wangsj1968 發表於 2013-4-12 17:39:33

野人獻曝:屋頂雨水收集理論

在此提供我自用的雨水收集撲滿設計理論,恭請有雨水撲滿的前輩不吝吐槽,並歡迎前輩來作個實驗,分享一下您知道的R0與η等參數。

首先考慮每次下雨「一定蒐集不到」的基本雨量損失R0。
1. 除非雨霧同時存在,否則降雨時的相對溼度總是維持在83-91%RH。
2. RC屋頂板表面粗糙。雨水初降時,表面張力使屋頂面貼附一層水膜。
3. 日曬屋頂溫度可達65度。西北雨初降時,雨水被屋頂加熱,呈現高蒸發率。
4. 雨水續降,屋頂雨水溢流,此時屋頂的溫度與水的蒸發率都穩定下來。
5. 除非下的是微細的毛毛雨,否則雨水初降階段大約是10-20分鐘。
6. 定義基本雨量損失R0為雨水初降期間被屋頂水膜吃掉的水量,以及蒸發率穩定下來之前的雨水總蒸發損失量。R0單位與降雨量單位相同,令其為mm。
7. 依經驗高估夏季西北雨R0=5mm,其餘種類降雨R0=3-4mm。(歡迎作吐槽實驗)

接下來考慮無因次平均雨水蒐集率η。
1.η的大小,等於1減去平均每次降雨過程中被蒸發掉的雨水比例。
2. 已知在常溫且相對溼度不低於91%RH的高濕環境中,雨水蒸發速率非常低。
3. 然而每次降雨緩急不同(短驟雨/長細雨),一場雨的總蒸發率很難斷定。
4. 為避免超估雨水收穫量,保守估計平均雨水蒐集率η=0.9。
5. 若屋頂佈滿有大表面積的設備,如太陽能光電板,則η將縮減,故需作實驗確認。

然後進入理論核心。
1. 某君上氣象局網站,查得今天累積降雨量為R(單位毫米或mm),來自同一場雨。
2. 降雨初期損失於屋頂面的雨量為R0(單位毫米或mm)。
3. 降雨中後期,穩定收集在接收桶裡的雨水量稱為雨水收穫量V(單位公升或L)。
4. 已知某君農舍屋頂,垂直投影於地面的面積為A(單位平方公尺)。
5. 某君依過去收集雨水的經驗,研判今天這場雨的雨水蒐集率為η。
6. 於是某君的雨水撲滿,從今天這場雨收穫的雨水量為 V=η(R-R0)A,單位公升。

最後是案例攻防,用於檢驗雨水收集理論。
1. 阿國擁有一棟平頂RC農舍,屋頂面積A=170平方米。
2. 這天晚上下班後,阿國到氣象局網站,查得當天累計雨量為R=35mm。
3. 阿國回憶晴雨情形:「晨間小雨,中午晴朗炎熱,傍晚又降大雨」。
4. 阿國保守判定有2次蒐集不到的雨水損失,故令R0=2*4=8mm,並保守估計η=0.9。
5. 因此雨水撲滿收集到的雨水不會少於V=η(R-R0)A=0.9*(35-8)*170=4131公升。

陳青 發表於 2013-4-12 17:48:20

淡水鄧公國小有施做風雨操場及斜屋頂工程,規畫雨撲滿,作雨水回收。:D

wangsj1968 發表於 2013-4-13 08:11:20

屋頂雨水收集理論 Part II. 容量設計與箱體形狀

雨水撲滿系統宜視水資源運用目的進行規劃,依用水量多寡分為以下類型。
1. 旱季偶爾用於澆灌花草:用量最少,數日無水也不造成嚴重困擾。
2. 追加旱地灌溉需求:用量中等,連日無水使收成短少,宜有中高等品質輔助水源。
3. 追加沖馬桶等衛生需求:用量最大,須搭配高品質且來源穩定的輔助水源。

