雨水利用與空氣凈化生態屋頂的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種雨水利用與空氣凈化生態屋頂，所述生態屋頂包括多個由存水、排水結構托盤，根系生長控制層，植物生長基質層，防塵保護過濾層，植被層構成的濕地生態系統模塊，所述的存水、排水結構托盤底部的內部布置有存水、排水溝槽，排水結構托盤底部的外部設置有匯水管，存水、排水溝槽與匯水管相連接；所述的根系生長控制層位于存水、排水溝槽之上；所述的植物生長基質層位于根系生長控制層之上；所述的防塵保護過濾層位于植物生長基質層之上；所述的植被層位于防塵保護過濾層之上。本發明形成的屋頂生態系統能夠有效利用雨水，過濾，清潔空氣，改善空氣質量，減少城市熱島效應；節能降耗，阻斷電磁輻射，營造保護生態系統的多樣性。
【專利說明】雨水利用與空氣凈化生態屋頂

【技術領域】
[0001] 本發明屬于雨水資源化利用與空氣凈化【技術領域】，涉及一種基于屋面雨水的生態 利用與空氣凈化系統形成新一代生態型建筑物。

【背景技術】
[0002] 自二十世紀初，全球城市化水平從世紀初的15%飆升到世紀末的50%，21世紀更被 譽為是"城市的世紀"。城市化的一個重要特征就是不透水地面、屋面面積增加。不含水屋 面建筑物取代了透水性能良好的林地、農田，導致城市地表徑流量增加，匯流時間縮短，流 域滯水能力的降低，匯流速度加快，流域原有的坦化洪水波形的能力降低，使洪水波形較流 域開發前變尖陡，洪峰流量增加，雨洪災害頻發。不含水屋面的擴張，減少雨水的下滲，減少 了雨水對地下水的補給。建筑物的幾何特征加劇了城市的熱島效應；不透水面積的增加，通 過土壤蒸發、植物蒸騰及水面蒸發進入大氣的水分減少，導致城市空氣相對濕度的降低；熱 島效應和空氣相對濕度降低的綜合作用又會引起降雨量的減少，加劇局部區域的水資源短 缺。近年來頻繁發生的空氣中顆粒物超標，與雨水通過蒸發進入循環系統不足有關。
[0003] 我國傳統的屋面無論平屋面還是坡屋面均為硬化屋面，屋面在建設過程中必須進 行保溫設計，和組織排水設計，即便如此，屋面漏水現象時有發生。而且屋面雨水迅速排放 進入污水處理系統，造成了資源的巨大浪費。
[0004] 以上諸多不利因素影響，降低城市居民的生活質量，威脅居民生命財產安全，成為 制約城市發展的因素。因此，在城市化過程中，應當改變傳統雨水收集排放方式，增加含水、 保水、就地雨水利用面積，維持或者修復城市開發區域的水文特征，最大限度降低城市化對 環境的影響，使城市化進程呈現生態文明的特征。
[0005] 屋面雨水是城市低水質用水的理想水源，屬于輕度污染水，有機物含量極低，溶 解氧接近飽和，總硬度小，可以直接作為綠化和生態補水，能有效緩解水資源短缺，是重要 的開源措施，而且還可有效地減輕雨水排除設施的壓力，減少城市洪災，創造宜人的城市景 觀。
[0006] 生態屋頂，就是在這樣的背景下產生的，在濾層厚度為10cm左右時，生態屋頂能 夠截留降雨量的65%。極大地延緩雨水洪峰峰值來臨時間，平坦匯水區峰值，降低峰值流量， 緩解了下游匯水區泛洪。同時，生態屋頂還增加了蒸發量，增加了空氣中的濕度，降低了空 氣中懸浮顆粒物的量，有效凈化了空氣。


