CN109356224A - 一种高层建筑雨水收集自循环利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高层建筑雨水收集自循环利用系统，包括玻璃幕墙集水系统、顶层集水系统和楼内中水循环系统，通过玻璃幕墙集水系统和顶层集水系统对雨水进行全方位的收集，并通过连通管网传输、净化、储存到楼层空间中，在需要时可调用储水池中的雨水进行消防、卫生用水，同时对两个集水部分进行喷淋清洁或灌溉，使用过后的水可经过再次循环回收利用。本发明可解决城市中心雨水淤积难以迅速排出的问题，解决当前城市内涝灾害、雨水径流污染等多项问题，并可实现雨水的就地消化和循环利用，减轻市政管道的雨洪压力，同时实现室内消防、绿化、玻璃幕墙清洗的自动喷淋，减少建筑用水量，缓解水资源短缺问题。

Description

一种高层建筑雨水收集自循环利用系统

技术领域

本发明涉及一种雨水收集系统，尤其涉及一种高层建筑雨水收集自循环利用系统。

背景技术

随着国民经济的发展和生态保护意识水平的不断提高，海绵城市设计与建设的呼声越来越高，实现雨水的收集和循环利用的要求不断提出。在城市核心地区，拥挤的道路、众多的高层建筑、狭小的绿地空间使得城市中心排水不畅、用水量大。故，如何利用高层建筑进行雨水收集利用，实现海绵城市的调蓄功能，对城市建设和生态环保有着重大的意义。

中国大中小城市的高层建筑急剧增多，加深了城市用水的压力，也扩大了城市生态环境矛盾。现阶段，针对高层建筑节水用水问题，业界普遍采用屋顶收集方法，如上海中心大厦等。仅仅利用高层建筑的屋顶进行雨水收集，该种方式的雨水收集率非常低，收集的雨水无法满足整栋建筑的用水需求。高层建筑的循环用水问题也未能得到解决。高层建筑玻璃幕墙的清洗带来的高花费、高风险也是社会当下关注的问题。此外，高层建筑的深地基和大自重对周边范围的地下水影响很大：土体被挤密、绿地被占用导致周边土体的孔隙率降低，雨水下渗阻滞，容易造成城市中心雨水淤堵，城市看海的现象。基于低影响开发的城市建设思路，如何缓解城市高层建筑对城市肌理的破坏，实现雨水就地的循环利用，是当前海绵城市规划建设中重要的组成部分。

因此需对高层建筑的集水用水进行研究，改变现有的收集形式，设计出一种可以高效收集雨水、提高循环使用率的集水用水方式，提高城市节水灌溉能力和雨水调蓄能力，减缓城市用水压力，缓和生态环境问题。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种高层建筑雨水收集自循环利用系统，实现高层建筑对雨水的高效收集，能够满足建筑的日常用水需求，实现雨水的循环利用，并且缓解城市供水和净水压力，达到绿色生态环保要求。

技术方案：本发明包括玻璃幕墙集水系统、顶层集水系统和楼内中水循环系统，所述的玻璃幕墙集水系统及顶层集水系统均与楼内中水循环系统连接；所述的玻璃幕墙集水系统包括纵横交错的储水管和输水管，所述的储水管外侧包裹有幕墙横向支撑，输水管外侧包裹有幕墙纵向支撑，所述幕墙横向支撑和幕墙纵向支撑的一侧与建筑结构柱连接，另一侧连接双层中空玻璃，双层中空玻璃内贯穿有雨水收集槽，所述的雨水收集槽与幕墙横向支撑固定，雨水收集槽靠近储水管的一侧还连接有收集连通管。

所述的顶层集水系统包括绿化池集水系统和坡降集水系统，所述的绿化池从上到下依次铺设有种植土层、砂土层、土工布和格构混凝土支撑，格构混凝土支撑下方设有储水池；所述的坡降集水系统位于绿化池两侧，包括屋顶坡降，所述的屋顶坡降与储水池连接。

所述的屋顶坡降采用1％～3％的坡降比。

所述的楼内中水循环系统包括连通管网，所述连通管网的输出端通过过滤净水设备连接集水池，输入端分别与储水管及储水池连接；所述的集水池与用水设备及输水管连接。

所述雨水收集槽的底部设有喷淋管，所述的喷淋管与输水管连接，可对下方的双层中空玻璃进行喷淋清洗。

所述的雨水收集槽采用预制型钢，雨水收集槽与双层中空玻璃之间采用防水密封胶密封。

有益效果：本发明能够解决城市高层建筑集中区域雨水淤积的问题，实现雨水的就地消化和循环利用，解决当前城市内涝灾害、雨水径流污染等多项问题；实现高层建筑用水的自给自足，并实现室内消防、绿化的自动喷淋，减少城市用水量，缓解水资源短缺等突出问题；解决高层玻璃幕墙清扫问题，改变原有的高价高风险的清洗方式，利用循环雨水自动喷洒清洁。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的玻璃幕墙集水系统示意图；

