CN104060777B - 雨水利用与空气净化生态屋顶 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种雨水利用与空气净化生态屋顶,所述生态屋顶包括多个由存水、排水结构托盘,根系生长控制层,植物生长基质层,防尘保护过滤层,植被层构成的湿地生态系统模块,所述的存水、排水结构托盘底部的内部布置有存水、排水沟槽,排水结构托盘底部的外部设置有汇水管,存水、排水沟槽与汇水管相连接;所述的根系生长控制层位于存水、排水沟槽之上;所述的植物生长基质层位于根系生长控制层之上;所述的防尘保护过滤层位于植物生长基质层之上;所述的植被层位于防尘保护过滤层之上。本发明形成的屋顶生态系统能够有效利用雨水,过滤,清洁空气,改善空气质量,减少城市热岛效应;节能降耗,阻断电磁辐射,营造保护生态系统的多样性。

Description

雨水利用与空气净化生态屋顶
技术领域
[0001]本发明属于雨水资源化利用与空气净化技术领域,涉及一种基于屋面雨水的生态利用与空气净化系统形成新一代生态型建筑物。
背景技术
[0002]自二十世纪初,全球城市化水平从世纪初的15%飙升到世纪末的50%,21世纪更被誉为是“城市的世纪”。城市化的一个重要特征就是不透水地面、屋面面积增加。不含水屋面建筑物取代了透水性能良好的林地、农田,导致城市地表径流量增加,汇流时间缩短,流域滞水能力的降低,汇流速度加快,流域原有的坦化洪水波形的能力降低,使洪水波形较流域开发前变尖陡,洪峰流量增加,雨洪灾害频发。不含水屋面的扩张,减少雨水的下渗,减少了雨水对地下水的补给。建筑物的几何特征加剧了城市的热岛效应;不透水面积的增加,通过土壤蒸发、植物蒸腾及水面蒸发进入大气的水分减少,导致城市空气相对湿度的降低;热岛效应和空气相对湿度降低的综合作用又会引起降雨量的减少,加剧局部区域的水资源短缺。近年来频繁发生的空气中颗粒物超标,与雨水通过蒸发进入循环系统不足有关。
[0003] 我国传统的屋面无论平屋面还是坡屋面均为硬化屋面,屋面在建设过程中必须进行保温设计,和组织排水设计,即便如此,屋面漏水现象时有发生。而且屋面雨水迅速排放进入污水处理系统,造成了资源的巨大浪费。
[0004]以上诸多不利因素影响,降低城市居民的生活质量,威胁居民生命财产安全,成为制约城市发展的因素。因此,在城市化过程中,应当改变传统雨水收集排放方式,增加含水、保水、就地雨水利用面积,维持或者修复城市开发区域的水文特征,最大限度降低城市化对环境的影响,使城市化进程呈现生态文明的特征。
[0005]屋面雨水是城市低水质用水的理想水源,属于轻度污染水,有机物含量极低,溶解氧接近饱和,总硬度小,可以直接作为绿化和生态补水,能有效缓解水资源短缺,是重要的开源措施,而且还可有效地减轻雨水排除设施的压力,减少城市洪灾,创造宜人的城市景观。
[0006]生态屋顶,就是在这样的背景下产生的,在滤层厚度为1cm左右时,生态屋顶能够截留降雨量的65%。极大地延缓雨水洪峰峰值来临时间,平坦汇水区峰值,降低峰值流量,缓解了下游汇水区泛洪。同时,生态屋顶还增加了蒸发量,增加了空气中的湿度,降低了空气中悬浮颗粒物的量,有效净化了空气。
发明内容
[0007]为了能够对建筑屋顶进行科学合理的绿化,防渗,有效滞留降雨,科学排除多余雨水,保持植被生长的基质层湿度,促进植被生长,维持足够的生命周期,本发明提供了一种雨水利用与空气净化生态屋顶,解决了我国目前水资源短缺,雨水径流大,雨洪风险高,城市雾霾,大气污染严重的现状。
[0008]为实现雨水的有效利用、滞留和促进蒸发,本发明采用模块化结构,每一个模块的尺寸为ImX lm,模块与模块之间通过排水管上的法兰相连接,扩展面积。本发明提供的雨水利用与空气净化生态屋顶,由多个互连连接的湿地生态系统模块构成,所述湿地生态系统模块由存水、排水结构托盘,根系生长控制层,植物生长基质层,防尘保护过滤层,植被层构成,其中:
