CN108222383B - 一种利用屋面降雨进行室内降温的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用屋面降雨进行室内降温的方法及装置，该方法利用雨水收集单元收集屋面降雨，并将收集到的雨水通过雨水处理单元进行多级雨水处理，处理后的雨水再泵送至屋面，泵送至屋面的雨水分散在屋面进行室内降温；该装置的雨水收集单元连通雨水处理单元，雨水处理单元连通雨水输送单元；雨水收集单元包括雨水收集管道，雨水处理单元包括一级雨水处理单元和二级雨水处理单元，雨水输送单元包括雨水输送管，雨水输送管的进水口连通压水管，雨水输送管的出水口连通有漏水管。本发明针对大空间建筑物室内降温的目的，利用屋面降雨将其储存并在雨期过后加以利用，通过降雨蒸发对屋面以及室内空气进行降温，技术可行且较传统降温方法经济。
Description
技术领域
本发明属于雨水利用领域，具体涉及一种利用屋面降雨进行室内降温的方法及装置。
背景技术
在水资源越来越短缺的当下，雨水作为一种额外的待利用水资源，其处理与利用越来越受到人们的重视。海绵城市概念的产生与兴起，正是对应了这一理念，其中心思想为使城市能够像“海绵”一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。目前海绵城市的具体实施方向在城市建设上可体现为利用植草沟、渗水砖、雨水花园、下沉式绿地等“绿色”措施来组织排水，以“慢排缓释”和“源头分散”控制为主要规划设计理念，既避免了洪涝，又有效的收集了雨水。
热量的传递可以被划分为三种方式：热传导、热对流、热辐射。无论是温度的升高还是降低，都是基于此三种基本原理来进行。针对于室内降温，目前最流行的方式是利用空调制冷是室内温度降低，其基本原理是利用空调产生的冷气造成室内的冷热空气的对流，从而达到降温的目的。据有关资料显示，空调的年平均运行费用为每平方米建筑面积27.6元，针对于大空间建筑物联通高度较大，所耗费的运行成本会更高。因此要是采用此法对大跨度的建筑物进行室内降温，不仅初期投资成本较高，其运行成本也较大。
发明内容
针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种利用屋面降雨进行室内降温的方法及装置，克服现有室内降温方法应用于大空间建筑物的情况下会产生初期投资较大以及运行成本较高的缺陷。
为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：
一种利用屋面降雨进行室内降温的方法，该方法对屋面降雨进行处理，包括以下步骤：利用雨水收集单元收集屋面降雨，并将收集到的雨水通过雨水处理单元进行多级雨水处理，处理后的雨水再泵送至屋面，泵送至屋面的雨水分散在屋面进行室内降温。
一种利用屋面降雨进行室内降温的装置，包括雨水收集单元，雨水收集单元连通有雨水处理单元，雨水处理单元连通有雨水输送单元；
所述的雨水收集单元包括雨水收集管道，雨水收集管道的出水口连通城市地下的排水网管；
所述的雨水处理单元包括一级雨水处理单元和二级雨水处理单元；
所述的一级雨水处理单元包括长方体凹槽型的溢流池，溢流池内加工有分隔墙，分隔墙将溢流池分隔为进水腔和出水腔，分隔墙的高度低于溢流池的侧壁高度；所述进水腔的侧壁开设有溢流池进水管，溢流池进水管连通所述的排水网管，进水腔的侧壁下部还开设有溢流池浑水排出管；所述出水腔的侧壁下部开设有溢流池清水排出管；
所述的二级雨水处理单元包括静沉池，静沉池的侧壁上部开设有静沉池进水管，静沉池进水管连通所述的溢流池清水排出管，并且静沉池进水管的高度低于溢流池清水排出管的高度；所述静沉池的池底安装有离心泵，离心泵的进水端连通有软管，软管连通有集水管，集水管的管壁上开设有多个集水孔，集水管的两端安装有浮球，离心泵的出水端连通有压水管，压水管穿出静沉池的侧壁；
所述的雨水输送单元包括雨水输送管，雨水输送管的进水口连通所述的压水管，雨水输送管的出水口连通有漏水管。
本发明还具有如下区别技术特征：
所述的雨水收集管道的进水口连接屋顶天沟；所述漏水管的管壁上开设有多个漏水孔，漏水管安装在屋顶顶梁上。
