一种凹凸状蓄水层绿色屋顶与建筑屋面一体化结构专利检索-.与屋面覆盖层的隔绝设施（维护建筑结构干燥的一般方法入E04B1/70在特殊气候下用的建筑物入E04H9/16）专利检索查询-专利查询网

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一种凹凸状蓄水层绿色屋顶与建筑屋面一体化结构
申请号	CN202210555722.8	申请日	2022-05-20	公开(公告)号	CN114941405B	公开(公告)日	2024-03-22
申请人	广西大学;			发明人	梅国雄; 王俊; 蒋明杰; 肖良; 吴杰; 马鸣;
摘要	一种凹凸状蓄水层绿色屋顶与建筑屋面一体化结构，包括自下而上设置的建筑屋顶结构板、防水卷材、凹凸状蓄水层、过滤层、种植层和植被层，所述建筑屋顶结构板为建筑屋顶的钢筋混凝土承重结构，所述防水卷材铺设在建筑屋顶结构板上；所述凹凸状蓄水层安装在防水卷材上，所述凹凸状蓄水层与种植层通过过滤层分隔，所述植被层种植在种植层上。本发明采用凹凸状蓄水层替代传统建筑屋面的隔热层和混凝土保护层，一体化的目的在于去掉传统屋面结构的保温层，避免重复使用防水层；通过设置排水沟、排气口、对流散热孔和弧形叶片散热等等方式，有效降低绿色屋顶建设成本和渗漏风险、减轻屋面荷载，提升建筑节能减碳和雨水滞留性能。
权利要求	1.一种凹凸状蓄水层绿色屋顶与建筑屋面一体化结构，其特征在于：至少包括自下而上设置的建筑屋顶结构板、防水卷材、凹凸状蓄水层、过滤层、种植层和植被层，所述建筑屋顶结构板为不含传统屋面的保温层的建筑屋顶钢筋混凝土承重结构，所述防水卷材铺设在建筑屋顶结构板上；所述凹凸状蓄水层安装在防水卷材上，所述凹凸状蓄水层与种植层通过过滤层分隔，所述植被层种植在种植层上；所述凹凸状蓄水层包括凹凸状支撑骨架、水平镂空支撑骨架和垂直镂空支撑骨架，所述凹凸状支撑骨架设置于凹凸状蓄水层底部，所述凹凸状支撑骨架底部凹凸状的各个孔洞形成了凹凸状蓄水层底部与外部连通的对流散热孔；所述水平镂空支撑骨架设置于凹凸状蓄水层上部，垂直镂空支撑骨架垂直连接水平镂空支撑骨架和凹凸状支撑骨架，用于支撑上层的种植层；还包括隔离墙、边墙，隔离墙设置于凹凸状蓄水层、过滤层、种植层、植被层的外围侧边，边墙砌筑于建筑屋顶结构板的整个边缘，隔离墙与边墙之间形成排水沟；所述凹凸状蓄水层顶部侧面设置穿过隔离墙的溢流口，所述溢流口用于排放超过凹凸状蓄水层容量的雨水，所述边墙的底部设置排水管，通过溢流口的排水进入排水沟，再通过排水管排出建筑屋面；还包括排气管、连接杆和弧形叶片，排气管下端与凹凸状蓄水层底部对流散热孔连接、上端伸出植被层，连接杆连接第一十字支撑架、第一滚轴、第二十字支撑架、第二滚轴和第三滚轴，第三滚轴与弧形叶片连接，排气管与对流散热孔和外界第一排气口连接。 2.根据权利要求1所述的一种凹凸状蓄水层绿色屋顶与建筑屋面一体化结构，其特征在于：所述对流散热孔在水平方向间隔5‑10cm均匀分布并与外界连通，所述对流散热孔高度和宽度尺寸为2‑5cm。 3.根据权利要求1所述的一种凹凸状蓄水层绿色屋顶与建筑屋面一体化结构，其特征在于：所述隔离墙底部每间隔10‑20cm均匀布置一个第二排气口，所述第二排气口的高度和宽度尺寸均为5‑10cm。 4.