一种净水集水型可持续屋顶的制作方法

本发明涉及清洁能源发电储能装置和屋顶净水集水装置，具体涉及可持续发展领域，适用于高层建筑观光式绿色屋顶。

背景技术：

随着现代化城市的不断进步，可持续发展已经成为城市发展的目标，尤其在充分利用清洁能源和资源回收利用方面。现阶段人民生活水平不断提高，家用电器数量激增，用电量也在成倍增加，特别在夏季用电高峰期供电压力大，城市高层建筑经常出现供电紧张的现象。为了解决这一问题，利用太阳能和风能两种清洁能源发电储能技术，将太阳能发电系统和发电机与观光式屋顶结合，有效缓解高层建筑的供电压力，并在夜间为观光式屋顶照明。太阳能电池板应随着太阳角和高度角的变化而变化角度，长时间得吸收高强度的太阳能。

近几年，城市不透水下垫面面积扩大，再加上全国范围内的暴雨洪水灾难频频发生，各大城市相继发生内涝，降雨大面积滞留，给城市排水系统带来压力，甚至导致交通严重瘫痪，严重影响了城市居民的正常生活。屋顶作为城市不透水下垫面的重要组成部分，在降雨径流中起到重要作用。绿色屋顶的生态功能众多，不仅能够节约土地资源，增加绿化面积，美化环境，还可以通过植物和土壤的吸附作用减少降雨径流，最终通过集水装置将雨水集中回收进行二次利用。收集雨水对缓解河道排水压力，我国水资源短缺现状有积极作用，并且是实现水资源可持续利用的有效途径。

针对目前高层建筑节约能源、资源方面的不足以及观光式屋顶的要求，迫切需要开发一种净水集水型可持续屋顶。

技术实现要素：

本发明目的在于针对上述问题，提供一种净水集水型可持续屋顶结构，该可持续屋顶能够在夜间自动照明、利用太阳能、风能两种清洁能源发电储能，并通过绿色屋顶提高对雨水的净化、蓄积能力，实现雨水净化后做灌溉用水或其他用途。

本发明的技术方案：

一种净水集水型可持续屋顶，包括风力发电机、太阳能发电系统、植被层、土壤层、机制层、净水集水装置及储水箱。风力发电机至少4台，并安装在屋顶的四角，风扇后设有小型太阳能电池板，且小型太阳能电池板下安装led照明灯；太阳能电池板通过固定架安装在屋顶中心位置，且角度调节装置位于太阳能电池板中心，传感器位于太阳能电池板边缘中心；土壤层为轻沙壤土、腐殖土、多孔纤维材料和蛭石的混合物；净水集水装置的集水槽通过回水管与建筑物中水系统相连，过滤层上层铺设活性炭，下层铺设聚酯纤维不纺布，防水层为聚合物改性沥青材料；净水集水装置通过排水管与储水箱连通，净水集水装置与储水箱均位于密闭隔热空间。

进一步的，所述的基质层横截面呈倒三角形，分布在净水集水装置上，且与集水槽之间留有落水口。

进一步的，所述的集水槽壁设有高度调节装置，且横街面积呈直角梯形，实现集水槽容量达到饱和后雨水自动进入建筑物的中水供水系统。

进一步的，所述的密闭隔热空间至少设置一个通风口，且安装空气净化装置。

本发明的有益效果是：

1、美化环境，提供休憩场所

可持续屋顶上种植的绿色植被可以美化高层建筑周围的环境，为人们提供简单的休憩场所，夜晚灯光明亮，适合任何时段放松，可持续屋顶上的绿色植被与建筑相融合，形成富有特色的高层建筑屋顶。

2、节约土地资源，增加城市绿化面积

对高层建筑顶层进行绿化，减少对地面土地资源的利用，增加了整个城市的绿化面积，提高了绿色植被覆盖率，进一步改善城市环境。

3、降低能耗、充分利用新能源

在高层建筑上设置风力发电机和太阳能发电系统，一方面实现对屋顶的夜晚照明，另一方面实现风能和太阳能两种清洁能源向电能的转化，应用太阳能追踪提高能源的利用率和转化率。

