CN215500632U - 一种建设海绵城市用环保型生态屋顶结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种建设海绵城市用环保型生态屋顶结构，包括基层屋顶、蓄水层组件、绿植层组件、蓄水箱；基层屋顶固接有防护板，防护板上固定安装有雨量计，防护板上开设有落水口；蓄水层组件固定安装在基层屋顶的顶部；绿植层组件固定安装在蓄水层组件的顶部，绿植层组件和蓄水层组件之间固定安装有滤网层；蓄水箱固定安装在房屋底部，蓄水箱内固定安装有水轮发电机，蓄水箱的顶部连通有加压管、回水管组件、分水管，加压管与落水口固接，加压管与分水管连通，水轮发电机通过充电线电性连接有蓄电池。本实用新型在下雨时进行吸水和蓄水，将多余水分集中回收和二次利用，并且通过水流进行发电，产生的电能进行存储和回收利用。

Description

一种建设海绵城市用环保型生态屋顶结构

技术领域

本实用新型涉及建筑技术领域，特别是涉及一种建设海绵城市用环保型生态屋顶结构。

背景技术

海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的弹性，通过在下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水释放并加以利用，实现雨水在城市中自由迁移。目前洪水等自然灾害侵袭越来越频发，洪水内涝，重大水土流失等给经济社会带来的损失越来越大，这一系列现象和问题不时地影响和威胁着人类的安全与健康。因此，亟需有切实可行的手段办法来建设“海绵城市”，从而解决或缓解洪水内涝、水土流失等自然灾害给城市社会造成的破坏问题。

建筑屋顶大约占据了城市50％的不透水表面，依托屋顶植被和土壤基质的保水储水作用，可减少屋面径流，减缓城市排水压力。但是当降雨量较大时，植被无法吸收的多余水分直接溢出，而在干旱天气植被又缺少供水，造成水资源的浪费。此外，水分从房屋顶部流下的过程中产生了部分能量，直接将水流排出势必造成了能源的浪费。

因此，亟需一种新型的屋顶结构来解决上述问题，实现在下雨时进行吸水和蓄水，将多余水分集中回收和二次利用，并且通过水流进行发电，产生的电能进行存储和回收利用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种建设海绵城市用环保型生态屋顶结构，以解决现有技术存在的问题，可实现在下雨时进行吸水和蓄水，将多余水分集中回收和二次利用，并且通过水流进行发电，产生的电能进行存储和回收利用。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种建设海绵城市用环保型生态屋顶结构，包括基层屋顶、蓄水层组件、绿植层组件、蓄水箱；

所述基层屋顶固定安装在房屋顶部，所述基层屋顶的顶部四周固接有防护板，所述防护板上固定安装有雨量计，所述防护板的侧壁上开设有落水口；

所述蓄水层组件固定安装在所述基层屋顶的顶部，并且所述蓄水层组件位于所述防护板内，所述落水口位于所述蓄水层组件侧壁的顶部；

所述绿植层组件固定安装在所述蓄水层组件的顶部，并且所述绿植层组件位于所述防护板内，所述绿植层组件和所述蓄水层组件之间固定安装有滤网层；

所述蓄水箱固定安装在房屋底部，所述蓄水箱内固定安装有水轮发电机，所述蓄水箱的顶部连通有加压管、回水管组件、分水管，所述加压管的顶部与所述落水口固接，所述加压管内侧顶部固接有第一电磁阀，所述加压管通过电磁三通阀与所述分水管连通，所述水轮发电机位于所述加压管的底部，所述回水管组件内固定安装有水泵，所述回水管组件与所述绿植层组件连通，所述水轮发电机通过充电线电性连接有蓄电池，所述蓄电池与所述水泵、所述雨量计、所述第一电磁阀、所述电磁三通阀电性连接。

优选的，所述蓄水层组件包括隔离层和蓄排水层，所述隔离层固定安装在所述基层屋顶的顶部，所述蓄排水层固定安装在所述隔离层的顶部，所述滤网层固定安装在所述蓄排水层的顶部，所述隔离层、所述蓄排水层、所述滤网层均与所述防护板的内侧壁固接，所述落水口位于所述蓄排水层侧壁的顶部；

所述蓄排水层上固定安装有若干间隔顺序排列的导水条，所述导水条的一端贯穿所述滤网层伸入至所述绿植层组件中。

优选的，所述绿植层组件包括土壤层和植被层，所述土壤层固定安装在所述滤网层的顶部，所述植被层种植在所述土壤层上，所述土壤层和所述植被层均设置在所述防护板内；若干所述导水条的一端贯穿所述滤网层伸入至所述土壤层中，所述土壤层与所述回水管组件连通。

