雨水利用与空气净化生态屋顶的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种雨水利用与空气净化生态屋顶，所述生态屋顶包括多个由存水、排水结构托盘，根系生长控制层，植物生长基质层，防尘保护过滤层，植被层构成的湿地生态系统模块，所述的存水、排水结构托盘底部的内部布置有存水、排水沟槽，排水结构托盘底部的外部设置有汇水管，存水、排水沟槽与汇水管相连接；所述的根系生长控制层位于存水、排水沟槽之上；所述的植物生长基质层位于根系生长控制层之上；所述的防尘保护过滤层位于植物生长基质层之上；所述的植被层位于防尘保护过滤层之上。本发明形成的屋顶生态系统能够有效利用雨水，过滤，清洁空气，改善空气质量，减少城市热岛效应；节能降耗，阻断电磁辐射，营造保护生态系统的多样性。
【专利说明】雨水利用与空气净化生态屋顶
【技术领域】
[0001] 本发明属于雨水资源化利用与空气净化【技术领域】，涉及一种基于屋面雨水的生态 利用与空气净化系统形成新一代生态型建筑物。
【背景技术】
[0002] 自二十世纪初，全球城市化水平从世纪初的15%飙升到世纪末的50%，21世纪更被 誉为是"城市的世纪"。城市化的一个重要特征就是不透水地面、屋面面积增加。不含水屋 面建筑物取代了透水性能良好的林地、农田，导致城市地表径流量增加，汇流时间缩短，流 域滞水能力的降低，汇流速度加快，流域原有的坦化洪水波形的能力降低，使洪水波形较流 域开发前变尖陡，洪峰流量增加，雨洪灾害频发。不含水屋面的扩张，减少雨水的下渗，减少 了雨水对地下水的补给。建筑物的几何特征加剧了城市的热岛效应；不透水面积的增加，通 过土壤蒸发、植物蒸腾及水面蒸发进入大气的水分减少，导致城市空气相对湿度的降低；热 岛效应和空气相对湿度降低的综合作用又会引起降雨量的减少，加剧局部区域的水资源短 缺。近年来频繁发生的空气中颗粒物超标，与雨水通过蒸发进入循环系统不足有关。
[0003] 我国传统的屋面无论平屋面还是坡屋面均为硬化屋面，屋面在建设过程中必须进 行保温设计，和组织排水设计，即便如此，屋面漏水现象时有发生。而且屋面雨水迅速排放 进入污水处理系统，造成了资源的巨大浪费。
[0004] 以上诸多不利因素影响，降低城市居民的生活质量，威胁居民生命财产安全，成为 制约城市发展的因素。因此，在城市化过程中，应当改变传统雨水收集排放方式，增加含水、 保水、就地雨水利用面积，维持或者修复城市开发区域的水文特征，最大限度降低城市化对 环境的影响，使城市化进程呈现生态文明的特征。
[0005] 屋面雨水是城市低水质用水的理想水源，属于轻度污染水，有机物含量极低，溶 解氧接近饱和，总硬度小，可以直接作为绿化和生态补水，能有效缓解水资源短缺，是重要 的开源措施，而且还可有效地减轻雨水排除设施的压力，减少城市洪灾，创造宜人的城市景 观。
[0006] 生态屋顶，就是在这样的背景下产生的，在滤层厚度为10cm左右时，生态屋顶能 够截留降雨量的65%。极大地延缓雨水洪峰峰值来临时间，平坦汇水区峰值，降低峰值流量， 缓解了下游汇水区泛洪。同时，生态屋顶还增加了蒸发量，增加了空气中的湿度，降低了空 气中悬浮颗粒物的量，有效净化了空气。
【发明内容】
[0007] 为了能够对建筑屋顶进行科学合理的绿化，防渗，有效滞留降雨，科学排除多余雨 水，保持植被生长的基质层湿度，促进植被生长，维持足够的生命周期，本发明提供了一种 雨水利用与空气净化生态屋顶，解决了我国目前水资源短缺，雨水径流大，雨洪风险高，城 市雾霾，大气污染严重的现状。
[0008] 为实现雨水的有效利用、滞留和促进蒸发，本发明采用模块化结构，每一个模块的 尺寸为lmX lm，模块与模块之间通过排水管上的法兰相连接，扩展面积。本发明提供的雨水 利用与空气净化生态屋顶，由多个互连连接的湿地生态系统模块构成，所述湿地生态系统 模块由存水、排水结构托盘，根系生长控制层，植物生长基质层，防尘保护过滤层，植被层构 成，其中： 所述的存水、排水结构托盘底部的内部布置有存水、排水沟槽，存水、排水结构托盘底 部的外部设置有汇水管，存水、排水沟槽与汇水管相连接； 所述的根系生长控制层位于存水、排水沟槽之上； 所述的植物生长基质层位于根系生长控制层之上； 所述的防尘保护过滤层位于植物生长基质层之上； 所述的植被层位于防尘保护过滤层之上。