根据权利要求1所述的一种凹凸状蓄水层绿色屋顶与建筑屋面一体化结构，其特征在于：所述排气管在种植层水平方向间隔5‑10m均匀布置，所述排气管直径为10‑20cm，所述排气管顶部高于植被层10‑30cm，所述弧形叶片直径为15‑25cm。 5.根据权利要求1所述的一种凹凸状蓄水层绿色屋顶与建筑屋面一体化结构，其特征在于：所述凹凸状蓄水层深度为5‑10cm；所述种植层土壤深度为5‑15cm。 6.根据权利要求1所述的一种凹凸状蓄水层绿色屋顶与建筑屋面一体化结构，其特征在于：所述植被层种植的植被包括但不限于结缕草、麦冬、佛甲草。
说明书全文	一种凹凸状蓄水层绿色屋顶与建筑屋面一体化结构技术领域 [0001] 本发明属于海绵城市领域，具体涉及一种凹凸状蓄水层绿色屋顶与建筑屋面一体化结构。背景技术 [0002] 随着城镇化的快速发展，越来越多的自然渗透表面被建筑物、道路、广场等不透水表面所替代，破坏了原有地表的水、热平衡，从而引发城市内涝、“热岛效应”等一系列生态环境问题。绿色屋顶技术作为海绵城市建设的重要措施之一，能够有效减少雨水径流、节能降碳、缓解城市热岛效应、延长建筑屋面寿命、增加城市绿化，过滤和处理雨水，被认为是推动城市可持续发展的有效实践。 [0003] 然而，现有绿色建筑屋面在结构设计上存在建筑屋面设计与绿色屋顶设计相互割裂，往往在完成建筑屋面设计后，再额外设计绿色屋顶结构。传统绿色屋顶与建筑屋面设计结构(从上至下)分别包括植被层、种植层、过滤层、排水层、防水层、混凝土保护层、隔热层、防水层和钢筋混凝土屋顶结构板。未充分考虑绿色屋顶隔热散热作用，仍保留挤塑聚苯板等保温隔热层，无法充分发挥绿色屋顶的热特性，增加建设成本。此外，绿色屋顶具备减少屋面昼夜温差，削弱温度波动的作用，对屋面防水层已具有保护作用，现有建筑屋面仍保留混凝土保护层，保护功能存在重合。同时，建筑屋面与绿色屋顶在防水功能上也存在重合。因此，合理削减屋顶结构防水层、隔热层和保护层，有利于降低绿色屋顶建设成本，减轻建筑屋面荷载等。 [0004] 现有绿色屋顶结构与建筑屋面结构割裂开来分别进行设计，以至于现有绿色屋顶技术局限于单独的绿色屋顶结构优化和设计，忽略了绿色屋顶本身的隔热散热作用以及对建筑屋面的保护作用，在建筑屋面仍保留传统挤塑聚苯板等保温隔热层和混凝土保护层，造成了绿色屋顶建设成本增加和荷载增加。发明内容 [0005] 本发明要解决的技术问题是，针对现有绿色屋顶结构存在的上述不足，提供一种凹凸状蓄水层绿色屋顶与建筑屋面一体化结构，采用凹凸状蓄水层替代传统建筑屋面的隔热层和混凝土保护层，通过设置排水沟、排气口、对流散热和弧形叶片散热等等，有效提升绿色屋顶雨水滞留性能和隔热性能，减轻建筑屋面荷载，降低绿色屋顶建设成本。 [0006] 本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是： [0007] 一种凹凸状蓄水层绿色屋顶与建筑屋面一体化结构，至少包括自下而上设置的建筑屋顶结构板、防水卷材、凹凸状蓄水层、过滤层、种植层和植被层，所述建筑屋顶结构板为建筑屋顶的钢筋混凝土承重结构，所述防水卷材铺设在建筑屋顶结构板上；所述凹凸状蓄水层安装在防水卷材上，所述凹凸状蓄水层与种植层通过过滤层分隔，所述植被层种植在种植层上。 [0008] 按上述方案，所述凹凸状蓄水层包括凹凸状支撑骨架和、水平镂空支撑骨架和垂直镂空支撑骨架，凹凸状支撑骨架设置于凹凸状蓄水层底部，所述凹凸状支撑骨架底部凹凸状的各个孔洞形成了凹凸状蓄水层底部与外部连通的对流散热孔；所述水平镂空支撑骨架设置于凹凸状蓄水层上部，垂直镂空支撑骨架垂直连接水平镂空支撑骨架和凹凸状支撑骨架，用于支撑上层的种植层。 [0009] 按上述方案，还包括隔离墙、边墙，隔离墙设置于凹凸状蓄水层、过滤层、种植层、植被层的外围侧边，边墙砌筑于建筑屋顶结构板的整个边缘，隔离墙与边墙之间形成排水沟(隔离墙将凹凸状蓄水层、过滤层、种植层、植被层与边墙隔离)。 [0010] 按上述方案，所述凹凸状蓄水层顶部侧面设置穿过隔离墙的溢流口，所述溢流口用于排放超过凹凸状蓄水层容量的雨水，所述边墙的底部设置排水管，通过溢流口的排水进入排水沟，再通过排水管排出建筑屋面。 [0011] 按上述方案，还包括排气管、连接杆、弧形叶片，排气管下端与对流散热孔连接、上端伸出植被层，连接杆连接第一十字支撑架、第一滚轴、第二十字支撑架、第二滚轴和第三滚轴，第三滚轴与弧形叶片连接，排气管与对流散热孔和外界第一排气口连接。 [0012] 按上述方案，所述对流散热孔在水平方向间隔5‑10cm均匀分布并与外界连通，所述对流散热孔高度和宽度尺寸均为2‑5cm。 [0013] 按上述方案，所述隔离墙底部每间隔10‑20cm均匀布置一个第二排气口，所述第二排气口的高度和宽度尺寸均为5‑10cm。 [0014] 按上述方案，所述排气管在种植层2水平方向间隔5‑10m均匀布置，所述排气管直径为10‑20cm，所述排气管顶部高于植被层10‑30cm，所述弧形叶片直径为15‑25cm。 [0015] 按上述方案，所述凹凸状蓄水层深度为5‑10cm；所述种植层土壤深度为5‑15cm。 [0016] 按上述方案，所述植被层种植的植被包括但不限于结缕草、麦冬、佛甲草。 [0017] 本发明的工作原理：建筑屋顶结构板为上层绿色屋顶建设提供支撑作用，防水卷材保护建筑屋顶结构板防止雨水渗漏，凹凸状蓄水层提供一个内部相互连通的大容量蓄水容器，有效提高雨水滞留能力，并减轻上层土壤层荷载提供可能；底部凹凸状支撑骨架提供一个凹凸状蓄水层与外界连通的散热空间，散热孔在水平方向均匀分布并与隔离墙外界连通，通过弧形叶片和排气管加速散热作用，能够有效释放上部凹凸状蓄水层和种植层吸收的热量，从而降低屋面温度；同时，凹凸状蓄水层底部支撑骨架将防水卷材与凹凸状蓄水层和种植层隔离，避免上部水分长期接触建筑屋面，起到隔离防渗作用；过滤层主要是为了防止种植层土壤流失，起阻隔作用；种植层提供上层植被生长所需的水分和养分，植被层增加城市绿化，通过蒸散作用释放水分，反射和蒸散转移热能，提高绿色屋顶雨水滞留能力、缓解城市热岛效应并降低建筑物能耗。 [0018] 本发明的有益效果： [0019] 1、本发明采用凹凸状蓄水层替代传统建筑屋面的隔热层和混凝土保护层，形成“植被层+种植层和过滤层+凹凸状蓄水层+防水卷材+建筑屋顶结构板”结构的绿色屋顶与建筑屋面一体化设计结构，一体化的目的在于去掉传统屋面结构的保温层，避免重复使用防水层，能够有效降低绿色屋顶建设成本和渗漏风险、减轻屋面荷载、提升建筑节能减碳和雨水滞留性能；通过合理削减传统绿色屋顶和建筑屋面建设采用的挤塑板隔热层和混凝土保护层，能够有效减轻屋面荷载40％以上，降低建设成本50％以上； [0020] 