优选的，所述回水管组件包括第一回水管和与所述第一回水管一端固接的第二回水管，所述第一回水管的另一端伸入至所述蓄水箱内腔底部；所述第一回水管内固定安装有止逆阀和所述水泵，所述水泵安装在所述止逆阀和所述蓄水箱之间；

所述防护板的侧壁上开设有回水口，所述第二回水管与所述回水口固接，并且所述第二回水管贯穿所述回水口伸入至所述土壤层中，所述第二回水管上开设有若干渗水孔，所述第二回水管的内腔通过所述渗水孔与所述土壤层连通。

优选的，所述雨量计电性连接有控制器，所述控制器与所述水泵、所述电磁三通阀、所述第一电磁阀电性连接。

优选的，所述第二回水管设置有多根，所述回水口开设有若干个，所述第二回水管与所述回水口一一对应设置，多根所述第二回水管等间隔铺设在所述土壤层的内部，多根所述第二回水管的进水端均与所述第一回水管固接。

优选的，所述水轮发电机位于所述加压管的底部正下方，所述分水管的底部位于所述水轮发电机的一侧。

优选的，所述第二回水管的外侧壁上固接有隔土层，所述隔土层上开设有若干网孔，所述第二回水管的内腔通过所述渗水孔和所述网孔与所述土壤层连通；所述网孔的直径小于所述土壤层中土壤颗粒的粒径。

本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型的绿植层组件固定安装在蓄水层组件的顶部，绿植层组件用于种植绿植，植被和土壤基质的保水储水作用，可减少屋顶径流，减缓城市排水压力，当降雨量较大时，多余的水分通过滤网层流入至蓄水层组件中，蓄水层组件一方面用于将绿植层组件与基层屋顶进行隔离保护，避免基层屋顶受绿植层组件的侵袭，另一方面用于存储一定的水分，在干旱时为绿植层组件提供所需水分，当降雨量较大时将多余的水分沿加压管排出；

本实用新型的绿植层组件和蓄水层组件之间固定安装有滤网层，滤网层用于承载绿植层组件，避免绿植层组件中的土壤和杂质落入蓄水层组件中，保持蓄水层组件的洁净，避免水中土壤和杂质对水轮发电机造成损坏；

本实用新型的蓄水箱固定安装在房屋底部，蓄水箱内固定安装有水轮发电机，蓄水箱的顶部连通有加压管、回水管组件、分水管，加压管与落水口固接，加压管通过电磁三通阀与分水管连通，水轮发电机位于加压管的底部，回水管组件与绿植层组件连通，水轮发电机通过充电线电性连接有蓄电池，当降雨量较大时，蓄水层组件中多余的水沿加压管流入至房屋底部的蓄水箱中进行存储，在干旱时，通过水泵将蓄水箱中的水抽入至绿植层组件中进行灌溉，保持绿植层组件的持续供水，实现水分的集中回收和二次利用；加压管中的水流根据自身重力加速下流，通过水轮发电机进行发电，并将电能通过充电线存储在蓄电池中，蓄电池为进行电能的回收利用，蓄电池存储的电能可用于房屋的公共设施供电，也可用于对水泵、雨量计、第一电磁阀、电磁三通阀等零部件进行供电，实现电能的回收利用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型建设海绵城市用环保型生态屋顶结构的结构示意图；

图2为本实用新型中分水管的安装状态示意图；

图3为本实用新型中第二回水管的截面图；

其中，1、基层屋顶；2、防护板；3、滤网层；4、蓄水箱；5、水轮发电机；6、加压管；7、分水管；8、电磁三通阀；9、蓄电池；10、隔离层；11、蓄排水层；12、导水条；13、土壤层；14、植被层；15、第一回水管；16、第二回水管；17、水泵；18、止逆阀；19、渗水孔；20、隔土层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参照图1-3，本实用新型提供一种建设海绵城市用环保型生态屋顶结构，包括基层屋顶1、蓄水层组件、绿植层组件、蓄水箱4；

基层屋顶1固定安装在房屋顶部，基层屋顶1的顶部四周固接有防护板2，防护板2上固定安装有雨量计，防护板2的侧壁上开设有落水口；如此设置，雨量计用于监测降雨量，便于操作人员根据降雨量的大小对装置进行调整；