图3为本发明的玻璃幕墙集水系统示意图

图4为本发明的顶层集水系统示意图；

图5为本发明的楼内中水循环系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1至图5所示，本发明包括玻璃幕墙集水系统1、顶层集水系统2和楼内中水循环系统3，其中，玻璃幕墙集水系统1及顶层集水系统2均与楼内中水循环系统3连接。

如图2和图3所示，玻璃幕墙集水系统1包括双层中空玻璃11、雨水收集槽12、收集连通管13、储水管14、幕墙横向支撑15、喷淋管16、输水管17、幕墙纵向支撑18和建筑结构柱19。其中，储水管14和输水管17呈纵横交错，储水管14外侧包裹有幕墙横向支撑15，输水管17外侧包裹有幕墙纵向支撑18，幕墙横向支撑15和幕墙纵向支撑18的一侧与建筑结构柱19连接，另一侧连接双层中空玻璃11，双层中空玻璃11的中央贯穿有雨水收集槽12，雨水收集槽12与幕墙横向支撑15固定，雨水收集槽12靠近储水管14的一侧还连接有收集连通管13。该部分是整个雨水收集的主要部分，主要利用雨水收集槽12进行雨水收集。由于受垂直重力和水平风力作用，雨滴大多数倾斜击落在双层中空玻璃11上，之后顺延双层中空玻璃11汇入雨水收集槽12中。考虑酸雨侵蚀和雨水冲蚀，雨水收集槽12需采用305或更高级别的不锈钢材料制作。雨水收集槽12为预制型钢，双层中空玻璃11放置在其内侧，双层中空玻璃11与雨水收集槽12之间需紧密连接，采用防水的硅酮结构密封胶进行边缝处理。收集连通管13与预制的雨水收集槽12连接，收集到的雨水通过收集连通管13输送进入每层楼间的横向储水管14。横向储水管14外面包裹着幕墙横向支撑15，对储水管14和整体幕墙结构起支撑作用。双层中空玻璃11与雨水收集槽12均与幕墙横向支撑15通过螺栓进行连接。横向储水管14与楼内中水循环系统3相连接，供楼层用水。

考虑高层玻璃幕墙现阶段具有清洗困难、费时费力的问题，在雨水收集槽12的下方设置喷淋管16，可对下方双层中空玻璃11进行喷淋清洗。喷淋管16与输水管17相连接，输水管17与楼内中水循环系统3连接，输水管17外面包裹着幕墙纵向支撑18，双层中空玻璃11与雨水收集槽12均与幕墙纵向支撑18通过螺栓进行连接。幕墙横向支撑15与幕墙纵向支撑18之间通过卡扣和螺栓连接。幕墙纵向支撑18与建筑结构柱19之间通过型钢片和螺栓连接固定。

如图4所示，顶层集水系统2是雨水收集的重要组成部分，负责收集降落在建筑顶层的雨水。顶部主要依靠绿化池集水和坡降集水两种方式进行雨水收集。绿化池表层可设置30cm厚度的种植土层21，用以种植景观绿植，其土层孔隙率需保持在20％上下，以保证雨水的快速入渗。种植土层21下方铺设5-10cm厚的透水砂土层22，用以初步过滤入渗的雨水，截留携带的土颗粒。透水砂土层22下方铺设土工布23，具体参数视降雨量和上覆土级配而定。土工布23下方设置格构混凝土支撑24，用以支撑上覆土的压力，同时便于雨水下渗。为防止土工布23受土体压力下陷，可在格构混凝土支撑24上设置土工编织栅格辅助支撑。格构混凝土支撑24下方即为储水池26。

屋顶除绿化池以外的面积均采用坡降集水的方法，采用中间高，四周低的方式，在屋面四周收集雨水，雨水通过屋顶坡降25可以汇入四周的集水管道，接着汇入绿化池下方的储水池26中，屋顶坡降25采用1％～3％的坡降比。储水池26内部与绿化池内的自动喷淋系统相连通，通过压力泵和相应管道可以对顶层绿化进行自动喷淋。

如图5所示，楼内中水循环系统3是整个发明装置净水—用水—回水的功能部分。该部分通过连通管网31与玻璃幕墙的储水管14及屋顶储水池26相连通，收集的雨水通过连通管网31进入过滤净水设备32，去除杂质和污染物，接着汇入楼层内部集水池33。楼层内部集水池33与各个用水设备相连通，包括消防用水34、卫生用水35。部分卫生用水35产生的废水通过中水处理设备36，经过过滤沉淀净化可再次回收进入层间集水池33回收利用。集水池33同时与玻璃幕墙系统中的输水管17相连通，为玻璃幕墙的清洗供水。

