CN109826353B - 一种绿色平坡屋面系统及构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了绿色平坡屋面系统及构建方法，该屋面系统包括结构层；结构层由下至上包括阻根层(100)、排水层(200)、滤水层(300)和种植层(400)；阻根层(100)用于抑制植物根系进入建筑结构，并起到防渗漏作用；排水层(200)用于承接经过滤水层(300)的灌溉水，其上铺设排水管(630)，使得灌溉水排出屋面系统；滤水层(300)用于对经过种植层(400)的灌溉水进行过滤；种植层(400)用于支撑植物生长，为屋面营造绿色环境。排水层(200)上排布多个可以互连的种植排(500)，实施屋面系统模块化。本发明中平坡屋面系统及构建方法，可有效解决排水苦难、水土流失、管道堵塞、植物管理成本高、以及修复困难等问题并产生积极效果，利于推广使用。

Description

一种绿色平坡屋面系统及构建方法

技术领域

本发明属于屋顶绿化和装配式建筑技术领域，特别涉及一种绿色平坡屋面系统及构建方法。

背景技术

屋面绿化又称为“空中花园”，是以屋顶、天台或阳台为平台，为绿色空间拓展“第五立面”，从而选择性的育花种树、铺植绿草、建造园林景观以达到美观或经济性目的。屋面绿化后，由于绿色屋面与水泥屋面的物理性质截然不同，绿化屋面的净辐射热量远小于未绿化屋面。同时绿化屋面因职务蒸腾和蒸发作用消耗的潜热明显比未绿化的屋面大，从而大大降低周围的空气温度，联合国的一项研究表明，一个城市的屋顶绿化率达到70％以上，城市上空的CO₂含量将下降80％，热岛效应会彻底消失。

现有的绿色屋面技术普遍针对的是平顶屋面，据统计，绿色屋面基本构造层次极多，绿色屋面由下至上可以依次包括：结构层、保温层、找坡层、找平层、防水层、耐根穿刺防水层、保护层、排水层、过滤层、种植土层。这种传统的绿色屋面不仅施工周期长，屋面负荷大，而且一旦发生渗漏，将导致无法查清渗漏点并难以维修，最终可能需要重新制作整个绿色屋面。

目前绿色屋面技术还存在：(1)防水层质重，对屋顶存在比较大负荷；(2)排水系统复杂；(3)种植土保水、疏水、保肥能力差，且水土流失易造成排水系统堵塞；(4)植被建设一般采用铺设草皮或者移栽已经长成的植物，建造成本和成活管理费用高。

基于上述状况，本发明提供了一种针对平坡屋面的能够利用生活污水灌溉的模块化轻质绿色屋面系统及构建方法，以有效解决上述涉及的至少部分问题，推动绿色屋面建设的发展。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，提供了一种绿色平坡屋面系统及构建方法，通过设置特定结构层，解决了现有技术中绿色屋面构造层次极多，进而造成铺设复杂及屋面负重较大的问题；排水层结构的设计，利于灌溉水的汇集以及排出；通过改良种植层，降低了水土流失以及易造成排水管路堵塞的风险；通过将植物以种子丸粒栽培，提高了成活率且降低了管理成本；通过排布能够互连的种植排，实现了屋面系统的模块化建设，从而完成本发明。

本发明的目的在于提供以下技术方案：

(1)一种绿色平坡屋面系统，其特征在于，该屋面系统包括结构层；其中，结构层由下至上包括阻根层100、排水层200、滤水层300和种植层400；

所述阻根层100用于抑制植物根系进入建筑结构，并起到防渗漏作用；

所述排水层200用于承接经过滤水层300的灌溉水，其上铺设排水管630，使得灌溉水排出屋面系统；

所述滤水层300用于对经过种植层400的灌溉水进行过滤；

所述种植层400用于支撑植物生长，为屋面营造绿色环境。

(2)一种绿色平坡屋面系统的构建方法，该构建方法用于构建上述(1)中屋面系统。

根据本发明提供的一种绿色平坡屋面系统及构建方法，具有以下有益效果：

(1)本发明中屋面系统公开的结构层，即可实现绿色屋面结构层的构建，解决了现有技术中绿色屋面构造层次极多，进而造成铺设复杂及屋面负重较大的问题；

(2)本发明中阻根层存在质轻、易于铺设等优点，在不影响植物根系横向生长的情况下，对纵向延伸具有抑制作用；

(3)本发明中排水层的纵向凹部设计，利于排水管的铺设和灌溉水的排出，且残留的灌溉水延长了植物用水；

(4)本发明中屋面系统的滤水层包括活性炭和特定的矿石颗粒，在起到过滤作用的同时，兼具灌溉水除杂和保水功能，利于灌溉水的循环使用和对植物的有效供水；

(5)本发明中屋面系统的种植层采用不易流失且兼具透气性强和保水能力的生长介质，解决了水土流失严重、以及土壤易堵塞排水管道的弊端；

(6)本发明中将植物以种子丸粒形式进行栽种，种子体积增大，提高了播种的均匀性，使其不易被水流带走且适合播种，丸粒中存在缓释性的为种子萌发所需要的营养成分，能够在陶粒等肥力较低的基质中生长；种子丸粒的使用利于解决水土流失严重、土壤易堵塞排水管道，以及直接移栽已经成型的植物不利于植物扎根成活且管理成本高的问题；

