一種建筑生態(tài)綠化屋面雨水收集及無動力智能灌溉系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明是一種建筑生態(tài)綠化屋面雨水收集及無動力智能灌溉系統(tǒng)，屬于建筑生態(tài)綠化屋面雨水收集及無動力智能灌溉系統(tǒng)的改造技術。
【背景技術】
[0002]建筑屋面綠化是綠地向空間的發(fā)展，也是節(jié)約土地、'開拓城市空間的有效辦法。建筑屋面綠化具有良好的隔熱節(jié)能效應和生態(tài)環(huán)境效應，其優(yōu)點主要如下:(1)隔熱節(jié)能效應:通過減少由建筑屋面?zhèn)魅腠攲臃块g的熱量，降低建筑能耗，改善建筑熱濕環(huán)境；(2)保護屋面:通過綠化屋面的隔熱作用降低屋面因熱應力破壞作用，保護建筑屋面構造層和防水層；(3)雨水蓄積利用(節(jié)水)效應:通過綠化屋面構造層蓄積并利用雨水，節(jié)約建筑綠化用水；(4)降低城市洪災效應:通過屋面綠化層延緩雨水向地面的匯流時間，降低城市道路洪水強度，減小城市排水系統(tǒng)的泄洪壓力及洪災危險；(5)生態(tài)環(huán)境效應:可增大城市綠化面積，吸收CO2等溫室氣體，改善城市及建筑室外熱濕環(huán)境，降低城市熱島效應。除此之夕卜，建筑生態(tài)綠化屋面還具有降低城市大氣灰塵濃度、吸收城市噪音及其它有害氣體等作用。因此，在節(jié)能減排日益受到重視的現(xiàn)代城市生活中，建筑生態(tài)綠化屋面越來越受到人們的關注。
[0003]現(xiàn)有的建筑屋面雨水蓄積及循環(huán)利用模式主要包括以下三種:(I)匯集于地面的利用模式，即直接將建筑屋面匯集的雨水通過雨落管匯集到地面雨水井中，通過雨水井排向雨水蓄積池中實現(xiàn)其循環(huán)利用(見圖2) ; (2)屋面直接蓄積利用模式，即直接在建筑屋面砌筑蓄水池，蓄積雨水并形成蓄水屋面，多余的雨水通過排水孔排至挑檐，再通過排水管匯集于地面雨水井中(見圖3) ; (3)種植屋面的蓄積利用模式，即在綠化屋面的排水層中設置蓄水槽蓄積雨水，并將其應用于植被的生長，同時通過蒸發(fā)冷卻作用實現(xiàn)屋面隔熱降溫(圖4)0
[0004]以上三種屋面雨水的蓄積利用模式均存在一定的局限性，主要表現(xiàn)在:
第一種利用模式存在的缺點如下:(1)建筑屋面雨水直接匯集到地面，屋面本身利用雨水的可能性降低，雨水利用率較低；(2)增大了地面排水系統(tǒng)的雨水匯集流量，不利于延緩雨水匯集時間和降低城市洪災風險；(3)雨水匯集于地面，增大了雨水被地面污染的機率，增大了雨水凈化處理系統(tǒng)的容量和負荷。第二種利用模式雖然克服了第一種利用模式的一些缺點，但也存在一定的局限性:(1)屋面雨水蓄積量較小；(2)由于蓄水池為敞開式，雨水蓄積利用率受環(huán)境影響大，雨水蒸發(fā)損耗大，不利用雨水的長時間存儲；(3)單純敞開式淺層蓄水屋面的隔熱性能不好；(4)屋面雨水的利用功能單一。
[0005]第三種利用模式存在的局限性如下:(1)蓄積利用率仍然較低，對于降雨時間間隔較長的地區(qū)，其適用性較差，需要補充外來水源；(2)雨水通過種植土壤層的毛細管作用和植物的根系輸送給植物，水的輸送能力較低；(3)大部分雨水會通過排水管排到地面，僅有少部分雨水被蓄積并加以利用。
