一种基于棉束导水的绿墙及供水方法

1.本发明属于市政设施及环境绿化技术领域，具体涉及一种基于棉束导水的绿墙及供水方法。


背景技术：

2.绿墙在提高城市绿化面积，增湿降温，隔音降噪，改善人居空气质量等方面发挥了重要作用。近年来，绿墙在南方城市已经初具规模，但是受到西北干旱少雨气候及水资源缺乏的影响，绿墙技术缺乏普及。
3.从已公开的中国专利来看，现有开发的绿墙技术主要在以下几个方面：一是绿墙的构建形式，如专利cn207054200 u提出了“一种绿墙装置”，cn110603988a提出了“一种模块化垂直绿墙系统”；二是绿墙对水的利用方式，如专利cn 208783303 u提出了“一种绿墙灌溉系统”，cn 208798469 u提出了“一种绿墙排水循环利用装置”，cn107761093 a提出了“一种用于污水处理的生态绿墙”；三是绿墙的环境功能，如专利文献cn210772542u提出了“一种智能净化空气绿墙”，cn 210238838 u提出了“一种具有隔音功能的生态绿墙”。这些研究从不同的角度解决了传统绿墙的缺点与不足，从不同的功能需求提出了新型绿墙技术，推进绿墙技术的发展与实践。
4.但是现有研发成果，还存在很多没有解决的核心问题，尤其是针对我国西北气候及水资源制约现状的技术问题，归结以来主要包括以下几个方面：一是水资源有效利用问题，绿墙对水分的需求较为苛刻，但现有绿墙大多为敞口式，蒸发量大，水资源浪费严重，虽然微灌技术化缓解了该问题，但往往需要嵌入电控元件，增加了成本与漏电风险；二是绿墙的蚊虫滋生问题，现有绿墙技术往往以土壤、砂石、火山岩、珍珠岩及生物质等新型介质为载体，存在积水、集泥单元，蚊虫滋生问题突出；三是施工复杂、质地较重、维护麻烦等问题，常见的绿墙大多是重量较大的种植盒式绿墙，施工过程中需搭建复杂的支撑件，虽然也有轻质的布袋式绿墙、毯式绿墙，但是这些绿墙往往需要配备复杂的灌溉工艺，且对后期维护的要求也高。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种基于棉束导水的绿墙及供水方法，该绿墙具有结构轻质、模块化安装、自动供水、水分养分可控、免电控元件等特点，能减少水分蒸发、节约水资源、杜绝蚊虫滋生、维护简单、植物种植独株化、植物根系半封闭化，解决绿墙普遍存在水资源利用效率低、蚊虫滋生、施工与后期养护复杂等问题，适合在西北水资源溃泛地区的建筑室内外绿化。
6.本发明是通过下述技术方案来实现的。
7.一种基于棉束导水的绿墙，包括绿墙主体和供水系统。
8.绿墙主体由若干彼此拼接的绿墙模块单元构成，各绿墙模块单元由输水管连通双层空心板和载水槽相互拼接构成；双层空心板夹层中设有若干半封闭的通道，通道中放置
有吸水棉；对应通道的双层空心板壁上设有放置植物的种植孔。
9.供水系统包括连通进水管的液位控制器、养分供给器和布水管，布水管与各顶层绿墙模块单元输水管连通，各层绿墙模块单元的输水管相互连通；通过液位控制器连通各底层绿墙模块单元载水槽，启动进水或停止进水，为绿墙模块单元通道中吸水棉提供植物吸收的水分和养分。
10.对于上述技术方案，本发明还有进一步优选的方案：
11.作为优选，双层空心板由pc板夹成一个中空腔体结构，中空腔体内被均分成若干竖向的矩形槽，吸水棉沿矩形槽插入，若干种植孔沿矩形槽侧壁竖直方向上下开设。
12.作为优选，所述输水管位于双层空心板的一侧，为方形管，两侧设有用于卡住双层空心板的框型卡槽，输水管顶端设有接水孔，下端设有与载水槽连通的连接嘴。
13.作为优选，所述载水槽为矩形蓄水箱，顶部设有与双层空心板相接的框型卡槽，框型卡槽中部面板上开设有若干吸水棉插孔和一个连接孔，载水槽内部底面设置有溢流管。
14.作为优选，上一级的绿墙模块单元的溢流管与下一级的连接嘴相连通。
15.作为优选，所述布水管包括与进水管连通的供水立管和布水横，布水横管管壁下方设有若干布水嘴。
16.作为优选，所述液位控制器包括水箱，水箱内设与进水管连接的微型浮止阀；水箱侧壁设有与绿墙主体底层绿墙模块单元最后一级载水槽相连的连通管。
17.作为优选，所述养分供给器包括与进水管依次连通的文丘里管射流器、水流控制阀、止回阀和营养液箱，文丘里管射流器包括引射管与吸气口，引射管为变径管。
18.相应地，本发明还提供了一种棉束导水的绿墙的供水方法，包括：
19.进水启动：当绿墙主体最后一级载水槽中的水位下降到一定水位时，液位控制器启动进水；
20.进水传输：养分供给器根据水流流量大小自行调节营养供给量；
21.水流由布水嘴进入绿墙主体第一级输水管，再进入第一级载水槽；当第一级载水槽液面上升至底部溢流管时，水流进入下一级载水槽，依次类推；
22.进水停止：当水流到达绿墙主体最后一级载水槽时，与其相连通水箱液面升高到一定高度时，液位控制器启动，停止进水；
