一种建筑绿色屋顶水循环系统的制作方法

1.本发明涉及一种水循环系统技术领域，尤其涉及一种建筑绿色屋顶水循环系统。


背景技术：

2.随着城镇化进程的加快，城市人口日趋密集，城市人均可利用资源也日趋紧张，城市环境不断恶化，能耗不断增加。在这样的大背景下，如何使城市发展与人居生态环境相协调显得尤为重要。城市建筑屋顶占城市不透水表面近40％-50％的比例，但建设绿色屋顶不会额外占用城市建设用地，具有较大开发潜力。绿色屋顶无疑是解决绿地与能源问题的最佳途径之一，对增加城市绿地面积，改善日趋恶化的人类生存环境空间、减少雨水径流和削减洪峰流量、改善因各种废气污染产生的城市热岛效应、改善人民的居住条件以及对美化城市环境等有着极其重要的意义。
3.随着海绵城市和绿色建筑的推广，绿色屋顶建设已经成为未来的重要趋势，是一种可持续的城市雨水管理措施。然而，现有的建筑绿色屋顶仍然存在很多缺陷：降雨量较大时，多余的雨水随着排水管直接排向地面，没有对雨水进行再利用，浪费水资源。大多设计的系统都并未顾及到植物生长所需浇灌水量，且运行维护过于复杂，需要大量人工管理。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的至少部分问题和不足，本发明的实施例提供一种建筑绿色屋顶水循环系统，能够自动收集多余的雨水对植物进行自动浇灌，灵活收集并提高雨水资源利用率。
5.具体地，本发明实施例提供的一种建筑绿色屋顶水循环系统，包括：屋顶；植被种植单元，种植在所述屋顶上；蓄水单元，设置在所述屋顶上、且邻接并连通所述植被种植单元；浇灌单元，连接所述蓄水单元、且对应设置在所述植被种植单元上；控制单元，连接所述蓄水单元和所述浇灌单元；其中，所述蓄水单元用于蓄集流过所述植被种植单元的雨水；所述浇灌单元用于在所述控制单元的控制下将所述蓄水单元内的所述雨水浇灌到所述植被种植单元上。
6.在本发明的一个实施例中，所述蓄水单元包括：储水水箱，设置在所述屋顶上且与所述植被种植单元相邻，所述储水水箱邻近所述植被种植单元的一侧设置有栅格板；所述浇灌单元连接所述储水水箱；第一隔板，设置在所述储水水箱内；第二隔板，设置在所述储水水箱内且位于所述第一隔板远离所述栅格板的一侧，所述第二隔板和所述第一隔板分隔所述储水水箱的内腔形成有沉淀区、过滤区和清水区，其中所述过滤区位于所述栅格板和所述第一隔板之间，所述过滤区位于所述第一隔板与所述第二隔板之间；砾石层，位于所述过滤区的底部；以及滤芯层，位于所述过滤区且位于所述砾石层之上。
7.在本发明的一个实施例中，所述浇灌单元包括：抽水水泵，设置在所述储水水箱的所述清水区的底部；多个喷灌头，相互间隔、且排布在所述植被种植单元中；灌溉管，其一端连接所述抽水水泵，其另一端连接所述多个喷灌头。
溢流管；305-滤芯层；306-砾石层；307-储水水箱；308-沉淀区；309-过滤区；310-清水区；4-浇灌单元；401-喷灌头；402-灌溉管；403-抽水水泵；5-监测单元；501-湿度传感器；502-红外水位检测器；503-气象预测数据器；6-电源单元；601-太阳能发电组件；602-支架；7-控制单元7；701-第一放空阀；702-水平闸门；703-供水阀门；704-控制器；705-第二放空阀。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