[0009] 本发明具有以下优点： 1、模块化，可以预先种植，单元移植，实施工程建设快，安装方便，适用于任何裸露的屋 面、商业建筑、居民楼、地下停车场的屋面等。
[0010] 2、排水系统与建筑原有的雨水排放系统衔接方便。
[0011] 3、综合考虑防渗，防止根系进入不可预见区域，穿孔式托盘结构，有效控水，保持 湿度的同时延长了系统的寿命。
[0012] 4、本发明形成的屋顶生态系统能够有效利用雨水，过滤，清洁空气，改善空气质 量，减少城市热岛效应；节能降耗，阻断电磁辐射，营造保护生态系统的多样性。
[0013] 5、结构简单，便于安装，维护运行；设计灵活，南方、北方均可采用。
[0014] 6、经济实用，既可以延长现有建筑物屋顶的寿命，可以随时进行更新。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1为生态屋顶模块立面布置图； 图2为生态屋顶模块A-A剖面图； 图3为生态屋顶模块组合示意图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本 发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖 在本发明的保护范围中。
【具体实施方式】 [0017] 一：如图1和图2所示，本实施方式提供的湿地生态系统模块由存 水、排水结构托盘1、根系生长控制层2、植物生长基质层3、防尘保护过滤层4、植被层5构 成。
[0018] 一、所述的存水、排水结构托盘1位于现有屋面上，为具有防渗、存水、排水控制 功能的矩形槽体，一般为PVC板材或混凝土结构材料，板材厚度在0. 8-10mm ;尺寸为lm (L) Xlm (B) X0. 5m (Η);存水、排水结构托盘1底部的内部布置有存水、排水沟槽1-1，所 述存水、排水沟槽1-1为梯形结构，沟槽网状布置，尺寸为：lm (长)，12cmX6cmX6cm (梯形 沟槽的上底、下底、高)，具有排水、存水双重功能，用于搜集基质渗滤的雨水，并保持一定量 的雨水，存水、排水结构托盘1底部的外部设置有汇水管1-2,存水、排水结构托盘1的底部 侧壁上开有溢流口 1-4,存水、排水沟槽1-1经溢流口 1-4与汇水管1-2相连接，汇水管1-2 与原屋顶已有雨水落水管相连接，收集水槽内多余的雨水，排入落水管。
[0019] 二、所述的根系生长控制层2,位于存水、排水沟槽1-1之上，该层的微孔排水进入 存水、排水结构托盘1，同时防止根系和细小的基质颗粒进入存水、排水沟槽1-1。该层厚度 为0. 4-0. 5mm，自下而上依次由PVC多孔板材2-1和防渗纤维滤毡2-2构成，PVC多孔板材 2-1位于存水、排水沟槽1-1之上，防渗纤维滤毡2-2具有过滤雨水防止基质颗粒进入汇水 槽1-1的功能。
[0020] 三、所述的植物生长基质层3,为位于根系生长控制层2之上的轻质粒沙，具有固 着植物的根系、与根系一起构成基质层微生态系统，净化雨水的功能。该层自下而上依次 由50-80νο1· %的粒径为12-15mm大颗粒砂粒、10-30νο1· %的粒径为2-3mm的细砂粒和 5-20vol. %的有机质(腐殖质）构成。在充满水后，孔隙率为10%左右。
[0021] 四、所述的防尘保护过滤层4,为位于植物生长基质层3之上的纤维滤毡，毡上开 孔，开孔处种植植物，具有防尘功效。尺寸由现场条件确定，每片最小应该在lmXlm。
[0022] 五、所述的植被层5,根据不同地区的气候条件，和当地的优势物种，选择根系符合 要求和景观功能的植物。通常为紫景天，花蔓草，串珠草，长春花，长生花等。