【發明內容】

[0007] 為了能夠對建筑屋頂進行科學合理的綠化，防滲，有效滯留降雨，科學排除多余雨 水，保持植被生長的基質層濕度，促進植被生長，維持足夠的生命周期，本發明提供了一種 雨水利用與空氣凈化生態屋頂，解決了我國目前水資源短缺，雨水徑流大，雨洪風險高，城 市霧霾，大氣污染嚴重的現狀。
[0008] 為實現雨水的有效利用、滯留和促進蒸發，本發明采用模塊化結構，每一個模塊的 尺寸為lmX lm，模塊與模塊之間通過排水管上的法蘭相連接，擴展面積。本發明提供的雨水 利用與空氣凈化生態屋頂，由多個互連連接的濕地生態系統模塊構成，所述濕地生態系統 模塊由存水、排水結構托盤，根系生長控制層，植物生長基質層，防塵保護過濾層，植被層構 成，其中： 所述的存水、排水結構托盤底部的內部布置有存水、排水溝槽，存水、排水結構托盤底 部的外部設置有匯水管，存水、排水溝槽與匯水管相連接； 所述的根系生長控制層位于存水、排水溝槽之上； 所述的植物生長基質層位于根系生長控制層之上； 所述的防塵保護過濾層位于植物生長基質層之上； 所述的植被層位于防塵保護過濾層之上。
[0009] 本發明具有以下優點： 1、模塊化，可以預先種植，單元移植，實施工程建設快，安裝方便，適用于任何裸露的屋 面、商業建筑、居民樓、地下停車場的屋面等。
[0010] 2、排水系統與建筑原有的雨水排放系統銜接方便。
[0011] 3、綜合考慮防滲，防止根系進入不可預見區域，穿孔式托盤結構，有效控水，保持 濕度的同時延長了系統的壽命。
[0012] 4、本發明形成的屋頂生態系統能夠有效利用雨水，過濾，清潔空氣，改善空氣質 量，減少城市熱島效應；節能降耗，阻斷電磁輻射，營造保護生態系統的多樣性。
[0013] 5、結構簡單，便于安裝，維護運行；設計靈活，南方、北方均可采用。
[0014] 6、經濟實用，既可以延長現有建筑物屋頂的壽命，可以隨時進行更新。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為生態屋頂模塊立面布置圖； 圖2為生態屋頂模塊A-A剖面圖； 圖3為生態屋頂模塊組合示意圖。

【具體實施方式】
[0016] 下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步的說明，但并不局限于此，凡是對本 發明技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋 在本發明的保護范圍中。

【具體實施方式】 [0017] 一：如圖1和圖2所示，本實施方式提供的濕地生態系統模塊由存 水、排水結構托盤1、根系生長控制層2、植物生長基質層3、防塵保護過濾層4、植被層5構 成。
[0018] 一、所述的存水、排水結構托盤1位于現有屋面上，為具有防滲、存水、排水控制 功能的矩形槽體，一般為PVC板材或混凝土結構材料，板材厚度在0. 8-10mm ;尺寸為lm (L) Xlm (B) X0. 5m (Η);存水、排水結構托盤1底部的內部布置有存水、排水溝槽1-1，所 述存水、排水溝槽1-1為梯形結構，溝槽網狀布置，尺寸為：lm (長)，12cmX6cmX6cm (梯形 溝槽的上底、下底、高)，具有排水、存水雙重功能，用于搜集基質滲濾的雨水，并保持一定量 的雨水，存水、排水結構托盤1底部的外部設置有匯水管1-2,存水、排水結構托盤1的底部 側壁上開有溢流口 1-4,存水、排水溝槽1-1經溢流口 1-4與匯水管1-2相連接，匯水管1-2 與原屋頂已有雨水落水管相連接，收集水槽內多余的雨水，排入落水管。
[0019] 二、所述的根系生長控制層2,位于存水、排水溝槽1-1之上，該層的微孔排水進入 存水、排水結構托盤1，同時防止根系和細小的基質顆粒進入存水、排水溝槽1-1。該層厚度 為0. 4-0. 5mm，自下而上依次由PVC多孔板材2-1和防滲纖維濾氈2-2構成，PVC多孔板材 2-1位于存水、排水溝槽1-1之上，防滲纖維濾氈2-2具有過濾雨水防止基質顆粒進入匯水 槽1-1的功能。
[0020] 三、所述的植物生長基質層3,為位于根系生長控制層2之上的輕質粒沙，具有固 著植物的根系、與根系一起構成基質層微生態系統，凈化雨水的功能。該層自下而上依次 由50-80νο1· %的粒徑為12-15mm大顆粒砂粒、10-30νο1· %的粒徑為2-3mm的細砂粒和 5-20vol. %的有機質(腐殖質）構成。在充滿水后，孔隙率為10%左右。
[0021] 四、所述的防塵保護過濾層4,為位于植物生長基質層3之上的纖維濾氈，氈上開 孔，開孔處種植植物，具有防塵功效。尺寸由現場條件確定，每片最小應該在lmXlm。
[0022] 五、所述的植被層5,根據不同地區的氣候條件，和當地的優勢物種，選擇根系符合 要求和景觀功能的植物。通常為紫景天，花蔓草，串珠草，長春花，長生花等。
[0023] 所述工藝段的過程為： 雨水經過防塵保護過濾層4,進入植物生長基質層3,在植物生長基質層3內被植物吸 收利用，剩余的雨水滲濾經過根系生長控制層2進入存水、排水溝槽1-1，當存水、排水溝槽 1-1內的水充滿后，通過溢流口 1-4排水進入匯水管1-2排出。

