CN110637633A - 一种基于多孔吸滤材料的自动灌溉垂直绿化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于多孔吸滤材料的自动灌溉垂直绿化装置，包括固定于墙面的支撑架，支撑架上铺设有防水布，防水布与支撑架间安装有可拆卸的栽培壳，栽培壳正面设有用于栽培植物的n个圆孔；栽培壳上设置可拆卸顶盖，内部设置水平隔板和垂直隔板，水平隔板设置渗水片和吸水线材，垂直隔板安装有渗水片，渗水片与吸水线材中分布有孔隙；垂直隔板后设置水箱，水箱侧壁开有进水口、出水口及连通口，进水口处安装有浮球阀，连通口与其余水箱连通；水流自进水口进入水箱后经过渗水片和吸水线材吸收和过滤。本发明可针对多种景观植物的需求自动调控水分，实现自动灌排功能，并具有能耗低、安装维护便捷的特点。
Description
技术领域
本发明属于景观绿化技术领域，特别涉及一种基于多孔吸滤材料的自动灌溉垂直绿化装置。
背景技术
垂直绿化是利用植物材料沿建筑立面或者其他构筑物表面攀附、固定、贴植、垂吊形成垂直面的绿化方式，在一定程度上缓解了城市绿化区域减少和绿化需求增加之间的矛盾。目前各国研制的垂直绿化装置种类繁多，从垂直绿化装置总体结构上可分为：布袋式、铺贴式、固态基质式、和竖立花坛造景式等，在实际应用中，这些垂直绿化装置基本采用滴灌和微喷灌进行灌溉。但是目前的垂直绿化装置均通过水泵连接水源与灌水器对植物进行灌溉，由于缺乏相应的灌溉制度，因灌溉不合理导致土壤(或有机质)流失、水资源浪费或植物大量缺水枯死现象经常发生，极大限制了垂直绿化建设的发展。另外，为了达到垂直绿化对于城市美化的目的，实际中常采用多种景观植物进行布设，滴灌和微喷灌也无法满足不同景观植物对土壤水分的需求。
发明内容
针对以上问题，本发明提出一种基于多孔吸滤材料的自动灌排垂直绿化装置，解决目前的垂直绿化装置灌溉设计不合理，也不能满足不同景观植物对土壤水分的需求的问题。
为此，本发明采取如下技术方案：
一种基于多孔吸滤材料的自动灌溉垂直绿化装置，包括供水单元、模块化植物生长单元和控制单元；
所述的供水单元通过多孔吸滤和渗水两种方式同时向模块化植物生长单元供水；
所述的模块化植物生长单元包括多个可拆卸的植物生长模块，用于种植不同的植物种类，处在相同地平面高度的植物生长模块共用一个所述的供水单元；
所述的控制单元用于实现模块化植物生长单元的供水稳定。
进一步，还包括栽培壳，栽培壳内部空心，在栽培壳内部设置有水平隔板，在水平隔板和栽培壳底板之间连接有垂直隔板，所述的供水单元位于水平隔板、垂直隔板以及栽培壳组成的其中一个空腔内；水平隔板、垂直隔板以及栽培壳组成的另一个空腔形成下层生长基质腔，栽培壳与水平隔板组成的空腔形成上层生长基质腔，下层生长基质腔和上层生长基质内均填充基质供植物生长，植物通过开有孔的栽培壳的侧板固定位置。
进一步，所述的供水单元包括水箱、多孔吸滤线材和渗水片，渗水片安装在垂直隔板上，多孔吸滤线材垂向穿过水平隔板将水箱与上层生长基质腔连通；水流自水箱流出后经过垂直隔板处安装的渗水片和水平隔板处安装的多孔吸滤线材吸收和过滤。
进一步，所述的控制单元包括浮球阀，水箱侧壁开有进水口、出水口及连通口，浮球阀位于水箱进水口处，连通口与同一地平面高度的栽培壳内的水箱连通；所述的浮球阀用于自动控制水箱水位。
进一步，处在相同地平面高度的植物生长模块共用一个所述的供水单元，通过所述的连通口连通，连通口设置有连接头，由不锈钢空调波纹管和不锈钢三通管与进水口和出水口连接。
