CN111005513A - 屋面雨水自动弃流回收装置 - Google Patents

屋面雨水自动弃流回收装置 Download PDF

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CN111005513A CN201911366858.9A CN201911366858A CN111005513A CN 111005513 A CN111005513 A CN 111005513A CN 201911366858 A CN201911366858 A CN 201911366858A CN 111005513 A CN111005513 A CN 111005513A
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吴梓鸿
罗可
朱少华
肖敏
姜彦超
姬晓羽
彭小平
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Abstract

一种屋面雨水自动弃流回收装置，涉及建筑工程领域。该屋面雨水自动弃流回收装置包括至少一个与屋顶连通的立管、与立管一一对应且连通的三通管及至少一个阀门控制器模块，每个立管均设有用于连通或截断其的电动阀，电动阀设于对应的三通管的下方，阀门控制器模块用于控制至少一个电动阀连通或截断对应的立管，电动阀和阀门控制器模块均电连接有电池，电池电连接有太阳能板，每个立管内均设有位于对应电动阀上方的流量检测计，每个流量检测计均与一个阀门控制器模块电连接。本申请提供的屋面雨水自动弃流回收装置回收利用屋面积累的雨水，并选择性的自动弃流污染较重的初期雨水和收集清洁雨水，减轻蓄水系统的水处理运行压力。