22.图1为本发明实施例提供的一种建筑绿色屋顶水循环系统的结构示意图。如图1所示，建筑绿色屋顶水循环系统包括：屋顶1、植被种植单元2、蓄水单元3、浇灌单元4和控制单元7。所述植被种植单元2种植在所述屋顶1上，所述蓄水单元3设置在所述屋顶1上、且邻接并连通所述植被种植单元2，所述浇灌单元4连接所述蓄水单元3、且对应设置在所述植被种植单元2上；所述控制单元7连接所述蓄水单元3和所述浇灌单元4，其中，所述蓄水单元3用于蓄集流过所述植被种植单元2的雨水；所述浇灌单元4用于在所述控制单元7的控制下将所述蓄水单元3内的所述雨水浇灌到所述植被种植单元2上。
23.本发明实施例通过蓄水单元3、浇灌单元4和控制单元7的配合，实现自动收集雨水、并用于浇灌建筑屋顶上的植物，实现了对雨水自动收集和再利用，从而节约水资源，进而起到节能减排的作用，且不需要大量人工管理，运行和维护相对简单。
24.如图1和图2所示，具体地，蓄水单元3包括：栅格板301、第一隔板302、第二隔板303、溢流管304、滤芯层305、砾石层306、储水水箱307。其中，栅格板301例如由塑料或金属制成的网格板，用于支撑和分配重量；溢流管304用于控制蓄水单元3中的水位；滤芯层305例如由无烟碳、石英砂和土工布构成的滤芯层305，用于去除水中悬浮颗粒物、降低cod、tss和色度；砾石层306用于支撑滤芯层305以及增强水流的流通；储水水箱307用于储存雨水，并在需要时释放雨水。储水水箱307设置在所述屋顶1上且与所述植被种植单元2相邻，所述储水水箱307邻近所述植被种植单元2的一侧设置有栅格板301；所述浇灌单元4连接所述储水水箱307；第一隔板302设置在所述储水水箱307内；第二隔板303设置在所述储水水箱307内且位于所述第一隔板302远离所述栅格板301的一侧，所述第二隔板303和所述第一隔板302分隔所述储水水箱307的内腔形成有沉淀区308、过滤区309和清水区310。其中，所述过滤区309位于所述栅格板301和所述第一隔板302之间，所述过滤区309位于所述第一隔板302与所述第二隔板303之间；砾石层306位于所述过滤区309的底部；滤芯层305位于所述过滤区309且位于所述砾石层306之上。
25.如图1所示，更具体地，所述植被种植单元2包括：植被层201、基质层202、过滤层203、排水层204、防水层205和垫高层206。其中植被层201例如由植物构成，用于保持水分、吸收二氧化碳、减少热岛效应等，植被层201设置在所述基质层202之上，所述浇灌单元4对应设置在所述植被层201上；基质层202例如为由轻质土壤或有机物等构成的基质层202，用于提供植物生长所需的养分和水分，基质层202设置在所述过滤层203之上；过滤层203用于过滤降水中的杂质和污染物，保证排放的水质量，过滤层203设置是所述排水层204之上；排
水层204例如为由排水板构成的排水层204，用于排放多余的水分，防止积水，排水层204设置在所述防水层205之上、且对应并连通所述蓄水单元3；防水层205位于植被层201和垫高层206之间，用于防止水分渗透到建筑物内部，防水层205设置在所述垫高层206之上；垫高层206用于提高植被层201的高度，增加土壤深度，以便植物生长，垫高层206设置在所述屋顶1上。
26.当遇到降雨时，雨水经植被种植单元2过滤储存到排水层204，所述蓄水单元3中包括栅格板301再经栅格板301进入蓄水单元3储存起来；所述植被种植单元2中包括基质层202，所述基质层202略微倾向于蓄水单元3；当降雨雨量较大时，雨水无法全部渗入基质层202，溢流雨水流向蓄水单元3，经过所述栅格板301进入蓄水单元3；植被种植单元2中对应设有浇灌单元4；浇灌单元4与蓄水单元3连通；当天气较为干旱，浇灌单元4在所述控制单元7的控制下将所述蓄水单元3内的所述雨水浇灌到所述植被种植单元2上，保证植物正常生长。本发明实施例中，通过储水水箱307净化并收集雨水，对雨水进行再利用，节约了水资源，通过控制单元7控制浇灌单元4对建筑屋顶1上的植物进行浇灌，减少了建筑绿色屋顶1水循环系统的运行维护，减少了人工管理的工作量，实现了自动收集多余的雨水对植物进行自动灌溉，灵活收集并提高雨水资源利用率。
