本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)與資源綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種平屋頂雨水收集利用設(shè)備。

背景技術(shù)：

城市是水資源集中消耗的區(qū)域，同時(shí)也是生活污水、工業(yè)廢水集中排放區(qū)域。隨著城市化進(jìn)程不斷加快，城市人口不斷增多，同時(shí)地表水污染，地下水超采現(xiàn)象普遍。近年來(lái)激烈的水資源供求矛盾使水資源高效利用的重要性更加凸顯；而另一方面，氣候變化下，城市雨島效應(yīng)愈加明顯，特別是在汛期，短歷時(shí)強(qiáng)降雨增多，城市內(nèi)澇頻發(fā)。如果能利用合理工程措施收集雨水資源，用于城市生活、生產(chǎn)，將是一舉兩得，化水災(zāi)害為水資源的舉措。

現(xiàn)有的屋面雨水收集利用設(shè)施多數(shù)是在地面收集和處理雨水(見(jiàn)公開(kāi)號(hào)為CN 204898777 U、CN 202370033 U、CN 202117109 U、CN 201209261 Y的專利)，這些屋面雨水利用裝置都是通過(guò)集水管將屋面的雨水收集在布設(shè)于地面的集水池，這樣的方案就損失了屋面雨水的重力勢(shì)能，在地面利用雨水還需要用泵加壓，增加成本。而考慮屋面雨水勢(shì)能的現(xiàn)有雨水收集利用系統(tǒng)(見(jiàn)“一種公共建筑屋面雨水利用收集和儲(chǔ)存裝置”、公開(kāi)號(hào)為CN 105735406 A的專利)是將雨水單元池與建筑物屋頂澆注為一體的整體結(jié)構(gòu)，適用于新建建筑物，對(duì)于已經(jīng)建成的建筑物改造難度較大，成本較高；另一種高層建筑屋面雨水雨能收集利用系統(tǒng)(公開(kāi)號(hào)為CN 103215984 A)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示,包括建筑屋頂?shù)募?01)，集水坡(01)的底部通過(guò)雨水管(02)與簡(jiǎn)易物化凈化裝置(03)相連,簡(jiǎn)易物化凈化裝置(03)通過(guò)連接孔(04)與儲(chǔ)水箱(05)相通，儲(chǔ)水箱的底部連接有用水管(06)，各用戶單元的沖廁用水管(010)均連接至用水管(06)，用水管的上部還連接有傳統(tǒng)供水管(09)，該系統(tǒng)未能實(shí)現(xiàn)初期雨水棄流(初期雨水受空氣中懸浮顆粒，地面灰塵等污染嚴(yán)重，不能直接可利用，因此需要對(duì)初期雨水實(shí)行棄流處理)，收集的雨水水質(zhì)沒(méi)有保障；所述兩種考慮屋面雨水勢(shì)能的現(xiàn)有建筑物屋面雨水收集利用系統(tǒng)都是通過(guò)集水坡(用來(lái)收集雨水的坡面狀屋頂，如圖1中(01)所示)來(lái)收集雨水，設(shè)備的高度易高于建筑物女兒墻高度，其安全性和經(jīng)濟(jì)性較差。

