绿色设计理念下的智能温室雨水收集系统设计

孔德志

江苏农林职业技术学院，江苏句容 212400

近30年来，北方气候变化、持续干旱、水资源短缺等问题人所共知。对于我国来说，随着工业的发展和人口的增加，环境承受的压力也越来越大，我国面临的环境问题也随之增加，特别是水资源问题，它不仅影响工业的发展和日常生活，还是环境问题的主要根源。

据统计数据显示，我国年降雨总量远大于供水总量，但以雨水为水源的供水量所占比例却极小，大量的雨水资源被白白浪费。[1]所以在工程实际中，以绿色设计理念为指导，研究雨水的收集与利用，不仅可以缓解供水压力，而且可以节约能源、保护环境，是非常有意义的。本文以江苏农林职业技术学院智能温室项目为实例，着重分析了绿色设计理念指导下雨水收集系统的设计与应用，以及运行时存在的问题。

1 绿色设计内涵

绿色包含了社会、经济与环境的良性循环， 绿色意味着人与自然的和谐。社会领域的绿色代表人类进步；经济领域的绿色代表着可持续发展。由于绿色理论提出的时间并不长，因而绿色设计并没有统一的定义，不过，即使是不同的定义，其基本含义都大体是相同的。所谓绿色设计， 也称生态设计、生命周期设计、宏观环境设计， 是将宏观的环境因素、有效持续运用资源和预防污染纳入设计系统， 将人类赖以生存和发展的环境性能作为设计的重要目标， 力求以设计推动人类社会有序发展， 把发展中有可能出现的伤害降至最小[2]。总的来说， 绿色设计的基本含义是运用系统化的设计方法， 考虑产品的整个生命周期， 使设计的产品既满足基本属性， 又满足环保属性。达到节约资源和能源、保护人类生存环境的目的。

2 雨水收集系统设计

2.1 项目简介

该江苏农林职业技术学院智能温室项目位于江苏省句容市北郊，温室占地面积约为2 520m2，年总耗水量大约2 800t～3 000t，主要为灌溉用水，降温湿帘用水、冬季供暖用水（采用热水循环方式向棚区供暖）3方面。

2.2 雨水收集系统设计

温室用水如果直接采用自来水供水，可以节省前期的硬件投入。但是在整个温室的生命周期中，需要消耗大量的自来水，而雨水却白白的流失了。所以在绿色设计理念下，从节能、环保的角度出发，在该温室项目中设计了雨水收集系统。

雨水可以分为地面雨水与屋面雨水，屋面雨水由于受污染少，水质较好，稍加处理或不经处理即可直接用于冲洗厕所、浇灌绿地或用作水景，也可直接进入渗透管沟或通过土壤经初步渗透后再进入渗透管系。[3]本项目收集的是屋面雨水，整个温室以雨水供水为主，自来水在雨水不足时为补充。

雨水收集结构主要包括温室顶面（采用人字形结构顶面）、排水管路、蓄水池、给水泵、净化装置和控制设备。由于屋面有灰尘，雨水会将其带入蓄水池，在池内形成淤泥同时也增加了池水的杂质、提高了雨水净化成本。所以在收集雨水时需要在排水管路和蓄水池之间加“入池判断”结构，在降雨开始的10min内不允许雨水进入蓄水池，而是直接进入校内的雨水排放管路；降温湿帘用水经回流管路引回蓄水池。

江苏省降水主要集中在春夏秋三季，冬季降雨量小；并且冬季棚区蒸发量小，所需灌溉用水相对减少很多，同时降温湿帘也不需要开启，故主要用水为供暖用水，棚区的整体用水量很小。所以，雨水收集系统主要针对春夏秋三季设计，冬季用水直接以自来水供应。

3 绿色理念下的项目分析

据统计，句容市的年平均降水量大约为1 030mm[2]，该系统每年可以收集雨水约2 400t，供应了该项目的80%～85%的用水。为了减少耗能，雨水收集系统的蓄水池底面略高于地面（同时便于清污），所以该系统耗能主要来自雨水净化装置的能耗，与自来供水的耗能相比，要低很多；同时棚区雨水用于温室大棚用水，也减少了校区的污水排放量，减少了环境污染。

近年来，我国现代温室发展较快，温室规模越来越大。据不完全统计，截至2008年，我国连栋温室面积已超过13 000hm2，并且每年以100hm2以上的速度在快速发展[5]。如此大规模的温室建设，其用水必然消耗大量能源，故采用雨水收集系统在节省能源和减少环境污染方面有很大作用。

4 存在的问题及未来改进方向

该工程项目建成运行已有1年多，在运行过程中发现存在以下方面有待改进：一是年降雨量很不平均，在降雨充足的黄梅季节，雨水收集较多，蓄水池存水时间较长，导致雨水变质，产生大量浮游生物，增加了净化难度；二是整个温室面积偏小，净化装置启动频繁，导致其效率低下。所以，如何保证丰雨季节雨水存储问题，以及提高净化装置效率是该项目有待深化研究的重点。

[1]邓风，陈卫.南京住宅小区雨水利用方案技术经济比较[J].南京工业大学学报，2003，25(6)：78-81.

[2]亓新政，赵嵩正，盛之林.绿色设计-现代设计的发展趋势[J].宁夏大学学报：人文社会科学版，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]马蕴芬.江苏省年降水量多年变化分析[J].水资源研究，2003(1).

[5]张书谦，刘卫明.论温室节能设计与运行[J].温室园艺.