CN209227669U - 一种模块组装式屋顶雨水收集装置及其利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模块组装式屋顶雨水收集装置及其利用系统，该雨水收集装置可设置在城市任何一处平顶建筑物的屋顶上。该装置的构造由若干底板模块及若干侧模块组成，各模块之间采用地板锁扣等拼接结构相互拼装在一起构成一个屋顶雨水蓄水池。该屋顶雨水利用系统进一步包括排水管、消毒装置（非必需）、地埋式喷灌系统（或水龙头）。屋顶雨水蓄水池的雨水流入排水管，排水管连接地埋式喷灌系统或水龙头。本实用新型施工简单方便，功能多样，不仅雨天能贮蓄屋面雨水减轻内涝，而且雨后只需打开地埋式喷灌系统或水龙头，屋顶贮蓄的雨水就能浇灌绿地。此外，还能美化城市空中景观并提供给住户一个景色宜人的屋顶休闲场所。

Description

一种模块组装式屋顶雨水收集装置及其利用系统

技术领域

本实用新型属于水利工程、市政工程技术领域，具体而言，是一种模块组装式屋顶雨水收集装置及其利用系统。

背景技术

城市的不透水面积大部分由屋顶构成，降雨落到屋顶后即形成地表径流通过建筑物的雨水管道汇集至市政雨水管网系统并排入受纳水体。这不仅浪费了雨水资源，而且带给市政雨水管网巨大的排水压力，容易产生城市内涝问题。因此，屋顶雨水的收集与利用成为解决城市内涝的一个关键，而建造屋顶蓄水池和进行屋顶绿化是目前常见的两种解决问题的方式。但传统的屋顶蓄水池是在现场进行泥水施工建设的，一来施工麻烦，二来建成后亦容易出现漏水问题，难于在已建成的建筑物来追加修建。另一方面，屋顶绿化虽然在降雨期间可蓄留一部分雨水及平日里能起到美化环境降低温室效应的作用，但其主要作用在于后者，对雨水的贮蓄作用十分有限，且降雨期间容易引起花土流失搞脏建筑物外立面，加上屋顶绿化平时需进行浇水养护，不利于节约水资源，在枯季时容易加剧城市的水资源供需矛盾。因此，如何改良现有的屋顶雨水收集与利用方式，将城市现有的不蓄水屋顶简单易行地改建成可蓄水且具有一定景观与休闲功能的海绵屋顶，缓解我国目前绝大多数城市所面临的城市内涝问题是一个重要课题。

对现有专利和受保护的技术资料查询，目前与本实用新型较为接近且密切的专利或专利申请有4个。

一个是授权公开号CN201372459Y所公开的“多功能建筑塑料模板水箱”实用新型专利，该专利虽然也是采用模块组装来形成屋顶水箱，但该种水箱设计了盖板，其主要用途并非用于收集屋顶雨水，而是：一是作为工程模板使用，二是作为储蓄自来水用的储水箱。若作为收集雨水的屋顶水箱使用，存在如下不足之处：1)一个单元水箱分割为多个存水槽、每个存水槽内又设置内隔板、支柱、加强筋、横向串联孔等众多内部构件。众多的内部构件虽有利于水箱的承重，但用于收集屋顶雨水的水箱其上部是敞开来承接雨水的，无需承重的，众多内部构件除了浪费建材和减少蓄水容积之外，还不利于清洗。2)即使天晴后水箱内所蓄的雨水用完了，水箱所占据的屋顶面积无法用于休闲等其它各种用途，且设置了这种水箱后的屋顶景观性很差。3)缺少利用屋顶水箱中所储蓄的雨水的配套设施。

第二个相关专利是申请号为201620782117.4，授权公告号为CN 205875269 U的实用新型专利“一种海绵城市用屋顶蓄水模块”。该实用新型的蓄水模块结构同样十分复杂，蓄水模块包括顶板单元和底板单元，所述的顶板单元包括若干个中空结构的支撑柱，支撑柱与支撑柱之间通过网状结构的加强筋连接固定，这样的复杂结构虽有利于模块的承重，但正如前述屋顶蓄水模块无需承重。该实用新型所存在的不足之处与前述的3点完全一样，故不再赘述。