(7)本发明中种植排的使用，实现了屋面系统的模块化建设，解决了屋面损伤如渗漏点不易查清且维修困难的问题。

附图说明

图1示出本发明一种优选实施方式的屋面系统结构层的结构示意图；

图2示出本发明一种优选实施方式的排水层的俯视图；

图3示出本发明一种优选实施方式的排水层的侧视图；

图4示出本发明一种优选实施方式的种植排的结构示意图。

附图标号说明：

100-阻根层；

200-排水层；

210-纵向凹部；

220-柱体结构；

230-栏体；

300-滤水层；

400-种植层；

500-种植排；

510-支撑柱；

520-中层网板；

530-底层网板；

540-中层挡件；

550-底部挡件；

560-连接件；

610-供水管；

620-滴灌管；

630-排水管；

640-集水管；

700-储水装置。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

本发明一方面的目的在于，提供了一种绿色平坡屋面系统，如图1所示，该屋面系统包括结构层；其中，屋面系统的结构层由下至上包括阻根层100、排水层200、滤水层300和种植层400；

所述阻根层100为防水、耐水、耐腐蚀、耐霉烂的材料制成，用于抑制植物根系进入建筑结构，造成建筑物损坏，并起到防渗漏作用；

所述排水层200用于承接经过滤水层300的灌溉水，其上铺设排水管630，使得灌溉水排出屋面系统；

所述滤水层300用于对经过种植层400的灌溉水进行过滤；

所述种植层400用于支撑植物生长，为屋面营造绿色环境。

在本发明中，所述屋面系统除包括结构层外，还包括灌溉装置、排水装置和储水装置700；灌溉装置和排水装置通过供水管610和集水管640连通储水装置700。

在一种优选的实施方式中，所述灌溉装置包括供水管610、以及排布在屋面的多条滴灌管620，供水管610将灌溉水由储水装置700输送给滴灌管620，由滴灌管620为植物供水。

在进一步优选的实施方式中，滴灌管620位于种植层400高度区间中或高于种植层400，管径上分布有0.2cm～0.5cm的滴灌口。

在一种优选的实施方式中，所述排水装置包括铺设于排水层200中的多条排水管630，以及汇集排水管630中灌溉水以输送至储水装置700的集水管640。

在进一步优选的实施方式中，排水管630的管径上分布有0.3cm～0.5cm的收水口。

在更进一步优选的实施方式中，排水管630的外围包裹纱网，纱网孔径为0.1cm～0.3cm。包裹纱网的原因，一方面在于进一步降低了种植层400中的基质堵塞排水管630的风险，另一方面在于消除灌溉水表面张力造成的气泡覆盖收水口，使得排水效率降低的问题。

在本发明中，阻根层100为表面喷涂有铜涂层的高分子聚合材料(如表面喷涂有铜涂层的PET自粘防水卷材)、金属板材、混凝土加强层或上述材料的组合，优选为表面喷涂有铜涂层的PET材料。

金属板材和混凝土加强层通过致密的结构阻止根系的延伸；高分子聚合材料具有质轻、易于铺设等优点，其表面具有铜涂层，对植物根系的延伸具有抑制作用，使根系在阻根层100上方横向蔓延，在不破坏建筑层的同时利于根系之间形成网络结构，起到防风、固结种植层400的作用；进一步地，铜离子具有抑酶作用而能够杀死病菌，可用于防治多种真菌性病害和细菌性病害，利于植物根系健康。

在一种优选的实施方式中，当采用表面喷涂有铜涂层的PET材料作为阻根层100时，PET材料厚度为1.0～2.5cm，表面电阻介于0.01～0.10欧姆。

在本发明中，如图2和图3所示，排水层200为带有纵向凹部210的平层，纵向凹部210呈规则的横向、纵向排布，位于一条直线上的纵向凹部210中可以架设排水管630。纵向凹部210可以临时存储渗入到排水层200的灌溉水，为排水管630供水，便于灌溉水高效排出；在最后不能通过排水管630的收水口排出的灌溉水则残留在纵向凹部210中，作为植物的后续供水。

在一种优选的实施方式中，所述纵向凹部210为半球形、棱锥形或棱柱形，优选为半球形。

在一种优选的实施方式中，两个横向相邻的纵向凹部210和两个纵向相邻的纵向凹部210在位于同一水平截面上的中心点可以围成矩形，优选为正方形。矩形(正方形)的中心为四个纵向凹部210的边缘堆积形成的柱体结构220。

在更进一步优选的实施方式中，相邻纵向凹部210之间带有起到纵向凹部210成型以及阻隔空间作用的栏体230，该栏体230上设有可用于放置排水管630的凹槽。该凹槽的高度低于纵向凹部210的高度，这样，当渗入排水层200的灌溉水较多时，不同纵向凹部210之间能够进行水体流动，在某一行(列)铺设排水管630，即可进行相邻多行(列)中纵向凹部210中存水的排出。

