CN108019001A - 一种绿色屋顶及节水系统 - Google Patents

Abstract

一种绿色屋顶及节水系统，属于建筑领域。绿色屋顶包括植被生长结构层、辅助结构层、框架式主体等。绿色屋顶通过植被的种植来实现雨水的利用，并调节温度，同时还实现了净化空气的目的。

Description

一种绿色屋顶及节水系统

技术领域

本发明涉及建筑领域，具体而言，涉及一种绿色屋顶及节水系统。

背景技术

绿色屋顶即为在各类建筑物、构筑物、屋顶、露台进行造园、种植绿植的统称。绿色屋顶可增加城市绿化面积；减缓城市“热岛效应”；净化空气开拓绿化空间，对提高生活质量及美化城市有着极其重要的意义。

当今，欧洲已有国家把绿色屋顶系统作为强制性标准来执行，德国最早开发绿色屋顶技术，到2007年，德国的屋顶绿化已达到80％左右，绿色屋顶已成为整个城市绿地系统的重要组成部分。美国专家测算，芝加哥的绿色屋顶每年可节约能源约1亿美元，节约720*106W电量。日本于2001年修订城市绿地保护法，提出了“屋顶绿化设施配备计划”，规定新建建筑物占地面积超过1000m²者，屋顶必须有20％为绿色植物覆盖，否则要被予以罚款。

近年来，我国南方城市的屋顶绿化建设速度特较快、绿化面积显著增加。但北方地区因气候条件苛刻、降雨量不规则，造成屋顶植物生长困难；又因在传统屋顶种植绿植，植物根系会对建筑结构造成侵蚀；灌溉，排水困难及维护成本过高等因素造成绿色屋顶技术在北方不能较好的推广。

发明内容

基于现有技术的不足，本发明提出了一种绿色屋顶及节水系统。

本发明是这样实现的：

一种绿色屋顶，被建设于房屋顶部，包括：

植被生长结构层，植被生长结构层被构造来提供植被生长所需的土壤；

辅助结构层，辅助结构层固定于房屋顶部，植被生长结构层依托于辅助结构层设置，辅助结构层至少包括排蓄水层和被构造来阻止植被根系破坏屋顶的阻根层，排蓄水层与阻根层相互邻近设置；

固定于房屋顶部的框架式主体，主体具有支撑体和启闭盖，支撑体和启闭盖共同限定内腔，支撑体的一端固定于房屋顶部，支撑体的另一端连接于启闭盖，启闭盖具有可选的开启状态和关闭状态并由定时开关进行调节，定时开关在白天使启闭盖处于开启状态并在夜晚使启闭盖处于关闭状态；

植被生长层、辅助结构层均设置于内腔，且辅助结构层位于植被生长层与房屋顶部之间；

处于开启状态时，启闭盖允许植被生长层暴露于阳光下以便植被接受光照进行光合作用；处于关闭状态时，启闭盖使生长于述植被生长层以及生长于植被生长层的制备与外界环境隔离；

设置于启闭盖的雨水收集器，雨水收集器被构造成收集雨水；

设置于排蓄水层之内的集水箱，集水箱被构造成存储由雨水收集器收集的雨水以及由排蓄水层渗透的水；

定时供水装置，定时供水装置包括洒水器、定时器以及设置于集水箱内的水泵，洒水器与定时器均与水泵匹配连接，且洒水器的喷头朝向植被生长层，定时器被配置来按照预设模式进行洒水。