27.如图1和图2所示，浇灌单元4包括：抽水水泵403、灌溉管402和喷灌头401。其中，抽水水泵403用于将水从储水水箱307中抽出并送入灌溉管402中，提供水源，抽水水泵403设置在所述储水水箱307的所述清水区310的底部；灌溉管402例如由塑料或金属制成的管道，其一端连接所述抽水水泵403，其另一端连接所述多个喷灌头401；用于输送水到植物的根部。连接喷灌头401和抽水水泵403；多个喷灌头401通过例如喷洒水雾或水流的方式将水送到植物根部，相互间隔、且排布在所述植被种植单元2中。
28.如图1和图3所示，更具体地，控制单元7包括：控制器704，供水阀门703，水平闸门702、第一放空阀701和第二放空阀705。其中，控制器704例如为plc，控制器704电连接所述抽水水泵403，用于确保整个水循环系统的自动化控制；供水阀门703例如由电动执行器和球阀门的构成的电动球阀门，供水阀门703设置在所述灌溉管402上、且连接所述控制器704，通过电机驱动来控制阀门的开启和关闭，用于控制抽水水泵403的供水量和流速；水平闸门702设置在所述过滤区309和所述清水区310之间、且连接所述控制器704，用于控制储水水箱307的水位；第一放空阀701例如由电动执行器和蝶阀门的构成的电动蝶阀门，设置在所述沉淀区308内、且连接所述控制器704，用于排放所述沉淀区308多余的水分；第二放空阀705设置在所述过滤区309内、且连接所述控制器704，用于排放所述过滤区309多余的水分。
29.承上述，当降雨水量较大时，清水区310中红外水位检测器502检测到水位即将达到溢流水位，由控制器704控制关闭水平闸门702，同时开启第一放空阀701和第二放空阀705，放空沉淀区308和过滤区309中的水；当过滤区309红外水位检测器502先检测到过滤区309和沉淀区308水位即将达到上方栅格板301时，则控制打开第一放空阀701和第-二放空阀705，直至水位低于第一隔板302，此时关闭第一放空阀701和第二放空阀705。
30.如图1和图2所示，更具体地，所述建筑绿色屋顶水循环系统10还包括：监测单元5，所述监测单元5包括湿度传感器501，其中，湿度传感器501例如为电容式湿度传感器501，设置在基质层202中部，用于检测基质层202土壤湿度，从而控制浇灌单元4进行自动浇灌，湿
度传感器501设置在所述植被种植单元2内、且电连接所述控制单元7。如图3所示，当控制单元7的控制器704接收到湿度传感器501检测的土壤湿度信号后，当控制器704判断土壤湿度信号大于阈值后，控制器704发出控制信号至浇灌单元4关闭，此时不需要灌溉。当控制器704判断土壤湿度信号小于阈值后，控制器704发出控制信号至浇灌单元4开启进行灌溉。
31.如图1和图2所示，更具体地，所述监测单元5还包括：红外水位检测器502，红外水位检测器502例如为红外线水位开关，它使用了一对红外线发射器和接收器，当水位高于或低于设定值时，红外线会被阻挡或反射，从而使得接收器输出信号。红外水位检测器502用于监测储水水箱307中的水位，红外水位检测器502的数量可以为两个，两个红外水位检测器502设置在所述蓄水单元3内的储水水箱307中的清水区310和过滤区309中，红外水位检测器502电连接控制单元7的控制器704。当降雨水量较大时，清水区310中红外水位检测器502检测到水位即将达到溢流水位，由控制器704控制关闭水平闸门702，同时开启第一放空阀701和第二放空阀705，放空沉淀区308和过滤区309中的水；当过滤区309中的红外水位检测器503先检测到过滤区309和沉淀区308水位即将达到上方栅格板301时，则控制打开第一放空阀701和第二放空阀705，直至水位低于第一隔板302，关闭第一放空阀701和第二放空阀705。