在一种优选的实施方式中，排水层的高度为2.0cm～4.0cm，纵向凹部210的深度为1.5cm～3.5cm，栏体230的高度为1.0cm～3.0cm。

在一种优选的实施方式中，所述排水层200为耐腐蚀、耐老化的树脂材料注塑而成，如环氧树脂或聚丙烯树脂等。

在本发明中，所述滤水层300包括活性炭和矿石颗粒如天然沸石、砾石、火山石、鹅卵石、膨润土，优选为活性炭、天然沸石和膨润土组合使用。

在一种优选的实施方式中，活性炭、沸石和膨润土的混合体积比为1:(4～8):(0.5～1)，优选为1:(6～8):(0.5)，更优选为1:8:0.5。

在一种优选的实施方式中，活性炭、天然沸石和膨润土的粒径为0.05cm～1.5cm，优选为0.2cm～1.0cm。

在一种优选的实施方式中，所述滤水层300的厚度为2.0cm～5.0cm，优选为2.0cm～3.0cm。

本发明中，如上所述，滤水层300用于对灌溉水进行过滤，滤除灌溉水中的颗粒物，以起到避免水土流失以及降低排水管630路堵塞风险的作用。活性炭颗粒和碎石颗粒通过堆积，形成细小孔隙仅允许水流通过而阻碍颗粒物，起到滤水层300作用。

沸石是自然界中广泛存在的铝硅酸盐矿物，主要由三维硅氧及铝氧骨架组成，沸石晶体内部有很多大小均一的孔穴和通道，其体积可占沸石晶体体积的50％以上，由于其独特的结构，使得其表面积巨大(500～800m²/g)而具有吸附、离子交换等特点。

为了降低天然沸石孔道易被堵塞、相互连通程度差，进而降低吸附能力的问题，本发明中沸石优选为经高温焙烧活化后的改性沸石；具体地，将天然沸石于500～550℃下焙烧90min～120min，得到改性后沸石。焙烧温度低于500℃，不能有效使天然沸石中的结构水逸出以及去除有机物杂质，增加沸石表面积和空穴连通性；焙烧温度高于550℃，会造成沸石结构的破坏。

膨润土是自然界分布最广泛的黏土矿产资源之一，其主要组分蒙脱石为典型的叠层状铝硅酸盐矿物，对水体中有毒重金属元素和有机污染物有较好的吸附能力。同时，值得注意的是，由于蒙脱石具有较高的吸水膨胀能力，其吸收水分后体积可以膨胀并超过原体积的几倍，这样，过滤时由于蒙脱石体积膨胀，颗粒间的缝隙进一步降低，提高了过滤强度；并且蒙脱石的这种性质使得其具有较高的保水能力，为灌溉后植物提供较为长期的补水功能。优选地，本发明中膨润土中蒙脱石的体积含量不低于40％。

活性炭具有发达的微孔结构和巨大的比表面积，它包括许多种具有吸附能力的碳基物质，能够将多种化学物质吸附在其表面上，对色、嗅、味及其他有机物有良好的去除率；且其可耐强酸及强碱，能经受水浸、高温，具有较高的保水能力，保证了其作为滤水层的能力。

优选地，在滤水层300中投放(兼性)聚磷菌、反硝化细菌(厌氧)和硝化细菌(好氧)，活性炭、沸石和膨润土的孔隙结构，特别是活性炭的孔隙结构，提供了有氧和缺氧可以共存的环境，利于细菌微生物在此区域的较长时间滞留，便于微生物的挂膜生长。

沸石、膨润土和活性炭均具有多孔结构，利用其自身的性质起到天然的过滤作用，且由于三者兼具灌溉水除杂功能，共同使用起到协同增效的作用。该层的除杂功能具有实际应用性，因为城市中灌溉用水一般为经过初级处理后不能饮用的水，如中水，灌溉后中水回用，不论是排出灌溉体系用于后续水处理(降低后处理难度)还是继续用于灌溉(降低绿色屋顶产生异味的可能性)，均具有有效意义。

活性炭、沸石和膨润土的混合体积比为特定选择。活性炭的比例增加，则对杂质的吸附作用增强明显，且利于微生物生存，但活性炭质轻，且无吸水膨胀功能，滤水稳定性有所降低；沸石的比例增加，利于滤水层300的滤水稳定性，但不利于维持保水能力和微生物适应性；膨润土比例的增加，保水能力和过滤性能增强，但由于其承压能力和维持微生物的能力不足，不能保证该层的稳定性。

在本发明中，为解决本发明中水土流失严重，以及易堵塞排水管630的弊端，所述种植层400中用于支撑植物生长的基质为黄豆粒大小的颗粒状陶粒、火山石、砂石、吸水树脂等的一种或其组合，而并非土壤。其中，陶粒是一种人造轻集料，外壳坚硬，表面有一层釉层，内部具有多微孔的陶质粒状物，其以粘土材料(如高岭土)烧制而成，无毒、无味、耐腐蚀，并具有极好的保水性，且对微生物的附着生长十分有利。