在其他的一个或多个示例中，阻根层为凹槽状结构体，凹槽状结构体具有底壁和围壁，围壁延伸至植被生长层，底壁的厚度大于围壁的厚度。

在其他的一个或多个示例中，凹槽结构体由耐腐蚀的材料制作而成，优选地，材料包括高密度聚乙烯。

在其他的一个或多个示例中，绿色屋顶还包括隔离层，隔离层被构造来透水并防止土壤流失，隔离层设置于阻根层与排蓄水层之间，优选地，隔离层采用无纺布制作而成。

在其他的一个或多个示例中，植被生长层与排蓄水层之间还设置有过滤层，过滤层具有孔隙过滤系统。

在其他的一个或多个示例中，孔隙过滤系统由堆积的碎石或卵石构成，优选地，碎石、卵石的粒径为20～30mm，更优选地，堆积的碎石或卵石的厚度为80～mm。

在其他的一个或多个示例中，排蓄水层包括硬质材料制作而成的肋片和横栅，肋片和横栅纵横交错并形成多个网格孔。

在其他的一个或多个示例中，横栅在距离边缘预设高度出设置卡接缝，肋片插接于卡接缝以肋片与横栅之间预留流体流通的通道。

在其他的一个或多个示例中，排蓄水层底部设置有流体引导板，流体引导板是倾斜设置以引导流体向集水箱汇聚。

优选地，流体引导板的倾斜角度2～4°。

一种节水系统，包括如前述的绿色屋顶。

有益效果：

本发明提供的绿色屋顶具有以下优点：

1、有效地利用房屋顶部的闲置空间，通过种植制备可以起到一定的夏天降温，冬天保暖的作用。在夏季，屋顶植被能够吸收太阳辐射带来的热量，阻止屋顶表面温度升高。在冬季，能够阻止外界冷空气对顶层房间的入侵，起到防寒保温的作用。让建筑物能够冬暖夏凉。

2、绿色屋顶充分利用自然降水进行植物浇水，从而减少人工灌溉用水。另外，收集到的水还可以被用来进行净化进行二次利用。

3、绿色屋顶还具有维持大气中氧和二氧化碳的平衡的作用，还具有防尘、降噪等等作用。绿色屋顶还能够降低噪音，吸收有害气体。通过研究表明，植物能够吸收声波，将噪音降低3db。并且许多植物对不同有害、有毒气体具有一定的吸收、同化作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的绿色屋顶的结构示意图；

图2示出了图1提供的绿色屋顶中水泵、洒水器、蓄水池的连接结构示意图；

图3示出了本发明实施例中。

图标：101-混凝土屋顶；102-找平层；103-防水层；104-阻根层；105-隔离层；106-排蓄水层；107-集水箱；108-横栅；109-过滤层；110-覆土层；120-植被层；130-洒水器；140-启闭盖；111-肋片；150-蓄水池；160-水泵。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，在不矛盾或冲突的情况下，本发明的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本发明中，常规的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本发明公开的内容自制。在本发明中，为了突出本发明的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略，或仅作简单描述。

本发明提供的绿色屋顶顺应绿色、环保的要求，具有较好的综合价值。实践中，绿色屋顶为屋顶披上了“外衣”，有太阳辐射的绿色屋顶能为建筑物降低平均温度7℃，夜间能起到保温作用，相比于无绿色屋顶的建筑物顶层平均温度高3.7℃，测量数据如下表1和表2。

表1屋顶白天温度

表2屋顶夜间温度

通过以上表格可以很明显的发现，通过在建筑物(房屋)的屋顶设置绿色屋顶结构，可以有效地改善温度，具体是在昼间降温，夜间增温。表中，a.屋顶隔热板下表面、b隔热板下空气层、c.隔热板下屋顶上表面。

本发明提供的绿色屋顶主要包括水循环系统，植物生长系统两大部分构成。其中，水循环系统包括洒水装置、集水装置、动力装置。动力装置可以将集水装置内收集的水通过洒水装置向植物生长系统喷洒。植物生长系统在确保植被正常生长的同时，还通过适当的结构收集水，并且还可通过适当的结构对水进行过滤等处理。

以下结合附图，对本发明实施例提供的绿色屋顶和节水系统进行详述。

参阅图1至图3。

本实施例提供了一种绿色屋顶，其被建设于房屋顶部。应当指出的是，由于绿色屋顶需要种植植被，因此，设置有且应当设置用水系统，因此，在建设绿色屋顶之前，对现有的屋顶进行改造是有必要的和有较佳的选择。

