一种绿色屋顶雨水收集利用装置及方法

本发明涉及雨水再利用，具体为一种绿色屋顶雨水收集利用装置及方法。

背景技术：

1、雨水作为一种清洁水源，对其进行科学有效的收集利用对于提升水资源利用率具有重要意义。目前，城市常用的雨水收集方式主要有屋顶建筑顶部汇水，地面、道路、绿化汇水，公共场合及运动场汇水，建筑屋顶尤其是平屋顶汇水面积大，建筑屋顶绿化的新理念也逐渐受到重视，面对用水资源短缺的挑战时，以屋顶为核心，通过蓄水、净水、用水和覆土的方式在建筑屋顶上打造园林景观，通过收集雨水灌溉以提升空间美化。

2、传统雨水利用装置是将雨水收集，定时将雨水灌溉给屋顶绿植，功能单一，无法形成一套完整的收集、存储和灌溉体系，未能充分考虑土壤湿度的实时变化及不同地区降雨强度带来的容积变化要求，难以准确判断灌溉需求，缺乏智能化和精准性。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的屋顶雨水利用装置功能单一，缺乏智能化和精准性问题，本发明提供一种绿色屋顶雨水收集利用装置及方法。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明提供一种绿色屋顶雨水收集利用系统，包括天沟、屋顶种植构造结构、供电装置、控制装置、土壤湿度检测装置、储水装置和灌溉装置；

4、所述天沟设置于屋顶，用于汇集屋顶雨水；

5、所述屋顶种植构造结构设置于天沟两侧，用于种植绿化植被；

6、土壤湿度检测装置设置于屋顶种植构造结构上，用于实时监测屋顶种植构造结构的湿度；

7、所述储水装置的输入端与天沟的输出端相连接，用于将汇集的屋顶雨水进行储存；

8、所述灌溉装置的输入端与储水装置的输出端连接，所述灌溉装置的输出端位于屋顶种植构造结构的上方，用于将储水装置内存储的雨水输出灌溉给屋顶种植构造结构；

9、所述土壤湿度检测装置、储水装置和灌溉装置均与控制装置电连接或通信连接；

10、所述控制装置、土壤湿度检测装置、储水装置和灌溉装置均与供电装置电连接。

11、进一步地，所述天沟采用单向坡度，且坡度为1％～3％。

12、进一步地，所述屋顶种植构造结构朝向天沟倾斜，倾斜的坡度为2％～5％；所述屋顶种植构造结构包括依次设置在屋顶结构层上的找坡找平层、隔离保护层、储排水层、过滤层、基质层和植被层；

13、所述找坡找平层，用于为隔离保护层及隔离保护层上的储排水层、过滤层、基质层和植被层找坡找平；

14、所述隔离保护层为厚度大于1mm的hdpe隔根膜，用于屋顶结构层的防根隔离及防渗漏；

15、所述储排水层的材质为聚丙烯蜂窝蓄水板，用于提升屋顶蓄水能力；

16、所述过滤层的材质为三维植绒过滤布，用于阻值土壤颗粒渗透到蓄排水层；

17、所述基质层的基质包括蛭石和泥炭土，蛭石和泥炭土的质量比为:10，基质层用于为植被层保水保肥；

18、所述植被层用于植被种植。

19、进一步地，所述储水装置包括储水箱，所述储水箱的输入端通过用水出水管道连接天沟的输出端；所述储水箱的输入端与天沟之间还设置有过滤装置和水泵；所述水泵与供电装置电连接，且水泵与控制装置电连接或通讯连接；所述储水箱的输出端通过排水管道连接灌溉装置。

20、进一步地，所述过滤装置包括过滤箱，所述过滤箱的入口设置有过滤网，且滤箱的入口连接天沟的输出端；所述过滤箱的出口依次连接水泵和储水箱；所述过滤箱还设置有落水出口，所述落水出口设置有电动阀门，且落水出口连接落水管道；所述电动阀门与供电装置电连接，且电动阀门与控制装置电连接或通讯连接。

21、优选地，所述储水箱的上部设置有溢流管道，所述溢流管道输出端连接落水管道；所述溢流管道设置在储水箱的3/4高度处。

22、进一步地，所述储水箱的体积满足以下条件：

23、v＝α*β*ψ*h*a

24、其中，v为雨水箱容积m3；α为季节折减系数；β为初期雨水弃流折减系数；ψ为径流系数；a为屋面投影面积m2；h为最大月的平均降雨量折算至日的最大平均降雨量mm。