4、降低降雨径流，储存雨水

由于城市化的快速发展，城市不透水下垫面面积增加，导致雨水入渗减少，可持续屋顶的净水集水功能，有助于控制降雨的径流量。与普通的屋顶相比，可持续屋顶可以降低降雨的径流速度。降雨通过净水集水装置对雨水进行简单净化，储存的水资源可以做灌溉用。

5、降低建筑物温度，节约能源消耗

可持续屋顶的绿色植被在空气和高层建筑之间建立了隔热层，从而降低建筑物因阳光直射而造成的温度升高，使高层建筑内的制冷设备使用率降低，节省电能。

附图说明

图1为本发明的一种净水集水型可持续屋顶整体结构示意图

图中：1-风力发电机；2-小型太阳能电池板；3-led灯；4-太阳能电池板；5-光敏传感器；6-角度调节装置；7-底座；8-支架；9-蓄电池；10-植被层；11-土壤层；12-基质层；13-防水层；14-空气净化装置；15-落水口；16-集水槽；17-过滤层；18-回水管；19-中水供水系统；20-排水管；21-储水箱。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作新意、最终达成的目的与功效易于理解，下面结合附图具体实施方式，进一步阐述本发明：

图1展示了本发明中的净水集水型可持续屋顶的剖面结构图。

在屋顶上侧的装置主要用于照明和储能。在屋顶的左右两侧分别设有风力发电机1，风扇后设有小型太阳能电池板2，且小型太阳能电池板下安装led照明灯3。在屋顶的中间位置设有太阳能发电储能装置，电池板通过底座7和支架8安装固定，通过角度调节装置6调节太阳能板的角度。光敏传感器5位于太阳能板电池边缘的中心位置，蓄电池放置在太阳能板正下方位置。

在白天，屋顶四角的太阳能电池板都会随着太阳角度的变化而变化，将太阳能转化为电能。风力发电机也会随着风而转动，将风能转化为电能。在夜间led照明灯就会利用白天储存的电能实现屋顶照明。屋顶中间位置的太阳能电池板则会将太阳能储存在蓄电池中，用于用户的其他用电需求。

在屋顶下侧的装置主要用于雨水的净化和存储。植被层10位于太阳能板底座下，土壤层11在植被层下，且其成份为轻沙壤土、腐殖土、多孔纤维材料和蛭石的混合物。土壤层下呈倒三角的图形为本装置的基质层12，两侧为防水层13，且与集水槽之间留有落水口15。密闭隔热空间至少设置一个通风口，且在该位置安装空气净化装置14。基质层下方为集水槽16，通过回水管18与建筑物中水系统19相连。净水集水装置通过排水管20与储水箱21连通，过滤层上层铺设活性炭，下层铺设聚酯纤维不纺布，防水层为聚合物改性沥青材料。

在下雨时，雨水将透过植被层，进入土壤层，土壤层中的多孔纤维材料等能够对雨水进行初步净化，存留在土壤层中的水分又能够为植被提供水分。通过土壤层后，雨水进入基质层。一方面，初步净化的雨水可以经落水口，通过回水管进入到建筑物的中水供水系统。另一方面，初步净化的雨水继续下渗进入过滤层，通过活性炭、聚酯纤维不纺布得到进一步净化，深度净化后的水通过排水管进入储水箱，储存备用。

技术特征：

技术总结
本发明公开一种净水集水型可持续屋顶，包括风力发电机、太阳能发电系统、植被层、土壤层、基质层、净水集水装置及储水箱。太阳能发电系统包括太阳能电池板、太阳能双轴追踪器、调节装置、蓄电池、传感器；净水集水装置包括集水槽、落水口、过滤层、防水层、结合层。本发明集储能、休憩、净水集水多种功能于一身，能有效缓解降雨期间城市排水系统的负担，储存的雨水用于植被的灌溉；绿色屋顶增加了城市的绿化面积，利于固碳释氧，降低空气温度以及建筑物因阳光直射而升高的温度，减少建筑中空调使用，为人们提供一个绿色自然的休憩场所；风力发电系统及太阳能发电系统储存的电能可以缓解高层建筑高峰时段供电压力并在紧急时刻供电，夜间给屋顶照明，实现高层建筑的可持续发展。本发明结构简单，运行方便，适用于高层建筑观光式绿色屋顶。

技术研发人员：张凤熔;毛国柱;李梦婕
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2017.11.28
技术公布日：2019.06.04