具体实施中，建筑内部各种管道的口径和储水池的大小都视建筑的具体楼层、面积、用水需求等实际条件而定。在结构施工设计时需考虑集水的动力影响和储存压力，其他结构物、支撑物的强度都视项目现场的工程条件而定。管道的排布方式和连接形式视具体建筑结构而定，所选用的压力泵、过滤净化装置视实际需求而定，顶层绿化池的绿植种类考虑当地的气候条件和根系抗风强度而选定绿植品种。

具体实施步骤为：

1、在高层建筑主体承重结构完成的基础上，可进行该系统的实施。首先进行玻璃幕墙集水系统1的施工。最先安装储水管14与输水管17，两者纵横交错可先用钢丝定位固定，两部分水管安装连通后进行幕墙横向支撑15与幕墙纵向支撑18的卡扣安装，此时，对储水管14和输水管17进行密封性实验，确认无漏气漏水现象存在后，拧紧连接螺栓进行固定。将纵横交错的框架安装到建筑结构柱19上，部分大跨度区域可进行加密加固，增加螺栓连接个数。安装雨水收集槽12、收集连通管13与喷淋管16，与前述部件连接。最后进行玻璃幕墙的安装，为确保玻璃幕墙的稳定性和隔热保温节能，幕墙和雨水槽之间需紧密连接，确保不会开胶脱落并且可以长期防止雨水渗入。

2、玻璃幕墙集水系统1的施工建议由下往上施工，至顶层集水系统2施工时，储水池26的底面标高需低于屋顶层平面标高，故在屋顶施工之前，先预留好储水池的建造空间。后需对屋面层进行整体屋顶坡降25的施工，由屋顶中心向四周设置1％-3％的坡降，在屋面四周设置排水沟渠，沟渠内部也进行一定坡降，致使雨水可以顺利汇入顶层储水池26中。在储水池上方建造格构混凝土支撑24，将水池内部与自动喷淋系统连接后，覆盖土工布23，填入砂土层22和种植土层21。

3、在集水系统搭建完成后，进行楼内中水循环系统3的连接。在实际降雨天气来临时，雨水可以通过玻璃幕墙集水系统1和顶层集水系统2汇入连通管网31中，经过过滤净水设备32储存在楼层间的集水池33中。在实际用水需求发生时，可以调用集水池33中的水，用过之后的部分水体可通过中水处理设备36实现再次回收利用。整个建筑的给排水部分仍需与市政管网连通，当集水量超过建筑的储水能力时，需向市政管网进行排水，防止楼内溢水发生。鉴于考虑到当地实际降雨情况，故在设计时需保留安全空间，以备上述情况的发生。

Claims (6)

1.一种高层建筑雨水收集自循环利用系统，其特征在于，包括玻璃幕墙集水系统(1)、顶层集水系统(2)和楼内中水循环系统(3)，所述的玻璃幕墙集水系统(1)及顶层集水系统(2)均与楼内中水循环系统(3)连接；所述的玻璃幕墙集水系统(1)包括纵横交错的储水管(14)和输水管(17)，所述的储水管(14)外侧包裹有幕墙横向支撑(15)，输水管(17)外侧包裹有幕墙纵向支撑(18)，所述幕墙横向支撑(15)和幕墙纵向支撑(18)的一侧与建筑结构柱(19)连接，另一侧连接双层中空玻璃(11)，双层中空玻璃(11)内贯穿有雨水收集槽(12)，所述的雨水收集槽(12)与幕墙横向支撑(15)固定，雨水收集槽(12)靠近储水管(14)的一侧还连接有收集连通管(13)。

2.根据权利要求1所述的一种高层建筑雨水收集自循环利用系统，其特征在于，所述的顶层集水系统(2)包括绿化池集水系统和坡降集水系统，所述的绿化池从上到下依次铺设有种植土层(21)、砂土层(22)、土工布(23)和格构混凝土支撑(24)，格构混凝土支撑(24)下方设有储水池(26)；所述的坡降集水系统位于绿化池两侧，包括屋顶坡降(25)，所述的屋顶坡降(25)与储水池(26)连接。

3.根据权利要求2所述的一种高层建筑雨水收集自循环利用系统，其特征在于，所述的屋顶坡降(25)采用1％～3％的坡降比。

4.根据权利要求1所述的一种高层建筑雨水收集自循环利用系统，其特征在于，所述的楼内中水循环系统(3)包括连通管网(31)，所述连通管网(31)的输出端通过过滤净水设备(32)连接集水池(33)，输入端分别与储水管(14)及储水池(26)连接；所述的集水池(33)与用水设备及输水管(17)连接。

5.根据权利要求1所述的一种高层建筑雨水收集自循环利用系统，其特征在于，所述雨水收集槽(12)的底部设有喷淋管(16)，所述的喷淋管(16)与输水管(17)连接。

6.根据权利要求1或5所述的一种高层建筑雨水收集自循环利用系统，其特征在于，所述的雨水收集槽(12)采用预制型钢，雨水收集槽(12)与双层中空玻璃(11)之间采用防水密封胶密封。