更进一步，所述的自动灌溉垂直绿化装置，还包括支撑架，用于支撑所述的供水单元、模块化植物生长单元和控制单元；所述的支撑架为角钢支撑架，支撑架外设置有水平平台，平台外边缘有凸起，用于限定栽培壳位置。
优选的，支撑架上设置有防水布；所述的防水布为PE涂层布，由L型平面角码与膨胀螺丝配合固定防水布四角。
所述的栽培壳的顶板与栽培壳可拆卸连接，顶板的下表面安装有固定环和拆卸孔，固定环设置位置与多孔吸滤线材垂向对应；所述的栽培壳、水平隔板、垂直隔板均为聚丙烯材质。
优选的，所述的渗水片为微孔陶瓷渗水片，渗水片中的孔隙率为40％～60％，孔隙的平均孔径为1-2μm，渗水片的抗弯强度为300-50MPa。
优选的，所述的多孔吸滤线材为微孔包芯棉绳，或为60支纱6股的白色蜡光塔线。
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明的自动灌溉垂直绿化装置，不同于现在市面上现有的垂直绿化方式，具有自动灌溉的特点：装置利用土壤水分平衡原理，通过多孔吸滤材料实现土壤水势由负压向正压的变化，使装置内土壤水势维持在不同压力值，
从而营造出不同的土壤水分环境，以满足多种景观植物需水要求，并通过土壤含水率与土壤基质势之间的耦合关系调节灌水器出流量，实现垂直绿化中针对不同作物的自动灌溉，有效解决因灌溉制度不合理造成的水土流失或景观植物缺水枯死的问题。
同时，本发明的垂直绿化装置，与传统的垂直绿化装置相比，兼有自动排水的特点，装置水箱处设有由浮球阀控制的进水口以及溢流出水口，当水箱中水分消耗至低于设计水位时，浮球阀自动开启补水，以保证水箱中水分的连续供给；在雨季，当装置中积水过多达到将要淹没植物根部的临界水位时，多余水分从出水口溢流排出，避免出现景观植物过涝现象，而且在雨季发生水分渗漏能通过微孔陶瓷透水片的过滤作用始终保证水箱水分的质量，阻止杂质污染水源，为装置的安全运行提供了必要条件。
本发明的自动灌溉垂直绿化装置采用模块化设计，由各个模块拼接成为整体，使垂直绿化装置安装便捷，同时在后期维护中便于更换与拆卸，从而降低成本，适应实际需要。另外，每个模块皆可满足不同景观植物的需水量，因此不同模块可选择不同植物种植，满足了垂直绿化对城市建设美化的功能。
附图说明
图1为本发明的整体结构局部剖视示意图；
图2为整体结构侧面局部剖视示意图；
图3为图2的A处放大图，含L型平面角码、膨胀螺丝和防水布四角；
图4为本发明进水口、出水口和浮球阀的结构示意图；
图5为连通口、不锈钢空调波纹管和不锈钢三通管的结构示意图；
图6为可拆卸顶盖、水平隔板与垂直隔板以及吸水线材和渗水片示意图；
图7为微孔陶瓷渗水片的结构示意图。
图中，各标号的含义为：
1为支撑架、2为防水布、3为栽培壳、4为出水口、5为进水口、6为多孔吸滤线材、7为水平隔板、8为垂直隔板、9为渗水片、10为凸台、11为孔、13为顶盖、14为拆卸孔、15为平面角码、16为螺丝、17为浮球阀、18为水箱、19为波纹管、20为三通管、21为固定环。
具体实施方式
本发明所述的微孔包芯棉绳，指的是包芯棉绳采用微孔材料，含有多孔结构，包芯棉绳的绳皮通常是双捻向编织而成，绳芯为多根吸水棉绳的集合体，绳皮和绳芯一次性编织而成。
同时，本发明所述的塔线，采用60支纱6股的白色蜡光塔线，比如现在普遍采用的棉纶线或涤纶线。