通常地，建筑物都具有钢筋混凝土屋顶101，进一步还可以设置防水层103。或者，在一些建筑物修建中，在钢筋混凝土屋顶101修筑完成后，还要设置找平层102，然后再设置防水层103。

基于这样的房屋，本发明的绿色屋顶是设置在防水层103之上的，但是，绿色屋顶也可以被修建在适宜的屋顶上。

以下进行详细阐述。

绿色屋顶包括植被生长结构层、辅助结构层、框架式主体、雨水收集器、集水箱107、定时供水装置。各个装置共同配合实现一种绿色环保的建筑综合体。

其中，植被生长结构层被构造来提供植被生长的土壤。绿色屋顶由于受到环境因素限制，其植物选择有特殊要求，因此一般选择耐旱、抗寒能力强，根系短小、不易倒伏、生长迅速、管理粗放的当地植物。根据气候条件选择地被植物。

由于屋顶绿化土层薄，易干旱，而砂质土壤由于它的持水性弱，因此不能单独使用，黏土是最适合白车轴草生长的土壤，但是个体粒子之间空间小，水分不能轻易排出，所以与砂质土壤一起使用最佳。粉砂土虽然肥沃，但是比重大易沉降，所以不适合用在屋顶绿化。泥炭土呈酸性，适宜白车轴草的生长。所以土壤选择黏土、砂质土壤、处理好的泥炭土混合使用。采用6:3:1的比例。黏土成分在60％左右时称为黏壤土，此时土壤具有保水性、通透性并且肥沃。

辅助结构层固定于房屋顶部。辅助结构层为植被生长层提供支撑，并且还能够对渗入下层的水进行收集、过滤等一重或多重操作。

植被生长结构层依托于辅助结构层设置，本实施例，具体地是，植被生长结构层生长在辅助结构层上方。辅助结构层至少包括排蓄水层106和被构造来阻止植被根系破坏屋顶的阻根层104，且排蓄水层106与阻根层104相互邻近设置。

其中，在其他的一个或多个示例中，阻根层104为凹槽状结构体，凹槽状结构体具有底壁和围壁，围壁延伸至植被生长层，底壁的厚度大于围壁的厚度。在其他的一个或多个示例中，凹槽结构体由耐腐蚀的材料制作而成，优选地，材料包括高密度聚乙烯。换言之，阻根层104形似凹槽，具有底面，以及四周的侧面。从底面延伸至植被生长层(通常包括植被固定架或称植被层120、以及提供植被生长土壤的覆土层110)侧面，其中底面最厚。阻根层104防止主根与侧根穿透破坏建筑物，材料为高强度聚乙烯(HDPE)，它具有强度高，延伸性能较好，变形模量大，耐酸碱、抗腐蚀，耐老化，防渗性能好等特点。同时PE制品又极强的化学惰性,抗变性能力极强，可以保持较长使用年限。

其中，在其他的一个或多个示例中，排蓄水层106包括硬质材料制作而成的肋片111和横栅108，肋片111和横栅108纵横交错并形成多个网格孔。改进示例中，横栅108在距离边缘预设高度出设置卡接缝。肋片111插接于卡接缝以肋片111与横栅108之间预留流体流通的通道。这样的设计可以使得绿色屋顶内壁空气流动更加自然和顺畅，有利于减少异味，并且还可以简化结构。

更优地，排蓄水层106底部设置有流体引导板，流体引导板是倾斜设置以引导流体向集水箱107汇聚。作为一种有益的改进，流体引导板的倾斜角度2～4°，优选为地3°，倾斜角度是指相对于水平面流体引流板在水平面的向上倾斜。在一些示例中，流体引导板呈锥形。通过设置倾斜的流体引导板可以使得雨水或者植被生长层的渗漏的水的收集更加简单，可以简化结构，避免设置复杂结构的收集系统。

更进一步地，改进的示例中，辅助结构层还包括隔离层105，其设置在阻根层104以及排蓄水层106之间。隔离层105作用为防止泥土流失，材料采用一层无纺纱布，能透水，又能防止土壤被水带走。在其他的一个或多个示例中，绿色屋顶还包括隔离层105，隔离层105被构造来透水并防止土壤流失，隔离层105设置于阻根层104与排蓄水层106之间，优选地，隔离层105采用无纺布制作而成。