綜上所述，現(xiàn)有的可以實(shí)現(xiàn)建筑物屋面雨水收集利用，仍在存在以下問(wèn)題：1)雨水收集以地面為主，缺乏屋面雨水重力勢(shì)能開(kāi)發(fā)措施；2)屋面集雨方式以坡面為主，裝置對(duì)屋面環(huán)境要求較高，改造難度大，成本較高；3)缺乏考慮初期雨水棄流，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)分級(jí)的雨水利用措施。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提出一種平屋頂雨水收集利用設(shè)備，該雨水收集利用設(shè)備可加強(qiáng)城市雨水管控，降低城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)，提高城市雨水資源利用效率。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種平屋頂雨水收集利用設(shè)備，安裝在平屋頂建筑物的屋頂處，其特征在于，該設(shè)備為底部封閉頂部開(kāi)敞的箱體結(jié)構(gòu)，箱體頂部與建筑物女兒墻頂部齊平，箱體內(nèi)部通過(guò)隔離板將該箱體分隔為上下兩層，下層為初期雨水箱、上層為收集雨水箱，上、下層通過(guò)隔離板中部的初期雨水集雨口連通，初期雨水通過(guò)該集雨口進(jìn)入并充滿初期雨水箱，其后干凈雨水自動(dòng)存儲(chǔ)到收集雨水箱中；在初期雨水箱的底部設(shè)有與建筑物屋頂排水口相連的初期雨水排水口，在收集雨水箱的底部設(shè)有與建筑物內(nèi)部衛(wèi)生間沖廁上水管連通的取水口；在初期雨水箱排水口處設(shè)有初期雨水排水口開(kāi)關(guān)，在收集雨水箱取水口處設(shè)有取水口開(kāi)關(guān)。

本發(fā)明的特點(diǎn)及有益效果：

本發(fā)明是一種將屋面雨水轉(zhuǎn)化為建筑物用水的設(shè)備，用于已建成的建筑物屋頂，布設(shè)更加靈活；本發(fā)明的整體高度不超過(guò)女兒墻高度，更加安全；本發(fā)明利用屋頂雨水的重力勢(shì)能實(shí)現(xiàn)建筑物內(nèi)沖廁、地面濕潤(rùn)等用途，更加節(jié)能、經(jīng)濟(jì)。此外，本發(fā)明將建筑物屋頂?shù)慕邓偷販?，一方面減輕城市雨水管網(wǎng)匯流壓力，提高城市內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)；另一方面，實(shí)現(xiàn)了初期雨水棄流，后期干凈雨水資源化利用，直接替代部分自來(lái)水，減緩城市水資源緊張問(wèn)題，具有節(jié)水、節(jié)能、低碳、環(huán)保的特征。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有高層建筑屋面雨水雨能收集利用系統(tǒng)(公開(kāi)號(hào)CN 103215984 A)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為實(shí)施例1的平屋頂雨水收集利用設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；其中圖2(a)為該設(shè)備的剖面示意圖，圖2(b)為該設(shè)備的平面示意圖，圖2(c)為圖2(a)的局部放大示意圖。

圖3為實(shí)施例3的平屋頂雨水收集利用設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；其中圖3(a)為該設(shè)備的剖面示意圖，圖3(b)為該設(shè)備的平面示意圖，圖3(c)為圖3(a)的局部放大示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提出的一種平屋頂雨水收集利用設(shè)備結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如下：

實(shí)施例1

本實(shí)施例的平屋頂雨水收集利用設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖2所示，該設(shè)備安裝在平屋頂建筑物的屋頂6上，為底部封閉頂部開(kāi)敞的箱體結(jié)構(gòu)，該箱體底板與屋頂6連接、該箱體頂部與女兒墻7連接，所述箱體的形狀與尺寸根據(jù)建筑物屋頂?shù)男螤钆c尺寸確定，該箱體內(nèi)部通過(guò)帶有坡度的隔離板將該箱體分隔為上下兩層，下層是初期雨水箱1，上層是收集雨水箱2，上、下層通過(guò)隔離板中部的初期雨水集雨口3連通，初期雨水通過(guò)該集雨口進(jìn)入初期雨水箱1，初期雨水充滿初期雨水箱1后，干凈雨水自動(dòng)存儲(chǔ)到收集雨水箱2中；收集雨水箱2的側(cè)壁為傾斜側(cè)壁，箱體呈倒梯形結(jié)構(gòu)，考慮到設(shè)備基座的穩(wěn)定性，收集雨水箱2底部尺寸較初期雨水箱1頂部尺寸小，因此在兩水箱的側(cè)壁連接處形成臺(tái)階，初期雨水箱1底部均與建筑物女兒墻7之間設(shè)有間距，該間距均根據(jù)建筑物屋頂排水口的位置確定，且保證初期雨水箱1底部不會(huì)覆蓋建筑物屋頂排水口；在初期雨水箱1的底部設(shè)有與建筑物屋頂排水口相連的初期雨水排水口5，該排水口5處設(shè)有排水口開(kāi)關(guān)5-1；在收集雨水箱2的底部設(shè)有與建筑物內(nèi)部衛(wèi)生間沖廁上水管連通的取水口4，該取水口4處裝有取水口開(kāi)關(guān)4-1，該開(kāi)關(guān)為單向逆止開(kāi)關(guān)，在收集雨水箱2內(nèi)水壓力下向外開(kāi)啟，水壓力消失開(kāi)關(guān)自動(dòng)關(guān)閉。所述取水口4、初期雨水排水口5的具體安放位置視建筑物結(jié)構(gòu)、建筑物屋頂排水口以及內(nèi)部衛(wèi)生間沖廁上水管位置確定；本實(shí)施例的取水口4、初期雨水排水口5均對(duì)稱設(shè)置(圖中僅示意出一側(cè)的取水口及初期雨水排水口，另一側(cè)未示意)。