第三个相关专利是授权公告号为CN 202190577 U，申请号为201120247468.2的实用新型专利“屋顶绿化模块盒”，本实用新型公开了一种可拼装而且有蓄水功能的屋顶绿化模块盒，该专利所存在的不足之处是：1)绿化模块虽然在雨季能贮蓄一些雨水并加于利用，但因屋顶植物常年需要浇灌，在枯季时容易加剧城市水资源供需矛盾，特别是在枯季严重缺水的城市更不易运行维护；2)遭遇特大暴雨时绿色屋顶容易产生水土流失，搞脏建筑物外立面；3)绿化模块所能贮蓄的雨水量，因植物与土壤占据了一定的承重与空间，在同等屋顶面积、同等屋顶容许承载力条件下，绿化模块所能贮蓄的雨水量远小于纯粹的蓄水模块。4)贮蓄在蓄水槽中的蓄水具体如何利用未考虑，缺少配套相应的利用设施。

最后一个相关专利是申请号为201710852300.6的发明专利“一种建设海绵城市用环保型生态屋顶”，该生态屋顶由种植绿化模块和蓄水模块组成，而蓄水模块又由蓄水池和蓄水仓组构成。其中蓄水池设置于屋顶，蓄水仓组设置于建筑物内，种植绿化模块所在的地形整体呈V字型的斜坡，斜坡上根据高度由上至下依次分为旱区和湿区，分别用于种植耐水性较差和较好的植物。该专利和其它许多涉及屋顶绿化的专利一样，在屋顶雨水收集与利用方面，存在如下缺点：1)生态屋顶虽然在雨季能贮蓄一些雨水并加于利用，但因屋顶植物常年需要浇灌，在枯季时容易加剧城市水资源供需矛盾，特别是在枯季严重缺水的城市更不易运行维护；2)遭遇特大暴雨时绿色屋顶容易产生水土流失，搞脏建筑物外立面；3)需动用泥水，不易施工建设，特别是蓄水仓组设置于建筑物内，更是不便于施工。4)贮蓄在蓄水模块中的雨水具体如何利用未考虑，缺少配套相应的利用设施。

针对上述现有相关专利的不足之处，为了促进海绵城市建设，急需发明出一种新专利使之具备如下功能：1)无需泥水，只需进行模块组装，让屋顶雨水收集设施的建设变得简单易行，从而便于改造城市中现有的大量不蓄水屋顶为海绵式屋顶；2)能够有效利用屋顶雨水蓄水，能够将雨水中的天然氮肥等污染物质变废为宝，使屋顶雨水利用方案科学合理；3)不仅雨季能进行雨水收集与利用，而且枯季也不会加剧城市水资源供需矛盾；4)能够将屋顶的雨水收集与利用功能与空中景观、休闲活动等功能结合起来，集三者功能为一体。即雨天时设施可用于收集和利用雨水，晴天时设施则成了景观性良好、可以休闲的场所。本实用新型正是基于上述功能需求所提出。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种模块组装式屋顶雨水收集装置，利用该装置使雨天能贮蓄屋面雨水从而减轻城市内涝，且该装置便于安装，适用于各种面积大小与容许承载力的屋顶。同时，该装置还能起到美化城市建筑物屋顶空中景观和为建筑物住户提供一个良好的屋顶休闲活动场所。

