綠色設計理念下的智能溫室雨水收集系統設計

孔德志

江蘇農林職業技術學院，江蘇句容 212400

近30年來，北方氣候變化、持續干旱、水資源短缺等問題人所共知。對于我國來說，隨著工業的發展和人口的增加，環境承受的壓力也越來越大，我國面臨的環境問題也隨之增加，特別是水資源問題，它不僅影響工業的發展和日常生活，還是環境問題的主要根源。

據統計數據顯示，我國年降雨總量遠大于供水總量，但以雨水為水源的供水量所占比例卻極小，大量的雨水資源被白白浪費。[1]所以在工程實際中，以綠色設計理念為指導，研究雨水的收集與利用，不僅可以緩解供水壓力，而且可以節約能源、保護環境，是非常有意義的。本文以江蘇農林職業技術學院智能溫室項目為實例，著重分析了綠色設計理念指導下雨水收集系統的設計與應用，以及運行時存在的問題。

1 綠色設計內涵

綠色包含了社會、經濟與環境的良性循環， 綠色意味著人與自然的和諧。社會領域的綠色代表人類進步；經濟領域的綠色代表著可持續發展。由于綠色理論提出的時間并不長，因而綠色設計并沒有統一的定義，不過，即使是不同的定義，其基本含義都大體是相同的。所謂綠色設計， 也稱生態設計、生命周期設計、宏觀環境設計， 是將宏觀的環境因素、有效持續運用資源和預防污染納入設計系統， 將人類賴以生存和發展的環境性能作為設計的重要目標， 力求以設計推動人類社會有序發展， 把發展中有可能出現的傷害降至最小[2]?？偟膩碚f， 綠色設計的基本含義是運用系統化的設計方法， 考慮產品的整個生命周期， 使設計的產品既滿足基本屬性， 又滿足環保屬性。達到節約資源和能源、保護人類生存環境的目的。

2 雨水收集系統設計

2.1 項目簡介

該江蘇農林職業技術學院智能溫室項目位于江蘇省句容市北郊，溫室占地面積約為2 520m2，年總耗水量大約2 800t～3 000t，主要為灌溉用水，降溫濕簾用水、冬季供暖用水（采用熱水循環方式向棚區供暖）3方面。

2.2 雨水收集系統設計

溫室用水如果直接采用自來水供水，可以節省前期的硬件投入。但是在整個溫室的生命周期中，需要消耗大量的自來水，而雨水卻白白的流失了。所以在綠色設計理念下，從節能、環保的角度出發，在該溫室項目中設計了雨水收集系統。

雨水可以分為地面雨水與屋面雨水，屋面雨水由于受污染少，水質較好，稍加處理或不經處理即可直接用于沖洗廁所、澆灌綠地或用作水景，也可直接進入滲透管溝或通過土壤經初步滲透后再進入滲透管系。[3]本項目收集的是屋面雨水，整個溫室以雨水供水為主，自來水在雨水不足時為補充。

雨水收集結構主要包括溫室頂面（采用人字形結構頂面）、排水管路、蓄水池、給水泵、凈化裝置和控制設備。由于屋面有灰塵，雨水會將其帶入蓄水池，在池內形成淤泥同時也增加了池水的雜質、提高了雨水凈化成本。所以在收集雨水時需要在排水管路和蓄水池之間加“入池判斷”結構，在降雨開始的10min內不允許雨水進入蓄水池，而是直接進入校內的雨水排放管路；降溫濕簾用水經回流管路引回蓄水池。

江蘇省降水主要集中在春夏秋三季，冬季降雨量小；并且冬季棚區蒸發量小，所需灌溉用水相對減少很多，同時降溫濕簾也不需要開啟，故主要用水為供暖用水，棚區的整體用水量很小。所以，雨水收集系統主要針對春夏秋三季設計，冬季用水直接以自來水供應。

3 綠色理念下的項目分析

據統計，句容市的年平均降水量大約為1 030mm[2]，該系統每年可以收集雨水約2 400t，供應了該項目的80%～85%的用水。為了減少耗能，雨水收集系統的蓄水池底面略高于地面（同時便于清污），所以該系統耗能主要來自雨水凈化裝置的能耗，與自來供水的耗能相比，要低很多；同時棚區雨水用于溫室大棚用水，也減少了校區的污水排放量，減少了環境污染。

近年來，我國現代溫室發展較快，溫室規模越來越大。據不完全統計，截至2008年，我國連棟溫室面積已超過13 000hm2，并且每年以100hm2以上的速度在快速發展[5]。如此大規模的溫室建設，其用水必然消耗大量能源，故采用雨水收集系統在節省能源和減少環境污染方面有很大作用。

4 存在的問題及未來改進方向

該工程項目建成運行已有1年多，在運行過程中發現存在以下方面有待改進：一是年降雨量很不平均，在降雨充足的黃梅季節，雨水收集較多，蓄水池存水時間較長，導致雨水變質，產生大量浮游生物，增加了凈化難度；二是整個溫室面積偏小，凈化裝置啟動頻繁，導致其效率低下。所以，如何保證豐雨季節雨水存儲問題，以及提高凈化裝置效率是該項目有待深化研究的重點。

[1]鄧風，陳衛.南京住宅小區雨水利用方案技術經濟比較[J].南京工業大學學報，2003，25(6)：78-81.

[2]亓新政，趙嵩正，盛之林.綠色設計-現代設計的發展趨勢[J].寧夏大學學報：人文社會科學版，2010，3.

[3]Wi l l iams，K.& Lindsay，M.T heextent and nature of sustainable building in england：an analysis of progress. Planning Theory &Practice，2007(1).

[4]馬蘊芬.江蘇省年降水量多年變化分析[J].水資源研究，2003(1).

[5]張書謙，劉衛明.論溫室節能設計與運行[J].溫室園藝.