2、大容量凹凸状蓄水层能够有效将绿色屋顶年雨水径流控制率提高20％以上，实现海绵城市建设要求的径流控制率70％的目标；凹凸状蓄水层在于提高雨水保留能力，凹凸状蓄水层底部对流散热孔与隔离墙外界联通形成热对流增强绿色屋顶隔热性能；同时，通过弧形叶片与排水管连接对流散热孔，在自然风作用下转动弧形叶片提高散热效率；通过绿色屋顶隔热和凹凸状蓄水层散热孔散热，平均降低建筑物室内温度约1℃；凹凸状蓄水层通过凹凸状支撑骨架将蓄水层和种植层水分与防水层隔离，能够有效降低建筑屋面渗漏风险。附图说明 [0021] 图1是本发明凹凸状蓄水层绿色屋顶与建筑屋面一体化结构示意图； [0022] 图2是本发明凹凸状蓄水层绿色屋顶与建筑屋面一体化结构俯视图； [0023] 图3是本发明凹凸状蓄水层绿色屋顶与建筑屋面一体化结构隔离墙侧视图； [0024] 图中：1‑植被层；2‑种植层；3‑过滤层；4‑凹凸状蓄水层；5‑溢流口；6‑水平镂空支撑骨架；7‑凹凸状支撑骨架；8‑防水卷材；9‑建筑屋顶结构板；10‑对流散热孔；11‑垂直镂空支撑骨架；12‑排水沟；13‑边墙；14‑隔离墙；15‑第一十字支撑架；16‑第一滚轴；17‑第二十字支撑架；18‑第二滚轴；19‑第三滚轴；20‑弧形叶片；21‑连接杆；22‑排气管；23‑排水管；24‑第一排气口；25‑第二排气口。具体实施方式 [0025] 下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。 [0026] 如图1‑图3所示，本发明所述的一种凹凸状蓄水层绿色屋顶与建筑屋面一体化结构，包括自下而上设置的建筑屋顶结构板9、防水卷材8、凹凸状蓄水层4、过滤层3、种植层2和植被层1，建筑屋顶结构板9为建筑屋顶的钢筋混凝土承重结构，为上层绿色屋顶建设提供支撑作用；防水卷材8铺设在建筑屋顶结构板9上，以防止建筑屋面渗漏；凹凸状蓄水层4安装在防水卷材8上，提高雨水滞留能力，并在干旱期为上层种植层2土壤补给水分；凹凸状蓄水层4与种植层2通过过滤层3分隔，以防止种植层2土壤流失，植被层1种植在种植层2上。 [0027] 凹凸状蓄水层4包括凹凸状支撑骨架7、水平镂空支撑骨架6和垂直镂空支撑骨架11，凹凸状支撑骨架7设置于凹凸状蓄水层4底部，凹凸状支撑骨架7底部凹凸状的各个孔洞形成了凹凸状蓄水层4底部与隔离墙14外部连通的对流散热孔10；水平镂空支撑骨架6设置于凹凸状蓄水层4上部，垂直镂空支撑骨架11垂直连接水平镂空支撑骨架6和凹凸状支撑骨架7，用于支撑上层的种植层2。 [0028] 还包括隔离墙14、边墙13，隔离墙14设置于凹凸状蓄水层4、过滤层3、种植层2、植被层1的外围侧边，边墙13砌筑于建筑屋顶结构板9的整个边缘，隔离墙14与边墙13之间形成排水沟12(隔离墙14将凹凸状蓄水层4、过滤层3、种植层2、植被层1与边墙13隔离)； [0029] 凹凸状蓄水层4顶部侧面设置穿过隔离墙14的溢流口5，溢流口5用于排放超过凹凸状蓄水层4容量的雨水；通过溢流口5的排水进入排水沟12，再通过排水管23排出建筑屋面。 [0030] 还包括排气管22、连接杆21和弧形叶片20，排气管22下端与对流散热孔10连接、上端伸出植被层1，连接杆21连接第一十字支撑架15、第一滚轴16、第二十字支撑架17、第二滚轴18和第三滚轴19，第三滚轴19与弧形叶片20连接，排气管22与对流散热孔10和外界第一排气口24连接，弧形叶片20在自然风作用下快速转动加快对流散热孔10热量通过排气管22和第一排气口24排出，加速对流散热作用，提高绿色屋顶散热效率。 [0031] 如图3所示，隔离墙14底部设置若干第二排气口25，第二排气口25与对流散热孔10对流散热释放种植层2和凹凸状蓄水层4吸收和传递的热量，有效降低建筑屋面温度。 [0032] 本发明采用凹凸状蓄水层4替代传统建筑屋面的隔热层和混凝土保护层，形成“植被层1+种植层2和过滤层3+凹凸状蓄水层4+防水卷材8+建筑屋顶结构板9”结构的绿色屋顶与建筑屋面一体化结构。建筑屋顶结构板9为建筑屋面的钢筋混凝土承重结构，为上层绿色屋顶建设提供支撑作用。防水卷材8保护建筑屋顶结构板防止雨水渗漏的作用。凹凸状蓄水层4提供一个内部相互连通的大容量蓄水容器，深度为5‑10cm，有效提高雨水滞留能力，并减轻上层土壤层荷载提供可能；底部的凹凸状支撑骨架7提供一个凹凸状蓄水层与外界连通的散热空间，对流散热孔10在水平方向间隔5‑10cm均匀分布并与外界连通，对流散热孔10高度和宽度尺寸为2‑5cm，第二排气口25在隔离墙底部每间隔10‑20cm均匀布置，第二排气口25的高度和宽度尺寸为5‑10cm；排气管22直径为10‑20cm，弧形叶片直径为15‑25cm，在种植层2水平面上每间隔5‑10m设置一个，有效释放上部凹凸状蓄水层4和种植层2吸收的热量，从而降低屋面温度；排气管22顶部高于种植层2和植被层1尺寸10‑30cm；同时，凹凸状蓄水层4底部的凹凸状支撑骨架7将防水卷材8与凹凸状蓄水层4和种植层2隔离，避免上部水分长期接触建筑屋面，起到隔离防渗作用。过滤层3主要是为了防止种植层2土壤流失，起阻隔作用；种植层2提供上层植被生长所需的水分和养分，土壤深度为5‑15cm。植被层1通过种植结缕草、麦冬、佛甲草等植被增加城市绿化，通过蒸散作用释放水分，反射和蒸散转移热能，提高绿色屋顶雨水滞留能力、缓解城市热岛效应并降低建筑物能耗。 [0033] 降雨阶段，一部分雨水被植被层1截流，一部分入渗种植层2土壤，种植层2土壤含水量饱和后渗透过滤层3进入凹凸状蓄水层4，超过凹凸状蓄水层4容量的水分通过溢流口5流出排水沟12，最后通过排水管23排出建筑屋面或蒸发损失。 [0034] 干旱阶段，凹凸状蓄水层4的水分通过潜水蒸发向上通过过滤层3为种植层2土壤补给水分，种植层2水分通过蒸散发作用损失。辐射到绿色屋顶植被层1和种植层2的热能，一部分被反射(散射)回大气，另一部分通过蒸散发作用转移，剩余的热量被植被层1、种植层2、凹凸状蓄水层4吸收传递到凹凸状蓄水层4底部的对流散热孔10，对流散热孔10通过第二排气口25与隔离墙14外界完成热对流散热，同时，通过排气管22与第一排气口24完成对流散热，再通过防水卷材8和建筑屋顶结构板9吸收并以热传导方式传递至室内。 [0035] 本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，对于本领域的技术人员来说，根据本发明做出各种相应的更改和变型，相应的更改和变型都属于本发明权利要求的保护范围。