技术领域
[0001] 本发明涉及雨水再利用技术领域，具体为一种绿色屋顶雨水收集利用装置及方法。
相关背景技术
[0002] 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。
[0003] 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。
具体实施方式
[0053] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0054] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0055] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0056] 在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0057] 此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
[0058] 在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0059] 下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
[0060] 参见图1，本发明提供一种绿色屋顶雨水收集利用系统，包括天沟1、屋顶种植构造结构、供电装置7、控制装置、土壤湿度检测装置23、储水装置和灌溉装置；
[0061] 所述天沟1设置于屋顶，用于汇集屋顶雨水，所述天沟1采用单向坡度，且坡度为1％～3％；可有效解决平屋顶雨水收集的问题。
[0062] 参见图2，所述屋顶种植构造结构设置于天沟1两侧，用于种植绿化植被；所述屋顶种植构造结构朝向天沟倾斜，倾斜的坡度为2％～5％，通过对屋顶种植构造结构及天沟的设置，优化屋顶坡度和形状，确保雨水能够顺利进入储水装置；所述屋顶种植构造结构包括依次设置在屋顶结构层21上的找坡找平层20、隔离保护层19、储排水层17、过滤层16、基质层15和植被层14；
[0063] 所述找坡找平层20，用于为隔离保护层19及隔离保护层19上的储排水层17、过滤层16、基质层15和植被层14找坡找平；
[0064] 所述隔离保护层19，用于屋顶结构层21的防根隔离及防渗漏，隔离保护层19采用高强度、抗根侵蚀的防根隔离层，优选为厚度大于1mm的HDPE隔根膜，是一种厚度大于1mm的聚乙烯塑料膜，选用优质的聚乙烯原生树脂，主要成分为97.5％的高密度聚乙烯，具有防渗漏，抗穿刺，阻根的用途。
[0065] 所述储排水层17的材质为聚丙烯蜂窝蓄水板，用于提升屋顶蓄水能力，储排水层17的两侧设置有种植介质挡土18，种植介质挡土18的高度向上高于储排水层17，向下延伸至屋顶结构层21的顶部；所述屋顶结构层21的两侧设置有建筑屋顶落水口22；
[0066] 所述过滤层16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；
[0067] 所述基质层15，用于为植被层14保水保肥，基质层15的基质包括蛭石和泥炭土，蛭石和泥炭土的质量比为1～3:10，具有良好的通气性和保水能力，能够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。
[0068] 所述植被层14用于植被种植。
[0069] 土壤湿度检测装置23为土壤湿度传感器，设置于屋顶种植构造结构上，通过嵌入植被层和基质层，实现对屋顶种植构造结构的湿度变化的实时监测；一般来说，大多数植物在土壤湿度保持在30RH％到70RH％之间时会有良好的生长条件，所述土壤湿度检测装置23设置为若干个，实现对不同水平高度的植被土壤进行湿度监测。
[0070] 参见图3，所述储水装置的输入端与天沟1的输出端相连接，用于将汇集的屋顶雨水进行储存，包括储水箱5，所述储水箱5的体积满足以下条件：
[0071] V＝α*β*ψ*H*A
[0072] 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，可根据不同径流表面和径流水质污染情况等综合确定；Ψ为径流系数，屋顶通常采用0.9～1.0；A为2
屋面投影面积m；H为最大月的平均降雨量折算至日的最大平均降雨量mm；