在一种优选的实施方式中，所述种植层400的厚度为3.0cm～6.0cm，优选为4.0cm～5.0cm。

在本发明中，由于本发明中种植层400摒弃了土壤作为植物的生长介质，而采用陶粒等，虽然解决了水土流失严重、以及土壤易堵塞排水管630道的弊端，但同时也产生了基质肥力有所下降、灌溉带有营养液的水成本高、直接移栽已经成型的植物不仅不利于植物扎根成活、而且管理成本增加、采用植物种子直接栽种成活率低等的问题。

本发明人经过研究和大量试验，将种子制成种子丸粒，增大了体积，能够提高播种的均匀性，使其不易被水流带走且适合播种，丸粒中存在缓释性的为种子萌发所需要的营养成分，能够在陶粒等肥力较低的基质中生长。

本发明中，所述种子丸粒由包括以下重量配比的组分制成：

在一种优选的实施方式中，所述种子为菖蒲种子、千屈菜种子、珍珠菜种子、水薄荷种子、马蹄草种子等水生植物种子中的一种或多种，或者黑麦草、紫花苜蓿、狗尾草等非水生植物种子中的一种或多种。本发明中不限于上述植物种子，但其为较优选择。

在进一步优选的实施方式中，所述种子为包膜种子；优选地，包膜种子的制备步骤包括：

在淀粉中加入温度为85℃～95℃的水，持续搅拌，得到淀粉质量浓度为4％～6％的淀粉溶液；

将种子与重量为其4～5倍的所述淀粉溶液混匀，阴干后得到初包膜种子；

将所述初包膜种子加入至重量为初包膜种子2～3倍，且由蛭石粉和腐植酸以(2～3)：1质量比组成的混合物中，搅拌混匀后阴干，得到包膜种子。

利用上述方法制成的包膜种子，搭配活性成分、惰性物和粘化物，可以促使种子快速萌发发芽，且还赋予种子多种抗性，保证种子具有良好的生长态势。

在一种优选的实施方式中，所述活性成分包括吸水剂和杀菌剂。

其中，所述吸水剂选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠或淀粉接枝丙烯酸盐中的一种或多种，添加的保水剂能吸收且能保持自身重量百倍甚至上千倍的水，从而有效增加种子丸粒重量，同时快速维持种子与水分接触，提高种子萌发和出苗效率。

所述杀菌剂选自戊唑醇、己唑醇、苯醚甲环唑、丙环唑或三唑酮中的一种或多种。

在进一步优选的实施方式中，所述吸水剂和杀菌剂的重量比为0.5：(0.0005～0.0015)。

在一种优选的实施方式中，所述惰性物包括矿物粉和养护剂，所述矿物粉选自硅藻土、高岭土、沸石粉、煤灰渣等的一种或多种，所述养护剂包括含腐殖质土壤、黄腐酸浓缩液和微生物菌液，优选地，矿物粉与养护剂中的含腐殖质土壤、黄腐酸浓缩液和微生物菌液的配比为250：(40～70)：(8～24)：(20～30)。

所述微生物菌液为将放线菌、固氮菌、枯草芽孢杆菌、光合细菌、酵母菌、巨大芽孢杆菌、硫酸盐还原菌中的一种或多种培养发酵后的菌液。微生物菌液与有机生物肥料以及腐植酸作用后，会产生一系列代谢产物，通过对空间和营养的竞争及产生多种抑菌抗虫类物质，起到防病抗虫的目的。另外，还可刺激作物生长发育，提高作物抗逆性，促进种子萌发、根系生长发育。

上述组份按照既定的配伍关系配比后即可形成非常利于植物生长的环境；且该环境也非常利于微生物快速生长代谢(黄腐酸浓缩液、腐殖质起到主要效果)；黄腐酸浓缩液和腐殖质共同作用，可用于改善种子表面微环境；促使种子萌发和种子内部的物质和能量的转化，从而使种子表现出提前发芽以及发芽率和发芽势的提高；同时，还能抑制有害真菌的生长，且供给苗期生长所需养分，促进苗期根系发育生长；作用温和，可生物降解。

在一种优选的实施方式中，所述粘化物包括聚乙烯醇、聚醋酸乙烯、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、淀粉、凹凸棒矿石或红粘土中的一种或多种。在本发明中，所述粘化物具有优良的水溶性，且对种子萌发无副作用，在制作种子丸粒的过程中添加粘化物能够有效提高种子丸粒的抗压强度，减少破碎率。

在一种优选的实施方式中，种子丸粒的制备步骤包括：

步骤1)，准备丸粒化制剂；

步骤2)，将种子与丸粒化制剂混合，制备得到种子丸粒。

本发明步骤1)中，丸粒化制剂包括惰性物、粘化物和活性成分；其中，制备种子丸粒时，所述活性成分以溶液喷雾的形式施加，制备步骤为：按重量比例分别称量活性成分中的保水剂和杀菌剂，并依次溶解，制得活性成分的溶液，将其置于喷雾装置中备用。