所述的溢流池上盖有顶盖，顶盖上连通有通气管，顶盖上还开设有人孔，人孔下方的溢流池内布设有人梯。
所述的分隔墙上加工有多个竖向排列的卡槽，卡槽上安装有三角堰板，三角堰板平行于分隔墙，并且三角堰板的宽度等于分隔墙的宽度。
所述的静沉池上设有顶盖，顶盖上连通有通气孔，顶盖上还开设有人孔，人孔下方的静沉池内布设有人梯，顶盖上还开设有观察探测孔。
所述的静沉池进水管所在静沉池的侧壁内安装有进水缓冲板，进水缓冲板的底板平行于静沉池的池底，进水缓冲板的底板的高度低于静沉池进水管的高度，进水缓冲板的长度等于静沉池进水管所在侧壁的宽度，进水缓冲板的侧板垂直于静沉池进水管，并位于静沉池进水管的正对面，进水缓冲板的侧板上开设有多个进水孔。
所述的静沉池的池底安装有两根竖向的固定杆，固定杆上分别套有一个活动环，活动环连接所述的集水管的管壁。
所述静沉池的侧壁下部开设有排水管；
所述静沉池内设有溢流管，溢流管的上端位于静沉池内上部，溢流管的下端穿出静沉池的侧壁，并连通所述的排水管。
所述静沉池的池底开设有排砂管；
所述的雨水处理单元安装在地面内。
本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：
(Ⅰ)本发明针对大空间建筑物室内降温的目的，利用屋面降雨将其储存并在雨期过后加以利用，通过降雨蒸发对屋面以及室内空气进行降温，技术可行且较传统降温方法经济。
(Ⅱ)雨水作为一种天然水资源，具有较大的吸热能力，其比热容为4.2×103J/(kg℃)。利用房屋外部环境中的热能做功，使液体蒸发成气体，将环境中的热能转换为液体分子和由该液体蒸发变成的气体分子的热能和动能，从而阻隔了环境中的热能对房屋屋面进而对室内空气的传热，使室内温度处于一个较低的水平。
当雨水流经屋面时，由于水具有较大的比热容，屋面原有的一部分热能可以传递到水中，进而屋面的温度得以进一步降低，其基本原理是利用水与屋面之间的热传导对屋面进行降温。
(Ⅲ)本发明为实现利用收集到的雨水对屋面及室内进行降温的目的，整个过程分为降雨收集，降雨处理以及降雨输送三个步骤。其中，降雨处理设置的原因是初期降雨中，由于雨水裹挟了屋面上停留的泥沙以及其他其他沉积物，如果不加处理直接将其泵送至屋面，不仅会使屋面的杂质越来越多，而且会使雨水输送管道被泥沙等杂质堵塞布水滴头以及管道，使整个系统失灵，雨水处理设施的设置，提高了所收集的降雨的水质，利于雨水的输送与二次利用。
(Ⅳ)雨水收集利用了虹吸排水原理，增加了管道的过水能力，适应初期降雨暴雨强度较大的特点，保证雨水能及时的从屋面排走；在系统运作过程中，不产生任何对环境不利的有害物质，有较高的环境效益；
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的一级雨水处理单元的主视图的剖面图；
图3为本发明的一级雨水处理单元的左视图的剖面图；
图4为本发明的一级雨水处理单元的俯视图的剖面图；
图5为本发明的一级雨水处理单元的俯视图；
图6为本发明的二级雨水处理单元的主视图的剖面图；
图7为本发明的二级雨水处理单元的左视图的剖面图；
图8为本发明的二级雨水处理单元的俯视图的剖面图；
图9为本发明的二级雨水处理单元的俯视图；
图10为本发明的雨水收集单元的雨水收集管道的连接示意图。
图中各标号表示为:1-雨水收集单元，2-雨水处理单元，3-雨水输送单元；4-溢流池，5-分隔墙，6-进水腔，7-出水腔，8-溢流池进水管，9-溢流池浑水排出管，10-溢流池清水排出管，11-静沉池，12-静沉池进水管，13-离心泵，14软管，15-集水管，16-浮球，17-压水管，18-漏水管，19-屋顶天沟，20-屋顶顶梁，21-进水缓冲板，22-固定杆，23-活动环，24-排水管，25-溢流管，26-排砂管，27-雨水斗，28-雨水篦；
(1-1)-雨水收集管道，(1-2)-排水网管；
(2-1)-一级雨水处理单元，(2-2)-二级雨水处理单元；
(3-1)-雨水输送管；
(4-1)-顶盖，(4-2)-通气管，(4-3)-人孔，(4-4)-人梯；
(5-1)-卡槽，(5-2)-三角堰板；
(11-1)-顶盖，(11-2)-通气孔，(11-3)-人孔，(11-4)-人梯，(11-5)-观察探测孔；