在其他改进中，在其他的一个或多个示例中，植被生长层与排蓄水层106之间还设置有过滤层109。过滤层109具有孔隙过滤系统。在其他的一个或多个示例中，孔隙过滤系统由堆积的碎石或卵石构成。优选地，碎石、卵石的粒径为20～30mm。更优选地，堆积的碎石或卵石的厚度为80～100mm。

框架式主体固定于房屋顶部，构成绿色屋顶的主体和外部框架，为其他构件、部件的安装和固定提供着力点，以及放置空间。一种示例中，主体具有支撑体和启闭盖140，支撑体和启闭盖140共同限定内腔。其中，支撑体的一端固定(如螺栓锚固等)于房屋顶部，相应地，支撑体的另一端连接于启闭盖140。植被生长层、辅助结构层均设置于内腔，且辅助结构层位于植被生长层与房屋顶部之间。

所述的启闭盖140具有可选的开启状态和关闭状态，并且所述的开启状态和关闭状态由定时开关进行调节。定时开关在白天使启闭盖140处于开启状态并在夜晚使启闭盖140处于关闭状态。处于开启状态时，启闭盖140允许植被生长层暴露于阳光下以便植被接受光照进行光合作用；处于关闭状态时，启闭盖140使生长于述植被生长层以及生长于植被生长层的制备与外界环境隔离。

定时开关可以通过操纵电机旋转来实现启闭盖140的动作，从而实现更自动化的操作。此外，通过定时地启闭前述的启闭盖140，可以使种植的植被更好地获得阳光，以实现生长，同时还能起到调节温度等作用、减少人工操作的人力消耗等。

雨水收集器设置于启闭盖140，并且是被用来收集雨水。更好地，雨水收集器是设置在启闭盖140的外壁的，并且在启闭盖140处于关闭状态和开启状态下均能够进行雨水的收集。雨水收集器可以是集雨盘、集雨槽等等。进一步地，雨水收集器还匹配设置管道系统，以便将收集到的雨水输出至期望的位置，如特别地设置的储水塔、储水窖、蓄水池150等。或者，还可以将雨水收集器直接连接在洒水装置上。

本发明实施例中排蓄水层106之内设置集水箱107，且集水箱107被构造成存储由雨水收集器收集的雨水以及由排蓄水层106渗透的水。正如前述，集水箱107通过管道(如聚乙烯管道)与集水箱107连接。另外，因此，集水箱107是用来收集排蓄水层106渗漏的水，因此，集水箱107更好地是被设置在排蓄水层106底部，从而通过汇聚在重力下渗漏的水。此外，通过设置集水箱107可以是管道系统中的水输送量骤然变化程度大大减小，从而为各个输送设备的正常工作提供更好的调节，避免设备由于管路系统中的压力、输送流量等急剧变化而损坏等问题，同时也有利于用水的调节。

定时供水装置被设置用来对种植的植被进行定时浇水。定时供水装置包括洒水器130、定时器以及设置于集水箱107内的水泵160。其中，洒水器130与定时器均与水泵160匹配连接，且洒水器130的喷头朝向植被生长层。定时器被配置来按照预设模式进行洒水。通过设置定时供水装置按照预定的模式浇水，可以减小使用者的操作难度和强度。定时浇水还可以实现水资源更大的利用率。即，在实现更好地提供植被用水的情况下，还能够减少水浪费。另外，洒水操作结合空气温度进行调节可以实现调整植被以及屋顶的温度，尤其是在夏天，通过浇水操作可以在一定程度上改善温度，实现夏凉。