[0006]建筑屋面綠化因要滿足植被生長的需求，常需要設置灌溉系統(tǒng)。其灌溉方式主要分為以下三種:(1)被動式；(2)手動式；(3)自動式。被動式灌溉方式即通過種植土壤層孔隙和植被根系的毛細壓力作用將蓄排水層中的雨水輸送到植被層，或完全依靠自然降雨來滿足植被生長的需要。這種方式具有受環(huán)境影響大、灌溉量不穩(wěn)定、其水分輸送能力低等缺點。手動式灌溉方式即通過人工操作或使用一定的工具實現(xiàn)植被的灌溉，其存在的缺點包括:(I)需要專人維護；(2)灌溉量依靠人的經(jīng)驗判斷，具有不穩(wěn)定性；(3)灌溉水的利用率較低，灌溉時間不易把握。自動灌溉方式即通過水栗、管道、噴淋系統(tǒng)及一套自動控制系統(tǒng)來實現(xiàn)植被的自動灌溉。其灌溉控制系統(tǒng)的輸入信號為太陽輻射強度、或根據(jù)設定的時間來實現(xiàn)自動灌溉。這種方式存在的局限性如采用太陽輻射強度作為水栗啟停信號，不能完全反映出植被對水分的需求；采用定時控制裝置，不能反映出降雨對植被灌溉的影響。
[0007]根據(jù)以上分析可知:建筑綠化屋面為滿足植物生長需求需要蓄積屋面雨水進行灌溉，而現(xiàn)有屋面雨水蓄積模式不能滿足屋面綠化灌溉需求，雨水的循環(huán)利用率較低，傳統(tǒng)的灌溉灌溉方式需要人們根據(jù)植被的生長通過經(jīng)驗判斷，灌溉量和灌溉時間難以準確把握，很難根據(jù)植物的生長需求實現(xiàn)精準有效的灌溉，同時需要消耗動力能耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提供一種建筑生態(tài)綠化屋面雨水收集及無動力智能灌溉系統(tǒng)。本發(fā)明節(jié)約了水資源，實現(xiàn)了建筑屋面雨水的有效循環(huán)利用，且本發(fā)明不需要人的參與，節(jié)省了人力，體現(xiàn)了智能灌溉的特點。
[0009]本發(fā)明的技術方案是:本發(fā)明的建筑生態(tài)綠化屋面雨水收集及無動力智能灌溉系統(tǒng)，包括有儲水系統(tǒng)、雨水收集系統(tǒng)、種植模塊系統(tǒng)、無動力智能灌溉系統(tǒng)，其中儲水系統(tǒng)包括有兩個儲水箱、連通管，兩個儲水箱裝設在屋面上，儲水箱的底部設有連通孔，儲水箱收集的雨水通過連通孔流入屋面，儲存于屋面，兩個儲水箱通過連通管連通；雨水收集系統(tǒng)包括有雨水收集板和支架，雨水收集板固定在支架上，支架固定在屋面上，種植模塊系統(tǒng)包括有植被層、種植土壤層、過濾層、蓄排水層、阻根層、屋面結構層和種植層支撐板；灌溉系統(tǒng)包括有供水管、滴灌管、滴管噴頭、濕度傳感器、控制閥門和控制模塊，灌溉系統(tǒng)中的控制模塊安裝在儲水箱的箱壁上，供水管與連通管連接，滴灌管與供水管連接，且滴灌管上安裝有灌溉噴頭，供水管上裝設有控制閥門，控制閥門通過控制模塊控制灌溉噴頭，種植模塊系統(tǒng)中的種植支撐板安裝在種植模塊的最底部，屋面結構層安裝在種植層支撐板上，種植模塊中從上到下依次為植被層、種植層、過濾層、蓄排水層、阻根層、屋面結構層以及種植層支撐板，且依次沿箱壁固定，以使種植模塊成一整體，用以測定土壤的濕度的濕度傳感器放置于土壤中。
[0010]本發(fā)明由于采用將建筑綠化屋面與雨水蓄積利用相結合的結構，并通過控制元件和土壤濕度傳感器構成的無動力智能化灌溉系統(tǒng)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
(1)本發(fā)明灌溉所需的水源主要來自雨水，也可來自建筑內(nèi)部的生活廢水，節(jié)約了水資源，實現(xiàn)了建筑屋面雨水的有效循環(huán)利用，體現(xiàn)了環(huán)保概念；