(21-1)-进水孔。
以下结合说明书附图和具体实施方式对本发明做具体说明。
具体实施方式
本发明利用雨水收集单元收集屋面降雨，并将收集到的雨水通过雨水处理单元进行多级雨水处理，处理后的雨水再泵送至屋面，泵送至屋面的雨水分散在屋面进行室内降温，在雨水收集单元的雨水收集管道1-1的进水口连接屋顶天沟19，设计属于虹吸排水，虹吸排水的具体原理为将雨水收集管道设计为满流，区别于传统排水管道的非满流状态，在雨水管道中形成压力流时，在管段的一定部位会形成负压，进而对雨水口的降雨形成一定的抽吸作用，从而加大了雨水管道的过水能力。
雨水收集单元1连通有雨水处理单元2，雨水处理单元2设置的原因是初期降雨中，由于雨水裹挟了屋面上停留的泥沙以及其他其他沉积物，为防止直接将其泵送至屋面使屋面的杂质越来越多，而且会使雨水输送管道被泥沙等杂质堵塞漏水管18的漏水孔以及管道，导致整个系统失灵，所以设置了雨水处理单元2，雨水处理单元2连通有雨水输送单元3；雨水处理单元2包括一级雨水处理单元2-1和二级雨水处理单元2-2，其中一级雨水处理单元2-1杂质去除率为40％；二级雨水处理单元2-2杂质去除率为50％；一级雨水处理单元2-1包括长方体凹槽型的溢流池4，溢流池4内加工有分隔墙5，分隔墙5将溢流池4分隔为进水腔6和出水腔7，分隔墙5的高度低于溢流池4的侧壁高度；进水腔7的侧壁开设有溢流池进水管8，溢流池进水管8连通排水网管1-2，进水腔6的侧壁下部还开设有溢流池浑水排出管9；出水腔7的侧壁下部开设有溢流池清水排出管10；二级雨水处理单元2-2包括静沉池11，静沉池11的侧壁上部开设有静沉池进水管12，静沉池进水管12连通所述的溢流池清水排出管10，并且静沉池进水管12的高度低于溢流池清水排出管10的高度，雨水静沉池的工作原理相当于平流式沉淀池，从雨水溢流池4流出的较为清洁的雨水从静沉池进水管12流入，以较为均匀的断面流速流向雨水收集区，在此过程中，残留在雨水中的杂质在重力的作用下，沉积在池底，从而使其得到有效去除，雨水进一步得到水质提升；静沉池11的池底安装有离心泵13，离心泵13的进水端连通有软管14，软管14连通有集水管15，集水管15的管壁上开设有多个集水孔，集水管15的两端安装有浮球16，离心泵13的出水端连通有压水管17，压水管17穿出静沉池11的侧壁，处理后的雨水在离心泵13的抽吸作用下，流入集水管15，之后由离心泵13连接的软管14收集，由离心泵13送至雨水输送单元3。
雨水输送单元3包括雨水输送管3-1，雨水输送管3-1的进水口连通压水管17，雨水输送管3-1的出水口连通有漏水管18，漏水管18的管壁上开设有多个漏水孔，漏水孔的结构采用防堵塞内镶片式滴头，有效避免了滴头内泥沙的聚集，进而提高了漏水孔的抗堵塞性能以及布水的布水均匀性。漏水管18安装在屋顶顶梁20上，雨水经漏水管18上的多个漏水孔以小流量流出，流经屋面蒸发吸热，至屋面末端蒸发殆尽，从而有效地降低了屋面的温度，在设计小流量下，当雨水到达屋面边缘时，雨水恰好被蒸发殆尽，从而节省了雨水用水量，经济且环保。
本发明针对大空间建筑物室内降温的目的，利用屋面降雨将其储存并在雨期过后加以利用，通过降雨蒸发对屋面以及室内空气进行降温，技术可行且较传统降温方法经济。雨水作为一种天然水资源，具有较大的吸热能力，其比热容为4.2×103J/(kg℃)。利用房屋外部环境中的热能做功，使液体蒸发成气体，将环境中的热能转换为液体分子和由该液体蒸发变成的气体分子的热能和动能，从而阻隔了环境中的热能对房屋屋面进而对室内空气的传热，使室内温度处于一个较低的水平。当雨水流经屋面时，由于水具有较大的比热容，屋面原有的一部分热能可以传递到水中，进而屋面的温度得以进一步降低，其基本原理是利用水与屋面之间的热传导对屋面进行降温。
遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1：
本实施例给出一种利用屋面降雨进行室内降温的方法，该方法对屋面降雨进行处理，包括以下步骤：利用雨水收集单元收集屋面降雨，并将收集到的雨水通过雨水处理单元进行多级雨水处理，处理后的雨水再泵送至屋面，泵送至屋面的雨水分散在屋面进行室内降温。
实施例2：