一种具体的绿色屋顶示例可以参见图1。

基于前述的绿色屋顶，本发明实施例中还提供了一种节水系统，其包括如前述的绿色屋顶。节水系统包括水塔、过滤器，水塔和过滤器分别与所述绿色屋顶的集水箱107连接，集水箱107中的水可以通过水泵160等流体泵送机构通过过滤器经净化后输出至水塔，水塔可以与房屋的用水系统连接。这样的绿色屋顶可以用在水资源不丰富，尤其是乡村等市政供水不完善的地区。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种绿色屋顶，被建设于房屋顶部，其特征在于，包括：

植被生长结构层，所述植被生长结构层被构造来提供植被生长所需的土壤；

辅助结构层，所述辅助结构层固定于所述房屋顶部，所述植被生长结构层依托于所述辅助结构层设置，所述辅助结构层至少包括排蓄水层和被构造来阻止植被根系破坏屋顶的阻根层，所述排蓄水层与所述阻根层相互邻近设置；

固定于所述房屋顶部的框架式主体，所述主体具有支撑体和启闭盖，所述支撑体和所述启闭盖共同限定内腔，所述支撑体的一端固定于所述房屋顶部，所述支撑体的另一端连接于所述启闭盖，所述启闭盖具有可选的开启状态和关闭状态并由定时开关进行调节，所述定时开关在白天使所述启闭盖处于所述开启状态并在夜晚使所述启闭盖处于所述关闭状态；

所述植被生长层、所述辅助结构层均设置于所述内腔，且所述辅助结构层位于所述植被生长层与所述房屋顶部之间；

处于所述开启状态时，所述启闭盖允许所述植被生长层暴露于阳光下以便植被接受光照进行光合作用；处于所述关闭状态时，所述启闭盖使生长于述植被生长层以及生长于所述植被生长层的制备与外界环境隔离；

设置于所述启闭盖的雨水收集器，所述雨水收集器被构造成收集雨水；

设置于所述排蓄水层之内的集水箱，所述集水箱被构造成存储由所述雨水收集器收集的雨水以及由所述排蓄水层渗透的水；

定时供水装置，所述定时供水装置包括洒水器、定时器以及设置于所述集水箱内的水泵，所述洒水器与所述定时器均与所述水泵匹配连接，且所述洒水器的喷头朝向所述植被生长层，所述定时器被配置来按照预设模式进行洒水。

2.根据权利要求1所述的绿色屋顶，其特征在于，所述阻根层为凹槽状结构体，所述凹槽状结构体具有底壁和围壁，所述围壁延伸至所述植被生长层，所述底壁的厚度大于所述围壁的厚度。

3.根据权利要求2所述的绿色屋顶，其特征在于，所述凹槽结构体由耐腐蚀的材料制作而成，优选地，所述材料包括高密度聚乙烯。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的绿色屋顶，其特征在于，所述绿色屋顶还包括隔离层，所述隔离层被构造来透水并防止土壤流失，所述隔离层设置于所述阻根层与所述排蓄水层之间，优选地，所述隔离层采用无纺布制作而成。

5.根据权利要求1所述的绿色屋顶，其特征在于，所述植被生长层与所述排蓄水层之间还设置有过滤层，所述过滤层具有孔隙过滤系统。

6.根据权利要求5所述的绿色屋顶，其特征在于，所述孔隙过滤系统由堆积的碎石或卵石构成，优选地，所述碎石、所述卵石的粒径为20～30mm，更优选地，堆积的碎石或卵石的厚度为80～mm。

7.根据权利要求1所述的绿色屋顶，其特征在于，所述排蓄水层包括硬质材料制作而成的肋片和横栅，所述肋片和所述横栅纵横交错并形成多个网格孔。

8.根据权利要求7所述的绿色屋顶，其特征在于，所述横栅在距离边缘预设高度出设置卡接缝，所述肋片插接于所述卡接缝以所述肋片与所述横栅之间预留流体流通的通道。

9.根据权利要求1所述的绿色屋顶，其特征在于，所述排蓄水层底部设置有流体引导板，所述流体引导板是倾斜设置以引导流体向所述集水箱汇聚，优选地，所述流体引导板的倾斜角度2～4°。

10.一种节水系统，其特征在于，包括如根据权利要求1～9中任任意一项所述的绿色屋顶。