32.如图1和图2所示，更具体地，所述监测单元5还包括：气象预测数据器503，气象预测数据器503根据实时天气预报或降雨量预测数据以及温度、太阳辐射、风速和湿度蒸发量等气象预测数据，计算近期降雨量和蒸散量以控制植被层201所需灌溉供水量。所述气象预测数据器503电连接所述控制单元7。如图3所示，当控制器704判断土壤湿度信号小于阈值后，控制器704再从气象预测数据器503获取气象预测数据；当控制器704根据气象预测数据判断近期无降雨时，发出控制信号至浇灌单元4开启进行灌溉，否则不开启浇灌单元4。
33.如图2和图3所示，更具体地，所述建筑绿色屋顶1水循环系统还包括：电源单元6，所述电源单元6电连接所述控制单元7和所述浇灌单元4。
34.承上述，如图1和图2所示，所述电源单元6为太阳能发电单元，所述太阳能发电单元包括：支架602和太阳能发电组件601。太阳能发电组件601例如为普通多晶硅太阳能电池板或双面太阳能电池板，用于将太阳能转化为电能，太阳能发电组件601设置在所述支架602上且位于所述蓄水单元3之上；所述太阳能发电组件601电连接所述控制单元7和所述浇灌单元4。支架602例如为铝合金支架602或多轴太阳能支架602，用于将太阳能发电组件601固定在建筑物上的支撑结构，支架602设置在所述蓄水单元3之上。
35.承上述，本发明实施例中，当遇到降雨时，雨水经植被种植单元2过滤储存到排水层204，再经栅格板301进入蓄水单元3储存起来；其中，基质层202略微倾向于蓄水单元3；当降雨雨量较大时，雨水无法全部渗入基质层202，溢流雨水流向蓄水单元3，经过栅格板301进入蓄水单元3并将雨水净化储存至所述蓄水单元3；植被种植单元2中设有浇灌单元4，所述浇灌单元4在所述控制单元7的控制下将所述蓄水单元3内的所述雨水浇灌到所述植被种植单元2上；灌溉单元与蓄水单元3连通；当天气较为干旱，对应设置于植被种植单元2上的湿度传感器501感检测到土壤湿度小于阈值，所述湿度传感器501发送信号至控制器704，所述控制器704控制浇灌单元4利用蓄水单元3中存储的水对植被种植单元2中的植被层201进行浇灌，保证植物正常生长；清洁的雨水最终存储于清水区310，在植被种植单元2需要灌溉时，控制器704发送信号控制供水阀门703开启，清水区310中的抽水水泵403会抽取清洁雨
水对植物进行浇灌；浇灌单元4与电源单元6例如为太阳能发电单元电相连；太阳能发电单元将太阳能转换为电能，从而为整个水循环系统的用电设备供电，节约了能源，减少了碳排放。本发明实施例通过控制单元7、蓄水单元3、植被种植单元2和浇灌单元4的相互配合与作用，能够精准控制灌溉用水量，解决了灌溉节水和盲目过度灌溉问题，从而降低灌溉维护成本，同时提高了降雨前的可用蓄水空间和雨水滞留率。
36.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种建筑绿色屋顶水循环系统，其特征在于，包括：屋顶；植被种植单元，种植在所述屋顶上；蓄水单元，设置在所述屋顶上、且邻接并连通所述植被种植单元；浇灌单元，连接所述蓄水单元、且对应设置在所述植被种植单元上；控制单元，连接所述蓄水单元和所述浇灌单元；其中，所述蓄水单元用于蓄集流过所述植被种植单元的雨水；所述浇灌单元用于在所述控制单元的控制下将所述蓄水单元内的所述雨水浇灌到所述植被种植单元上。2.