建筑绿色屋顶雨水收集利用研究

建筑绿色屋顶雨水收集利用研究

张洪轩，潘雷锋，方庆国，崔恒乐，楚宪腾

中国建筑第五工程局有限公司  湖南省 长沙市 410000

摘要：目前，我国各个地区均存在不同程度的环境污染及水资源短缺问题，因此促进水资源高效利用势在必行，雨水属于水资源之一，在降雨过程中进行有效的雨水收集与利用，是提高水资源利用率的重要举措，基于此，本文首先进行建筑屋面雨水收集技术与利用技术的分析论述，进而以工程实际案例为参考，详细探讨建筑绿色屋面雨水收集与利用装置的设计效果与操作方法，希望能为我国的生态环保、节能降耗工作做出一些贡献。

关键词：建筑；绿色屋顶；雨水收集利用研究

引言

水是各种地球生物的生命之源，随着水资源紧张、水环境污染等问题的不断加剧，加强水资源管理更加迫在眉睫，就目前来说，各个地区普遍存在雨水资源浪费问题，为了改善这一现象，相关人员针对雨水收集与利用技术及雨水收集利用装置进行了广泛而深入地分析研究，并且有了一些研究成果，但是实践应用发现，传统的雨水收集利用装置在雨水过滤功能与过滤效果方面存在一些短板，因此很有必要加强建筑绿色屋面雨水收集利用装置研究，以便促进建筑屋面雨水收集利用的优化与改进。

1屋面雨水收集技术

1.１雨水收集

雨水收集的主要工作流程是通过对硬化地表的降雨进行收集，然后对收集的雨水进行处理，实现重复利用的目的。正确的雨水收集能够有效地调节雨水径流，同时实现雨水的有效回收利用，提高了城市的水资源利用效率。在城市中开展的雨水收集通常集中于地面，屋面以及道路的雨水收集过程。在不同类型的雨水收集过程中屋面的雨水收集较为简单，因为屋面具备较高的水头所以收集方法较为简单，是城市中分布范围最为广泛的雨水收集来源。在开展屋面雨水收集时的主要设施包含屋面的排水沟，雨水管，集水檐沟等等。开展地面雨水收集时，主要利用的渠道包含渗透集水，绿地集水和路面集水的方式。雨水产生的径流通过这些沟渠进入下沉式绿地，绿地自身结构所呈现出的过滤和降解作用能够有效地改善径流水质。收集水质的同时潜层植物也能够对污染物进行有效地控制使得收集的雨水获得较好的水质。大多数城市中所拥有的道路雨水收集系统会通过各种不同的渠道将雨水径流输送至储水池中，但是这种收集方式会随着上下游之间的埋深差异导致出水池的深度逐渐增加，这对于雨水池的收集过程产生了较大的成本投入。依照海绵城市的设计原理，海绵城市能够利用绿地进行雨水收集，地面上的雨水径流可以通过草沟或浅沟的相关设施输送至下沉式绿地以及储水罐等不同的储水容器中。整个过程受到了地表植物所形成的缓冲带，同时有效地拦截了杂质和有害物质，实现了较好的水质改善作用。

1.２雨水利用

雨水利用技术上通常包括直接利用、间接利用和综合利用技术。

城市公共卫生以及景观用水等不直接与人体皮肤接触的水源可以直接利用雨水收集所产生的水源，不需要对其进行污染处理。但是考虑到不同地域的城市降雨量有着较大的差异，这种雨水的来源不能够持续地提供水源，所以还需要依靠其他水源作为补充。其次，通过对雨水进行简单的处理然后进行回灌和下渗，这种方法被称为雨水的间接利用，雨水间接利用针对降雨量不足的城市有着较好的使用效果。再次，雨水的综合利用，这种利用方法首先要对水源的总体数量以及水质进行分析和判断，综合直接或者间接利用的方法来最大化雨水的利用，提升经济效益。城市中的主要雨水利用方法主要包含屋面雨水收集，绿色屋面雨水收集，小区雨水收集以及利用雨水来补充地下水等多种方法。其中绿色屋面雨水收集是利用屋顶的绿色植物来对雨水进行净化收集和储存，这不仅能够有效地调节建筑物的室内温度同时还能够实现较好的美化作用。通过加强小区内部的绿化面积来实现更好的雨水收集效果，使得城市的地下水源能够得到有效的补充。

