雨水收集凈化加熱屋面系統(tǒng)研究

谷勝利

摘 要：介紹了一種新型的在鋼筋混凝土屋面上利用玻璃和陶瓷材料收集、凈化以及加熱雨水的新型屋面構(gòu)造。它由玻璃板面層、黑色陶瓷吸光層、普通陶瓷冷卻層構(gòu)成。其中，玻璃板用來收集雨水，并構(gòu)成溫室；黑色陶瓷板則用來接受太陽能輻射，并將其背面的雨水加熱；底層陶瓷用來冷凝和收集水蒸氣。南四湖區(qū)的應用實驗數(shù)據(jù)分析表明，該構(gòu)造具有較高的吸收陽光、雨水收集和凈化能力，應用前景廣闊。

關鍵詞：屋面構(gòu)造；雨水收集；太陽能；玻璃；陶瓷

中圖分類號 TU245 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）05-121-03

隨著南四湖區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展，湖區(qū)居民對生活質(zhì)量的要求日益提高。湖區(qū)水電等基礎設施建設施工難度大、耗資高，雨水收集凈化加熱屋面系統(tǒng)可以充分利用當?shù)赜隉嵬诘臍夂驐l件下的充足光熱和雨水資源，滿足當?shù)鼐用袢∨{涼、獲取熱水的需求。

屋頂作為維護房屋結(jié)構(gòu)的重要部分，對建筑的使用空間起著遮蔽雨雪、保溫、隔熱及建筑美學等重要作用。雖然屋面能接受大量的太陽能和雨水，但這些資源沒有得到充分的利用。現(xiàn)在已有一些利用屋面太陽能的集熱裝置[1]，同時也有一些收集雨水的方法[2-3]，但尚未見同時收集太陽能和雨水并綜合加以利用的建筑構(gòu)造的報道。屋面材料要求具有很好的耐久性，能夠長時間經(jīng)受陽光照射、雨雪侵襲、冷熱沖擊以及大氣作用而不破壞，同時要求造價相對低廉。無機非金屬材料玻璃和陶瓷都是具有優(yōu)良耐久性的材料，并且能夠與建筑結(jié)構(gòu)同壽命。普通平板玻璃對以短波輻射為主的太陽光具有良好的透光性能，透射率為78%～82%，但對低溫物體發(fā)射的長波輻射具有較強的反射能力，從而形成溫室作用，利用此種溫室作用可將玻璃與陶瓷板間的空氣加熱至較高的溫度。未拋光的黑色陶瓷對陽光有較好的吸收性能，吸收率為92%。因此，玻璃和陶瓷是用于雨水收集凈化加熱屋面系統(tǒng)的理想材料。

1 組件構(gòu)造

每一組件單元選用5mm建筑平板玻璃作為收集雨水和透光的材料。為了減輕結(jié)構(gòu)重量，提高熱傳導的效率和施工效率，采用廣東蒙娜麗莎瓷磚廠新近研發(fā)出的超薄大尺寸瓷質(zhì)磚作為吸收陽光和儲存雨水的材料。這種瓷磚厚度僅為5mm，單板尺寸可達到600mm×2 000mm，且抗折強度高。平板玻璃和瓷板構(gòu)成的集水集熱單元剖面圖如圖1所示，平面圖如圖2所示。組件單元為長方體。從上至下由平板玻璃、黑色陶瓷吸光板、熱交換陶瓷板、底層陶瓷板和鋼筋混凝土5層將其分成4個室。從上至下分別是溫室、雨水室、蒸餾水室和空氣間層。其中雨水室和蒸餾水室上部聯(lián)通形成蒸汽通道，溫室和空氣間層均為密閉的獨立室。進雨水管從平板玻璃表面開孔，穿過溫室進入雨水室。進雨水管與溫室不聯(lián)通。在蒸餾水室左右兩側(cè)個有一個出熱水孔用于組件單元間的連接，引出生活用熱水。endprint