【具體實施方式】 [0024] 二：本實施方式中所述雨水利用與空氣凈化生態屋頂由若干個濕地 生態系統模塊構成。如圖2所示，以兩個模塊為例，模塊與模塊之間通過防水、保水、排水結 構托盤1頂部的銜接沿1-3利用螺絲1-4連接，模塊與模塊之間的排水管1-2通過法蘭連 接，構成排水管網，水管通過管箍固定在屋面上。
[0025] 在現場操作中，任何屋頂都要進行防滲膜安裝，測試防滲的效果，達標后，進行根 系生長控制層安裝。
[0026] 安裝過程為：先利用浙青粘固存水、排水結構托盤1，同時利用螺絲1-4連接存水、 排水結構托盤1，利用法蘭連接匯水管1-2,并利用管箍固定排水管；試水后，鋪設根系生長 控制層2 ;其后鋪設植物生長基質層3、種植植物；鋪設防塵保護過濾層4,組建完成。
[0027] 【具體實施方式】三：本實施方式中，存水、排水結構托盤1通過浙青粘固定在屋面 上，按著原設計的排水坡降，保持原坡降安裝。
【權利要求】
1. 一種雨水利用與空氣凈化生態屋頂，其特征在于所述屋頂由多個相互連接的濕地生 態系統模塊構成，所述濕地生態系統模塊由存水、排水結構托盤（1)、根系生長控制層（2)、 植物生長基質層（3 )、防塵保護過濾層（4 )、植被層（5 )構成，其中： 所述的存水、排水結構托盤（1)底部的內部布置有存水、排水溝槽（1-1 )，存水、排水結 構托盤底（1)部的外部設置有匯水管（1-2)，存水、排水溝槽（1-1)與匯水管（1-2)相連接； 所述的根系生長控制層（2)位于存水、排水溝槽之上； 所述的植物生長基質層（3)位于根系生長控制層（2)之上； 所述的防塵保護過濾層（4)位于植物生長基質層（3)之上； 所述的植被層（5)位于防塵保護過濾層（4)之上。
2. 根據權利要求1所述的雨水利用與空氣凈化生態屋頂，其特征在于所述存水、排水 結構托盤（1)為矩形槽體，存水、排水溝槽（1-1)為梯形結構。
3. 根據權利要求1所述的雨水利用與空氣凈化生態屋頂，其特征在于所述存水、排水 結構托盤（1)為PVC板材或混凝土結構材料，厚度為0. 8-10_。
4. 根據權利要求1、2或3所述的雨水利用與空氣凈化生態屋頂，其特征在于所述存水、 排水結構托盤（1)的底部側壁上開有溢流口（ 1-4),存水、排水溝槽（1-1)經溢流口（ 1-4)與 匯水管（1-2)相連接。
5. 根據權利要求1所述的雨水利用與空氣凈化生態屋頂，其特征在于所述根系生長控 制層（2)厚度為0· 4-0. 5mm。
6. 根據權利要求1或5所述的雨水利用與空氣凈化生態屋頂，其特征在于所述根系生 長控制層（2 )自下而上依次由PVC多孔板材（2-1)和防滲纖維濾氈（2-2 )構成，PVC多孔板 材（2-1)位于存水、排水溝槽（1-1)之上。
7. 根據權利要求1所述的雨水利用與空氣凈化生態屋頂，其特征在于所述植物生長基 質層（3)自下而上依次由大顆粒砂粒、細砂粒和有機質構成。
8. 根據權利要求1所述的雨水利用與空氣凈化生態屋頂，其特征在于所述防塵保護過 濾層（4)為纖維濾氈，氈上開孔。
9. 根據權利要求1所述的雨水利用與空氣凈化生態屋頂，其特征在于所述植被層（5) 為紫景天、花蔓草、串珠草、長春花、長生花的一種或幾種。
10. 根據權利要求1所述的雨水利用與空氣凈化生態屋頂，其特征在于所述濕地生態 系統模塊之間通過防水、保水、排水結構托盤（1)頂部的銜接沿連接，各濕地生態系統模塊 之間的排水管（1-2)通過法蘭連接，構成排水管網。
【文檔編號】A01G1/00GK104060777SQ201410316886
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月4日 優先權日:2014年7月4日
【發明者】王麗, 付嘉峰, 王琳, 孔祥榮, 霍玉鑫, 李浩然 申請人:哈爾濱工業大學