本实用新型所要解决的另一技术问题在于提供一种屋顶雨水利用系统，其应用上述雨水收集装置，使雨后屋顶蓄留的雨水可被利用于绿地浇灌。

为了实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是：

一种模块组装式屋顶雨水收集装置，其特征在于：该装置为由若干底板模块及若干侧模块相互组装而成的一个屋顶雨水蓄水池，各模块之间通过拼接结构相互拼装。

优选的，所述屋顶雨水蓄水池的转角处设有转角结构的角侧模块。

优选的，所述各模块之间采用地板锁扣进行拼装，拼装时将地板锁扣的公卡扣插入母卡槽；该地板锁扣为U型单锁扣或W型双锁扣。

优选的，所述母卡槽入口处的顶部与底部设有凹槽，凹槽内嵌有橡胶止水条。

优选的，所述的橡胶止水条嵌入所述凹槽部分较厚，伸出凹槽的部分设为薄片。

优选的，所述的侧模块设有压重槽，该压重槽内装有压重物或配种仿真花草或真正的花草。

优选的，所述各模块材质为塑料、石塑或塑胶。

优选的，所述的底板模块为长方形的仿真木地板，或者为正方形或长方形的仿真地砖。

优选的，所述屋顶雨水蓄水池的底面上全部或零星辅设有2D或3D仿真风景的背胶防水防晒户外地贴。

一种屋顶雨水利用系统，包括上述的雨水收集装置，还包括排水管、地埋式喷灌系统或水龙头，该屋顶雨水蓄水池的其中一个侧模块上设有出水孔，该排水管上端连接屋顶雨水蓄水池的出水孔，下端连接位于建筑物下方的地埋式喷灌系统或水龙头。

优选的，该系统进一步设置有消毒装置，该消毒装置设置在屋顶或设置在地面；当消毒装置设置在屋顶时，消毒装置的进水管连接所述的出水孔，消毒装置的出水管连接所述排水管的始端；当消毒装置设置在地面时，消毒装置的进水口连接在排水管末端，消毒装置的出水口与所述地埋式喷灌系统相连或连接一个水龙头。

优选的，所述的地埋式喷灌系统设置有可相互切换的两个进水通道分别对应两个供水水源，一个为所述的屋顶雨水蓄水池水源，另一个是自来水水源。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1.本实用新型所述的屋顶雨水收集装置及其利用系统具有“蓄水、回用、减污、美化”等多重功能。与现有的屋顶水箱、屋顶蓄水模块等现有技术相比，本实用新型具有如下优势：a)整个屋顶可以通过本实用新型结构拼装成一个大的蓄水池，而且屋顶雨水蓄水池采用模块构造十分简单，可大量节约建造模块的材料与费用；b)在节约建材的同时，结构简单化后，可释放出复杂构件所占据的大量内部空间，从而在设施占据同等屋顶面积与同等屋顶容许承载力条件下，该技术可大量增加雨水蓄水容量；c)增设了雨水利用设施，解决了现有很多技术只有雨水收集没有雨水利用、设施配套不全的问题；d)该技术设施不仅雨天可以用来贮蓄雨水，而且晴天可作为休闲场所，并能美化城市空中的屋顶景观，集三者功能于一体。解决了现有大多技术设施仅具有贮蓄雨水的单一功能，不仅景观性差，而且还无法兼顾其他用途等问题。

2.本实用新型与现有的具有雨水贮蓄功能的屋顶绿化模块、生态屋顶等现有技术相比，具有如下优势：a)可大量节省屋顶绿化浇灌用水等运行维护成本，特别是在水资源短缺的城市和容易发生缺水的枯季，节省大量浇灌用水意义重大；b)可避免现有技术遭遇特大暴雨时容易产生水土流失，搞脏建筑物外立面；c)可大量增加蓄水容量，在屋顶容许荷载条件下，由于减少了土壤与植被的荷载，屋顶蓄水容量可大大增加，从而可大量减少暴雨经流量，有效控制城市内涝；d)解决了现有技术未明确如何利用所蓄雨水的问题。该技术通过配套雨水利用设施将屋顶贮蓄雨水回用于地面绿地灌溉，这不仅可以减少排入受纳水体中的污染物质，而且雨水中所含有的天然氮肥等污染物质可转化成地面绿地的营养物质，省去纯用自来水浇灌时所需的定期施肥。e)通过铺设带有木地板或大理石或其他材质纹理以及带有色彩的底板模块，必要时再配上仿真风景的地贴不仅在屋顶上可以组装出一个蓄水池供雨天蓄水，而且可以营造出一个美丽的空中屋顶景观、和提供一个晴天时的空中休闲活动场所。集蓄水、景观、休闲场所三种功能于一体。f)该实用新型结构简单、建设成本低、施工极为容易，适用于改造城市现存的大量不蓄水的平顶屋屋顶为可蓄水的海绵式屋顶，应用范围宽广。