根据权利要求1所述的建筑绿色屋顶水循环系统，其特征在于，所述蓄水单元包括：储水水箱，设置在所述屋顶上且与所述植被种植单元相邻，所述储水水箱邻近所述植被种植单元的一侧设置有栅格板；所述浇灌单元连接所述储水水箱；第一隔板，设置在所述储水水箱内；第二隔板，设置在所述储水水箱内且位于所述第一隔板远离所述栅格板的一侧，所述第二隔板和所述第一隔板分隔所述储水水箱的内腔形成有沉淀区、过滤区和清水区，其中所述过滤区位于所述栅格板和所述第一隔板之间，所述过滤区位于所述第一隔板与所述第二隔板之间；砾石层，位于所述过滤区的底部；滤芯层，位于所述过滤区且位于所述砾石层之上。3.根据权利要求2所述的建筑绿色屋顶水循环系统，其特征在于，所述浇灌单元包括：抽水水泵，设置在所述储水水箱的所述清水区的底部；多个喷灌头，相互间隔、且排布在所述植被种植单元中；灌溉管，其一端连接所述抽水水泵，其另一端连接所述多个喷灌头。4.根据权利要求3所述的建筑绿色屋顶水循环系统，其特征在于，所述控制单元包括：控制器，电连接所述抽水水泵；第一放空阀，设置在所述沉淀区内、且连接所述控制器；第二放空阀，设置在所述过滤区内、且连接所述控制器；水平阀门，设置在所述过滤区和所述清水区之间、且连接所述控制器；以及供水阀门，设置在所述灌溉管上、且连接所述控制器。5.根据权利要求1所述的建筑绿色屋顶水循环系统，其特征在于，所述建筑绿色屋顶水循环系统还包括：监测单元，所述监测单元包括湿度传感器，所述湿度传感器设置在所述植被种植单元内、且电连接所述控制单元。6.根据权利要求5所述的建筑绿色屋顶水循环系统，其特征在于，所述监测单元还包括红外水位检测器，所述红外水位检测器设置在所述蓄水单元内、且电连接所述控制单元。7.根据权利要求5或6所述的建筑绿色屋顶水循环系统，其特征在于，所述监测单元还包括气象预测数据器，所述气象预测数据器电连接所述控制单元。8.根据权利要求1所述的建筑绿色屋顶水循环系统，其特征在于，所述建筑绿色屋顶水循环系统还包括：电源单元，所述电源单元电连接所述控制单元和所述浇灌单元。9.根据权利要求8所述的建筑绿色屋顶水循环系统，其特征在于，所述电源单元为太阳能发电单元，所述太阳能发电单元包括：
支架，设置在所述蓄水单元之上；太阳能发电组件，设置在所述支架上且位于所述蓄水单元之上；所述太阳能发电组件电连接所述控制单元和所述浇灌单元。10.根据权利要求1所述的建筑绿色屋顶水循环系统，其特征在于，所述植被种植单元包括：垫高层，设置在所述屋顶上；防水层，设置在所述垫高层之上；排水层，设置在所述防水层之上、且对应并连通所述蓄水单元；过滤层，设置是所述排水层之上；基质层，设置在所述过滤层之上；植被层，设置在所述基质层之上，所述浇灌单元对应设置在所述植被层上。

技术总结
本发明实施例涉及的一种建筑绿色屋顶水循环系统包括：屋顶；植被种植单元，种植在所述屋顶上；蓄水单元，设置在所述屋顶上、且邻接并连通所述植被种植单元；浇灌单元，连接所述蓄水单元、且对应设置在所述植被种植单元上；控制单元，连接所述蓄水单元和所述浇灌单元；其中，所述蓄水单元用于蓄集流过所述植被种植单元的雨水；所述浇灌单元用于在所述控制单元的控制下将所述蓄水单元内的所述雨水浇灌到所述植被种植单元上。本发明实施例实现了对雨水自动收集和再利用，从而节约水资源，进而起到节能减排的作用，且不需要大量人工管理，运行和维护相对简单。和维护相对简单。和维护相对简单。


技术研发人员：刘水长 陈鑫 薛志昊 潘任慧 刘亮 陈外才 何嘉欣 文定锋 谭奇涛 张勇
受保护的技术使用者：株洲市规划测绘设计院有限责任公司 株洲市三峡水环境综合治理有限责任公司
技术研发日：2023.07.04
技术公布日：2023/10/11