步骤2)包括以下子步骤：

步骤2.1)，称量种子、惰性物和粘化物，混匀后加入丸粒化装置的盛料器；

步骤2.2)，雾化活性成分，然后进行丸粒化。

在本发明中，优选将活性成分装入喷雾设备，待开启丸粒化装置后，将活性成分溶液雾化，均匀喷洒至种子上。

在一种优选的实施方式，所述丸粒化机丸粒化的转速为50～80转/分，丸粒化时间为15min。

步骤2.3)，将丸粒化得到的丸粒进行造型、干燥。

种子丸粒可以为球状或压制为扁平状。

在一种优选的实施方式，所述干燥的温度为35～40℃，干燥后丸粒的含水量在12％以下，在此含水量下种子易于保藏，不易腐坏、变质。

在本发明中，为解决施工周期长，屋面负荷大，而且一旦发生渗漏，将导致无法查清渗漏点并难以维修，最终可能需要重新制作整个绿色屋面系统的问题，本发明人进行了大量研究，通过在排水层200上固定多个可以互连的种植排500，将滤水层300和种植层400铺设于种植排500中，提供了一种模块化绿色屋顶构建方式。

在本发明中，如图4所示，所述种植排500为两层的矩形框体结构，包括四个支撑柱510、以及分别固定于支撑柱510长度区间内和底端的中层网板520和底层网板530，中层网板520四周围有中层挡件540，底层网板530四周围有底部挡件550；

其中，滤水层300铺设于底层网板530上，种植层400铺设于中层网板520上。

在一种优选的实施方式中，中层网板520四周的中层挡件540为带孔护板或护网；中层网板520及中层挡件540均为带孔的板材，便于灌溉水的流出、植物根系的延伸以及含氧空气的流通。底层网板530四周的底部挡件550为带孔护板或护网；底层网板530及底部挡件550均为带孔的板材，便于灌溉水的流出以及含氧空气的流通。

其中，带孔护板变形性较差，护网包括柔性护网和固性护网，柔性护网具有较强的变形性，固性护网变形性较差。

随着种植层中植物根系的生长，中层网板520、中层挡件540底层网板530以及底部挡件550可被根系稳固的连结在一起，不会因为透孔或护网降低种植排500的稳定性。

在进一步优选的实施方式中，底层网板530四周的底部挡件550接触或不接触中层网板520，优选底部挡件550接触中层网板520，在保证滤水层300中填料的装填稳定性的前提下，有效降低了种植排500的高度。

在一种优选的实施方式中，种植排500可以为金属材料制成，或者为耐腐蚀、耐老化的树脂材料，如环氧树脂或聚丙烯树脂等。

当种植排500为树脂材料时，种植排500可以选择为一体成型制成。该一体式种植排500具有使用方便的特点。

当种植排500为树脂材料时，优选支撑柱510、中层网板520、底层网板530、中层挡件540、以及底部挡件550分别单独加工而成，中层网板520的四角上设有允许支撑柱510插入的透孔，底层网板530四角上设有允许支撑柱510插入的透孔或空心柱，通过在支撑柱510上中层网板520和底层网板530下方固定卡扣或挡件对中层网板520和底层网板530进行限位。这种组合式种植排500具有层间高度可调、滤水层300铺设方便、利于运输等特点。

在本发明一种优选的实施方式中，为利于管路的铺设，本发明人将种植排500与管路在结构上进行了结合。具体地，管路铺设轨迹上的支撑柱510上、或者支撑柱510和中层挡件540上设置对应于管路铺设高度的横向凹部。如在滴灌管620铺设轨迹上，当滴灌管620位于种植层400高度区间中，中层挡件540为柔性护网，在支撑柱510上具有可容纳滴灌管620的横向凹部；中层挡件540为带孔护板或固性护网，支撑柱510和中层挡件540上具有可供容纳滴灌管620的横向凹部。当滴灌管620高于种植层400，在支撑柱510上具有可容纳滴灌管620的横向凹部。

在本发明中，种植排500之间通过连接件560进行可拆卸性连接，如通过金属丝进行种植排500之间的铰接。

在一种优选的实施方式中，支撑柱510上套设有一个或多个连接件560，连接件560末端形成半圆环状，用于勾连相邻的种植排500。

在本发明中，种植排500的大小不受限制，其可根据屋面大小以及设计的种植排500排布规律进行调整。同时，本领域的技术人员应该知道，种植排500的形状可为其他形状，如梯形、六边形、圆形、不规则形等，此时支撑柱510的安装位置需要进行相应调整，以满足支撑种植排500以及种植排500间相互连接的要求。

本发明另一方面的目的在于，提供一种防冻绿色平坡屋面系统的构建方法，用于构建上述屋面系统，该构建方法包括铺设屋面系统的结构层；

其中，屋面系统的结构层由下至上包括阻根层100、排水层200、滤水层300和种植层400；

所述阻根层100为防水、耐水、耐腐蚀、耐霉烂的材料制成，用于抑制植物根系进入建筑结构，造成建筑物损坏，并起到防渗漏作用；

所述排水层200用于承接经过滤水层300的灌溉水，其上铺设排水管630，使得灌溉水排出屋面系统；

所述滤水层300用于对经过种植层400的灌溉水进行过滤；

所述种植层400用于支撑植物生长，为屋面营造绿色环境。

在本发明中，构建方法还包括构建屋面系统的设备单元，该设备单元包括灌溉装置、排水装置和储水装置700；灌溉装置和排水装置通过供水管610和集水管640连通储水装置700。