水壓與雨水撲滿高架的目的
1. 水往低處流。水壓=水的比重量*某水中觀測點與水面之間的垂直距離(水深)。
2. 達人把一瓢瓢水舀出雨水撲滿,傾進水桶,然後用扁擔挑著水桶去遠處園圃澆菜。
3. 水的比重量1000kg/m3,水深每增加1m,水壓就增加0.1kgf/cm2。
4. 欲使撲滿的水強勁好用(能用水管拉到遠處充分噴灑植栽),就要架高撲滿。

雨水撲滿的高度與水深
1. 若希望「龍頭一開水就來」,且不額外加裝泵浦,則撲滿底面必須顯著高於園圃。
2. 撲滿底部不可能高於屋頂,否則一滴雨水都收集不到。
3. 撲滿底部的地勢若低於擬灌溉的園圃地勢,則宜交給建築師作機械式地下水池設計。
4. 撲滿底部的架設高度愈高,雨水管灌溉噴灑能力愈強勁,但蓄水能力愈差。

(容後補,湯燉好了,我去伺候家人用餐)

kidking110 發表於 2013-4-13 10:24:45

屋頂雨水收集理論 Part II. 容量設計與箱體形狀

雨水撲滿系統宜視水資源運用目的進行規劃,依用水量多寡分為以下類型。
1. 旱季偶爾用於澆灌花草:用量最少,數日無水也不造成嚴重困擾。
2. 追加旱地灌溉需求: ...
wangsj1968 發表於 2013-4-13 08:11 http://www.2home.com.tw/bbs/images/common/back.gif

自來水太廉價所以投入水鋪滿經費得算準,小弟僅用一桶50加侖塑膠桶(重量較輕好施工),收集雨水,純澆花,盡量利用天然資源。

yann 發表於 2013-4-13 11:25:20

農地沒水源, 我就只收集貨櫃屋頂的水來用, 因只假日來一天且農作不多, 新竹冬春雨水充足, 我覺得只要儲水桶夠全年水都還夠用; 比較困擾的就是水的輸配, 沒電無法加壓水管流出來的水就像滴的 ,正在想把水筒架高

http://www.piccool.com/2home/images/1304/1c874634ade3c8413c62554155fbb3cf.jpg

wangsj1968 發表於 2013-4-13 14:00:12

本文章最後由 wangsj1968 於 2013-4-13 14:03 編輯

屋頂雨水收集理論 Part II. 容量設計與箱體形狀(續3#)

雨水撲滿的高度與水深(續3#,感謝yann大提供案例照片)
1. 若希望「龍頭一開水就來」,且不額外加裝泵浦,則撲滿底面必須顯著高於園圃。
2. 撲滿底部不可能高於屋頂,否則一滴雨水都收集不到。
3. 撲滿底部的地勢若低於擬灌溉的園圃地勢,則宜交給建築師作機械式地下水池設計。
4. 撲滿底部的架設高度愈高,雨水管灌溉噴灑能力愈強勁,但蓄水能力愈差。
5. 撲滿底部相對於擬澆灌的園圃,高程差宜在1.5m以上,並以較粗的水管/水帶送水。
6. 農地的地形若可分為高中低三區,則依高程(海拔高度)調整水資源的供應與運用:農舍、自來水塔、雨水回收桶在高區,生態水池(雨水回收池)在中區,園圃在低區,滯洪池則在整塊農地地勢最低的角落。

人體工學的考慮
1. (感謝kidking110大指導)若用量不大,直接以水桶接水即可。雨水桶容量至多22公升,否則容易損傷脊椎,使達人晚年行動能力受阻。
2. 若農舍位於地層下陷或旱澇不均地區,則宜設立雨水桶矩陣,以節省地下水用量。若每一個組成矩陣的雨水桶都必須能夠搬動,則其容量統一為20公升(方便計量,防止受傷)。
3. 達人站立在雨水桶矩陣前,雨水桶底部高度宜在胯骨以上、胸膛以下。搭建階梯與平台來調整達人的站立高度。
4. 雨水桶本身的高度不宜過高,若兼顧安全與澆灌水壓的穩定,若有選擇餘地,挑選矮胖方桶,捨棄高瘦桶。