蓄水层组件固定安装在基层屋顶1的顶部，并且蓄水层组件位于防护板2内，落水口位于蓄水层组件侧壁的顶部；

绿植层组件固定安装在蓄水层组件的顶部，并且绿植层组件位于防护板2内，绿植层组件和蓄水层组件之间固定安装有滤网层3；如此设置，滤网层3包括固定隔板，固定隔板上固接有滤网，固定隔板和滤网均与防护板固接，固定隔板上开设有大于滤网的网孔，滤网的网孔直径小于绿植层组件中土壤的粒径；如此设置，固定隔板用于增加滤网的承载力，固定隔板和滤网用于稳定地承载绿植层组件，避免绿植层组件中的土壤和杂质落入蓄水层组件中，保持蓄水层组件的洁净，同时避免水中土壤和杂质对水轮发电机5造成损坏；绿植层组件用于种植绿植，植被和土壤基质的保水储水作用，可减少屋面径流，减缓城市排水压力，并有助于调整区域小气候，减轻城市热岛效应，减少建筑物的供热和制冷成本，植物形成的保护毯对屋顶起到一定的保护作用；当降雨量较大时，多余的水分通过滤网层3的固定隔板和滤网，流入至蓄水层组件中，蓄水层组件一方面用于将绿植层组件与基层屋顶1进行隔离保护，避免基层屋顶受绿植层组件的侵袭，另一方面用于存储一定的水分，在干旱时为绿植层组件提供所需水分，当降雨量较大时将多余的水分沿加压管6排出；

蓄水箱4固定安装在房屋底部，蓄水箱4内固定安装有水轮发电机5，蓄水箱4的顶部连通有加压管6、回水管组件、分水管7，加压管6的顶部与落水口固接，加压管6内侧顶部固接有第一电磁阀，加压管6通过电磁三通阀8与分水管7连通，水轮发电机5位于加压管6的底部，回水管组件内固定安装有水泵17，回水管组件与绿植层组件连通，水轮发电机5通过充电线电性连接有蓄电池9，蓄电池9与水泵17、雨量计、第一电磁阀、电磁三通阀8电性连接；蓄电池9电性连接有外接电源(图中未显示)；水轮发电机5位于加压管6的底部正下方，分水管7的底部位于水轮发电机5的一侧；如此设置，当降雨量较大时，蓄水层组件中多余的水沿加压管6流入至房屋底部的蓄水箱4中进行存储，在干旱时，通过水泵17将蓄水箱4中的水抽入至绿植层组件中进行灌溉，保持绿植层组件的持续供水，实现水分的集中回收和二次利用；当蓄水层组件中存水较多时，开启第一电磁阀，使得蓄水层组件中的水通过加压管6流出，加压管6中的水流根据自身重力加速下流，通过水轮发电机5进行发电，并将电能通过充电线存储在蓄电池9中，蓄电池9为进行电能的回收利用，蓄电池9存储的电能可用于房屋的公共设施供电，也可用于对水泵17、雨量计、第一电磁阀、电磁三通阀8等零部件进行供电，实现电能的回收利用；当蓄电池9中的存储的电量较少时，可通过外接电源(图中未显示)为蓄电池9供电，保证水泵17、雨量计、第一电磁阀、电磁三通阀8的正常运行。当流入至加压管6中的水流较少导致水流不稳定时，通过控制电磁三通阀8使得加压管6中的水流通过分水管7进入到蓄水箱4中，从而不使用水轮发电机5发电，当水流较大时，通过控制电磁三通阀8使得加压管6中的水流仅沿加压管6进入到蓄水箱4中，此时水轮发电机5转动发电。

进一步优化方案，蓄水层组件包括隔离层10和蓄排水层11，隔离层10固定安装在基层屋顶1的顶部，蓄排水层11固定安装在隔离层10的顶部，滤网层3固定安装在蓄排水层11的顶部，隔离层10、蓄排水层11、滤网层3均与防护板2的内侧壁固接，落水口位于蓄排水层11侧壁的顶部；

隔离层10包括至少一层的防渗膜，防渗膜固定铺设在基层屋顶1的顶部，并且防渗膜与防护板2固接，蓄排水层11固定安装在防渗膜的顶部，本实施例中防渗膜优选为HDPE防渗膜；蓄排水层11为顶部敞口的箱体，箱体的底部固定安装在隔离层10上，箱体的侧壁与防护板2固定连接，滤网层3的固定隔板固定安装在箱体的顶部敞口处；如此设置，隔离层10一方面可以阻隔绿植层组件中植物的根系向下生长破坏基层屋顶1，另一方面可以防止蓄排水层11中的水分渗透，进一步保护基层屋顶1；蓄排水层11用于存储部分水分，当降雨量较小时，对透过绿植层组件的水分进行存储，并在干旱时对绿植层组件中供水，保证绿植层组件中植物的正常生长，当降雨量较大时，蓄排水层11中多余的水分从位于其侧壁顶部的落水口排出；