[0023] 所述工艺段的过程为： 雨水经过防尘保护过滤层4,进入植物生长基质层3,在植物生长基质层3内被植物吸 收利用，剩余的雨水渗滤经过根系生长控制层2进入存水、排水沟槽1-1，当存水、排水沟槽 1-1内的水充满后，通过溢流口 1-4排水进入汇水管1-2排出。
【具体实施方式】 [0024] 二：本实施方式中所述雨水利用与空气净化生态屋顶由若干个湿地 生态系统模块构成。如图2所示，以两个模块为例，模块与模块之间通过防水、保水、排水结 构托盘1顶部的衔接沿1-3利用螺丝1-4连接，模块与模块之间的排水管1-2通过法兰连 接，构成排水管网，水管通过管箍固定在屋面上。
[0025] 在现场操作中，任何屋顶都要进行防渗膜安装，测试防渗的效果，达标后，进行根 系生长控制层安装。
[0026] 安装过程为：先利用浙青粘固存水、排水结构托盘1，同时利用螺丝1-4连接存水、 排水结构托盘1，利用法兰连接汇水管1-2,并利用管箍固定排水管；试水后，铺设根系生长 控制层2 ;其后铺设植物生长基质层3、种植植物；铺设防尘保护过滤层4,组建完成。
[0027] 【具体实施方式】三：本实施方式中，存水、排水结构托盘1通过浙青粘固定在屋面 上，按着原设计的排水坡降，保持原坡降安装。
【权利要求】
1. 一种雨水利用与空气净化生态屋顶，其特征在于所述屋顶由多个相互连接的湿地生 态系统模块构成，所述湿地生态系统模块由存水、排水结构托盘（1)、根系生长控制层（2)、 植物生长基质层（3 )、防尘保护过滤层（4 )、植被层（5 )构成，其中： 所述的存水、排水结构托盘（1)底部的内部布置有存水、排水沟槽（1-1 )，存水、排水结 构托盘底（1)部的外部设置有汇水管（1-2)，存水、排水沟槽（1-1)与汇水管（1-2)相连接； 所述的根系生长控制层（2)位于存水、排水沟槽之上； 所述的植物生长基质层（3)位于根系生长控制层（2)之上； 所述的防尘保护过滤层（4)位于植物生长基质层（3)之上； 所述的植被层（5)位于防尘保护过滤层（4)之上。
2. 根据权利要求1所述的雨水利用与空气净化生态屋顶，其特征在于所述存水、排水 结构托盘（1)为矩形槽体，存水、排水沟槽（1-1)为梯形结构。
3. 根据权利要求1所述的雨水利用与空气净化生态屋顶，其特征在于所述存水、排水 结构托盘（1)为PVC板材或混凝土结构材料，厚度为0. 8-10_。
4. 根据权利要求1、2或3所述的雨水利用与空气净化生态屋顶，其特征在于所述存水、 排水结构托盘（1)的底部侧壁上开有溢流口（ 1-4),存水、排水沟槽（1-1)经溢流口（ 1-4)与 汇水管（1-2)相连接。
5. 根据权利要求1所述的雨水利用与空气净化生态屋顶，其特征在于所述根系生长控 制层（2)厚度为0· 4-0. 5mm。
6. 根据权利要求1或5所述的雨水利用与空气净化生态屋顶，其特征在于所述根系生 长控制层（2 )自下而上依次由PVC多孔板材（2-1)和防渗纤维滤毡（2-2 )构成，PVC多孔板 材（2-1)位于存水、排水沟槽（1-1)之上。
7. 根据权利要求1所述的雨水利用与空气净化生态屋顶，其特征在于所述植物生长基 质层（3)自下而上依次由大颗粒砂粒、细砂粒和有机质构成。
8. 根据权利要求1所述的雨水利用与空气净化生态屋顶，其特征在于所述防尘保护过 滤层（4)为纤维滤毡，毡上开孔。
9. 根据权利要求1所述的雨水利用与空气净化生态屋顶，其特征在于所述植被层（5) 为紫景天、花蔓草、串珠草、长春花、长生花的一种或几种。
10. 根据权利要求1所述的雨水利用与空气净化生态屋顶，其特征在于所述湿地生态 系统模块之间通过防水、保水、排水结构托盘（1)顶部的衔接沿连接，各湿地生态系统模块 之间的排水管（1-2)通过法兰连接，构成排水管网。
【文档编号】A01G1/00GK104060777SQ201410316886
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日
【发明者】王丽, 付嘉峰, 王琳, 孔祥荣, 霍玉鑫, 李浩然 申请人:哈尔滨工业大学