雨水桶單體設計
1. 若使用習慣為「獨立搬運各雨水桶到園圃,舀水澆灌」,則雨水桶建議尺寸為長寬10吋、高12吋,容量19.7公升,並將雨水桶安放在高於地面1.5m的支撐架上。
2.若使用習慣為「雨水桶為固定式,以水管輸出雨水桶矩陣的水,利用自然水壓噴灑」,則建議尺寸為面寬120吋(配合可用空間調整)、前後深度36吋、高24吋,最大容量1700公升,並將雨水桶隱藏在閒置不用的戶外走廊滴水簷內側高處空間,於低於上層樓板底面25吋(約離地2.5-2.8m,以不遮蔽窗戶為原則)的穩固支撐架上。
3. 高架雨水桶的支撐架宜依附於牆面,自地面起向上搭建,不宜以懸吊於上方樓板的方式固定雨水桶,否則將縮短農舍建築物壽命。

雨水桶矩陣
1. 若為可單獨使用的10公升或20公升小桶,則以虹吸管並聯各小桶,不作額外施工。
2. 若為高架大型雨水回收桶並聯使用,則於桶底鑽孔施作並聯管。

使用例:達人發現雨勢由小轉大,原本放在屋頂雨水管正下方,用於承接雨水的桶子,已經快滿了。達人找來幾個空水桶,放在與原水桶等高的平面。

接下來,達人以直徑8mm的透明塑膠軟管,切成長度適當的幾截,於每一截管子的兩端綁上石頭製作,然後將軟管裝滿水,用雙手拇指扣緊管口,一端放回原雨水桶,另一端放入鄰近空桶,形成虹吸管。

由於原雨水桶的水面高於空桶,虹吸管自動將原水桶的水引入空桶,完成兩桶的臨時並聯。以此類推,逐一完成所有雨水桶的臨時並聯。基於連通管原理,所有水桶的水面高度會保持整齊劃一,直到所有的桶都裝滿雨水為止。

此方法的優點是:有需要才做,利用既有設施做,有多少雨水就賺到多少雨水,成本很低,幾乎立即回收。此方法的缺點是:達人要一桶一桶地架高這些桶子,或乾脆直接把桶子搬到園圃,才能給植栽澆水。

(另有一矩陣例,稍後補充)

蔡先生 發表於 2013-4-13 14:29:10

畫些實景的圖片或照片 讓老人快速理解吧 其他的可能大工程才用得上

872f457f 發表於 2013-4-13 19:05:24

雨水回收
我來分享一下我的實際案例
我在蓋房屋時就考量設計進去
現在已經到尾巴
看圖說故事較容易懂~~~

http://www.piccool.com/2home/images/1304/04bc56ed4da4697fb611f4e7b6eb2e9e.jpg
雨水由大面積屋頂板收集
屋頂板下緣設集水槽收集雨水後
引入地下閥式基礎

http://www.piccool.com/2home/images/1304/f5621642424e2dc5eeb1498963bbd2f8.jpg
這是專業雨水回收過濾器
過濾樹葉等雜物利用渦漩原裡排出
一顆不便宜...要好幾張小朋馳

http://www.piccool.com/2home/images/1304/47c1b6cc054f1b4b3535769054c224ad.jpg
專業雨水回收過濾器
在一個森林小學看到實體

http://www.piccool.com/2home/images/1304/89dc6ef7db3d18058b1bbecfce1c3cb0.jpg
自己diy改造~雨水回收過濾器
唯一缺點是要自己手動清雜物
但就是便宜

http://www.piccool.com/2home/images/1304/a4c0fbacbfaef8e75a4b56d200ad76c1.jpg
屋頂板下緣設集水槽收
請師傅訂製不袗材質
安裝中照片

http://www.piccool.com/2home/images/1304/eff64872d61a048d6d6731f6c6573662.jpg
屋頂板下緣設集水槽收完成
隱藏在屋頂邊緣


http://www.piccool.com/2home/images/1304/d486540c18df16a018d621341bcbb79d.jpg
屋頂板下緣設集水槽收集後
會經過自己diy改造~雨水回收過濾器
目前還沒安裝~


http://www.piccool.com/2home/images/1304/f1db2b224801ffb148029548fd057a71.jpg
屋頂板下緣設集水槽收集雨水後
引入地下閥式基礎若乾旱無雨時
儲水有發臭之煩惱
有在想引入後院面活水溝
引入循環
免得儲水發臭

僅供參考~現還沒完工!!!