本實(shí)施例的工作原理是：降雨初期，初期雨水在清洗收集雨水箱2后經(jīng)由初期雨水集雨口3流入初期雨水箱1；待初期雨水箱1充滿以后，干凈的雨水將存留在收集雨水箱2內(nèi)，通過(guò)取水口4將收集雨水箱2收集的干凈雨水用于建筑物衛(wèi)生間沖廁使用，由于該取水口位于收集雨水箱2的底部，保證更多的干凈雨水從取水口4進(jìn)入衛(wèi)生間沖廁上水管；當(dāng)收集雨水箱2中收集的干凈雨水用完后，取水口開(kāi)關(guān)4-1自動(dòng)關(guān)閉，開(kāi)啟初期雨水排水口開(kāi)關(guān)5-1，將初期雨水排盡，然后關(guān)閉初期雨水排水口開(kāi)關(guān)5-1，等待下一場(chǎng)降雨，本設(shè)備進(jìn)入新一輪工作。

本實(shí)施例設(shè)備的具體實(shí)現(xiàn)方式：

(1)選擇被安裝的建筑物：基于合理、可行、經(jīng)濟(jì)的要求，選擇年平均降雨量在800mm以上、短歷時(shí)強(qiáng)降雨多發(fā)、且降雨集中分布在汛期地區(qū)的建筑物，所選擇建筑物的屋頂6為平屋頂，建筑物類型以公共服務(wù)建筑物為主，比如教學(xué)樓、博物館等衛(wèi)生間分布比較集中的建筑物。

(2)平屋頂雨水收集利用設(shè)備尺寸及材料的確定：根據(jù)建筑物屋頂6的形狀、尺寸以及屋頂占用情況確定合理的雨水收集利用設(shè)備平面形狀和尺寸，本發(fā)明的擺放獨(dú)立于屋頂已布設(shè)好的水、電、暖專業(yè)設(shè)備；對(duì)于面積大于400m²或者屋面長(zhǎng)短邊之比大于2的建筑物屋面，可以采用多個(gè)本發(fā)明設(shè)備，相鄰設(shè)備中間留檢修通道，本發(fā)明設(shè)備的平面形狀通常成方形，一般取建筑物短邊尺寸作為本發(fā)明設(shè)備的邊長(zhǎng)；根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕涤晏卣?如降雨歷時(shí)、降雨量、降雨強(qiáng)度以及年內(nèi)降雨量分布等)和大氣中懸浮顆粒情況進(jìn)行初期雨水實(shí)驗(yàn)，測(cè)定雨水水質(zhì)達(dá)到城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的降雨量(單位為mm)，將該降雨量作為初期雨水箱的最小深度，進(jìn)一步的根據(jù)本設(shè)備的平面尺寸來(lái)確定初期雨水箱1的體積V₀，以保證初期雨水僅落入初期雨水箱1中，而后期的干凈雨水被收集雨水箱2收集；根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕涤晏卣?、初期雨水箱的深度和建筑物女兒?的高度確定收集雨水箱2的深度，且收集雨水箱2的頂部與女兒墻7的頂部齊平；本發(fā)明設(shè)備的材料要求輕質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、耐風(fēng)化、耐熱、抗凍、無(wú)毒無(wú)害，確保收集的雨水無(wú)毒無(wú)害，干凈。

