一种农村庭院墙壁外挂/内嵌式屋顶集雨系统及构建方法

本发明属于环境技术和土木工程技术领域，具体涉及一种农村庭院墙壁外挂式屋顶集雨系统和一种农村庭院墙壁内嵌式屋顶集雨系统，还涉及上述集雨系统的构建方法。

背景技术：

厕所是衡量文明的重要标志，改善厕所卫生状况直接关系到人民的健康和环境状况。农村“厕所革命”是深入开展乡村爱国卫生运动，推进健康乡村建设的重要工作。在北方旱区，水资源不足和住户分散、集中供水成本高等的问题仍然是农村“厕所革命”工作开展过程中面临的主要问题之一。因此，通过农村庭院屋顶集雨工程收集天然降雨，是解决水资源不足、住户分散和集中供水成本高等问题的一种高效的雨水资源利用方式，从而有效地缓解旱区生活用水问题，降低供水成本，推动农村“厕所革命”持久发展。但目前的屋顶集雨技术主要应用于城市绿色屋顶等方面，而在农村屋顶集雨技术往往是将雨水经滤池过滤后储存在地窖、雨水桶等设备中，一般需要占据较大的庭院面积或地下空间，在使用过程中还需要水泵等动力设备，耗能较大。

技术实现要素：

本发明的第一个目的是提供一种农村庭院墙壁内嵌式屋顶集雨系统，解决了农村厕所改造及缺水的问题。

本发明的第二个目的是提供一种农村庭院墙壁外挂式屋顶集雨系统。

本发明的第三个目的是提供一种农村庭院墙壁内嵌式/外挂式屋顶集雨系统的构建方法。

本发明所采用的第一种技术方案是：一种农村庭院墙壁内嵌式屋顶集雨系统，包括设置在平房屋顶顶部一侧的沟槽，沟槽的侧壁一端设置有排水管，沟槽的一端底部设有雨水进水口，过滤层的两侧分别设有房屋外墙和房屋内墙，房屋外墙和房屋内墙之间设有雨水收集室，雨水收集室远离房屋外墙的一侧设有过滤层，过滤层远离雨水收集室的一侧设有雨水储存室，雨水储存室与家用马桶相连通。

本发明所采用的第一种技术方案的特点还在于，

房屋外墙与雨水收集室的接触面，房屋内墙与雨水储存室的接触面以及房屋底面均设计有防渗层。

过滤层为用无纺布包裹石英砂和活性炭的混合材料的整体结构。

过滤层中砂石的粒径沿水流方向逐渐增大。

雨水收集室的底部为倾斜式设置，倾斜角度为5°～10°，并配有可开可闭的方形活动盖，雨水收集室与方形活动盖通过合页铰接。

雨水进水口处设有过滤网，过滤网为塑料网或铁丝网，过滤网的孔径为5～8mm。

雨水收集室底部设有杂物排出口。

本发明所采用的第二种技术方案是：一种农村庭院墙壁外挂式屋顶集雨系统，包括房体外部设有雨水收集及过滤设备，雨水收集室带有雨水进口，雨水储存室与家用马桶相连通。

本发明所采用的第三种技术方案是：一种屋顶集雨系统的构建方法，具体按照以下步骤完成：

步骤1：针对内嵌式屋顶集雨系统，设置雨水收集的沟槽，若是已建成的房屋，在房体外部外挂雨水收集及过滤设备；

步骤2：设计雨水收集室，雨水收集室采用底部倾斜角度为5°，并配有可开可闭的方形活动盖，雨水收集室与方形活动盖通过合页铰接；

步骤3：设计墙体，将沟槽和雨水收集室内嵌入墙体内；

步骤4：过滤层设计，过滤层采用外部用无纺布包裹内部填充石英砂和活性炭的混合材料，共设计为4层，沿水流方向砂石的粒径逐渐增大；

步骤5：在外墙与雨水收集室的接触面，内墙与雨水储存室的接触面以及底面均设计有防渗层，防渗层主要为涂摸防水涂料，在接触面进行涂刷；

步骤6：污水、废物处理，在卫生间后设计有化粪池来收集处理污水废物，必要情况还可以作为肥料施用。

本发明的有益效果是：一种农村庭院墙壁内嵌式/外挂式屋顶集雨系统及构建方法，一是解决了水资源不足的问题，利用集雨技术对天然降雨进行收集，尤其对水资源缺乏的干旱地区和农村地区，收集雨水进行使用可以弥补水资源的不足。二是降低供水成本，天然降水不进行收集处理，使得降水资源白白流失，通过集雨技术可降低农户的用水成本。三是提高了农村的卫生状况，家家户户有了独立卫生间后，会显著提高农村整体的卫生状况。四是无需动力设备，利用水的自重进行用水，本发明利用当前的雨水收集技术收集免费的天然降水，来缓解水资源短缺地区的生活用水问题，卫生间使用后还可以通过化粪池实现水资源的重复使用。