25、优选地，所述供电装置为太阳能光伏组件；所述土壤湿度检测装置为土壤湿度传感器。

26、进一步地，所述灌溉装置包括铺设在屋顶种植构造结构的上方的若干滴灌管道，所述滴灌管道的输入端连接储水装置的输出端，且滴灌管道与储水装置之间设置有电磁阀和压力泵，所述电磁阀和压力泵均与供电装置电连接，且电磁阀和压力泵均与控制装置电连接或通讯连接；所述滴灌管道上设置有若干滴灌喷头。

27、本发明还提供一种利用上述的系统的绿色屋顶雨水收集利用方法，包括以下步骤：

28、初降雨时，将初期雨水弃流5～10min；

29、弃流结束后，进行雨水收集；

30、当检测屋顶种植构造结构的湿度低于20rh％时，将收集的雨水灌溉给种植构造结构上的植物，实现绿色屋顶雨水收集利用。

31、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

32、本发明一种绿色屋顶雨水收集利用系统，该系统包括设置在屋顶上的天沟，实现将雨水通过天沟进行汇集；屋顶种植构造结构的设置，实现了屋顶植被的种植；土壤湿度检测装置的设置，实现了实时监测屋顶种植构造结构的湿度；储水装置的设置，实现了将天沟汇集的雨水进行储存；灌溉装置的设置，实现了将储水装置内存储的雨水输出灌溉给屋顶种植构造结构；控制装置的设置，实现了对土壤湿度检测装置的信号接收，并控制储水装置和灌溉装置运作，实现雨水收集和利用的智能化和自动化；供电装置设置实现了对控制装置、土壤湿度检测装置、储水装置和灌溉装置的电力供应，保障各部平稳运行。该系统集雨水收集、存储和灌溉于一体，可根据不同土壤湿度，进行自动化灌溉，准确性高且智能化程度高，形成了一套完整的屋顶雨水利用技术方法体系，实现对雨水资源更为智能、高效利用，同时减少对传统水源的依赖，提高建筑的生态效益。

33、所述天沟采用单向坡度，且坡度为1％～3％，带向坡的设置有利于雨水向同一方向汇集至储水装置。

34、所述屋顶种植构造结构朝向天沟倾斜，倾斜的坡度为2％～5％；找坡找平层的设置，用于为隔离保护层及隔离保护层上的储排水层、过滤层、基质层和植被层找坡找平；隔离保护层的设置，用于屋顶结构层的防根隔离及防渗漏，抗穿刺性好，阻根性能好；储排水层的设置，用于提升屋顶蓄水能力；过滤层的设置，用于阻值土壤颗粒渗透到蓄排水层；基质层的基质采用轻质矿物质改良的基质，具有良好的通气性和保水能力，能提高土壤的肥力和保水能力，具有适宜植物生长、保水保肥的特性；所述植被层用于植被种植。

35、所述储水装置包括储水箱，天沟汇集的雨水通过水泵和过滤装置进入储水箱并通过排水管道连接灌溉装置，实现将储存的雨水进行灌溉。

36、所述过滤装置包括过滤箱，所述过滤箱的入口设置有过滤网，通过两级逐级过滤，可有效滤除雨水中大部分杂质，防止颗粒较大杂质损坏水泵，保证设备稳定运行和雨水的清洁。

37、所述储水箱的上部设置有溢流管道，所述溢流管道输出端连接落水管道；所述溢流管道设置在储水箱的3/4高度处，溢流管的设置，可保证储水箱内的水处于建筑结构可承受的范围内，避免因储水过多，重量过重，对屋顶构造层造成损坏。

38、所述储水箱的体积，进行准确限定，以适应不同地区，不同降雨量带来的容积变化要求，防止屋顶结构受压过重，提升储水的精准性。

39、所述供电装置为太阳能光伏组件，可在实现为系统提供电能的同时，进一步提升系统的资源利用率，实现节能、智能控制和生态环保；所述土壤湿度检测装置为土壤湿度传感器，实现数据准确的监测和数据传输，为实现系统智能化及准确性提供支撑。

40、通过在灌溉装置设置若干滴灌管道，以及滴灌管道上若干滴灌喷头的设置，实现了对植被的滴灌。

41、本发明还提供一种利用权利要求1-9任一项所述的系统的绿色屋顶雨水收集利用方法，其特征在于，包括以下步骤：

42、初降雨时，将初期雨水弃流5～10min；

43、弃流结束后，进行雨水收集；

44、当检测屋顶种植构造结构的湿度低于20rh％时，将收集的雨水灌溉给种植构造结构上的植物，实现绿色屋顶雨水收集利用。