蓄排水层11上固定安装有若干间隔顺序排列的导水条12，导水条12的一端贯穿滤网层3伸入至绿植层组件中；导水条12的底端固定安装在蓄排水层11的箱体内腔底部，导水条12的顶端依次贯穿滤网层3的固定隔板和滤网，固定隔板和滤网上开设有可使导水条穿过的通孔，导水条12与通孔固接，如此设置，导水条12可以将位于蓄排水层11底部的水分传输至绿植层组件中，保证绿植层组件的供水。

进一步优化方案，绿植层组件包括土壤层13和植被层14，土壤层13固定安装在滤网层3的顶部，植被层14种植在土壤层13上，土壤层13和植被层14均设置在防护板2内；若干导水条12的一端贯穿滤网层3伸入至土壤层13中，土壤层13与回水管组件连通；土壤层13固定安装在滤网层3的滤网的顶部，若干导水条12的一端贯穿滤网层3的固定隔板和滤网伸入至土壤层13中，植被层14选择的植物品种可以根据具体的使用环境进行设定，本实施例中优选为耐旱、抗寒性草本植物，如此设置，土壤层13中的土壤根据植被层14中种植的植物进行配比，为植被层14提供充足养分。

进一步优化方案，回水管组件包括第一回水管15和与第一回水管15一端固接的第二回水管16，第一回水管15的另一端伸入至蓄水箱4内腔底部；第一回水管15内固定安装有止逆阀18和水泵17，水泵17安装在止逆阀18和蓄水箱4之间；

防护板2的侧壁上开设有回水口，第二回水管16与回水口固接，并且第二回水管16贯穿回水口伸入至土壤层13中，第二回水管16上开设有若干渗水孔19，第二回水管16的内腔通过渗水孔19与土壤层13连通；如此设置，止逆阀18可以避免抽入至第二回水管16内的水回流至第一回水管15中，第二回水管16内的水通过渗水孔19渗入至土壤层13中，为土壤层13提供所需水分，保障植被层14的正常生长。

进一步优化方案，雨量计电性连接有控制器，控制器与水泵17、电磁三通阀8、第一电磁阀电性连接；如此设置，雨量计对降雨量进行实时监测，并将监测数值传输至控制器，当降雨量超过预设的阈值时，控制器控制第一电磁阀开启，并将电磁三通阀8调整至水流仅沿加压管6流下，使得水流落入水轮发电机5上进行发电；当降雨量未超过预设的阈值时，控制器控制第一电磁阀开启，并将电磁三通阀8调整至水流沿分水管7流出，直接汇入至蓄水箱4中进行存储。

进一步优化方案，第二回水管16设置有多根，回水口开设有若干个，第二回水管16与回水口一一对应设置，多根第二回水管16等间隔铺设在土壤层13的内部，多根第二回水管16的进水端均与第一回水管15固接；如此设置，第二回水管16的数量根据植被层14的种植面积进行设定，加快灌溉速率。

进一步优化方案，第二回水管16的外侧壁上固接有隔土层20，隔土层20上开设有若干网孔，第二回水管16的内腔通过渗水孔19和网孔与土壤层13连通；网孔的直径小于土壤层13中土壤颗粒的粒径；如此设置，隔土层20用于将土壤层13中的土壤和杂质进行隔离，避免土壤和杂质进入到第二回水管16中造成污染。

工作原理：

本实用新型根据不同的降雨情景进行具体设定，使用雨量计对降雨量进行实时监测，当降雨量超过预设的阈值时，开启第一电磁阀，并将电磁三通阀8调整至水流仅沿加压管6流下，使得水流落入水轮发电机5上进行发电，将电能存储在蓄电池9中，同时将水流存储在蓄水箱4内进行回收利用；

当降雨量未超过预设的阈值时，开启第一电磁阀，并将电磁三通阀8调整至水流沿分水管7流出，直接汇入至蓄水箱4中进行存储。

当天气持续干旱时，关闭第一电磁阀，使用蓄电池9为水泵17供电，开启水泵17将蓄水箱4中的水抽入沿第一回水管15和第二回水管16中，并从第二回水管16的渗水孔19中渗出，为土壤层13提供所需水分。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本实用新型，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实用新型的限制。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种建设海绵城市用环保型生态屋顶结构，其特征在于，包括：

基层屋顶(1)，所述基层屋顶(1)固定安装在房屋顶部，所述基层屋顶(1)的顶部四周固接有防护板(2)，所述防护板(2)上固定安装有雨量计，所述防护板(2)的侧壁上开设有落水口；