遵从上述技术方案，如图1至图7所示，本实施例提供了一种基于多孔吸滤材料的自动灌溉垂直绿化装置，包括固定于墙面的支撑架1，所述的支撑架1固定于墙面，支撑架1上铺设有防水布2，防水布2与支撑架1间安装有可拆卸的栽培壳3，栽培壳3正面有n个圆孔11，由圆孔11向栽培壳3内栽培植物；栽培壳上部设置有可拆卸顶盖13，顶盖上安装有固定环21和拆卸孔14；栽培壳3内部设置有水平隔板7和垂直隔板8，水平隔板7上部和垂直隔板8前部填充土壤以供植物生长，土壤中设置有水平隔板7安装有渗水片9和吸水线材6，垂直隔板8安装有渗水片9，渗水片9与吸水线材6中分布有孔隙，垂直隔板8后设置有水箱18；吸水线材6垂向穿过水平隔板7将水箱18与水平隔板7上部填充的土壤连通，水箱18侧壁开有进水口5、出水口4及连通口，连通口与其余同一层的栽培壳3内的水箱18连通；水流自进水口5进入水箱18后经过垂直隔板8处安装的渗水片9和水平隔板7处安装的吸水线材6吸收和过滤。
本发明的基本结构包括一个支撑架1和多个栽培壳3，其中支撑架1是通过平台外边缘的凸起限定栽培壳3位置，本方案中的防水布2，为PE涂层布，由L型平面角码15与膨胀螺丝16配合固定于防水布2四角，起到防止水分渗入墙面进而影响墙面强度的作用。
本实施例中采用的栽培壳3，由聚丙烯材质制成，放置于所述的水平凸台，栽培壳3长800mm，宽200mm，高600mm，如图1前侧开有间隔为30mm，直径为30mm的n个圆孔11，圆孔11用于限定景观植物栽培位置。栽培壳3上部为可拆卸的上盖，使放置土壤过程更为便捷。
栽培壳3内壁300mm高处设置有凸台10，凸台10为聚丙烯材质，采用粘接工艺制成，凸台10首先起到限定水平隔板7位置的作用，由此凸台10上的水平隔板7上表面与栽培壳3上部围成了一个空间，空间内放置栽培土壤、埋设吸水线材6；其次水平隔板7下表面与栽培壳3底面限定了垂直隔板8的设计高度，通过垂直隔板8将水平隔板7下层空间分为前后两侧，垂直隔板8前侧用于放置栽培土壤，垂直隔板后侧形成水箱18。
本发明中的可拆卸顶盖13均为聚丙烯材质，可拆卸顶盖13长760mm、宽160mm、厚8mm，放置在栽培壳3上部，可拆卸顶盖13设置有固定环21和拆卸孔14，固定环21直径10mm，设置位置与吸水线材6垂向对应，拆卸孔14直径20mm，穿过可拆卸顶盖13。
本发明中的水平隔板7与垂直隔板8均为聚丙烯材质，水平隔板7长800mm、宽200mm、厚8mm，放置在栽培壳3内壁的凸台上侧，水平隔板7下的垂直隔板8长800mm、宽300mm、厚8mm，并与水平隔板7和栽培容器3底面垂直，同时且距开有圆孔11的栽培壳3表面60mm；如图7所示的水平隔板7示意图，表面分别开有圆心间距200mm、直径40mm和圆心间距100mm、直径8mm的圆孔，直径为40mm的圆孔用来安装渗水片9，直径为8mm的圆孔用来安装吸水线材6；如附图7所示的垂直隔板8示意图，表面开有圆心间距200mm，直径40mm的圆孔，直径为40mm的圆孔用来安装渗水片9。本实施例中的渗水片9，采用多孔的渗水片9结构。渗水片9内部不规律地分布有多个孔隙，这些孔隙的存在允许水流自渗水片9中通过，从安装于垂直隔板8上的渗水片9后侧的水箱18渗透到前侧，对前侧的栽培土壤起到正压灌溉的作用，同时防止前侧的栽培土壤进入水箱18污染水源。由于其中的孔隙较多，且杂乱分布，这种不规律的分布方式，延长了水流的流经路径，对灌溉水源进行更加彻底、有效清除的同时，也降低了对植物根部的水滴打击强度。