Description

屋面雨水自动弃流回收装置
技术领域
本申请涉及建筑工程概念领域，具体而言，涉及一种屋面雨水自动弃流回收装置。
背景技术
伴随国家经济的快速发展，人民生活水平的越来越高，社会各行各业对水资源的需求量越来越高，而我们国家的淡水资源人均占有量在世界上处于缺水国家行列，水资源的缺乏已严重制约经济社会发展和人民生活水平的提高。因此对非传统水资源的开发回收利用是目前工程研究的重要方向。雨水资源作为一种可再生的、低污染的非传统水资源在越来越多小区进行节水措施改造或建设过程中受到重视。
目前国内已建成很多雨水资源回收利用工程，其基本方法是对雨水进行收集—储存后再经简单的净化处理即可作为不同用途的杂用水、小区绿化用水、景观用水等。建筑小区范围内的屋面雨水资源具有污染程度轻，收集方便，水质处理工艺技术简单且成本较低的优势，在目前各新建小区内被广泛回收使用，但小区建筑屋面雨水受到屋面灰尘、空气粉尘等影响导致初期雨水污染较重，含有较多杂质，因此需要对收集到的初期雨水进行弃流，而后期雨水污染程度较低，水质较清洁，可直接进行收集储存。如今在各大城市小区的海绵化节水措施的改造过程中屋面雨水被广泛收集用于小区的绿化、洗车、景观水体中，具有十分广阔的使用前景。
但目前各建筑小区对雨水的收集利用均是对雨水进行全时段的统一收集，将雨水集中于蓄水池等构筑物内，经沉淀去除大颗粒杂质后再将清洁雨水经后续工艺处理后用于特定的用途，该回收工艺方法缺点是需建设一座容量较大的雨水蓄水池会占用较大的建筑场地，蓄水池内对收集的杂质含量较多的雨水进行弃流外排，蓄水池中需设置数量不一的潜水泵等排放设备，排水设备长期在恶劣水质环境下工作直接增加了维修频率和维护成本。
发明内容
本申请的目的在于提供一种屋面雨水自动弃流回收装置，其能够回收利用屋面积累的雨水，并选择性的自动弃流污染较重的初期雨水和收集清洁雨水，减轻蓄水系统的水处理运行压力。
本申请的实施例是这样实现的：
本申请实施例提供一种屋面雨水自动弃流回收装置，其包括至少一个与屋顶连通的立管、与立管一一对应且连通的三通管及至少一个阀门控制器模块，每个立管均设有用于连通或截断其的电动阀，电动阀设于对应的三通管的下方，阀门控制器模块用于控制至少一个电动阀连通或截断对应的立管，电动阀和阀门控制器模块均电连接有电池，电池电连接有太阳能板，每个立管内均设有位于对应电动阀上方的流量检测计，每个流量检测计均与一个阀门控制器模块电连接，用于将检测的流量数据传输至阀门控制器模块。
在一些可选的实施方案中，流量检测计与对应的电动阀之间的距离为1-1.5m。
在一些可选的实施方案中，电动阀与地面之间的距离为3-5m。
在一些可选的实施方案中，每个阀门控制器模块通过固定卡箍可拆卸的连接于一个立管。
在一些可选的实施方案中，立管内设有位于对应电动阀上方的水质检测模块，水质检测模块与一个阀门控制器模块连接，用于将检测的水质数据传输至阀门控制器模块。
在一些可选的实施方案中，阀门控制器模块将接收的流量数据与预设的后台数据Q对比，当流量数据小于或大于后台数据时发送信号控制电动阀连通或截断立管；后台数据计算公式为：
Figure BDA0002338639940000031
式中，q为降雨强度；F为立管汇流面积；t为弃流降雨时间；
Figure BDA0002338639940000033
为建筑物径流系数。
在一些可选的实施方案中，阀门控制器模块将接收的流量数据与预设的后台数据Q对比，当流量数据小于或大于后台数据时发送信号控制电动阀连通或截断立管；后台数据计算公式为：
Figure BDA0002338639940000032
式中，h为弃流降雨径流厚度；F为立管汇流面积；
Figure BDA0002338639940000034
为建筑物径流系数。
本申请的有益效果是：本实施例提供的屋面雨水自动弃流回收装置包括至少一个与屋顶连通的立管、与立管一一对应且连通的三通管及至少一个阀门控制器模块，每个立管均设有用于连通或截断其的电动阀，电动阀设于对应的三通管的下方，阀门控制器模块用于控制至少一个电动阀连通或截断对应的立管，电动阀和阀门控制器模块均电连接有电池，电池电连接有太阳能板，每个立管内均设有位于对应电动阀上方的流量检测计，每个流量检测计均与一个阀门控制器模块电连接，用于将检测的流量数据传输至阀门控制器模块。本申请提供的屋面雨水自动弃流回收装置回收利用屋面积累的雨水，并选择性的自动弃流污染较重的初期雨水和收集清洁雨水，减轻蓄水系统的水处理运行压力。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的某些实施例，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为本申请实施例1提供的屋面雨水自动弃流回收装置的结构示意图；
图2为本申请实施例2提供的屋面雨水自动弃流回收装置的结构示意图；
图3为本申请实施例3提供的屋面雨水自动弃流回收装置的结构示意图。
图中：100、立管；110、三通管；120、电动阀；130、阀门控制器模块；140、电池；150、太阳能板；160、流量检测计；170、固定卡箍；180、水质检测模块。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请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申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
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。
在本申请的描述中，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，或者是该申请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申请和简化描述，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申请的限制。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。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本申请的描述中，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申请中的具体含义。
在本申请中，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。
以下结合实施例对本申请的屋面雨水自动弃流回收装置的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