[0009]所述的存水、排水结构托盘底部的内部布置有存水、排水沟槽,存水、排水结构托盘底部的外部设置有汇水管,存水、排水沟槽与汇水管相连接;
[0010]所述的根系生长控制层位于存水、排水沟槽之上;
[0011 ]所述的植物生长基质层位于根系生长控制层之上;
[0012]所述的防尘保护过滤层位于植物生长基质层之上;
[0013]所述的植被层位于防尘保护过滤层之上。
[0014]本发明具有以下优点:
[0015] 1、模块化,可以预先种植,单元移植,实施工程建设快,安装方便,适用于任何裸露的屋面、商业建筑、居民楼、地下停车场的屋面等。
[0016] 2、排水系统与建筑原有的雨水排放系统衔接方便。
[0017] 3、综合考虑防渗,防止根系进入不可预见区域,穿孔式托盘结构,有效控水,保持湿度的同时延长了系统的寿命。
[0018] 4、本发明形成的屋顶生态系统能够有效利用雨水,过滤,清洁空气,改善空气质量,减少城市热岛效应;节能降耗,阻断电磁辐射,营造保护生态系统的多样性。
[0019] 5、结构简单,便于安装,维护运行;设计灵活,南方、北方均可采用。
[0020] 6、经济实用,既可以延长现有建筑物屋顶的寿命,可以随时进行更新。
附图说明
[0021]图1为生态屋顶模块立面布置图;
[0022]图2为生态屋顶模块A-A剖面图;
[0023]图3为生态屋顶模块组合示意图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明,但并不局限于此,凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的保护范围中。
[0025]具体实施方式一:如图1和图2所示,本实施方式提供的湿地生态系统模块由存水、排水结构托盘1、根系生长控制层2、植物生长基质层3、防尘保护过滤层4、植被层5构成。
[0026] —、所述的存水、排水结构托盘I位于现有屋面上,为具有防渗、存水、排水控制功能的矩形槽体,一般为PVC板材或混凝土结构材料,板材厚度在0.8-10mm;尺寸为Im(L) X Im(B) X0.5m(H);存水、排水结构托盘I底部的内部布置有存水、排水沟槽1-1,所述存水、排水沟槽1-1为梯形结构,沟槽网状布置,尺寸为:Im(长),12cm X 6cm X 6cm(梯形沟槽的上底、下底、尚),具有排水、存水双重功能,用于搜集基质渗滤的雨水,并保持一定量的雨水,存水、排水结构托盘I底部的外部设置有汇水管1-2,存水、排水结构托盘I的底部侧壁上开有溢流口 1-4,存水、排水沟槽1-1经溢流口 1-4与汇水管1-2相连接,汇水管1-2与原屋顶已有雨水落水管相连接,收集水槽内多余的雨水,排入落水管。
[0027] 二、所述的根系生长控制层2,位于存水、排水沟槽1-1之上,该层的微孔排水进入存水、排水结构托盘I,同时防止根系和细小的基质颗粒进入存水、排水沟槽1-1。该层厚度为0.4-0.5mm,自下而上依次由PVC多孔板材2-1和防渗纤维滤毡2-2构成,PVC多孔板材2-1位于存水、排水沟槽1-1之上,防渗纤维滤毡2-2具有过滤雨水防止基质颗粒进入汇水槽1-1的功能。
[0028]三、所述的植物生长基质层3,为位于根系生长控制层2之上的轻质粒沙,具有固着植物的根系、与根系一起构成基质层微生态系统,净化雨水的功能。该层自下而上依次由50-80vol.%的粒径为12-15mm大颗粒砂粒、10-30vol.%的粒径为2-3mm的细砂粒和5-20vol.%的有机质(腐殖质)构成。在充满水后,孔隙率为10%左右。
[0029]四、所述的防尘保护过滤层4,为位于植物生长基质层3之上的纤维滤毡,毡上开孔,开孔处种植植物,具有防尘功效。尺寸由现场条件确定,每片最小应该在Im X lm。