23.营养控制：在养分供给器的营养液箱中加入配制好的营养液，调节水流最大进水量；水流经文丘里管射流器形成负压吸水，营养液箱中的营养液进入供水立管至布水横管的布水嘴，供给植物营养。
24.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：
25.1)水资源有效利用；绿墙对水分的需求较为苛刻，但现有绿墙大多为敞口式，蒸发量大，水资源浪费严重，且部分微溉技术缓解了水资源浪费问题，但往往需要嵌入电控元件，增加了成本与漏电风险，而本绿墙设计为半封闭型，除少量的蒸发作用散失部分水，其余均被供植物生长吸收利用，且绿墙装置未安装电路，不存在用电风险。
26.2)缓解绿墙的蚊虫滋生；现有绿墙技术往往以土壤、砂石、火山岩、珍珠岩及生物质等新型介质为载体，存在积水、集泥单元，蚊虫滋生问题突出，如成都网红小区，号称国内首个城市森林花园建筑，后来却因为蚊子太多，导致现入住户只有十多户，而本绿墙的为半封闭式结构、供水用水设计为水分的自我动态调节，虫卵无法附着，也不存在积水集泥单
元，有效解决了蚊虫滋生带来的环境问题。
27.3)施工简单、质地较轻、维护便捷；常见的绿墙大多是重量较大的种植盒式绿墙，施工过程中需搭建复杂的支撑件，虽然也有轻质的布袋式绿墙、毯式绿墙，但是这些绿墙往往需要配备复杂的灌溉工艺，且对后期维护的要求也高，本绿墙通体采用pc的轻质材料，且整个装置无论是植物生长还是供水均处于一个封闭的空间中，极大的降低了后期维护成本。
附图说明
28.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
29.图1为棉束导水式绿墙结构总图；
30.图2为绿墙模块单元插接示意图；
31.图3为双层空心板示意图；
32.图4为输水管示意图；
33.图5为载水槽示意图；
34.图6为供水系统示意图；
35.图7为棉束导水式的绿墙水分运输与作用示意图。
36.图中：1—矩形槽；2—吸水棉；3—种植孔；4—框型卡槽；5—接水孔；6—连接嘴；7—吸水棉插孔；8—溢流管；9—连接孔；10—布水嘴；11—微型浮止阀；12—水箱；13—连通管；14—文丘里管射流器；15—营养液箱；16—止回阀；17—水流控制阀；101、绿墙主体；102、供水系统；103、绿墙模块单元；104、双层空心板；105、输水管；106、载水槽；107、供水立管；108、布水横管；109、液位控制器；110、养分供给器。
具体实施方式
37.下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
38.如图1所示，本实施例提供的基于棉束导水的绿墙，由绿墙主体101和供水系统102两部分组成；绿墙主体包括若干彼此拼接的绿墙模块单元103，绿墙模块单元包括相互拼接的双层空心板104、输水管105和载水槽106；供水系统位于绿墙主体一侧，包括供水立管107、布水横管108、液位控制器109和养分供给器110。布水横管108与各顶层绿墙模块单元103输水管105连通，各级绿墙模块单元103的输水管105相互连通。
39.图2为若干彼此拼接的绿墙模块单元103的插接方向示意。图3
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5为绿墙单元各组成部分示意，分别为双层空心板104、输水管105和载水槽106。
40.如图3所示，双层空心板104高度小于50cm，由pc板夹成一个中空腔体结构，中空腔体内被均分成若干竖向的矩形槽1，形成若干半封闭的通道，矩形槽1中沿着竖直方向通道中插入若干吸水棉2，且双层空心板104一侧沿着矩形槽竖直方向空心板壁上开有若干种植孔3，种植孔3里种植适宜的植物。使绿墙单元形成一个紧密的整体，方便后期运输及施工。
41.图4所示，输水管105位于双层空心板104的一侧，为方形管，两侧设有用于卡住双层空心板104的框型卡槽4，用于卡住双层空心板104的侧面。为使绿墙单元更好拼接，在输
水管105顶端设有接水孔5，下端设有与载水槽106连通的连接嘴6，与载水槽106中的溢流管8与连接孔9对应连接。
42.图5所示，载水槽106为矩形蓄水箱，顶部设有与双层空心板104相接的框型卡槽4，用于插接绿墙单元中的双层空心板104与输水管105，框型卡槽4中部面板上开设有若干吸水棉插孔7和一个连接孔9，吸水棉插孔7正好与空心板104的每个矩形槽1相对应，从矩形槽1插入的吸水棉2的长度要长于双层空心板104的高度，而长出来的部分就通过吸水棉插孔7浸没在流进载水槽106的水中。载水槽106内部底面设置有溢流管8，上一级的绿墙模块单元103的溢流管8与下一级的连接嘴6相连通，载水槽106底部溢流管的设置使水流在载水槽106中可以储存一部分水再向下级输送，储存的水可供该级植物吸收利用。
43.如图6所示，供水系统布水管包括与进水管连通的供水立管107和布水横管108，布水横管108管壁下方设有若干布水嘴10。