附图说明

图1为本实用新型所述屋顶雨水收集装置及其利用系统施工案例整体结构的剖面示意图；

图2为本实用新型所述屋顶雨水蓄水池的立体结构示意图；

图3为本实用新型所述屋顶雨水蓄水池的俯视结构示意图；

图4为本实用新型所述侧模块的剖视图；

图5为本实用新型所述底板模块的剖视图；

图6为本实用新型所述单锁扣相互插接时的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详述。

本实用新型所揭示的是一种模块组装式屋顶雨水收集装置及其利用系统，可设置在城市或农村中所有可载人的、容许承重大于等于2.0KN/m²的平顶屋顶上。(对于非载人、容许承重为0.5KN/m²的平顶屋顶，侧板的总高度可降低为65mm，扣除底板厚度20mm，蓄水净深为45mm)

如图1至图6所示，为本实用新型的较佳实施例。本实用新型揭示的一种屋顶雨水收集装置为安装在屋顶的屋顶雨水蓄水池1，本实用新型还揭示一种屋顶雨水利用系统，该系统除了包括屋顶雨水蓄水池1外，还包括排水管2、消毒装置3以及地埋式喷灌系统4或水龙头。

其中：

屋顶雨水蓄水池1是由若干侧模块5及若干底板模块6相互组装而成。该侧模块5设有压重槽9，该压重槽9可装入压重物如砂子、砾石、鹅卵石或砂土，还可配种一些仿真花草或真正的花草17以利景观性。该压重槽9的底部可留有一小孔8以便于排水。通过设置压重槽9，无须采用胶水粘结各个模块的底板与地面，拼装起来的屋顶雨水蓄水池1不仅在池的四周可形成一圈景观，而且靠自重就能固定在地面上，遇刮风天气亦不会发生位移。该侧模块5可由第一侧板51、第二侧板52及底板53构成截面为U形的结构，U形结构的内部形成所述的压重箱9。

各侧模块5之间、各底板模块6之间以及侧模块5与底板模板6之间相连接处设有可相互拼装在一起的拼接结构，使各侧模块5相互拼接后形成蓄水池的池壁，各底板模块6相互拼接之后形成蓄水池的池板。所述的拼接结构可以采用地板锁扣，市贩木地板各式各样的单锁扣或双锁扣均可。图中实施例采用的是U字形单锁扣进行拼装，即在相互拼装的两个模块之间分别设置公卡扣10和母卡槽12，公卡扣10插入母卡槽12内完成拼装。为了有效防止漏水，本实用新型进一步在母卡槽12入口处附近的顶部与底部各增设一个凹槽14，凹槽14内嵌有橡胶止水条11，当公卡扣10插入带有橡胶止水条11的母卡槽12时，可以通过橡胶止水条11实现止水功能。进一步的，橡胶止水条11嵌入凹槽部分较厚，伸出凹槽14的部分设为薄片15，当公卡扣10插入母卡槽12时，伸出来的止水薄片15会自动倒伏，紧紧卡在公卡扣10与母卡槽12的接触面之间从而起到防渗作用。

当需要配备屋顶雨水利用系统时，可以在其中一个侧模块5上开设出水孔7，该出水孔7与所述的排水管2相互连接，从而可将屋顶雨水蓄水池1内的水通过排水管2排出。该出水孔7与排水管2之间可用硬管接头进行连接。