摘 要：介紹了一種新型的在鋼筋混凝土屋面上利用玻璃和陶瓷材料收集、凈化以及加熱雨水的新型屋面構(gòu)造。它由玻璃板面層、黑色陶瓷吸光層、普通陶瓷冷卻層構(gòu)成。其中，玻璃板用來收集雨水，并構(gòu)成溫室；黑色陶瓷板則用來接受太陽能輻射，并將其背面的雨水加熱；底層陶瓷用來冷凝和收集水蒸氣。南四湖區(qū)的應用實驗數(shù)據(jù)分析表明，該構(gòu)造具有較高的吸收陽光、雨水收集和凈化能力，應用前景廣闊。

關鍵詞：屋面構(gòu)造；雨水收集；太陽能；玻璃；陶瓷

中圖分類號 TU245 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）05-121-03

隨著南四湖區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展，湖區(qū)居民對生活質(zhì)量的要求日益提高。湖區(qū)水電等基礎設施建設施工難度大、耗資高，雨水收集凈化加熱屋面系統(tǒng)可以充分利用當?shù)赜隉嵬诘臍夂驐l件下的充足光熱和雨水資源，滿足當?shù)鼐用袢∨{涼、獲取熱水的需求。

屋頂作為維護房屋結(jié)構(gòu)的重要部分，對建筑的使用空間起著遮蔽雨雪、保溫、隔熱及建筑美學等重要作用。雖然屋面能接受大量的太陽能和雨水，但這些資源沒有得到充分的利用。現(xiàn)在已有一些利用屋面太陽能的集熱裝置[1]，同時也有一些收集雨水的方法[2-3]，但尚未見同時收集太陽能和雨水并綜合加以利用的建筑構(gòu)造的報道。屋面材料要求具有很好的耐久性，能夠長時間經(jīng)受陽光照射、雨雪侵襲、冷熱沖擊以及大氣作用而不破壞，同時要求造價相對低廉。無機非金屬材料玻璃和陶瓷都是具有優(yōu)良耐久性的材料，并且能夠與建筑結(jié)構(gòu)同壽命。普通平板玻璃對以短波輻射為主的太陽光具有良好的透光性能，透射率為78%～82%，但對低溫物體發(fā)射的長波輻射具有較強的反射能力，從而形成溫室作用，利用此種溫室作用可將玻璃與陶瓷板間的空氣加熱至較高的溫度。未拋光的黑色陶瓷對陽光有較好的吸收性能，吸收率為92%。因此，玻璃和陶瓷是用于雨水收集凈化加熱屋面系統(tǒng)的理想材料。

1 組件構(gòu)造

每一組件單元選用5mm建筑平板玻璃作為收集雨水和透光的材料。為了減輕結(jié)構(gòu)重量，提高熱傳導的效率和施工效率，采用廣東蒙娜麗莎瓷磚廠新近研發(fā)出的超薄大尺寸瓷質(zhì)磚作為吸收陽光和儲存雨水的材料。這種瓷磚厚度僅為5mm，單板尺寸可達到600mm×2 000mm，且抗折強度高。平板玻璃和瓷板構(gòu)成的集水集熱單元剖面圖如圖1所示，平面圖如圖2所示。組件單元為長方體。從上至下由平板玻璃、黑色陶瓷吸光板、熱交換陶瓷板、底層陶瓷板和鋼筋混凝土5層將其分成4個室。從上至下分別是溫室、雨水室、蒸餾水室和空氣間層。其中雨水室和蒸餾水室上部聯(lián)通形成蒸汽通道，溫室和空氣間層均為密閉的獨立室。進雨水管從平板玻璃表面開孔，穿過溫室進入雨水室。進雨水管與溫室不聯(lián)通。在蒸餾水室左右兩側(cè)個有一個出熱水孔用于組件單元間的連接，引出生活用熱水。endprint