[0030]五、所述的植被层5,根据不同地区的气候条件,和当地的优势物种,选择根系符合要求和景观功能的植物。通常为紫景天,花蔓草,串珠草,长春花,长生花等。
[0031]所述工艺段的过程为:
[0032]雨水经过防尘保护过滤层4,进入植物生长基质层3,在植物生长基质层3内被植物吸收利用,剩余的雨水渗滤经过根系生长控制层2进入存水、排水沟槽1-1,当存水、排水沟槽1-1内的水充满后,通过溢流口 1-4排水进入汇水管1-2排出。
[0033]具体实施方式二:本实施方式中所述雨水利用与空气净化生态屋顶由若干个湿地生态系统模块构成。如图2所示,以两个模块为例,模块与模块之间通过防水、保水、排水结构托盘I顶部的衔接沿1-3利用螺丝1-4连接,模块与模块之间的排水管1-2通过法兰连接,构成排水管网,水管通过管箍固定在屋面上。
[0034]在现场操作中,任何屋顶都要进行防渗膜安装,测试防渗的效果,达标后,进行根系生长控制层安装。
[0035]安装过程为:先利用沥青粘固存水、排水结构托盘I,同时利用螺丝1-4连接存水、排水结构托盘I,利用法兰连接汇水管1-2,并利用管箍固定排水管;试水后,铺设根系生长控制层2;其后铺设植物生长基质层3、种植植物;铺设防尘保护过滤层4,组建完成。
[0036]具体实施方式三:本实施方式中,存水、排水结构托盘I通过沥青粘固定在屋面上,按着原设计的排水坡降,保持原坡降安装。

Claims (9)

1.一种雨水利用与空气净化生态屋顶,其特征在于所述屋顶由多个相互连接的湿地生态系统模块构成,所述湿地生态系统模块由存水、排水结构托盘(I)、根系生长控制层(2)、植物生长基质层(3)、防尘保护过滤层(4)、植被层(5)构成,其中: 所述的存水、排水结构托盘(I)底部的内部布置有存水、排水沟槽(1-1 ),存水、排水结构托盘底(I)部的外部设置有汇水管(1-2 ),存水、排水沟槽(1-1)与汇水管(1-2 )相连接; 所述的根系生长控制层(2)位于存水、排水沟槽之上; 所述的植物生长基质层(3)位于根系生长控制层(2)之上; 所述的防尘保护过滤层(4)为纤维滤毡,毡上开孔,位于植物生长基质层(3)之上; 所述的植被层(5)位于防尘保护过滤层(4)之上。
2.根据权利要求1所述的雨水利用与空气净化生态屋顶,其特征在于所述存水、排水结构托盘(I)为矩形槽体,存水、排水沟槽(1-1)为梯形结构。
3.根据权利要求1所述的雨水利用与空气净化生态屋顶,其特征在于所述存水、排水结构托盘(I)为PVC板材或混凝土结构材料,厚度为0.8-10_。
4.根据权利要求1、2或3所述的雨水利用与空气净化生态屋顶,其特征在于所述存水、排水结构托盘(I)的底部侧壁上开有溢流口( 1-4),存水、排水沟槽(1-1)经溢流口( 1-4)与汇水管(1-2)相连接。
5.根据权利要求1所述的雨水利用与空气净化生态屋顶,其特征在于所述根系生长控制层(2)厚度为0.4-0.5mm。
6.根据权利要求1或5所述的雨水利用与空气净化生态屋顶,其特征在于所述根系生长控制层(2)自下而上依次由PVC多孔板材(2-1)和防渗纤维滤毡(2-2)构成,PVC多孔板材Ο-ΐ) 位于存水、排水沟槽(1-1) 之上。
7.根据权利要求1所述的雨水利用与空气净化生态屋顶,其特征在于所述植物生长基质层(3)自下而上依次由大颗粒砂粒、细砂粒和有机质构成。
8.根据权利要求1所述的雨水利用与空气净化生态屋顶,其特征在于所述植被层(5)为紫景天、花蔓草、串珠草、长春花、长生花的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的雨水利用与空气净化生态屋顶,其特征在于所述湿地生态系统模块之间通过存水、排水结构托盘(I)顶部的衔接沿连接,各湿地生态系统模块之间的汇水管(1-2)通过法兰连接,构成排水管网。
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