如图1至图10所示，本实施例给出一种利用屋面降雨进行室内降温的装置，包括雨水收集单元1，雨水收集单元1连通有雨水处理单元2，雨水处理单元2连通有雨水输送单元3；雨水收集单元1包括雨水收集管道1-1，雨水收集管道1-1的出水口连通城市地下的排水网管1-2；雨水处理单元2包括一级雨水处理单元2-1和二级雨水处理单元2-2；一级雨水处理单元2-1包括长方体凹槽型的溢流池4，溢流池4内加工有分隔墙5，分隔墙5将溢流池4分隔为进水腔6和出水腔7，分隔墙5的高度低于溢流池4的侧壁高度；进水腔7的侧壁开设有溢流池进水管8，溢流池进水管8连通所述的排水网管1-2，进水腔6的侧壁下部还开设有溢流池浑水排出管9，溢流池浑水排出管9连通城市地下网管，将浑水排出；出水腔7的侧壁下部开设有溢流池清水排出管10；二级雨水处理单元2-2包括静沉池11，静沉池11的侧壁上部开设有静沉池进水管12，静沉池进水管12连通所述的溢流池清水排出管10，并且静沉池进水管12的高度低于溢流池清水排出管10的高度；静沉池11的池底安装有离心泵13，离心泵13的进水端连通有软管14，软管14连通有集水管15，集水管15的管壁上开设有多个集水孔，集水管15的两端安装有浮球16，离心泵13的出水端连通有压水管17，压水管17穿出静沉池11的侧壁；雨水输送单元3包括雨水输送管3-1，雨水输送管3-1的进水口连通压水管17，雨水输送管3-1的出水口连通有漏水管18。雨水收集管道1-1的进水口连接屋顶天沟19，具体的，雨水收集管道1-1的进水口为雨水斗27，用于更好的收集雨水，雨水斗27上安装有雨水篦28可以过滤雨水中的杂质。
漏水管18的管壁上开设有多个漏水孔，漏水管安装在屋顶顶梁20上。
本实施例中，溢流池4上盖有顶盖4-1，顶盖4-1可以对溢流池4进行遮盖，顶盖4-1上连通有通气管4-2，通气管4-2可以将雨水处理过程中的多余气体及时排到溢流池4外，顶盖4-1上还开设有人孔4-3，人孔4-3下方的溢流池4内布设有人梯4-4，方便工作人员进入溢流池4内进行装置内部部件的调整和维修。
具体的，分隔墙5上加工有多个竖向排列的卡槽5-1，卡槽5-1上安装有三角堰板5-2，三角堰板5-2平行于分隔墙5，并且三角堰板5-2的宽度等于分隔墙5的宽度。三角堰板5-2利用卡槽5-1上调整竖向高度，对堰上水头进行流量控制，使上层清水以一定的流量流入出水腔7。
具体的，静沉池11上设有顶盖11-1，顶盖4-1可以对静沉池11进行遮盖，顶盖11-1上连通有通气孔11-2，通气管4-2可以将雨水处理过程中的多余气体及时排到静沉池11外，顶盖11-1上还开设有人孔11-3，人孔11-3下方的静沉池11内布设有人梯11-4，方便工作人员进入静沉池11内进行装置内部部件的调整和维修。顶盖11-1上还开设有观察探测孔11-5，可以实时观测静沉池11内的水位以及工作情况。
实施例3：
本实施例在实施例2的基础上，在静沉池进水管12所在静沉池11的侧壁内安装有进水缓冲板21，进水缓冲板21的底板平行于静沉池11的池底，进水缓冲板21的底板的高度低于静沉池进水管12的高度，进水缓冲板21的长度等于静沉池进水管12所在侧壁的宽度，进水缓冲板21的侧板垂直于静沉池进水管12，并位于静沉池进水管12的正对面，进水缓冲板21的侧板上开设有多个进水孔21-1，通过进水缓冲板21对进入静沉池11的水流进行缓冲，使进水流量分布更为均匀。
静沉池11的池底安装有两根竖向的固定杆22，固定杆22上分别套有一个活动环23，活动环23连接集水管15的管壁，从而将集水管15的平面位置固定，集水管15的竖向位置随水面的高低而浮动，且始终保持在水面位置，有利于上层清水的出流。
实施例4：
本实施例在实施例2的基础上，在静沉池11的侧壁下部开设有排水管24；静沉池11内设有溢流管25，溢流管25的上端位于静沉池11内上部，溢流管25的下端穿出静沉池11的侧壁，并连通所述的排水管24。当静沉池11内的水位过高时，溢流管25能将多余的水排出静沉池，排水管24和溢流管25能够防止静沉池11内的水位过高时对静沉池11内部结构造成损坏，当静沉池11内部部件和零件需要维护时，可以通过排水管24将静沉池11内的水排干，然后再进入静沉池11进行作业。在静沉池11的池底开设有排砂管26，可以及时将雨水中沉积的杂质和污泥排出静沉池11。雨水处理单元2安装在地面内，即方便美观，而且不用占用太大的空间，可以节省空间。