上述通过模块拼接而成的屋顶雨水蓄水池1组装之后可以为圆形蓄水池，此时各侧模块为扇形结构(该实施例未予图示)；该屋顶雨水蓄水池1组装之后也可以为方形蓄水池(图中实施例)，或者完全按照屋顶的形状设置蓄水池。对于方形有转角的蓄水池来说，为了方便屋顶雨水蓄水池1在转角处的拼装并能很好的止水，在水池的转角处可以设置特殊结构的侧模块，即具有转角结构的角侧模块16，该角侧模块16的第一侧板、第二侧板及底板均可为L形的转角结构。该角侧模块16与普通侧模块5或与底板模块6的连接处也通过上述拼接结构(单锁扣或者双锁扣)进行拼接。

所述排水管2可沿着建筑物外墙延伸至近地面，末端连接一套布设在建筑物周遭各处绿地上的地埋式喷灌系统4或简单连接一个水龙头(图中未示出)，构成雨水利用系统。若需要对收集的雨水进行消毒，可在排水管2的始端或末端处连接消毒装置3，即消毒装置3可设置在屋顶或设置在地面。当消毒装置设置在屋顶时，消毒装置的进水管可连接所述的出水孔7，消毒装置的出水管可连接排水管2始端。当消毒装置设置在地面时，消毒装置3的进水口可连接在排水管2末端，消毒装置3的出水口与地埋式喷灌系统4相连或与一个简单的水龙头相连。同样，排水管2与消毒装置3之间、消毒装置3与地埋式喷灌系统4之间亦采用硬管接头进行连接。所述的地埋式喷灌系统4可设置两个进水通道分别对应两个供水水源，一个为本实用新型所述的屋顶雨水蓄水池1的水源，另一个是自来水水源。当屋顶所蓄雨水使用完毕后，通过转动阀门即可选用自来水作为喷灌系统的水源。

所述屋顶雨水蓄水池1的内部底面上可根据需要全部或零星铺设上一些2D或3D仿真风景的背胶防水防晒户外地贴。仿真风景可选择花草石径这类庭院风景，营造出屋顶花园的景观；或选择所在城市的市树，市花，市鸟等能代表该城市特征的各种图案以美化城市的空中俯瞰景色，并在天晴之日提供给住户一个景色宜人的屋顶休闲场所。

所述底板模块6的平面尺寸与侧模块5(包括角侧模块16)的高度尺寸如同地砖或木地板那样，可以具有各种大小不同的规格，且其表面可以具有不同的材质纹理，从而形成仿照地砖或木地板的系列产品，方便客户根据个人不同风格喜好、屋顶面积以及屋顶不同设计荷载条件进行产品选用。如仿造木地板，底板模块6可为长方形，其(长*宽)尺寸规格可以是900*120mm或1200*150mm或1802*303mm或其他尺寸，表面纹理可以是木纹。如仿照地砖，底板模块6可以为正方形或长方形，其长*宽尺寸规格可以是1200*600mm、1000*1000mm、800*800mm、600*600mm、400*400mm、300*300mm或其他尺寸，表面纹理可以采用红地砖或大理石或瓷砖纹理。底板(包括底板模块6、侧模块5、角侧模块16的底板)的厚度可以是8-30mm。侧模块5或角侧模块16的高度尺寸可以是50-200mm以对应无载人与载人屋顶的蓄水需求。底板模块6、侧模块5、角侧模块16的材质可为各类轻巧耐用、色彩丰富、适合设置在户外的塑料(包括石塑或塑胶)，颜色可做成蓝色、绿色、红砖色等各类色彩。

本实施例，各模块的颜色采用红地砖那种暗红色。底板模块的尺寸为600(长)*600(宽)*20mm(高)。侧模块的尺寸为600(长)*300(宽)*200mm(高)。其中，压重槽所占的宽度为260mm；角侧模块的尺寸为600(长)*600(宽)*200mm(高)；由上述底板模块、侧模块、角侧模块所拼装而成的屋顶雨水蓄水池1其蓄水深度为180mm(侧板高度200mm扣除底板厚度20mm后的净深)，基本可对应特大暴雨(24小时降雨量为100-250mm)。