本實(shí)施例所述平屋頂雨水收集利用設(shè)備提供的年供水量V通過(guò)下式計(jì)算：

$V=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}(h_i-\frac{1000V_0}{S_0})\×S\×n,(h_i\>\frac{1000V_0}{S_0},V_0\>0)$

式中：h_i為有效降雨量，單位mm；n為年有效降雨次數(shù)；V₀為下層初期雨水蓄滯容積，單位m³；根據(jù)實(shí)際情況確定；S₀是所述初期雨水箱的面積，單位m³；S是所述收集雨水箱的平均面積，即其頂面和底面面積的平均值，單位m²。

實(shí)施例2

本實(shí)施例是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上關(guān)于初期雨水排水口5的開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化開(kāi)啟關(guān)閉的改進(jìn)。

安裝用于實(shí)現(xiàn)初期雨水排水口5的開(kāi)關(guān)自動(dòng)化開(kāi)啟關(guān)閉的自動(dòng)控制模塊，該模塊包括固定在靠近中隔板的收集雨水箱2外側(cè)壁上的自動(dòng)控制器5-2和位于取水口4附近的隔離板上的水位傳感探頭4-2(如圖3(a)、(c)所示)，所述自動(dòng)控制器5-2同時(shí)與水位傳感探頭4-2和初期雨水排水口開(kāi)關(guān)5-1連接；當(dāng)水位傳感探頭4-2檢測(cè)到位于收集雨水箱2底部的取水口4沒(méi)有水流過(guò)時(shí)，自動(dòng)控制器5-2發(fā)出信號(hào)給初期雨水排水口開(kāi)關(guān)5-1，該開(kāi)關(guān)接到信號(hào)后開(kāi)啟，打開(kāi)的時(shí)間設(shè)定為固定值，初期雨水排水口開(kāi)關(guān)5-1打開(kāi)的時(shí)間長(zhǎng)度等于初期雨水箱1排盡初期雨水的時(shí)間。所述自動(dòng)控制器、水位傳感探頭、初期雨水排水口開(kāi)關(guān)均為常規(guī)器件。

實(shí)施例3

本實(shí)施例是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上關(guān)于收集雨水箱2溢流問(wèn)題的改進(jìn)。

本實(shí)施例考慮到持續(xù)強(qiáng)降雨導(dǎo)致收集雨水箱2儲(chǔ)水空間不足的問(wèn)題，在收集雨水箱2頂部設(shè)置溢流孔8(如圖3所示)，該溢流孔通過(guò)建筑物屋頂排水口與建筑物排水管連通，當(dāng)收集雨水箱內(nèi)的雨水超過(guò)收集雨水箱2的體積時(shí)自動(dòng)從溢流孔8溢出，經(jīng)建筑物排水管排走。

實(shí)施例4

本實(shí)施例是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上關(guān)于收集雨水箱2雨水水質(zhì)問(wèn)題的改進(jìn)。

本實(shí)施例考慮到建筑物內(nèi)部用水水質(zhì)要求，在收集雨水箱2的取水口4安放過(guò)濾凈化單元4-3(如圖3(a)、(c)中所示)，比如活性炭等，保證使用雨水的水質(zhì)。

此外，還可將實(shí)施例2、3、4中區(qū)別于實(shí)施例1的各部件全部應(yīng)用于實(shí)施例1中，形成一個(gè)最優(yōu)方案；或者將實(shí)施例2、3、4中區(qū)別于實(shí)施例1的部件任意兩者(實(shí)施例2中的自動(dòng)控制器及水位傳感探頭需共同使用)組合應(yīng)用于實(shí)施例1中，形成多個(gè)次優(yōu)方案。