1、過(guò)剩水壓利用系統(tǒng)第1頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)1分，星期四目 錄010203項(xiàng)目簡(jiǎn)介原理探究效益與拓展過(guò)剩水壓利用系統(tǒng)目錄04回顧總結(jié)Blue , Makes Life Wonderful 第2頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)1分，星期四 本設(shè)計(jì)為一套過(guò)剩水壓利用系統(tǒng)，主要功能是將過(guò)剩水壓（既高于日常生活所需水壓）所蘊(yùn)含的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。 本系統(tǒng)由可調(diào)節(jié)水力發(fā)電機(jī)和單片機(jī)等設(shè)備組成，具備水力發(fā)電、半自動(dòng)化控制和語(yǔ)音提示等功能，代替?zhèn)鹘y(tǒng)減壓閥，不僅可以控制水壓的高低，還可以將浪費(fèi)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為可利用的電能。在過(guò)剩水壓發(fā)電的整個(gè)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生任何二次污染，也不會(huì)消耗其他

2、能源。這不僅有很好的節(jié)能效果，還為住戶提供合適的生活水壓，是一個(gè)科學(xué)性與人性化相互結(jié)合的系統(tǒng)設(shè)計(jì)！ 一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介過(guò)剩水壓利用系統(tǒng)Blue , Makes Life Wonderful 第3頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)1分，星期四 過(guò)剩水壓：過(guò)剩水壓是指入戶水壓減去用戶適用水壓的差值。通過(guò)查閱資料和實(shí)地調(diào)查得知，水壓過(guò)剩的情況普遍存在于大部分樓層建筑的1-4層，過(guò)剩水壓利用空間非常廣闊。該系統(tǒng)的研發(fā)目的就是將生活中過(guò)剩水壓轉(zhuǎn)換為可利用的電能。 現(xiàn)狀：國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，供水總公司保證樓房底層揚(yáng)程在28米左右， 即進(jìn)戶水壓為0.28Mpa。而事實(shí)上，0.12Mpa的水壓已經(jīng)能夠滿足家庭

3、用戶生活所需。既理想狀態(tài)下的過(guò)剩水壓為0.16Mpa。所以，對(duì)于大部分高層建筑的底層用戶而言，可利用的過(guò)剩水壓資源非常豐富。過(guò)剩水壓利用系統(tǒng)一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介Blue , Makes Life Wonderful 第4頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)1分，星期四附表：我們對(duì)惠州學(xué)院第18棟男生宿舍的水壓情況做了一個(gè)簡(jiǎn)單的調(diào)查：1）時(shí)間：2011年4月14月 下午6點(diǎn)至7點(diǎn) 2）具體位置：浴室水龍頭所在的水管3）具體操作：關(guān)閉水管總閘，卸下浴室水龍頭，將水壓測(cè)試設(shè)備的一端接入水管，打開(kāi)水管總閘，記錄水壓表的示數(shù)（靜水壓）。然后逐層重復(fù)此操作進(jìn)行測(cè)試、記錄。結(jié)論：在我們的初步調(diào)查中發(fā)現(xiàn)過(guò)剩水

4、壓大范圍存在，其蘊(yùn)含的能量相當(dāng)龐大！過(guò)剩水壓利用系統(tǒng)一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介第5頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)1分，星期四系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖過(guò)剩水壓利用系統(tǒng)一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介Blue , Makes Life Wonderful 第6頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)1分，星期四一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介系統(tǒng)一覽圖過(guò)剩水壓利用系統(tǒng)單片機(jī)可調(diào)水力發(fā)電機(jī)（內(nèi)含蓄電電路）水壓表雙通道結(jié)構(gòu)Blue , Makes Life Wonderful 第7頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)1分，星期四系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖過(guò)剩水壓利用系統(tǒng)一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介Blue , Makes Life Wonderful 第8頁(yè)，共19頁(yè)，20