在一种优选的实施方式中，所述灌溉装置包括供水管610、以及排布在屋面的多条滴灌管620，供水管610将灌溉水由储水装置700输送给滴灌管620，由滴灌管620为植物供水。

在进一步优选的实施方式中，滴灌管620位于种植层400高度区间中或高于种植层400，管径上分布有0.2cm～0.5cm的滴灌口。

在一种优选的实施方式中，所述排水装置包括铺设于排水层200中的多条排水管630，以及汇集排水管630中灌溉水以输送至储水装置700的集水管640。

在进一步优选的实施方式中，排水管630的管径上分布有0.3cm～0.5cm的收水口。

在更进一步优选的实施方式中，排水管630的外围包裹纱网，纱网孔径为0.1cm～0.3cm。

在本发明中，所述阻根层100为表面喷涂有铜涂层的高分子聚合材料(如表面喷涂有铜涂层的PET自粘防水卷材)、金属板材、混凝土加强层或上述材料的组合，优选为表面喷涂有铜涂层的PET材料。

在本发明中，如图2和图3所示，排水层200为带有纵向凹部210的平层，纵向凹部210呈规则的横向、纵向排布，位于一条直线上的纵向凹部210中可以架设排水管630。纵向凹部210可以临时存储渗入到排水层200的灌溉水，为排水管630供水，便于灌溉水高效排出；在最后不能通过排水管630的收水口排出的灌溉水则残留在纵向凹部210中，作为植物的后续供水。

在一种优选的实施方式中，所述凹部为半球形、棱锥形或棱柱形，优选为半球形。

在一种优选的实施方式中，两个横向相邻的纵向凹部210和两个纵向相邻的纵向凹部210在位于同一水平截面上的中心点可以围成矩形，优选为正方形。矩形(正方形)的中心为四个纵向凹部210的边缘堆积形成的柱体结构220。

在更进一步优选的实施方式中，相邻纵向凹部210之间带有起到凹部成型以及阻隔空间作用的栏体230，该栏体230上设有可用于放置排水管630的凹槽。该凹槽的高度低于纵向凹部210的高度，这样，当渗入排水层200的灌溉水较多时，不同纵向凹部210之间能够进行水体流动，在某一行(列)铺设排水管630，即可进行相邻多行(列)中纵向凹部210中存水的排出。

在本发明中，所述滤水层300包括活性炭和矿石颗粒如天然沸石、砾石、火山石、鹅卵石、膨润土，优选为活性炭、天然沸石和膨润土组合使用。

优选地，活性炭、沸石和膨润土的混合体积比为1:(4～8):(0.5～1)，优选为1:(6～8):(0.5)，更优选为1:8:0.5。

优选地，活性炭、天然沸石和膨润土的粒径为0.05cm～1.5cm，优选为0.2cm～1.0cm。

优选地，所述滤水层300的厚度为2.0cm～5.0cm，优选为2.0cm～3.0cm。

在本发明中，所述种植层400中用于支撑植物生长的基质为黄豆粒大小的颗粒状陶粒、火山石、砂石、吸水树脂等的一种或其组合，而并非土壤。

优选地，所述种植层400中基质的粒径为3.0cm～6.0cm，优选为4.0cm～5.0cm。

在一种优选的实施方式中，将种子制成种子丸粒，以适应种植层400基质且促进植物扎根生长。

在一种优选的实施方式中，为实现模块化绿色屋面，在排水层200上固定多个可以互连的种植排500。如图4所示，所述种植排500为两层的矩形框体结构，包括四个支撑柱510、以及分别固定于支撑柱510长度区间内和底端的中层网板520和底层网板530，中层网板520四周围有中层挡件540，底层网板530四周围有底部挡件550；中层网板520四周的中层挡件540为带孔护板或护网，底层网板530四周的底部挡件550为带孔护板或护网。

其中，滤水层300铺设于底层网板530上，种植层400铺设于中层网板520上。

在本发明中，种植排500之间通过连接件560进行可拆卸性连接，如通过金属丝进行种植排500之间的铰接。优选地，支撑柱510上套设有一个或多个连接件560，连接件560末端形成半圆环状，用于勾连相邻的种植排500。

在一种优选的实施方式中，本发明人将种植排500与管路在结构上进行了结合。具体地，管路铺设轨迹上的支撑柱510上、或者支撑柱510和中层挡件540上设置对应于管路铺设高度的横向凹部。

