水收集净化利用系统结构示意图；图3为本专利技术的雨水净化单元结构示意图；图4为本专利技术的雨水储存单元结构示意图；图5为雨水收集管结构示意图。其中：1-雨水收集干管；2-贮水池；3-喷灌水泵；4-蓄电池；5-监测控制柜；6-太阳能电池板；7-土壤湿度监测探头；8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用太阳能对雨水进行收集及净化利用的系统，其特征在于，由雨水净化单元、雨水储存单元、太阳能发电单元、电能储存单元和监测控制单元组成；其中：雨水净化单元，用于收集并净化雨水；雨水储存单元，用于储存净化后的雨水；太阳能发电单元，用于将太阳能转化为电能；电能存储单元，用于储存太阳能转化后的电能；监测控制单元，用于接收来自雨水净化单元的土壤湿度信号，来自雨水储存单元的水位监测信号以及来自电能储存单元的电量监测信号，并对雨水储存单元的喷灌水泵进行启停控制。

【技术特征摘要】
1.一种利用太阳能对雨水进行收集及净化利用的系统，其特征在于，由雨
水净化单元、雨水储存单元、太阳能发电单元、电能储存单元和监测控制单元
组成；其中：
雨水净化单元，用于收集并净化雨水；
雨水储存单元，用于储存净化后的雨水；
太阳能发电单元，用于将太阳能转化为电能；
电能存储单元，用于储存太阳能转化后的电能；
监测控制单元，用于接收来自雨水净化单元的土壤湿度信号，来自雨水储
存单元的水位监测信号以及来自电能储存单元的电量监测信号，并对雨水储存
单元的喷灌水泵进行启停控制。
2.根据权利要求1所述的一种利用太阳能对雨水进行收集及净化利用的系
统，其特征在于，所述雨水净化单元为经改造的绿化带，由下至上依次设有过
滤排水层(13)、土壤层(11)及下凹式绿化带层(10)；且在过滤排水层(13)
和土壤层(11)之间还设有一层透水无纺布(12)；
在过滤排水层(13)内铺设雨水收集干管(1)，在雨水收集干管(1)的两
侧对称布置若干雨水收集支管(21)，在雨水收集干管(1)和雨水收集支管(21)
上均开设若干集水孔(20)；在土壤层(11)上方种植的灌木或草丛中还设有若
干雨水喷灌喷头(9)。
3.根据权利要求2所述的一种利用太阳能对雨水进行收集及净化利用的系
统，其特征在于，集水孔孔径为3～5mm；且集水孔间距为25～35mm。
4.根据权利要求2所述的一种利用太阳能对雨水进行收集及净化利用的系
统，其特征在于，透水无纺布(12)的规格为100～250g/m2；过滤排水层(13)
选用粒径为5～40mm的鹅卵石或石块，且铺设的鹅卵石或石块的粒径由上至下
依次减小。
5.根据权利要求2所述的一种利用太阳能对...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彤，张春生，张霞，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61