5、22年，5月20日，12點(diǎn)1分，星期四1.設(shè)備詳解二、原理探究可調(diào)節(jié)水力發(fā)電機(jī)（核心部件） 由圖1可知，可調(diào)節(jié)水力發(fā)電機(jī)由水電分離，可調(diào)節(jié)發(fā)電兩個(gè)基本部分組成，其中水電分離部分由1-6零件構(gòu)成，可調(diào)節(jié)發(fā)電部分由7-16零件構(gòu)成。下面將介紹各部分功能。 水電分離部分：當(dāng)渦輪帶動(dòng)內(nèi)芯磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，再由磁力作用帶動(dòng)外套磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，而在這內(nèi)外磁鐵之間，設(shè)計(jì)了一層塑料，以此來(lái)達(dá)到水電分離的功能； 可調(diào)節(jié)發(fā)電部分：通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)盤，使空心螺旋柱帶動(dòng)發(fā)電機(jī)外殼沿固定軌道上下移動(dòng)以此改變線圈在磁場(chǎng)中切割磁感線部分的長(zhǎng)度L，從而實(shí)現(xiàn)輸出水壓可調(diào)的功能。過(guò)剩水壓利用系統(tǒng)Blue , Makes Life Wonder

6、ful 第9頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)1分，星期四蓄電電路 考慮到用戶用水情況復(fù)雜多變，水壓不穩(wěn)定，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓也會(huì)隨之不穩(wěn)定，這樣難以把電量?jī)?chǔ)蓄起來(lái)，為此，本小組設(shè)計(jì)了蓄電電路 。 可調(diào)節(jié)水力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電先通過(guò)1N4007整流管初步穩(wěn)定電流，再由1N4730穩(wěn)壓管調(diào)整電壓，目的是將電壓的輸出值與蓄電池的充電電壓值保持一致，從而更好的儲(chǔ)存電量。過(guò)剩水壓利用系統(tǒng)二、原理探究1.設(shè)備詳解Blue , Makes Life Wonderful 第10頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)1分，星期四語(yǔ)音提醒電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)驅(qū)動(dòng)語(yǔ)音提醒功能。

7、 凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)自帶雙通道DAC音頻輸出，DAC1、DAC2轉(zhuǎn)換輸出的模擬量電流信號(hào)分別通過(guò)AUD1和AUD2管腳輸出，DAC輸出為電流型輸出，經(jīng)LM396音頻放大，即可驅(qū)動(dòng)喇叭放音。 在DAC1、DAC2后面接一個(gè)簡(jiǎn)單的音頻放大電路和喇叭就能實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音提醒功能，這為單片機(jī)的音頻設(shè)計(jì)提供了方便，音頻的具體功能主要通過(guò)程序來(lái)實(shí)現(xiàn) 。過(guò)剩水壓利用系統(tǒng)二、原理探究1.設(shè)備詳解開(kāi)始是否檢測(cè)到IO口信號(hào)？啟動(dòng)中斷水壓是否偏高？是否開(kāi)閘門?是否開(kāi)閘門?啟動(dòng)語(yǔ)音啟動(dòng)語(yǔ)音啟動(dòng)語(yǔ)音結(jié)束當(dāng)前水壓過(guò)高，宜將發(fā)電機(jī)開(kāi)啟！當(dāng)前水壓過(guò)高，宜調(diào)高發(fā)電機(jī)功率！當(dāng)前水壓過(guò)低，調(diào)低發(fā)電機(jī)，若水壓還是不足則打開(kāi)閥門！結(jié)束

8、語(yǔ)音程序流程圖YNYYYYNNNBlue , Makes Life Wonderful 第11頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)1分，星期四雙管道控制模式設(shè)計(jì) 我們假設(shè)一個(gè)略高于0.12Mpa的水壓臨界點(diǎn)，當(dāng)水壓低于這個(gè)臨界點(diǎn)時(shí)，過(guò)剩水壓微乎其微，無(wú)法用于發(fā)電，此時(shí)閥門開(kāi)啟，用戶水壓不發(fā)生變化；當(dāng)水壓達(dá)到臨界點(diǎn)時(shí)，這時(shí)應(yīng)關(guān)閉閥門，同時(shí)開(kāi)啟可調(diào)節(jié)水力發(fā)電機(jī)并把功率調(diào)在最小值位置，水壓會(huì)回降到合適水壓0.12Mpa；在水壓高于臨界點(diǎn)的階段時(shí)，逐漸調(diào)高發(fā)電機(jī)的功率，使得水壓維持在合適水壓0.12Mpa。 綜上所述，雙管道控制模式能針對(duì)不同水壓做出不同調(diào)整，使可以調(diào)節(jié)和利用的水壓基本上覆蓋全