Claims (3)
1.一种利用屋面降雨进行室内降温的装置，其特征在于，包括雨水收集单元(1)，雨水收集单元(1)连通有雨水处理单元(2)，雨水处理单元(2)连通有雨水输送单元(3)；
所述的雨水收集单元(1)包括雨水收集管道(1-1)，雨水收集管道(1-1)的出水口连通城市地下的排水网管(1-2)；
所述的雨水处理单元(2)包括一级雨水处理单元(2-1)和二级雨水处理单元(2-2)；
所述的一级雨水处理单元(2-1)包括长方体凹槽型的溢流池(4)，溢流池(4)内加工有分隔墙(5)，分隔墙(5)将溢流池(4)分隔为进水腔(6)和出水腔(7)，分隔墙(5)的高度低于溢流池(4)的侧壁高度；所述进水腔(6)的侧壁开设有溢流池进水管(8)，溢流池进水管(8)连通所述的排水网管(1-2)，进水腔(6)的侧壁下部还开设有溢流池浑水排出管(9)；所述出水腔(7)的侧壁下部开设有溢流池清水排出管(10)；
所述的二级雨水处理单元(2-2)包括静沉池(11)，静沉池(11)的侧壁上部开设有静沉池进水管(12)，静沉池进水管(12)连通所述的溢流池清水排出管(10)，并且静沉池进水管(12)的高度低于溢流池清水排出管(10)的高度；所述静沉池(11)的池底安装有离心泵(13)，离心泵(13)的进水端连通有软管(14)，软管(14)连通有集水管(15)，集水管(15)的管壁上开设有多个集水孔，集水管(15)的两端安装有浮球(16)，离心泵(13)的出水端连通有压水管(17)，压水管(17)穿出静沉池(11)的侧壁；
所述的雨水输送单元(3)包括雨水输送管(3-1)，雨水输送管(3-1)的进水口连通所述的压水管(17)，雨水输送管(3-1)的出水口连通有漏水管(18)；
所述的雨水收集管道(1-1)的进水口连接屋顶天沟(19)；所述漏水管(18)的管壁上开设有多个漏水孔，漏水管18安装在屋顶顶梁(20)上；
所述的分隔墙(5)上加工有多个竖向排列的卡槽(5-1)，卡槽(5-1)上安装有三角堰板(5-2)，三角堰板(5-2)平行于分隔墙(5)，并且三角堰板(5-2)的宽度等于分隔墙(5)的宽度；
所述的静沉池进水管(12)所在静沉池(11)的侧壁内安装有进水缓冲板(21)，进水缓冲板(21)的底板平行于静沉池(11)的池底，进水缓冲板(21)的底板的高度低于静沉池进水管(12)的高度，进水缓冲板(21)的长度等于静沉池进水管(12)所在侧壁的宽度，进水缓冲板(21)的侧板垂直于静沉池进水管(12)，并位于静沉池进水管(12)的正对面，进水缓冲板(21)的侧板上开设有多个进水孔(21-1)；
所述的静沉池(11)的池底安装有两根竖向的固定杆(22)，固定杆(22)上分别套有一个活动环(23)，活动环(23)连接所述的集水管(15)的管壁；
所述静沉池(11)的侧壁下部开设有排水管(24)；
所述静沉池(11)内设有溢流管(25)，溢流管(25)的上端位于静沉池(11)内上部，溢流管(25)的下端穿出静沉池(11)的侧壁，并连通所述的排水管(24)；
所述静沉池(11)的池底开设有排砂管(26)；所述的雨水处理单元(2)安装在地面内。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的溢流池(4)上盖有顶盖(4-1)，顶盖(4-1)上连通有通气管(4-2)，顶盖(4-1)上还开设有人孔(4-3)，人孔(4-3)下方的溢流池(4)内布设有人梯(4-4)。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的静沉池(11)上设有顶盖(11-1)，顶盖(11-1)上连通有通气孔(11-2)，顶盖(11-1)上还开设有人孔(11-3)，人孔(11-3)下方的静沉池(11)内布设有人梯(11-4)，顶盖(11-1)上还开设有观察探测孔(11-5)。
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