摘 要：介紹了一種新型的在鋼筋混凝土屋面上利用玻璃和陶瓷材料收集、凈化以及加熱雨水的新型屋面構(gòu)造。它由玻璃板面層、黑色陶瓷吸光層、普通陶瓷冷卻層構(gòu)成。其中，玻璃板用來收集雨水，并構(gòu)成溫室；黑色陶瓷板則用來接受太陽能輻射，并將其背面的雨水加熱；底層陶瓷用來冷凝和收集水蒸氣。南四湖區(qū)的應用實驗數(shù)據(jù)分析表明，該構(gòu)造具有較高的吸收陽光、雨水收集和凈化能力，應用前景廣闊。

關鍵詞：屋面構(gòu)造；雨水收集；太陽能；玻璃；陶瓷

中圖分類號 TU245 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）05-121-03

隨著南四湖區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展，湖區(qū)居民對生活質(zhì)量的要求日益提高。湖區(qū)水電等基礎設施建設施工難度大、耗資高，雨水收集凈化加熱屋面系統(tǒng)可以充分利用當?shù)赜隉嵬诘臍夂驐l件下的充足光熱和雨水資源，滿足當?shù)鼐用袢∨{涼、獲取熱水的需求。

屋頂作為維護房屋結(jié)構(gòu)的重要部分，對建筑的使用空間起著遮蔽雨雪、保溫、隔熱及建筑美學等重要作用。雖然屋面能接受大量的太陽能和雨水，但這些資源沒有得到充分的利用。現(xiàn)在已有一些利用屋面太陽能的集熱裝置[1]，同時也有一些收集雨水的方法[2-3]，但尚未見同時收集太陽能和雨水并綜合加以利用的建筑構(gòu)造的報道。屋面材料要求具有很好的耐久性，能夠長時間經(jīng)受陽光照射、雨雪侵襲、冷熱沖擊以及大氣作用而不破壞，同時要求造價相對低廉。無機非金屬材料玻璃和陶瓷都是具有優(yōu)良耐久性的材料，并且能夠與建筑結(jié)構(gòu)同壽命。普通平板玻璃對以短波輻射為主的太陽光具有良好的透光性能，透射率為78%～82%，但對低溫物體發(fā)射的長波輻射具有較強的反射能力，從而形成溫室作用，利用此種溫室作用可將玻璃與陶瓷板間的空氣加熱至較高的溫度。未拋光的黑色陶瓷對陽光有較好的吸收性能，吸收率為92%。因此，玻璃和陶瓷是用于雨水收集凈化加熱屋面系統(tǒng)的理想材料。

1 組件構(gòu)造

每一組件單元選用5mm建筑平板玻璃作為收集雨水和透光的材料。為了減輕結(jié)構(gòu)重量，提高熱傳導的效率和施工效率，采用廣東蒙娜麗莎瓷磚廠新近研發(fā)出的超薄大尺寸瓷質(zhì)磚作為吸收陽光和儲存雨水的材料。這種瓷磚厚度僅為5mm，單板尺寸可達到600mm×2 000mm，且抗折強度高。平板玻璃和瓷板構(gòu)成的集水集熱單元剖面圖如圖1所示，平面圖如圖2所示。組件單元為長方體。從上至下由平板玻璃、黑色陶瓷吸光板、熱交換陶瓷板、底層陶瓷板和鋼筋混凝土5層將其分成4個室。從上至下分別是溫室、雨水室、蒸餾水室和空氣間層。其中雨水室和蒸餾水室上部聯(lián)通形成蒸汽通道，溫室和空氣間層均為密閉的獨立室。進雨水管從平板玻璃表面開孔，穿過溫室進入雨水室。進雨水管與溫室不聯(lián)通。在蒸餾水室左右兩側(cè)個有一個出熱水孔用于組件單元間的連接，引出生活用熱水。endprint