CherryFarm 發表於 2013-4-13 21:43:37

在此提供我自用的雨水收集撲滿設計理論,恭請有雨水撲滿的前輩不吝吐槽,並歡迎前輩來作個實驗,分享一下您知道的R0與η等參數。

首先考慮每次下雨「一定蒐集不到」的基本雨量損失R0。
1. 除非雨霧同時存在,否則 ...
wangsj1968 發表於 2013-4-12 17:39 http://www.2home.com.tw/bbs/images/common/back.gif
我山上的用水是山下,拉了250公尺1"管抽上山,揚程約60M
想用屋頂蒐集些雨水用~~
結果,雨槽溝時常給風吹來的樹葉塞住,清理麻煩又怕摔~
最後是把雨槽溝拆除~

wangsj1968 發表於 2013-4-13 22:35:29


我山上的用水是山下,拉了250公尺1"管抽上山,揚程約60M
想用屋頂蒐集些雨水用~~
結果,雨槽溝時常給風吹來的樹葉塞住,清理麻煩又怕摔~
最後是把雨槽溝拆除~
CherryFarm 發表於 2013-4-13 21:43 http://www.2home.com.tw/bbs/images/common/back.gif

CherryFarm大所說的情況,絕對是真的,因為我遭遇過完全相同的困擾。

我的老家用透明壓克力板搭了一個遮雨用鐵棚,緊鄰隔壁社區。鐵棚的雨水槽才5年沒清理,整個雨水回收系統就嚴重淤積,下雨時雨水直接從橫寬8m的雨水槽邊緣溢出,吵得家裡的老人家睡不好。我是這樣排除問題的。

1. 向區公所清潔隊凹來一根長度約為雨水降水管2/3長度的廢鋼筋,當作臨時通條。
2. 戴塑膠手套,爬人字梯上屋簷,用手掏出淤積在屋簷雨水槽內的爛樹葉與垃圾。
3. 沿著屋簷斷續移動人字梯,爬上爬下清理淤積,直到整條雨水槽的每個角落完全廓清。
4. 移動人字梯到屋簷雨水槽的垂直降水管位置,爬上屋簷,用手掏掏看降水管入口,果然掏出一堆異物。
5. 用2.5m塑膠繩,一端綁著短通條,另一端綁在背後的腰帶,防止打滑失手,掉落通條釀災。
6. 從降水管上端開口,用短通條試著通一通,結果發現降水管某處塞住了。拔出鋼筋,約略比量塞住的位置。
7. 用鋸子在塑膠降水管塞住的位置下方約5cm及20cm的位置分別鋸開,卸下一段長15cm的短管,清洗擦乾備用。
8. 鋸口下方的管子,先用一個大塑膠袋捏成團,鬆垮垮地塞住管口(防污);鋸口上方的管子,用尖銳工具清通阻塞異物。
9. 把鋸口渣子都清掉,磨平鋸口痕跡,清洗擦乾備用。
10.把15cm的短管塞回去,先用寬面膠帶黏牢,再用電信用自溶式膠布(能防水)再黏一次。
11.往後若再發生雨水管阻塞,就不必再鋸降水管了,撕開膠布就是。

話說我掏啊掏的,竟然掏出一條外觀完好、不算髒的新潮女內褲,這時正在旁邊圍觀我耍猴戲的一個中年婦人,突然驚叫起來:「怎麼會在這裡?慘了,原來不是他偷的!」然後把這東西撿起,急匆匆走了。

一群老少閒漢面面相覷,憋了幾秒鐘,才笑得東倒西歪。
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