9、部范圍。它不僅能對(duì)變化的水壓進(jìn)行更好的調(diào)節(jié)，還能根據(jù)用戶個(gè)人喜好自主調(diào)節(jié)水壓高低，更能體現(xiàn)出人性化的設(shè)計(jì)。 過(guò)剩水壓利用系統(tǒng)二、原理探究1.設(shè)備詳解Blue , Makes Life Wonderful 第12頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)1分，星期四過(guò)剩水壓利用系統(tǒng)二、原理探究可調(diào)節(jié)水力發(fā)電機(jī) （工作）閥門（關(guān)閉）不同水壓的工作狀態(tài)分析可調(diào)節(jié)水力發(fā)電機(jī) （不工作）閥門（開(kāi)啟）Blue , Makes Life Wonderful 第13頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)1分，星期四過(guò)剩水壓利用系統(tǒng)二、原理探究運(yùn)行流程初始狀態(tài)：水壓高于0.12Mpa閥門開(kāi)啟發(fā)電機(jī)功率最

10、低用戶打開(kāi)水龍頭同時(shí)按下單片機(jī)開(kāi)關(guān)水壓表指針指向“高”觸發(fā)信號(hào)傳回單片機(jī)單片機(jī)發(fā)出提示：請(qǐng)關(guān)閉閥門水壓穩(wěn)定于0.12Mpa關(guān)閉單片機(jī)發(fā)出提示：請(qǐng)調(diào)高發(fā)電機(jī)功率輸出水壓不斷減小直到水壓表指針偏離“高”單片機(jī)再次發(fā)出提示：水壓適中，關(guān)閉單片機(jī)Blue , Makes Life Wonderful 第14頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)1分，星期四2.優(yōu)勢(shì)分析過(guò)剩水壓利用系統(tǒng)1、多余能源的回收利用2、語(yǔ)音提示用戶操作3、水壓低時(shí)發(fā)電機(jī)停止工作4、雙通道設(shè)計(jì)保障日常水壓需要5、可擴(kuò)展用于高層雨水排水管等多處地方傳統(tǒng)減壓閥1、只能硬性減壓2、只局限于水管使用3、用戶無(wú)法更改設(shè)置過(guò)剩水壓利用系

11、統(tǒng)二、原理探究Blue , Makes Life Wonderful 第15頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)1分，星期四過(guò)剩水壓利用系統(tǒng)三、效益與拓展 本系統(tǒng)的核心理論就是將過(guò)剩的能量轉(zhuǎn)化為寶貴的電能，所以只要將系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際環(huán)境加以改造，可以使其應(yīng)用于更多地方，將日常生活中各種各樣的過(guò)剩水壓都用于發(fā)電。水壓過(guò)高的供水管 樓頂雨水排水管生活廢水排水管 改造的過(guò)剩水壓利用系統(tǒng)洗手間LED燈的照明可以替代熱水器的內(nèi)置電池1.拓展與利用：廁所排風(fēng)扇Blue , Makes Life Wonderful 第16頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)1分，星期四過(guò)剩水壓利用系統(tǒng)三、效益與

12、拓展2.效益估算 假如此系統(tǒng)能得到成熟工藝的生產(chǎn)，根據(jù)日常家庭平均水流量、用水時(shí)間以及本系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化效率，將推算出的發(fā)電量進(jìn)行市場(chǎng)價(jià)值估算，每一年一億戶家庭的發(fā)電量約為6.42億度，折合人民幣4.5億，相當(dāng)于節(jié)約了22.5萬(wàn)噸的煤炭(一般350克的煤炭可以發(fā)一度電）。 產(chǎn)生價(jià)值4.5個(gè)億水力發(fā)電機(jī)將水壓轉(zhuǎn)化為電能適用于全國(guó)約一億用戶節(jié)約煤炭22.5萬(wàn)噸Blue , Makes Life Wonderful 第17頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)1分，星期四四、回顧總結(jié)過(guò)剩水壓利用系統(tǒng)作品名稱：過(guò)剩水壓利用系統(tǒng)核心理論：利用水流沖擊渦輪帶動(dòng)可調(diào)節(jié)水力發(fā)電機(jī)工作，將過(guò)剩水壓蘊(yùn)含的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能主要部件：可調(diào)節(jié)水力發(fā)電機(jī)、單片機(jī)語(yǔ)音提示裝置、蓄電電路組合方式：雙通道模式適用范圍：凡水壓高于0.12Mpa的家庭水管等系統(tǒng)作用：利用過(guò)剩水壓發(fā)電，同時(shí)為住戶提供合適的生活水壓 功能拓展：可以用于雨水排水管與生活廢水排水管等等效益預(yù)估：一年一億戶家庭的發(fā)電量為6.42億度，折合人民幣4.5億工作流程：當(dāng)水壓