蓄水层组件，所述蓄水层组件固定安装在所述基层屋顶(1)的顶部，并且所述蓄水层组件位于所述防护板(2)内，所述落水口位于所述蓄水层组件侧壁的顶部；

绿植层组件，所述绿植层组件固定安装在所述蓄水层组件的顶部，并且所述绿植层组件位于所述防护板(2)内，所述绿植层组件和所述蓄水层组件之间固定安装有滤网层(3)；

蓄水箱(4)，所述蓄水箱(4)固定安装在房屋底部，所述蓄水箱(4)内固定安装有水轮发电机(5)，所述蓄水箱(4)的顶部连通有加压管(6)、回水管组件、分水管(7)，所述加压管(6)的顶部与所述落水口固接，所述加压管(6)内侧顶部固接有第一电磁阀，所述加压管(6)通过电磁三通阀(8)与所述分水管(7)连通，所述水轮发电机(5)位于所述加压管(6)的底部，所述回水管组件内固定安装有水泵(17)，所述回水管组件与所述绿植层组件连通，所述水轮发电机(5)通过充电线电性连接有蓄电池(9)，所述蓄电池(9)与所述水泵(17)、所述雨量计、所述第一电磁阀、所述电磁三通阀(8)电性连接。

2.根据权利要求1所述的建设海绵城市用环保型生态屋顶结构，其特征在于：所述蓄水层组件包括隔离层(10)和蓄排水层(11)，所述隔离层(10)固定安装在所述基层屋顶(1)的顶部，所述蓄排水层(11)固定安装在所述隔离层(10)的顶部，所述滤网层(3)固定安装在所述蓄排水层(11)的顶部，所述隔离层(10)、所述蓄排水层(11)、所述滤网层(3)均与所述防护板(2)的内侧壁固接，所述落水口位于所述蓄排水层(11)侧壁的顶部；

所述蓄排水层(11)上固定安装有若干间隔顺序排列的导水条(12)，所述导水条(12)的一端贯穿所述滤网层(3)伸入至所述绿植层组件中。

3.根据权利要求2所述的建设海绵城市用环保型生态屋顶结构，其特征在于：所述绿植层组件包括土壤层(13)和植被层(14)，所述土壤层(13)固定安装在所述滤网层(3)的顶部，所述植被层(14)种植在所述土壤层(13)上，所述土壤层(13)和所述植被层(14)均设置在所述防护板(2)内；若干所述导水条(12)的一端贯穿所述滤网层(3)伸入至所述土壤层(13)中，所述土壤层(13)与所述回水管组件连通。

4.根据权利要求3所述的建设海绵城市用环保型生态屋顶结构，其特征在于：所述回水管组件包括第一回水管(15)和与所述第一回水管(15)一端固接的第二回水管(16)，所述第一回水管(15)的另一端伸入至所述蓄水箱(4)内腔底部；所述第一回水管(15)内固定安装有止逆阀(18)和所述水泵(17)，所述水泵(17)安装在所述止逆阀(18)和所述蓄水箱(4)之间；

所述防护板(2)的侧壁上开设有回水口，所述第二回水管(16)与所述回水口固接，并且所述第二回水管(16)贯穿所述回水口伸入至所述土壤层(13)中，所述第二回水管(16)上开设有若干渗水孔(19)，所述第二回水管(16)的内腔通过所述渗水孔(19)与所述土壤层(13)连通。

5.根据权利要求1所述的建设海绵城市用环保型生态屋顶结构，其特征在于：所述雨量计电性连接有控制器，所述控制器与所述水泵(17)、所述电磁三通阀(8)、所述第一电磁阀电性连接。

6.根据权利要求4所述的建设海绵城市用环保型生态屋顶结构，其特征在于：所述第二回水管(16)设置有多根，所述回水口开设有若干个，所述第二回水管(16)与所述回水口一一对应设置，多根所述第二回水管(16)等间隔铺设在所述土壤层(13)的内部，多根所述第二回水管(16)的进水端均与所述第一回水管(15)固接。

7.根据权利要求1所述的建设海绵城市用环保型生态屋顶结构，其特征在于：所述水轮发电机(5)位于所述加压管(6)的底部正下方，所述分水管(7)的底部位于所述水轮发电机(5)的一侧。

8.根据权利要求6所述的建设海绵城市用环保型生态屋顶结构，其特征在于：所述第二回水管(16)的外侧壁上固接有隔土层(20)，所述隔土层(20)上开设有若干网孔，所述第二回水管(16)的内腔通过所述渗水孔(19)和所述网孔与所述土壤层(13)连通；所述网孔的直径小于所述土壤层(13)中土壤颗粒的粒径。

Images