基于屋顶绿化的雨水收集再利用系统及其操控方法

本发明涉及城市水收集利用，特别是涉及基于屋顶绿化的雨水收集再利用系统及其操控方法。

背景技术：

1、屋顶被称为“建筑的第五立面”，随着城市中心的高层建筑越来越多，在寸土寸金的城市，屋顶约占城市建筑面积的20％，如何合理有效地利用屋顶绿化，使之成为城市建筑的“生态第五立面”，是实现节能减排、增强城市固碳，创建绿色、低碳城市的有效途径。同时屋顶绿化的土壤基质与植被能够像海绵一样，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水释放并加以利用，在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的弹性，是构建“海绵城市”的重要措施。屋顶绿化与地面绿化的最大区别在于天面绿化是把地面绿化和种植等园林绿化搬到建筑物或构筑物之上，以人工合成土壤为纽带在建筑物与植被之间构建缓冲界面，使植被能够在建筑界面生长从而实现其生态效益。由于建筑天面环境十分严峻，具有太阳辐射强、昼夜温差大、风速大和水分散失快等特点，导致屋顶绿化需要大量的后期维护成本和不可持续性。如何快速在屋顶构建稳定的植被生长层，并为植被生长持续提供有效水分和养分，减少屋顶绿化后期维护成本，增加屋顶绿化的持续性是限制屋顶绿化推广的主要限制因素之一。

2、现有的屋顶绿化，大多都是将混合的土壤基质搬到屋顶固定的生长槽内，或直接将盆摘搬到屋顶。由于没有自动蓄水作用或蓄水容量小，加上屋顶气候条件严峻、水分散失快，常规屋顶绿化在使用时需要经常的灌溉和养护，照成植被水分利用效率低下、养护成本高等现象；同时在雨季时常规屋顶绿化也很难固持雨水和实现雨水回收再利用功能，造成雨水资源浪费。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出基于屋顶绿化的雨水收集再利用系统及其操控方法，具有集储雨、调水以及对绿化浇水于一体的多功能的优点。

2、本发明一些实施例的基于屋顶绿化的雨水收集再利用系统，包括：

3、绿化装置，包括位于所述绿化装置底部的雨水收集槽；

4、水泵；

5、第一储水件，所述第一储水件的上部与所述雨水收集槽的下部通过所述水泵连通；

6、第一单向阀；

7、第二储水件，所述第一储水件的上部具有第一连通口，所述第二储水件的上部具有第二连通口，所述第一连通口和所述第二连通口连通，所述第一储水件的下部具有第三连通口，所述第二储水件的下部具有第四连通口，所述第三连通口通过所述第一单向阀与所述第四连通口进行连通，使得水只能从所述第一储水件流入所述第二储水件，所述第二储水件的下部连通至所述绿化装置，以向所述绿化装置供水；

8、负压装置，包括：负压管、可上下移动的负压进气管、负压出气管以及第二单向阀，所述负压管固设于所述第二储水件内，所述负压管内注入有重液，所述负压进气管的一端位于所述第二储水件外并与大气相连，所述负压进气管的另一端位于所述负压管内且伸入至重液中，所述负压出气管的一端连通所述负压管的上部，所述负压进气管的另一端位于所述第二储水件内的下部，所述负压进气管连通所述第二单向阀，使得空气只能从所述负压进气管进入所述第二储水件内；

9、控制系统，与所述水泵电连接。

10、上述基于屋顶绿化的雨水收集再利用系统至少具有以下有益效果：通过绿化装置设置的雨水收集槽收集雨水并通过水泵向第一储水件和第二储水件内泵水进行收集和储存，通过负压装置采用负压渗水的方式向绿化装置供水对绿化进行养护，实现了集储雨、调水以及水肥一体化，通过设置可上下移动的负压进气管从而能够根据植被种类设置不同负压水势，满足不同种类植被对含水量的需求，智能收集雨水并充分利用雨水，实现一次安装，降低传统屋顶绿化后期维护成本，起到海绵城市的雨水涵养功能。

11、根据本发明的一些实施例，所述雨水收集槽的上部设有第一水位传感器，所述第一水位传感器与所述控制系统电连接。

12、根据本发明的一些实施例，所述第一储水件的上部设有第二水位传感器，所述第一连通口与所述第二连通口在所述第一储水件的高度方向上齐平，所述第二水位传感器位于所述第一连通口的下方，所述第二水位传感器与所述控制系统电连接。

13、根据本发明的一些实施例，所述第二储水件的下部设有第三水位传感器，所述第三连通口与所述第四连通口在所述第二储水件的高度方向上齐平，所述第三水位传感器位于所述第四连通口的上方，所述第三水位传感器的上方还设有可上下移动的第四水位传感器，所述第三水位传感器和所述第四水位传感器均与所述控制系统电连接。

14、根据本发明的一些实施例，所述绿化装置还包括作物生长基质层以及负压渗液装置，所述负压渗液装置的至少部分位于所述作物生长基质层中，所述第二储水件的下部连通所述负压渗液装置，以通过所述负压渗液装置向所述作物生长基质层提供渗液。

15、根据本发明的一些实施例，还包括第一连接管，所述第一连接管的两端分别连通所述第二储水件的下部和所述负压渗液装置，所述第一连接管连通有控制水流通断的第一电控阀，所述第一电控阀和所述第三水位传感器沿所述第二储水件的高度方向齐平，所述第一电控阀与所述控制系统电连接。