平时地埋式喷灌系统4的进水阀门处于使用自来水状态，消毒装置3的开关阀门处于关闭状态。降雨期间，降落在屋顶雨水蓄水池1上方的雨水被贮蓄起来，当蓄水水位高过蓄水池的高度时，多余的雨水就自动从屋顶雨水蓄水池1溢出，沿屋顶四周通常设有的排水沟13流入建筑物竖向雨水管，最终流入市政雨水管网。待雨过天晴时，需要浇灌绿地时，再打开消毒装置3和地埋式喷灌系统4(将进水阀门扳到屋顶雨水蓄水池这个进水通道)，贮蓄在屋顶蓄水池中的雨水就通过排水管2在经过消毒装置3流入喷灌系统4对绿地进行浇灌。该消毒装置3可选用市贩的紫外线或超声波消毒装置。其消毒装置的电力可根据实际情况，由普通电池或交流电或太阳能电池提供。

本实用新型所述模块组装式雨水收集装置，可以设计出几款具有某种形状和尺寸的底板模块、侧模块(包括角侧模块)，各模块根据拼接要求，在其侧边设置相应的公卡扣与母卡槽；之后根据屋顶的形状或者设计要求，在现场进行组装成为一个屋顶雨水蓄水池。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围。故但凡依本实用新型的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本实用新型专利涵盖的范围之内。

Claims (10)

1.一种模块组装式屋顶雨水收集装置，其特征在于：该装置为由若干底板模块及若干侧模块相互组装而成的一个屋顶雨水蓄水池，各模块之间通过拼接结构相互拼装。

2.根据权利要求1所述的一种模块组装式屋顶雨水收集装置，其特征在于：所述屋顶雨水蓄水池的转角处设有转角结构的角侧模块。

3.根据权利要求1或2所述的一种模块组装式屋顶雨水收集装置，其特征在于：所述各模块之间采用地板锁扣进行拼装，拼装时将地板锁扣的公卡扣插入母卡槽；该地板锁扣为U型单锁扣或W型双锁扣。

4.根据权利要求3所述的一种模块组装式屋顶雨水收集装置，其特征在于：所述母卡槽入口处的顶部与底部设有凹槽，凹槽内嵌有橡胶止水条。

5.根据权利要求4所述的一种模块组装式屋顶雨水收集装置，其特征在于：所述的橡胶止水条嵌入所述凹槽部分较厚，伸出凹槽的部分设为薄片。

6.根据权利要求1或2所述的一种屋顶模块组装式雨水收集装置，其特征在于：所述的侧模块设有压重槽，该压重槽内装有压重物或配种仿真花草或真正的花草。

7.根据权利要求1所述的一种模块组装式屋顶雨水收集装置，其特征在于：所述屋顶雨水蓄水池的底面上全部或零星辅设有2D或3D仿真风景的背胶防水防晒户外地贴。

8.一种屋顶雨水利用系统，其特征在于：包括权利要求1-7任一所述的雨水收集装置，还包括排水管、地埋式喷灌系统或水龙头，该屋顶雨水蓄水池的其中一个侧模块上设有出水孔，该排水管上端连接屋顶雨水蓄水池的出水孔，下端连接位于建筑物下方的地埋式喷灌系统或水龙头。

9.根据权利要求8所述的一种屋顶雨水利用系统，其特征在于：该系统进一步设置有消毒装置，该消毒装置设置在屋顶或设置在地面；当消毒装置设置在屋顶时，消毒装置的进水管连接所述的出水孔，消毒装置的出水管连接所述排水管的始端；当消毒装置设置在地面时，消毒装置的进水口连接在排水管末端，消毒装置的出水口与所述地埋式喷灌系统相连或连接一个水龙头。

10.根据权利要求8所述的一种屋顶雨水利用系统，其特征在于：所述的地埋式喷灌系统设置有可相互切换的两个进水通道分别对应两个供水水源，一个为所述的屋顶雨水蓄水池水源，另一个是自来水水源。