[0073] 所述储水箱5输入端通过用水出水管道8连接天沟1的输出端；所述储水箱5的输入端与天沟1之间还设置有过滤装置和水泵9；所述过滤装置包括过滤箱2，所述过滤箱2的入口设置有过滤网3，且滤箱2的入口连接天沟1的输出端；所述过滤箱2的出口通过进水管道4依次连接水泵9、用水出水管道8和储水箱5；所述过滤箱2还设置有落水出口，所述落水出口设置有电动阀门11，且落水出口连接落水管道12；所述储水箱5的上部设置有溢流管道6，所述溢流管道6输出端连接落水管道12；所述溢流管道6设置在储水箱5的3/4高度处；所述储水箱5底部设置有支撑架26和结构架25，所述支撑架26的用于为储水箱5提供支撑，使天沟1内汇集的雨水穿过支撑架26进入过滤箱2；所述储水箱5的输出端通过排水管道28连接灌溉装置，所述用水出水管道8的位置高于排水管道28的位置。
[0074] 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，包括铺设在屋顶种植构造结构的上方的若干滴灌管道24，所述滴灌管道24的输入端连接排水管道28，且滴灌管道24与排水管道28之间设置有电磁阀13和压力泵10，所述滴灌管道24上设置有若干滴灌喷头27。
[0075] 所述供电装置7为太阳能光伏组件，所述太阳能光伏组件设置于储水箱5上，用于将光能转换为电能供给该系统；可根据地方的太阳高度角动态调整太阳能光伏组件的角度，可以在太阳能光伏组件下方设置电动支架，通过使用智能控制装置控制支架的电动旋转，根据太阳的位置调整太阳能光伏组件的角度。保证太阳能光伏组件在不同时间和季节都能保持最佳的光照角度。
[0076] 所述控制装置、土壤湿度检测装置23、电动阀门11、水泵9、压力泵10和电磁阀13均与供电装置7电连接；土壤湿度检测装置23、电动阀门11、水泵9、压力泵10和电磁阀13均与控制装置电连接或通讯连接；
[0077] 参见图4，本发明还提供一种利用上述系统的绿色屋顶雨水收集利用方法，包括以下步骤：
[0078] S1：初降雨时，将初期雨水弃流5～10min；初期降雨时，前2～3mm的雨水一般污染严重，通过设定初期雨水弃流时间，在这段时间内，雨滴可能会冲刷屋顶表面、清洗空气中的颗粒物，并将一些杂质冲刷到雨水中，系统有机会将这些携带的污染物排除，从而确保进入储水罐或其他雨水利用设备的水质相对较好。设置初期雨水弃流的5～10min是为了排除初始雨水中可能携带的污染物，确保进入收集系统的雨水相对清洁；具体方法为：
[0079] 将雨水汇集至天沟1，打开电动阀门11，使初期雨水沿落水管道12排出，5～10min，控制电动阀门11关闭，完成初期雨水的弃流；
[0080] S2：弃流结束后，进行雨水收集，具体为：
[0081] 电动阀门11关闭后，后期降雨雨水通过天沟1汇集至滤网3进行第一次过滤，滤除大体积杂质后，汇集的雨水进入滤箱进行第二次过滤，滤除大颗粒杂质，通过水泵9将过滤后的雨水沿用水出水管道8进入储水箱5进行存储，储水箱5内的水位到达溢流管道6位置后，多余雨水沿溢流管道6进入落水管道排出，完成雨水收集；
[0082] S3：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，具体为，当土壤湿度检测装置23检测到土壤湿度低于20RH％时，控制装置控制压力泵10及电磁阀13打开，将储水箱5内储存的雨水沿排水管道28输送至滴灌管道24，并通过滴灌喷头27为植物灌溉，直至土壤湿度检测装置23检测到土壤湿度处于30RH％到70RH％之间，停止灌溉，实现绿色屋顶雨水收集利用。
[0083] 综上所述，本发明提供一种绿色屋顶雨水收集利用装置及方法，通过将雨水收集、存储和灌溉集于一体，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，促进植物生长，减少了对传统水源的依赖，提高了建筑的生态效益。
[0084] 以上所述的仅仅是本发明的较佳实施例，并不用以对本发明的技术方案进行任何限制，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明精神和原则的前提下，该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换，这些修改和替换也均属于权利要求书所涵盖的保护范围之内。