如图1所示，本申请实施例提供一种屋面雨水自动弃流回收装置，其包括与屋顶连通的立管100及与立管100中部连通的三通管110，立管100设有用于连通或截断其的电动阀120，电动阀120设于三通管110的下方，立管100还连接有用于控制电动阀120连通或截断立管100的阀门控制器模块130，阀门控制器模块130通过固定卡箍170可拆卸的连接于立管100，电动阀120和阀门控制器模块130均电连接有电池140，电池140连接有太阳能板150，立管100内设有位于电动阀120上方的流量检测计160，流量检测计160与阀门控制器模块130连接，用于将检测的流量数据传输至阀门控制器模块130，阀门控制器模块130将接收的流量数据与预设的后台数据Q对比，当流量数据小于或大于后台数据Q时发送信号控制电动阀120连通或截断立管100；后台数据计算公式为：
Figure BDA0002338639940000061
式中，q为降雨强度；F为立管汇流面积；t为弃流降雨时间；
Figure BDA0002338639940000062
为建筑物径流系数；流量检测计160与电动阀120之间的距离为1m，电动阀120与地面之间的距离为5m。
本申请实施例提供的屋面雨水自动弃流回收装置通过采用与屋顶连通的立管100来汇流和收集屋顶的雨水，并将携带有屋顶灰尘的雨水通过立管100的底部排出，当雨水冲刷一段时间将屋顶积累的灰尘排出后，立管100内设有的流量检测计160实时将检测的流量数据输送至阀门控制器模块130处，阀门控制器模块130对比流量数据大于预先根据降雨时间流量公式
Figure BDA0002338639940000071
计算得到的5min弃流总量的后台数据Q时，利用阀门控制器模块130通过立管100上设置的电动阀120截断立管100，使清洁的雨水从立管100连通的三通管110引出储存以备使用，从而保证通过屋面雨水自动弃流回收装置将屋顶具有灰尘的初期污水排走，并将清洁的雨水进行收集以供利用。
其中电动阀120和阀门控制器模块130均电连接有电池140及用于对电池140供电的太阳能板150，能够提高屋面雨水自动弃流回收装置的可靠性，并有效的节约使用成本，通过晴天时太阳能板150收集的电能储存于电池140内供电动阀120、流量检测计160和阀门控制器模块130使用；当然，在一些可选的实施例中，也可以将外部电网与电动阀120、流量检测计160和阀门控制器模块130电连接进行供电。此外，根据公式
Figure BDA0002338639940000072
计算得到预设的流量数据Q时，也可以根据所处地区气象的差异进行调整，对干旱地区降雨频率较低地区，屋面积攒的灰尘量一般较多，可采用＞5min的降雨总量作为弃流数据；对降雨频繁、雨量丰富的地区，屋面长期受雨水冲刷影响，灰尘等污染物总量长期处于较低水平，此时系统可采用＜5min的降雨总量作为弃流数据。
实施例2
如图2所示，本申请实施例提供的屋面雨水自动弃流回收装置与实施例提供的屋面雨水自动弃流回收装置结构大致相同，区别在于，本实施例中，立管100内设有位于电动阀120上方的水质检测模块180，水质检测模块180与阀门控制器模块130连接，用于将检测的水质数据传输至阀门控制器模块130，且阀门控制器模块130将接收的流量数据与预设的后台数据Q对比，当流量数据小于或大于后台数据Q时发送信号控制电动阀120连通或截断立管100；后台数据计算公式为：
Figure BDA0002338639940000081
式中，h为弃流降雨径流厚度；F为立管汇流面积；
Figure BDA0002338639940000082
为建筑物径流系数。
本实施例提供的屋面雨水自动弃流回收装置中采用降雨厚度流量计算公式
Figure BDA0002338639940000083
(式中，h为弃流降雨径流厚度；F为立管汇流面积；
Figure BDA0002338639940000084
为建筑物径流系数)计算得到弃流厚度为3mm的预设的后台数据Q与流量检测计160检测的流量进行对比，并在流量检测计160检测的流量大于预设的后台数据Q时使用阀门控制器模块130控制电动阀120截断立管100，使清洁的雨水从立管100连通的三通管110引出，从而保证通过屋面雨水自动弃流回收装置排走具有灰尘的污水并收集清洁的雨水。
其中，根据立管100对应的汇水面积和弃流降雨厚度计算弃流总量时，弃流厚度可采用2～5mm参数选取可参考实施例1中的地区特点差异，干旱地区建议选取高值，降雨丰富地区建议选取低值。
此外，本实施例的立管100内设有位于电动阀120上方的水质检测模块180，水质检测模块180与阀门控制器模块130连接，用以检测水体的pH、水质(SS)、溶解氧(DO)、浊度并将水质数据传输至阀门控制器模块130与预设数据进行对比，当检测水质数据小于预设水质数据时控制电动阀120截断立管100，使清洁的雨水从立管100连通的三通管110引出。
实施例3
如图3所示，本申请实施例提供了一种屋面雨水自动弃流回收装置，其包括四根分别与四间房屋屋顶连通的立管100，每根立管100的中部均连通有一根三通管110，每根立管100均设有用于连通或截断其的电动阀120，电动阀120设于对应的三通管110的下方，一根立管100通过固定卡箍170可拆卸的连接有阀门控制器模块130，阀门控制器模块130用于分别控制四个电动阀120连通或截断对应的四根立管100，每个立管100内均设有位于对应的电动阀120上方的流量检测计160，每个流量检测计160均与阀门控制器模块130通过导线连接，每个电动阀120和阀门控制器模块130均电连接有电池140，电池140连接有太阳能板150，流量检测计160与对应的电动阀120之间的距离为1m，电动阀120与地面之间的距离为5m；流量检测计160用于将检测的流量数据传输至阀门控制器模块130，阀门控制器模块130将接收的流量数据与预设的后台数据Q对比，当流量数据小于或大于后台数据时发送信号控制电动阀120连通或截断立管100；后台数据计算公式为：
Figure BDA0002338639940000091
式中，q为降雨强度；F为立管汇流面积；t为弃流降雨时间；
Figure BDA0002338639940000092
为建筑物径流系数。
本实施例提供的屋面雨水自动弃流回收装置通过设置四根分别与四个屋顶连通的立管100，每根立管100中部均连通有对应的三通管110，每根立管100均设有用于连通或截断其的电动阀120，电动阀120设于对应的三通管110的下方，并通过一个阀门控制器模块130来控制各个电动阀120连通或截断对应的立管100，能够通过一个阀门控制器模块130分别控制四根立管100的连通和截断，以此在下雨时分别将四个屋顶上的污水排出后收集净水。
以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