种植排500与管路在结构上结合的可行性，是建立在种植排500的模块化上的，管道铺设的便利性进一步体现了模块化屋面系统的优势。

实施例

实施例1

一种绿色平坡屋面系统及其构建方法，对厂房房顶构建如图1所示的屋面系统。在屋顶上铺设表面喷涂有铜涂层的PET自粘防水卷材(厚度2.0cm，表面电阻0.06Ω)，卷材与屋顶紧密连接；在防水卷材上铺设环氧树脂制成的排水层200，如图2和图3所示，排水层200为带有纵向凹部210的平层，纵向凹部210呈规则的横向、纵向排布，位于一条直线上的纵向凹部210中可以架设排水管630。相邻纵向凹部210之间带有起到纵向凹部210成型以及阻隔空间作用的栏体230，该栏体230上设有可用于放置排水管630的凹槽。排水层的高度为3.0cm，纵向凹部210的深度为2.5cm，栏体230的高度为2.0cm。

在排水层200上排布种植排500，所述种植排500为两层的矩形框体结构，包括四个支撑柱510、以及分别固定于支撑柱510长度区间内和底端的中层网板520和底层网板530；中层网板520四周围有护网，底层网板530四周围有带孔护板，带孔护板高度接触中层网板520。滤水层300铺设于底层网板530上，种植层400铺设于中层网板520上。种植排500上层高度为5.0cm，下层高度为3.0cm，上层通过护网覆盖。种植排500之间通过金属丝固接。

滤水层300由体积比为1:6.5:0.5且粒径为0.05cm～1.5cm的活性炭、沸石和膨润土构成，滤水层300的厚度约为3.0cm。其中，沸石为550℃下焙烧90min后得到改性后沸石。种植层400的基质为黄豆粒大小的颗粒状陶粒，厚度约为4.0cm，种植层中栽种狗尾草种子丸粒。

种植层400上架设滴灌管620，滴灌管620高于种植层400高度，在支撑柱510上具有可容纳滴灌管620的凹部。滴灌管620将储水装置700中灌溉水输送至屋面各处，为植物供水。排水管630(其外包裹纱网)收集渗入排水层200中的灌溉水或降水，由集水管640再次流入储水装置700中。

实施例2

一种绿色平坡屋面系统的构建方法，用于构建如图1所示的屋面系统。该屋面系统与实施例1中相同，区别仅在于，向滤水层300中投放约1×10⁸CFU/g聚磷菌、2×10⁸CFU/g反硝化细菌和2×10⁸CFU/g硝化细菌。

实施例3

一种绿色斜坡屋面系统的构建方法，用于构建如图1所示的屋面系统。该屋面系统与实施例1中相同，区别仅在于，滤水层300中活性炭、沸石和膨润土的体积比为1:8:0.5。

实施例4

一种绿色斜坡屋面系统的构建方法，用于构建如图1所示的屋面系统。该屋面系统与实施例1中相同，区别仅在于，滤水层300中活性炭、沸石和膨润土的体积比为1:1:0.5。

实施例5

一种绿色平坡屋面系统的构建方法，用于构建如图1所示的屋面系统。该屋面系统与实施例1中相同，区别仅在于，滤水层仅由沸石构成。

实施例6

一种绿色平坡屋面系统的构建方法，用于构建如图1所示的屋面系统。该屋面系统与实施例1中相同，区别仅在于，滤水层仅由沸石和膨润土构成，体积比为6.5:0.5。

实施例7

一种绿色平坡屋面系统的构建方法，用于构建如图1所示的屋面系统。该屋面系统与实施例1中相同，区别仅在于，滤水层仅由活性炭构成。

实施例8

种子丸粒配比：

其中，惰性物具体成分为：

种子丸粒的制备：

将高岭土和含腐殖质土壤(惰性物)晒干粉碎，然后过60目筛，将红粘土(粘化物)晒干粉碎，然后过60目筛。

依次称取0.10Kg狗尾草种子、0.90Kg高岭土、0.18Kg含腐殖质土壤和0.10Kg红粘土。

取50.58g活性成分(聚丙烯酸钠+戊唑醇)，溶解于100mL丙酮中，然后置于丸粒化机喷雾装置的液体箱内，开启丸粒化机，调节转速至60转/分，丸粒化15min，使狗尾草种子丸粒化。在40℃下干燥至含水量至12％以下。

随机取100粒种子丸粒，置于湿润纸床上，待崩解后逐丸检测种子的有种子率，其有种子率为98％；随机取100粒种子丸粒，将其播种于实施例1的种植层中，观察并计算发芽率为98％。

实施例9

种子丸粒的制备方法与实施例8相同，区别仅在于，狗尾草种子为狗尾草包膜种子，包膜种子的制备步骤为：

在25g淀粉中加入475g温度为85℃的水，持续搅拌，得到0.50Kg淀粉质量浓度为5％的淀粉溶液；

将0.10Kg种子与重量为其5倍的所述淀粉溶液混匀，阴干后得到初包膜种子；

将所述初包膜种子加入至350g由蛭石粉和腐植酸以2：1质量比组成的混合物中，搅拌混匀后阴干，得到包膜种子。

随机取100粒种子丸粒，置于湿润纸床上，待崩解后逐丸检测种子的有种子率，其有种子率为99％；随机取100粒种子丸粒，将其播种于实施例1的种植层中，观察并计算发芽率为98％。

