装配式屋顶花园节能节水技术探讨

装配式屋顶花园节能节水技术探讨

胡瑾亮 金爱民 陈婷婷

永康市规划建筑设计有限公司 浙江 永康 321300

摘要：随着经济快速发展以及人民生活水平的不断进步，人们的环保和环境意识逐渐加强，装配式屋顶花园节能技术已经在我国各地快速兴起。装配式屋顶花园建植和养护要求越来越高，根据建筑物的特点，将具有排水、蓄水、过滤、通风等功能的可移动容器，组装成为一个完整的绿化系统成为发展趋势。随着屋顶绿化技术的不断发展，节能节水以及智能化管理技术成为了屋顶花园建设的重要内容,本文结合实例对装配式屋顶花园节能节水技术应用进行分析探讨。

关键词:装配式屋顶花园；节能技术；应用

1项目概况和理念

1.1项目概况

某建筑物屋顶呈长方形结构，长20m，宽12m，可绿化面积约180m²，屋面活荷载为200kN/m²；建筑南面为低丘，其余三面无遮挡，光照充足。所在区域属亚热带季风气候，雨水资源丰富，年平均降水量超过1600mm，雨水资源充足。项目定位为办公休憩绿地，屋面为原始裸露水泥屋顶，不适宜进行大强度改造。

1.2屋顶花园设计理念

该屋顶花园以“以人为本，智能管理，生态节约”为理念，结合当地气候特点和屋顶特殊的生态环境，借助智能管理系统，充分利用太阳能、雨水等可再生资源，实现资源循环利用。同时以木亭和花架为构图中心，利用曲径通幽的造园手法，实现绿地、园路和休憩区的有机结合，形成了丰富的空间层次，为使用者营造优美的休憩空间。

该屋顶花园设计主要通过以下措施解决屋顶承重、屋面防水排水、植物根系穿透等技术难点：1）通过专业评估分析，将木亭、花架、较大树木等规划与建筑的承重结构相衔接，比如柱、梁、墙等主要承重构件，使增加荷载直接传递。其它荷载尽可以分散布置并计算复核，尽量避免加固处理。2）考虑到建筑荷载、屋面防水、阻隔根系穿透等因素，采用具有排水、蓄水、过滤、通风、阻隔根等功能为一体的装配式屋顶绿化种植槽种植。

2屋顶花园建设方案

2.1绿植系统

装配式屋顶花园绿化系统主要由种植系统以及给排水系统构成，种植系统根据《屋顶绿化技术规范》要求，在屋顶种植耐热、抗风、耐旱、易养护的植物为主。根据实地考察，选取了较为轻型的小型花灌木铺地锦、竹草等耐干旱易养护的植物，达到绿化效果的同时，色彩也更加丰富。为了减轻荷载，该屋顶选用的是轻质屋顶绿化专用基质和种植箱绿植体系。

为了减少人工并提高可靠性和提高节能节水效果，利用雨水收集利用系统以及智能监测和灌溉系统协同绿植管理。遇到雨水多的天气，多余的雨水经绿植以及排水过滤系统过滤后，存于储水槽和蓄水池中。如果绿植的土壤湿度过低，智能灌溉系统会利用储存的雨水对绿植进行灌溉，所用的电能由太阳能系统提供。给排水系统是保证装配式屋顶花园正常运行的主要配套设施，通过湿度检测判断是否需要补水，有需要时再启动自灌溉系统利用存蓄的雨水进行灌溉，灌溉系统所需的电能来自太阳能系统（干旱需水时常为太阳能最充分时期，能源匹配非常完美），而实现了水资源充分利用，还低碳环保。

2.2太阳能供电系统

根据科学筛选，本次选用光膜分电技术的发电机组装机容为3.0kW，年理论可发电量为4000kWh，机组寿命为25年以上，经过测试，该发电机组可以满足该屋顶花园的喷灌系统和照明系统的用电总量需求。为了保证屋顶夜间用电，本系统还配置了蓄电池，电力不足还可以通过电力切换器自动切换至市政供电。在办公楼顶部及绿植花架上方设置太阳能光伏发电板组，该光伏板通过光膜分电技术将太阳辐射分成为绿植需要的光谱以及发电需要的光谱，将转化的电能输出直流电存入蓄电池中。既满足了绿植生长需要，还提供了照明、灌溉等用电系统的需求。

2.3雨水收集利用系统

该地夏热冬温，降水充沛，年平均降水量在1600mm以上，雨水污染较小，水质较好，适合雨水收集利用。该系统是通过屋顶的自然高度差设置雨水收集系统，对雨水进行回收利用。种植容器底部设有小蓄水槽，容器溢水管控系统使得容器底部有适量的蓄水。遇到雨水多的天气时，雨水经植被层以及基质层吸收后，多余部分流入绿植容器底部蓄水槽中。绿植土壤缺水时，蓄水槽内的水分自动蒸发或通过吸水条为绿植供水。当蓄水槽中的水分到达溢水孔时会从容器侧壁溢出，流入排水槽，与屋顶防水保护层表面截留的雨水一同进入排水管道，通过排水管道进入雨水收集池。在流入收集池前，经过进一步的过滤以及沉淀后存储起来，可用作绿植的灌溉和办公生活普通用水。如遇特别干旱季节雨水收集池中的水量不够时，还可以由市政水管补水。系统示意图详见图1)。

该屋顶根据70%的绿植覆盖率以及年平均降水量1600mm计算，不考虑雨水溢出以及其它方面的因素，210m²的屋顶花园1年收集的可利用雨水量可达120吨以上。经过预算，该屋顶花园的雨水收集量基本能够满足屋顶绿化灌溉系统的用水需求，仅在秋季较干燥的季节可能需要使用市政用水。

图1装配式屋顶花园雨水收集系统综合应用示意图

2.4智能滥测和灌溉系统

该屋顶铺设智能灌溉系统采用的是中央控制喷灌系统，由气候传感器以及土壤湿度传感系统组成。其中，气候传感器可以自动采集当天的降水量、光照强度、温度和空气湿度等气象数据，可以为计算机程序对上次降水或灌溉发来的植物蒸发蒸发量进行测算和土壤湿度预测提供准确的数据。而在绿植土壤根系层中设置的土壤湿度传感器，用于检测绿植土壤湿度，可以对计算数据反馈验证。如果土壤湿度传感器检测到或计算预测第二天绿植土壤湿度低于下限（如35%），立即向中央控制系统传输灌溉信号，中央控制系统向喷灌系统发放指令，对绿植进行喷灌补水。如果绿植土壤湿度达到50%，土壤湿度传感器立即向中央控制系统传输停止灌溉信号，中央控制系统立即停止灌溉。

3总结

综上所述，装配式屋顶花园的设计遵循了生态节能的原则，通过对太阳能、雨水等资源进行充分利用，既有效地改善了屋顶的热工环境，又推动了我国的海棉城市建设进程，为我国的屋顶绿化事业提供了有效的技术支撑，使装配式屋顶花园节能技术在我国城市建设中发挥出的生态和景观效果。

参考文献

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