16、根据本发明的一些实施例，所述第二储水件的上部连通至外部自来水供水端，所述第二储水件与所述外部自来水供水段之间连通有第二电控阀，所述第二电控阀与所述控制系统电连接。

17、根据本发明的一些实施例，所述雨水收集槽的侧壁开设有排气排液孔，所述排气排液孔位于所述第一水位传感器的上方。

18、本发明另一些实施例的基于屋顶绿化的雨水收集再利用系统的操控方法，基于屋顶绿化的雨水收集再利用系统包括：

19、绿化装置，包括位于所述绿化装置底部的雨水收集槽；

20、水泵；

21、第一储水件，所述第一储水件的上部与所述雨水收集槽的下部通过所述水泵连通；

22、第一单向阀；

23、第二储水件，所述第一储水件的上部具有第一连通口，所述第二储水件的上部具有第二连通口，所述第一连通口和所述第二连通口连通，所述第一储水件的下部具有第三连通口，所述第二储水件的下部具有第四连通口，所述第三连通口通过所述第一单向阀与所述第四连通口进行连通，使得水只能从所述第一储水件流入所述第二储水件，所述第二储水件的下部连通至所述绿化装置，以向所述绿化装置供水；

24、负压装置，包括：负压管、可上下移动的负压进气管、负压出气管以及第二单向阀，所述负压管固设于所述第二储水件内，所述负压管内注入有重液，所述负压进气管的一端位于所述第二储水件外并与大气相连，所述负压进气管的另一端位于所述负压管内且伸入至重液中，所述负压出气管的一端连通所述负压管的上部，所述负压进气管的另一端位于所述第二储水件内的下部，所述负压进气管连通所述第二单向阀，使得空气只能从所述负压进气管进入所述第二储水件内；

25、控制系统，与所述水泵电连接；

26、所述雨水收集槽的上部设有第一水位传感器，所述第一水位传感器与所述控制系统电连接，所述第一储水件的上部设有第二水位传感器，所述第一连通口与所述第二连通口在所述第一储水件的高度方向上齐平，所述第二水位传感器位于所述第一连通口的下方，所述第二水位传感器与所述控制系统电连接；

27、所述基于屋顶绿化的雨水收集再利用系统的操控方法包括：

28、降雨时的雨水收集的操控方法，所述雨水收集的操控方法包括：所述第一水位传感器检测第一水位，所述第二水位传感器检测第二水位，当所述第一水位传感器检测到第一水位时，向所述控制系统发送信号，所述控制系统控制所述水泵运行，以向所述第一储水件泵送水，当所述第二水位传感器检测到第二水位时，向所述控制系统发送信号，所述控制系统控制所述水泵停止。

29、根据本发明的一些实施例，所述基于屋顶绿化的雨水收集再利用系统还包括第三水位传感器、第四水位传感器以及第一连接管，所述第三水位传感器设于所述第二储水件的下部，所述第三连通口与所述第四连通口在所述第二储水件的高度方向上齐平，所述第三水位传感器位于所述第四连通口的上方，所述第四水位传感器可上下移动的设于所述第三水位传感器的上方，所述第三水位传感器和所述第四水位传感器均与所述控制系统电连接；

30、所述绿化装置还包括作物生长基质层以及负压渗液装置，所述负压渗液装置的至少部分位于所述作物生长基质层中，所述第二储水件的下部连通所述负压渗液装置，以通过所述负压渗液装置向所述作物生长基质层提供渗液；

31、所述第一连接管的两端分别连通所述第二储水件的下部和所述负压渗液装置，所述第一连接管连通有控制水流通断的第一电控阀，所述第一电控阀和所述第三水位传感器沿所述第二储水件的高度方向齐平，所述第一电控阀与所述控制系统电连接；

32、所述第二储水件的上部连通至外部自来水供水端，所述第二储水件与所述外部自来水供水段之间连通有第二电控阀，所述第二电控阀与所述控制系统电连接；

33、所述基于屋顶绿化的雨水收集再利用系统的操控方法还包括非降雨时的补水的操控方法以及收集水的再利用的操控方法，所述非降雨时的补水的操控方法包括：所述第三水位传感器检测第三水位，所述第四水位传感器检测第四水位，当所述第三水位传感器也无法向所述控制系统发送第三水位信号时，所述控制系统控制所述第二电控阀打开，以向所述第二储水件内补水，当所述第四水位传感器检测到第四水位时，向所述控制系统发送信号，所述控制系统控制所述第二电控阀关闭；

34、所述收集水的再利用的操控方法包括：所述第三水位传感器检测到第三水位信号时，所述控制系统控制所述第一电控阀打开，所述第三水位传感器检测不到第三水位信号时，所述控制系统控制所述第一电控阀关闭。

35、上述基于屋顶绿化的雨水收集再利用系统的操控方法，至少具有以下有益效果：设置控制系统以及多个水位传感器，多个水位传感器检测不同水位以向控制系统发送储水、补水以及再利用的信号，实现了集储雨、调水以及水肥智能化，可实现自动完成储水、调水以及水肥的操作，减少人工参与，降低人工维护成本。

36、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。