在雨季时，水平隔板7上表面栽培土壤中水分超过土壤饱和含水量时开始下渗，由于多余水分在下渗过程中会携带大量杂质，而渗水片9内部分布有不规则的多个孔隙，可以对水分起到过滤作用，经过渗水片9的将杂质截留到水平隔板上侧，而将过滤后的水分通过微孔管道下渗到水箱18中，起到净化水源水质，保证装置的正常运行。
本实施例中采用的渗水片9为微孔陶瓷渗水片，其直径为40mm，公差范围为-0.1～-0.2mm，微孔陶瓷渗水片四周表面光滑，用过黏连工艺固定在水平隔板7与垂直隔板8圆孔内，微孔陶瓷渗水片为薄圆片结构，可由具有微米孔径的微孔陶瓷材料加工而成，该微孔陶瓷渗水片中具有大量相互连通的微孔形成的孔道，水分可在这些孔道中流动。由于孔道的摩擦力，且灌溉水在孔道中的流动速度缓慢，因此可起到截留过滤的作用。
根据灌水器的设计出水量要求，微孔陶瓷的孔隙率为40～60％可调，本实施例中微孔陶瓷渗水片的孔隙率为53％。微孔陶瓷的结构均匀，没有缺陷，平均孔径为1～2微米，能把灌溉水中的固体杂质充分的过滤，显著提高了灌水器的抗堵性。微孔陶瓷渗水片中各孔之间具有非常好的连通，提供了充足的渗水通道。通过测试微孔陶瓷渗水片的抗弯强度为30～50MPa，保证了灌水器的使用可靠性和耐久性。
本实施例中的吸水线材6为包芯棉绳，吸水线材为60支纱6股的白色蜡光塔线。为了满足垂直绿化中不同植物对土壤水势的要求，结合吸水线材6主动吸水的特点，使植物利用吸水线材6主动从水箱18中吸取水分，同时通过壤含水率与土壤基质势之间的耦合关系调节灌水器出流量，实现垂直绿化中针对不同作物的自动灌溉。
本实施例中的水箱18为水平隔板7、垂直隔板8和栽培壳3共同构成的储水装置，如图5所示的自动灌排装置示意图，水箱侧壁设置有出水口4，在同一垂向的出水口4下侧设置有进水口5，另一侧侧壁设置有连通口，进水口5、出水口4和联通口均设置有连接头，连接头外侧有外螺纹，同一层初始栽培壳3内部的水箱18进水口中安装有浮球阀17，其余与之相连的栽培壳3内水箱18不安装浮球阀17。
如附图6，本实施例中采用连通口位于水箱18另一侧，连通口设置有连接头，由不锈钢空调波纹管19和不锈钢三通管20与另一栽培壳的进水口5和出水口4连接。
参见图5和图6，当水箱18正常工作时，水流自进水口5进入水箱18，并通过连通口经不锈钢空调纹管19和不锈钢三通管20进入同水平方向的另一个栽培壳内的水箱18，以此类推，直到水流进入同一层的每一个栽培壳3内的水箱18。随着水位的上升，进水口内安装的浮球阀17随水位一同上升，直到达到满足栽培容器内景观植物正常生长的需水量的设计水位时，浮球阀17将进水口关闭，植物消耗水分后，水位下降使浮球阀17下落，进水口5打开继续供水，最终达到水箱18水位智能控制的目的；在雨季因雨水过多时，造成了水平隔板7上表面与栽培壳3内的土壤水分超过饱和含水率的情况，使土壤中水分经水平隔板7上安装的渗水片9过滤作用后向水箱18渗漏，进一步使水箱18水位上升，并超过设计水位而达到出水口控制水位时，水分由出水口流出并直接排放到排水管道，保证了水箱18水位在不同气候条件下均能维持在一个安全的水位范围内，维持了整体装置的安全与稳定运行。
Claims (10)
1.一种基于多孔吸滤材料的自动灌溉垂直绿化装置，其特征在于，包括供水单元、模块化植物生长单元和控制单元；
所述的供水单元通过多孔吸滤和渗水两种方式同时向模块化植物生长单元供水；