对比例1

种子丸粒的制备方法与实施例9相同，区别仅在于，惰性物中不添加高岭土。

随机取100粒种子丸粒，置于湿润纸床上，待崩解后逐丸检测种子的有种子率，其有种子率为72％；随机取100粒种子丸粒，将其播种于实施例1的种植层中，观察并计算发芽率为68％。

对比例2

种子丸粒的制备方法与实施例9相同，区别仅在于，惰性物中不添加黄腐酸浓缩液。

随机取100粒种子丸粒，置于湿润纸床上，待崩解后逐丸检测种子的有种子率，其有种子率为96％；随机取100粒种子丸粒，将其播种于实施例1的种植层中，观察并计算发芽率为93％。

对比例3

种子丸粒的制备方法与实施例9相同，区别仅在于，惰性物中不添加含腐殖质土壤。

随机取100粒种子丸粒，置于湿润纸床上，待崩解后逐丸检测种子的有种子率，其有种子率为97％；随机取100粒种子丸粒，将其播种于实施例1的种植层中，观察并计算发芽率为95％。

对比例4

种子丸粒的制备方法与实施例9相同，区别仅在于，惰性物中不添加微生物菌液。

随机取100粒种子丸粒，置于湿润纸床上，待崩解后逐丸检测种子的有种子率，其有种子率为96％；随机取100粒种子丸粒，将其播种于实施例1的种植层中，观察并计算发芽率为94％。

对比例5

种子丸粒的制备方法与实施例9相同，区别仅在于，活性成分中不添加吸水剂。

随机取100粒种子丸粒，置于湿润纸床上，待崩解后逐丸检测种子的有种子率，其有种子率为93％；随机取100粒种子丸粒，将其播种于实施例1的种植层中，观察并计算发芽率为86％。

实验例

灌溉水中COD_Cr 64.7mg/L，氨氮为30.4mg/L，总氮为38.1mg/L，总磷为3.9mg/L，重金属Pb为0.511mg/L，pH为7.3，水量为1m³。

模拟实施例1～7中屋面系统(为便于实验，不设立于真实屋面上)，种子丸粒为实施例9中种子丸粒。

经上述绿色系统循环灌溉处理后出水24h，测定24h后水质，结果见下表1。

表1

以上结合具体实施方式和/或范例性实例以及附图对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种绿色平坡屋面系统，其特征在于，该屋面系统包括结构层；其中，结构层由下至上包括阻根层(100)、排水层(200)、滤水层(300)和种植层(400)；

所述阻根层(100)用于抑制植物根系进入建筑结构，并起到防渗漏作用；

所述排水层(200)用于承接经过滤水层(300)的灌溉水，其上铺设排水管(630)，使得灌溉水排出屋面系统；

所述滤水层(300)用于对经过种植层(400)的灌溉水进行过滤；

所述种植层(400)用于支撑植物生长，为屋面营造绿色环境；所述排水层(200)为带有纵向凹部(210)的平层，纵向凹部(210)呈规则的横向、纵向排布，位于一条直线上的纵向凹部(210)中架设排水管(630)；

相邻纵向凹部(210)之间带有起到纵向凹部(210)成型以及阻隔空间作用的栏体(230)，该栏体(230)上设有可用于放置排水管(630)的凹槽；

排水管(630)的管径上分布有0.3cm～0.5cm的收水口；

排水管(630)的外围包裹纱网；

在排水层(200)上固定多个可以互连的种植排(500)，

所述种植排(500)为两层的矩形框体结构，包括四个支撑柱(510)、以及分别固定于支撑柱(510)长度区间内和底端的中层网板(520)和底层网板(530)，中层网板(520)四周围有中层挡件(540)，底层网板(530)四周围有底部挡件(550)；

其中，滤水层(300)铺设于底层网板(530)上，种植层(400)铺设于中层网板(520)上；

中层网板(520)四周的中层挡件(540)为带孔护板或护网；

底层网板(530)四周的底部挡件(550)为带孔护板或护网；

所述滤水层(300)为活性炭、天然沸石和膨润土组合使用；

活性炭、沸石和膨润土的混合体积比为1:6～8:0.5；

所述种植层(400)中用于支撑植物生长的基质为黄豆粒大小的颗粒状陶粒、火山石、砂石、吸水树脂的一种或其组合，而并不使用土壤；

所述种植层(400)中植物以种子丸粒形式培养而成；

所述种子丸粒由包括以下重量配比的组分制成：

2.根据权利要求1所述的屋面系统，其特征在于，两个横向相邻的纵向凹部(210)和两个纵向相邻的纵向凹部(210)在位于同一水平截面上的中心点围成矩形。

3.根据权利要求1所述的屋面系统，其特征在于，两个横向相邻的纵向凹部(210)和两个纵向相邻的纵向凹部(210)在位于同一水平截面上的中心点围成正方形。

4.根据权利要求1所述的屋面系统，其特征在于，所述种植层(400)中用于支撑植物生长的基质为陶粒。

5.根据权利要求1所述的屋面系统，其特征在于，管路铺设轨迹上的支撑柱(510)或者支撑柱(510)和中层挡件(540)上设置对应于管路铺设高度的横向凹部。

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