(2)本發(fā)明通過控制元件控制灌溉系統(tǒng)，可以根據(jù)土壤濕度控制整個灌溉系統(tǒng)的啟停，不需要人的參與，節(jié)省了人力，體現(xiàn)了智能灌溉的特點；
(3)本發(fā)明灌溉量受控制元件的嚴格控制，實現(xiàn)了屋面綠化的精準化、定量化灌溉，有利于植物生長，并節(jié)約用水； (4)本發(fā)明利用儲水箱的靜水壓強為灌溉提供動力，節(jié)約了水栗的動力能耗；
(5)本發(fā)明的隔熱節(jié)能效果比單純綠化屋面或單純的敞開式蓄水屋面要好。
[0011]本發(fā)明是一種設計巧妙，性能優(yōu)良，方便實用的建筑生態(tài)綠化屋面雨水收集及無動力智能灌溉系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明裝置在建筑屋面上的結構示意圖，圖中:1_排水孔；2-箱壁；3-溢流管；4_雨水收集板；5_支架；6_控制模塊；7_種植模塊；8_排水孔塞；9_排水管；10_控制閥門；11_種植層支撐板；12_連通管；13_連通孔；14_屋面；22_供水管；23_滴灌管；24-灌溉噴頭；25_濕度傳感器。
[0013]圖2為將雨水匯集于地面的直接利用模式的結構示意圖，圖中:1_排水孔；9-排水管；14_屋面。
[0014]圖3為屋面直接蓄積利用方式的結構示意圖，圖中:2_箱壁；15_儲水箱；1-排水孔；9-排水管；14-屋面。
[0015]圖4為種植屋面的雨水蓄積利用模式的結構示意圖；
圖5為熱電偶的安裝示意圖；
圖6為用濕度測試儀探測該種植土壤的四個位置A、B、C、D的示意圖；
圖7為第一次實驗探測各種植面相對濕度值的示意圖；
圖8第一次實驗探測土壤各位置溫度值的示意圖；
圖9第二次實驗探測各種植面相對濕度值的示意圖；
圖10第二次實驗探測土壤內(nèi)各位置溫度值的示意圖；
圖11第三次實驗探測各種植面相對濕度值的示意圖；
圖12第三次實驗探測土壤各位置溫度值的示意圖；
圖13不同高度對應管內(nèi)水流速度值的示意圖。
[0016]圖中:1_排水孔；9_排水管；16-植被層；17-種植層；18-過濾層；19-蓄排水層；20-阻根防水層；21_屋面結構層。
【具體實施方式】
[0017]實施例:
本發(fā)明的結構示意圖如圖1所示，本發(fā)明的建筑生態(tài)綠化屋面雨水收集及無動力智能灌溉系統(tǒng)，包括有儲水系統(tǒng)、雨水收集系統(tǒng)、種植模塊系統(tǒng)、無動力智能灌溉系統(tǒng)，其中儲水系統(tǒng)包括有兩個儲水箱15、連通管12，兩個儲水箱15裝設在屋面14上，儲水箱15的底部設有連通孔13，儲水箱15收集的雨水通過連通孔13流入屋面14，儲存于屋面14，兩個儲水箱15通過連通管12連通；雨水收集系統(tǒng)包括有雨水收集板4和支架5，雨水收集板4固定在支架5上，支架5固定在屋面14上，種植模塊系統(tǒng)包括有植被層16、種植土壤層17、過濾層18、蓄排水層19、阻根層20、屋面結構層21和種植層支撐板11 ;灌溉系統(tǒng)包括有供水管22、滴灌管23、滴管噴頭24、濕度傳感器25、控制閥門10和控制模塊6，灌溉系統(tǒng)中的控制模塊6安裝在儲水箱15的箱壁2上，供水管22與連通管12連接，滴灌管23與供水管22連接，且滴灌管23上安裝有灌溉噴頭24，供水管22上裝設有控制閥門10，控制閥門10通過控制模塊6控制灌溉噴頭24，種植模塊系統(tǒng)中的種植支撐板11安裝在種植模塊的最底部，屋面結構層21安裝在種植層支撐板11上，種植模塊中從上到下依次為植被層16、種植層