所述的模块化植物生长单元包括多个可拆卸的植物生长模块，用于种植不同的植物，处在相同地平面高度的植物生长模块共用一个所述的供水单元；
所述的控制单元用于实现模块化植物生长单元的供水稳定。
2.如权利要求1所述的多孔吸滤材料的自动灌排垂直绿化装置，其特征在于，所述的模块化植物生长单元垂直于地平面，植物生长方向平行于地平面，所述的多孔吸滤材料的自动灌排垂直绿化装置还包括栽培壳(3)，栽培壳(3)内部空心，在栽培壳(3)内部设置有水平隔板，在水平隔板和栽培壳(3)底板之间连接有垂直隔板(8)，所述的供水单元位于水平隔板、垂直隔板(8)以及栽培壳(3)组成的其中一个空腔内；水平隔板(7)、垂直隔板(8)以及栽培壳(3)组成的另一个空腔形成下层生长基质腔，栽培壳(3)与水平隔板(7)组成的空腔形成上层生长基质腔，下层生长基质腔和上层生长基质内均填充基质供植物生长，植物通过开有孔(11)的栽培壳(3)的侧板固定位置。
3.如权利要求2所述的多孔吸滤材料的自动灌排垂直绿化装置，其特征在于，所述的供水单元包括水箱(18)、多孔吸滤线材(6)和渗水片(9)，渗水片(9)安装在垂直隔板(8)上，多孔吸滤线材(6)垂向穿过水平隔板(7)将水箱(18)与上层生长基质腔连通；水流自水箱(18)流出后经过垂直隔板(8)处安装的渗水片(9)和水平隔板(7)处安装的多孔吸滤线材(6)吸收和过滤。
4.如权利要求3所述的多孔吸滤材料的自动灌排垂直绿化装置，其特征在于，所述的控制单元包括浮球阀(17)，水箱(18)侧壁开有进水口(5)、出水口(4)及连通口，浮球阀(17)位于进水口(5)处，连通口与同一地平面高度的栽培壳(3)内的水箱(18)连通；所述的浮球阀(17)用于自动控制水箱(5)水位。
5.如权利要求4所述的多孔吸滤材料的自动灌排垂直绿化装置，其特征在于，处在相同地平面高度的植物生长模块共用一个所述的供水单元，通过所述的连通口连通，连通口设置有连接头，由波纹管(19)和三通管(20)与进水口(5)和出水口(4)连接。
6.如权利要求2所述的多孔吸滤材料的自动灌排垂直绿化装置，其特征在于，所述的自动灌溉垂直绿化装置，还包括支撑架(1)，用于支撑所述的供水单元、模块化植物生长单元和控制单元；所述的支撑架(1)为角钢支撑架，支撑架外设置有水平平台，平台外边缘有凸台(10)，用于限定栽培壳(3)的位置。
7.如权利要求6所述的多孔吸滤材料的自动灌排垂直绿化装置，其特征在于，所述的支撑架(1)上设置有防水布(2)；所述的防水布(2)为PE涂层布，由平面角码(15)与螺丝(16)配合固定四角。
8.如权利要求7所述的多孔吸滤材料的自动灌排垂直绿化装置，其特征在于，所述的栽培壳(3)的顶板与栽培壳(3)可拆卸连接，顶板的下表面安装有固定环(21)和拆卸孔(14)，固定环(21)的设置位置与多孔吸滤线材(6)垂向对应；所述的栽培壳(3)、水平隔板(7)、垂直隔板(8)均为聚丙烯材质。
9.如权利要求3所述的多孔吸滤材料的自动灌排垂直绿化装置，其特征在于，所述的渗水片(9)为微孔陶瓷渗水片，渗水片中的孔隙率为40％～60％，孔隙的平均孔径为1-2μm，渗水片的抗弯强度为300-50MPa。
10.如权利要求3所述的多孔吸滤材料的自动灌排垂直绿化装置，其特征在于，所述的多孔吸滤线材(6)包括微孔包芯棉绳或塔线。
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