附图说明

图1是本发明的内嵌式给水系统的结构示意图；

图2是本发明雨水收集、过滤设备的结构示意图；

图3是本发明的外挂式集雨系统的结构示意图。

图中，1.平房屋顶，2.雨水进水口，3.排水管，4.沟槽，5.雨水收集室，6.过滤层，7.雨水储存室，8.房屋外墙，9.房屋内墙，10.家用马桶，11.雨水收集及过滤设备，12.杂物排出口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明主要针对的是对农村平面屋顶集雨用于卫生间用水的结构进行设计。

如图1所示，为本发明一种农村庭院墙壁内嵌式屋顶集雨系统的结构示意图，包括设置在平房屋顶1顶部一侧的沟槽4，沟槽4右侧壁一端设置有排水管3，排水管3一般为pvc管，沟槽4的一端底部设有雨水进水口2，如图2所示，房屋外墙8和房屋内墙9之间设有雨水收集室5，雨水收集室5的远离房屋外墙8的一侧设有过滤层6，过滤层6为用无纺布包裹石英砂和活性炭的混合材料的整体结构，过滤层6中砂石的粒径沿水流方向逐渐增大，过滤层6远离雨水收集室8的一侧设有雨水储存室7，雨水储存室7与家用马桶10相连通。

外墙与雨水收集室的接触面，内墙与雨水储存室的接触面以及底面均设计有防渗层，防渗层主要为涂抹的防水涂料，在接触面进行涂刷。

雨水收集室5的底部为倾斜式设置，倾斜角度为5°～10°，并配有可开可闭的方形活动盖，所述雨水收集室5与方形活动盖通过合页铰接。

雨水进水口2处设有过滤网，所述过滤网为塑料网或铁丝网，所述过滤网的孔径为5～8mm。

雨水收集室底部设有杂物排出口12。

如图3所示，一种农村庭院墙壁外挂式屋顶集雨系统，包括房体外部设有雨水收集及过滤设备11，雨水收集及过滤设备11带有雨水进口，雨水收集及过滤设备11与家用马桶10相连通。

实施例

如图1所示，某一农村庭院长13m，宽8m，高3.5m，卫生间建于屋内，本发明集雨系统的构建步骤如下：

(1)收集雨水：庭院房屋屋顶是平面水泥设计，下雨时雨水通过屋顶流入设计于屋顶右侧的沟槽内。农村屋顶大多是平面水泥设计，屋顶可以充当为良好的集流面来进行雨水的收集，在屋顶右侧挖一条沟槽，可以使雨水从左往右流入沟槽内。若是已建成的房屋，在房体外部外挂雨水收集及过滤系统，外挂部分可设计为恒载加载竖墙，强度及设计要求参照《建筑结构荷载规范》和《民用建筑设计通则》。

(2)沟槽设计：雨水收集沟槽宽度设计为10cm，长度为房屋的宽度2m，高度设计为8cm，在沟槽一端的底部设计一方形进水口，在进口处设计有过滤网，过滤网的材料选择为可更换的塑料网或铁丝网，孔径设计为5～8mm。沟槽进水口处安装一个外径为180mm的排水管，在雨量超过雨水收集系统最大容量时进行排水。

(3)雨水收集室设计：整个雨水收集室宽度为10cm，长度为7m，高度为2.3m，底部设计为倾斜式，倾斜角度为5°，并配有与雨水收集室通过合页铰接的可开可闭的方形活动盖，便于对雨水收集室内长期积留的杂物进行冲洗。

(4)墙体设计：由于发明的设备全部设于墙体之中，墙体厚度直接关系到雨水收集和储存的数量。墙体材料常用的砖规格为240×115×53mm，此处设计墙体厚度为740mm，外墙作为承重墙，设计为“24墙”，厚度240mm，雨水收集室宽度设计为100mm，过滤层设计为130mm，雨水储存层宽度设计为150mm，内墙设计为120mm。墙体高度为3.5m，考虑到为保证收集的雨水可以流入厕所使用，在靠近厕所的墙体底部留出必要的高度，0.5～1.0m。(根据用水所需进行调整，如果只进行马桶的冲洗则设计为0.5m，若计划用水进行洗漱则适当的提高实心墙体高度。以下以0.5m为例。)雨水储存层设计高度为2.9m，雨水收集层设计为2.3m，过滤层与雨水收集层相同，则可储存水量为0.15×2.9×8m＝3.48m³(即3.48方水)，接有水管供给生活使用。

(5)过滤层(反滤层)设计：由于此处用水对于水质的要求并不高，本次过滤层采用外部用无纺布包裹内部填充石英砂和活性炭的混合材料，主要用于过滤掉水中的灰尘和可沉降物质，共设计为4层，从右往左(沿水流方向)砂石的粒径逐渐增大。

(6)防渗设计：在外墙与雨水收集层的接触面，内墙与雨水储存箱的接触面以及底面设计有防渗层，防渗层主要为涂摸防水涂料，在接触面进行涂刷。

(7)污水、废物处理：在卫生间后设计有化粪池用来收集处理污水废物，必要情况还可以作为肥料施用。

本发明的集雨系统利用当前的雨水收集技术收集免费的天然降雨，缓解水资源短缺地区的生活用水问题，卫生间使用后还可以通过化粪池实现水资源的重复使用。