2雨水收集案例分析

在自来水普及之前人们常常会在家庭院落利用容器来收集雨水，并使用这些水雨来满足生活用水的不足。随着自来水的普及，这些传统的雨水收集方式已经很难见到。但必须明确的是我国的水资源仍然处于较为缺乏的状态，为了改善水资源的利用情况，通过在屋顶进行雨水收集能够有效地降低对于自来水的使用数量，通过收集雨水以及对雨水进行一定的处理，能够满足一部分生活用水需要。传统的雨水收集方法不具备或只有简单的物理功能，这使得雨水的使用范围不能够得到有效的扩展。随着绿色建筑的逐渐兴起，在这个地方通过雨水收集装置配合清洁能源以及雨水过滤渗透系统能够实现对雨水的有效过滤。与此同时还可以通过上述设备作为基础增加引流途径将雨水进行二次过滤，也实现了双重过滤和净化的效果，同时因为该过滤过程使用的能源为太阳能等清洁能源所以不会在过滤的流程中消耗其他能源，利用这一套过滤系统可以实现在不消耗其他能源的情况下实现对雨水的有效收集和过滤功能。

2.1设计内容

通过构建上述以太阳能为动力能源所开展的雨水收集和二次过滤系统，实现了较好的雨水收集和二次利用的目的。该系统的过滤功能是通过雨水透过渗透砾石层以及过滤棉等多种不同类型的过滤装置，使得雨水首先完成一次预处理流程。然后再通过三通管线将完成预处理的雨水引至过滤滤芯，完成二次过滤流程。最后，这些经过过滤处理的水会进行进入水箱，当人们需要用水时便可以通过水箱阀门和泵送装置进行取水。水箱中的水源经过了二次过滤，具备较好的水质，通过利用这种装置能够有效降低人们使用自来水的频率，不仅降低了用水成本，在进行雨水净化的过程中，也没有消耗其他的能源，这是当前城市雨水收集的一种成本低廉，性能效果较高的方法。

2.2操作流程

该装置的具体操作过程如下：当居民开始使用绿色屋顶式收集系统时，首先需要将开关和蓄电池进行有效地连接，在降雨后雨水会通过屋顶上的集水罩将雨水引入水箱内，此时水箱里的雨水未经过过滤棉以及砾石层进行首次过滤，完成首次过滤后的雨水会通过三通进入底部的滤芯，通过率先净化后雨水完成了二次过滤。然后再将该水源引至水箱底部。当人们准备使用回收雨水时可以通过电动阀门来将水箱的雨水引出。该装置各设备所使用的动能来自太阳能光伏系统，通过光伏系统能够将太阳能转化成电能为水箱阀门提供动力，这些电能也能够通过线路存储至蓄电池内。有效地实现了能源的收集，存储功能。该装置所有的功能和使用方法都已经公开，任何技术人员都能够在本装置的基础上，对相关节点及其功能进行修改，增加和补充，以帮助该雨水回收利用装置获得更加丰富的功能，为节约水资源提供更加有效的支持。

结束语：不可否认，目前水资源缺乏和水环境污染已经成为社会各界共同面对的问题，鉴于雨水是水资源之一，降雨天气任由雨水肆意漫流，不仅不利于环境保护，也会导致一定的水资源浪费问题，进行水资源的有效收集与处理，可以发挥避免水资源浪费、促进水资源充分利用等积极作用，所以相关人员应积极开展建筑绿色屋面雨水收集利用地研究与探讨。

参考文献

[1]王书敏,李兴扬,于慧,等.城市区域绿色屋顶普及对水量水质的影响[J].应用生态学报,2014,25(7):7.

[2]段丙政,赵建伟,高勇,等.绿色屋顶对屋面径流污染的控制效应[J].环境科学与技术,2013,36(9):4.

[3]翟丹丹,宫永伟,张雪,等.简单式绿色屋顶雨水径流滞留效果的影响因素[J].中国给水排水,2015,31(11):5.

[4] 喻圻亮. 深圳地区既有建筑屋顶的绿色节能改造研究[J]. 华中建筑, 2008.

[5] 李朋, 欧阳杰. 绿色屋顶在机场建筑中的应用现状及前景研究[C]// 工业建筑2018年全国学术年会. 2018.

[6] 何梅, 杨童, 贾萌,等. 绿色居住建筑复合坡屋顶优化设计研究[J]. 建筑节能, 2018, 46(7):3.