Claims (7)

1.一种屋面雨水自动弃流回收装置，其特征在于，其包括至少一个与屋顶连通的立管、与所述立管一一对应且连通的三通管及至少一个阀门控制器模块，每个所述立管均设有用于连通或截断其的电动阀，所述电动阀设于对应的所述三通管的下方，所述阀门控制器模块用于控制至少一个所述电动阀连通或截断对应的所述立管，所述电动阀和所述阀门控制器模块均电连接有电池，所述电池电连接有太阳能板，每个所述立管内均设有位于对应所述电动阀上方的流量检测计，每个所述流量检测计均与一个所述阀门控制器模块电连接，用于将检测的流量数据传输至所述阀门控制器模块。
2.根据权利要求1所述的屋面雨水自动弃流回收装置，其特征在于，所述流量检测计与对应的所述电动阀之间的距离为1-1.5m。
3.根据权利要求1所述的屋面雨水自动弃流回收装置，其特征在于，所述电动阀与地面之间的距离为3-5m。
4.根据权利要求1所述的屋面雨水自动弃流回收装置，其特征在于，每个所述阀门控制器模块通过固定卡箍可拆卸的连接于一个所述立管。
5.根据权利要求1所述的屋面雨水自动弃流回收装置，其特征在于，所述立管内设有位于对应所述电动阀上方的水质检测模块，所述水质检测模块与一个所述阀门控制器模块连接，用于将检测的水质数据传输至所述阀门控制器模块。
6.根据权利要求1所述的屋面雨水自动弃流回收装置，其特征在于，所述阀门控制器模块将接收的流量数据与预设的后台数据Q对比，当流量数据小于或大于后台数据时发送信号控制所述电动阀连通或截断所述立管；后台数据计算公式为：
Figure FDA0002338639930000021
式中，q为降雨强度；F为立管汇流面积；t为弃流降雨时间；
Figure FDA0002338639930000022
为建筑物径流系数。
7.根据权利要求1所述的屋面雨水自动弃流回收装置，其特征在于，所述阀门控制器模块将接收的流量数据与预设的后台数据Q对比，当流量数据小于或大于后台数据时发送信号控制所述电动阀连通或截断所述立管；后台数据计算公式为：
Figure FDA0002338639930000023
式中，h为弃流降雨径流厚度；F为立管汇流面积；
Figure FDA0002338639930000024
为建筑物径流系数。
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