44.其中，供水立管107连通液位控制器109和养分供给器110。液位控制器109包括水箱12，水箱12内设与布水横管108连接的微型浮止阀11，为市售微型浮止阀；水箱12侧壁设有与绿墙主体101底层绿墙模块单元103最后一级载水槽106相连的连通管13，形成一个连通器，可与该载水槽106中的液面变化保持一致，里面设置的微型浮止阀11也能更好的监测载水槽中水位的变化，及时给绿墙主体101做供水与断水的灵活反应。
45.其中，供水立管107连通的养分供给器110包括与进水管依次连通的文丘里管射流器14、水流控制阀17、止回阀16和营养液箱15，文丘里管射流器14由引射管与吸气口组成，引射管为变径管，高速水流经过文丘里管射流器14引射管的变径时，速度急剧变大压力减少会在引射管形成水雾活塞，水雾活塞的后部会形成一段中空，外部的空气便可从吸气口吸入引射管中，可利用该原理将营养液均匀地从水流一侧加入进水水流中。营养液箱15位于文丘里管射流器14顶部，营养液箱15底部通过止回阀16与文丘里管射流器14吸气口相连，止回阀16与文丘里管射流器14连接处设有一个水流控制阀17，当文丘里管射流器14进水流速越快，负压越强，通过水流控制阀17控制营养液箱15中的营养液进水。
46.在一个实施例中，选用pc阳光板作为绿墙模块单元的双层空心板，底部设置一个载水槽，pc阳光板的长宽尺寸均为500mm*500mm,总厚度为12mm，两侧壁厚各1mm，有效厚度为10mm，pc阳光板矩形槽表面的生长孔之间的距离为50mm，种植沿阶草与绿萝，放置在常温、弱光的环境下并观察其生长情况与吸水量的日变化。
47.采用本发明的棉束导水式绿墙的供水方法，过程如下：
48.进水时，如图7，吸水棉2将水分从载水槽106持续供应给植物根部，随着植物对水分的消耗，当绿墙主体101最后一级载水槽c
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106中的水位开始下降时，与该载水槽c
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106相连的连通水箱12中的液面也随之等水平面下降，当下降到一定水位时，液位控制器109开始启动进水。在此环节，利用植物自身的吸水作用，自动的控制绿墙装置的进水，不需要外界介入，大大降低了水分的无效浪费。该绿墙装置进水可取自来水、中水等水源，作为对生活废水或污水的二次利用来营造立体植物景观，改善人居生活环境的作用。
49.水分传输并且停止时，如图7所示，水流通过供水立管107到达布水横管108，由布水嘴10进入绿墙主体第一级输水管a
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105，再由连接嘴6，进入第一级载水槽a
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106。当第一级载水槽a
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106液面上升至底部溢流管8时，水流进入下一级输水管b
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105、载水槽b
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106，依次类推直到最后一级，绿墙主体可根据所放置墙面高度的增加进行增加或减少。当水流到
达绿墙主体最后一级载水槽c
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106时，液面开始上升，与之相连的连通水箱12的液面也随之升高，当上升到一定高度时，液位控制器109启动，停止进水。在没有外界因素干扰下，整个过程由装置本身进行自我调节，有效地减轻了后期管理的力度。
50.如图7所示，若需要给植物增加养分供应时，可在营养液箱15中加入配制好的营养液，考虑到部件连接与加养分的过程符合现实操作，营养液箱15设计为漏斗状。调节水流控制阀17，控制好最大进水量；当水流流经文丘里管射流器14时，形成负压吸水，营养液箱15中的营养液连绵不断的进入供水立管107，水流越大营养液进水量越大；当不需要供给营养液时，关闭水流控制阀17即可。
51.本发明解决了现有敞口式绿墙蒸发量大，水资源浪费严重，且部分微溉技术缓解了水资源浪费问题，水资源和营养液被供植物生长吸收利用；并且避免了蚊虫滋生、积水集泥现象，为一种具有节能环保、结构优良的建筑室内外绿化的绿墙。
52.本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。