土木在线论坛 \ 给排水工程 \ 建筑给排水 \ 给水排水国内首个垂直森林住宅项目,绿化浇灌何解?

给水排水国内首个垂直森林住宅项目,绿化浇灌何解?

发布于:2021-11-04 08:50:04 来自:给排水工程/建筑给排水 [复制转发]


“垂直森林Vertical Forest”是建筑师斯蒂凡诺·博埃利的构想,世界首例垂直森林住宅2014年在意大利米兰市中心建成。两栋住宅塔楼,建筑高度分别为110 m和76 m,建筑立面上错落分布着悬挑的混凝土阳台,阳台上种植了900余棵树木以及2 000多株花草灌木,形成了一个绿化覆盖面积达7 000 m2的“森林”。垂直森林住宅的两座塔楼种满绿色植物,成为住户的私家花园,保护室内居住空间免于噪声、粉尘、大风和阳光直射的影响。


绿化浇灌是垂直森林绿植成活的关键。绿植阳台虽然附着于每户住宅,但其产权和维护并不属于每户居民。根据相关规范,绿化浇灌管道不能布置在住宅套内。如何布置浇灌系统,是给排水专业需要重点研究解决的问题。


中国第一个垂直森林住宅项目——湖北黄冈居然之家垂直森林于2019年开工建设,现已基本建成。本文结合该工程实践,对垂直森林住宅绿化浇灌系统的设计方案进行了探讨。


1 工程概况

本项目位于湖北省黄冈市中心城区,含南楼、北楼两栋垂直森林住宅,总建筑面积共约36 500 m2,建筑高度均为80 m。其中南楼位于地块南面,共3个单元,±0.00绝对标高35.80 m;北楼位于地块北面,共一个单元,±0.00绝对标高38.00 m。住宅立面设置多个绿植阳台,阳台花池里种植有大小高低不一的植物,利用错层布置的阳台格局,营造出城市垂直森林的景观效果。该建筑阳台绿化属于公共资源,由小区物业统一管理。建筑效果如图1所示,实景如图2所示。


图1 垂直森林住宅效果

 

图2 黄冈居然之家垂直森林实景


从图1可以看出,每层外墙布置了若干处绿植阳台,绿植阳台高低错落布置,每3层一个循环。


为了便于阳台植物的日常养护,营造垂直森林的良好效果,需要对绿化浇灌系统的供水方式、系统控制及设备布置等方面进行多方案比选,以期找到经济、合理、美观的设计方案。


2 供水方式

2.1 系统设计

根据垂直森林的布置特点,绿化浇灌采用二次供水方式。基于绿化浇灌用水量较小、用水量相对比较均衡的特点,采用变频水泵+高位水箱联合供水的形式。在建筑物顶层设置高位浇灌水箱,系统分高低区设置,高区在屋顶平面布置供水干管,低区在底部架空层顶布置供水干管,分区供给每层垂直森林绿化浇灌用水。


常用的高效节水浇灌方式包括微灌、微喷灌、地下渗灌、滴灌等。根据本项目的特点,为了节约灌溉用水量,同时避免高处阳台绿化浇水喷洒到户内阳台或路上行人,设计采用滴灌方式。滴灌灌溉方式具有需水量少、布水均匀、浇水直达根部等特点,是垂直森林绿化浇灌的首选方案。


滴灌系统的组成主要包括:水源→电磁阀→支管减压阀→计量水表→滴灌管道→喷头。其中电磁阀是核心组件,电磁阀的启闭有多种控制方式,常用HCC解码器+Wifi控制器,配以雨量传感器来控制,在降雨时及时关闭系统。


2.2 高位水箱

高位水箱的容积取决于所需的绿化浇灌用水量。不同的绿色植物的需水量不同,不同地区的浇灌水量也有较大的区别。结合所选植物的种类和黄冈当地的气候特征,本项目绿化浇灌水量逐月统计如表1所示。


表1 垂直森林绿化浇灌水量逐月统计(单位:m3/d)


从表1可以看出,两栋塔楼绿化浇灌水量最大月发生在每年6月份,该月南楼每天需水量约5 m3,北楼每天需水量约3 m3。


水箱容积取最大月日浇灌水量,南楼屋顶绿化浇灌水箱有效容积取5 m3,北楼屋顶绿化浇灌水箱有效容积取3 m3。利用住宅高区生活水泵向屋顶浇灌水箱供水,由水箱水位控制水泵的启停。浇灌水箱进水单独设水表进行计量。


为保证用水较少月份水箱内的水质安全,屋顶浇灌水箱内设置水质在线监测系统,对浇灌水箱内储水的浊度、pH、电导率等水质指标进行监测,便于发现水质异常变化,及时采取补充新鲜水等有效措施。屋顶浇灌管道布置如图3所示。


图3 屋顶浇灌管道布置


2.3 分区设计

考虑到建筑物的建筑高度为80 m,浇灌系统最高层与最低层压差约为0.80 MPa。在屋顶风机房上方设有水箱间,水箱间内设置滴灌用高位水箱,采用重力+压力供水方式(压力不够的楼层设置管道泵保证用水压力),竖向分为3个供水分区:


高区:24层至屋面层,采用水箱出水结合管道增压泵供水,设置独立的管道系统。管道增压泵参数:Q=2 m3/h,H=16 m,N=1.1 kW,1用1备。


中区:13层至23层,采用水箱出水直接供水。在屋顶设置水平分配管,水箱出水直接分配至服务各个绿化阳台的滴灌立管。


低区:1层至12层,采用水箱出水经过减压阀减压后供水。在底部架空层设置减压阀和水平分配管,连接各个阳台的滴灌立管。


减压阀的设置位置是分区设计值得思考的问题。主要有两个设置位置可供选择:


(1)方案一:在每根立管的12层与13层楼板之间的外墙上设置减压阀,中区和低区共用立管。这种布置方式可以节省一趟干管;但中区用水时,将会对低区的压力产生影响;减压阀设于外墙立面,不利于维护管理。分区方式如图4所示。


图4 系统分区方案一


(2)方案二:从屋顶水箱设置专用的低区出水干管,下至住宅底部,在架空层顶经过减压阀减压后,敷设至各个灌溉立管,下行上给至各个用水点。这种布置方式的优点是减压阀阀后压力稳定;减压阀设于室内,便于维护管理;缺点是需要在底部架空层设置水平干管系统。分区方式如图5所示。


图5 系统分区方案二


综合分析比较方案一和方案二的优缺点,考虑到系统压力稳定性、电磁阀使用寿命及维护检修方便,本项目选择方案二。


3 系统控制

3.1 电磁阀原理

滴灌系统的控制核心是电磁阀组。电磁阀组控制器一般连接220 V交流电源,配置压力调节器以保证系统在最佳工作压力下运行。根据所编制的灌溉程序,定时启闭电磁阀。电磁阀开启时,滴头出水,系统开始工作;电磁阀关闭时,系统结束滴灌浇水。

 

表2 电磁阀工作参数


以本工程南楼为例,每组电磁阀后滴管长度共440 m,所选滴管密度为每间隔0.20 m一个滴头,滴头流量为1.5 L/h,则每组电磁阀过流总流量为0.92 L/s,选用PGV.101 G型电磁阀并配置适用的压力调节器。电子阀组件设置在专用的阀门箱内。


3.2 电磁阀设置位置选择

根据本项目垂直森林住宅的绿化阳台的分布情况,电磁阀的设置位置有3种方案可供选择。


(1)方案一是在每根灌溉立管起端设置一套电磁阀,每套电磁阀控制垂直方向从上到下绿化阳台的灌溉。管道系统采用竖向系统,如图6所示。


图6 竖向管道系统


(2)方案二是将电磁阀设于某层管道井内,就近控制基本相邻的3个绿化阳台的灌溉。采用水平管道系统,如图7所示。


图7 水平管道系统


(3)方案三是在每个绿化阳台设置一套电磁阀,一个电磁阀仅控制一个绿化阳台的灌溉。


方案三虽然能做到精确控制,但控制太复杂,所需的电磁阀数量也最多;而方案二将电磁阀组设置于公共区域管道井内,管道需经户内在吊顶敷设灌溉管道至绿化阳台,不满足《住宅设计规范》(GB 50096-2011)的要求。


方案一的控制相对简单,电磁阀可相对集中布置在顶层和地面架空层,同时控制垂直方向的所有绿化阳台,适当就近兼顾相邻的阳台。本项目按照方案一布置电磁阀,一套电磁阀最多同时控制8个绿化阳台的灌溉。


3.3 计量水表

每个绿植阳台均设置滴水机芯远传水表。该水表精度可达10 L/h。可以通过水表读数的变化,有效观测阳台滴灌系统是否正常工作,有助于维护管理人员及时发现故障,保证系统正常运行。


3.4 滴灌管道

以南楼为例,如前所述,每组电磁阀过流总流量为0.92 L/s,设计管径取DN32。滴灌管道采用高级聚乙烯材料,强韧、抗撕扯、抗老化、滴头具有止溢功能,可以防止布置沿线由于高差而造成的残余水渗漏现象,且水利用率高、不受风的影响;采用前沿的铜屏蔽技术,有效防止根系入侵滴头;同时带宽流道自清洗功能,有效防止堵塞。


4 花池滴灌排水

花池墙体做好防水并四周粘牢土工布,花池排水采用重力流排水方式排出,排水立管敷设于阳台上。阳台种植土下方敷设透水用鹅卵石作为排(蓄)水层,利用侧排地漏收集下渗雨水,吊顶内设置排水支管与系统专用排水立管连接。排水方式如图8所示。


图8 阳台花池排水示意


5 总结与思考

为了垂直森林住宅建筑的健康发展,有些问题需要进一步探讨:

  • 管道布置。竖向管道只能设于外墙立面,应采取有效措施隔热防冻、防紫外线影响。

  • 系统控制。减压阀的设置位置要综合考虑减压阀前后压力波动的影响,电磁阀的设置位置要综合考虑经济性和可操作性因素。

  • 滴管材料选择。滴灌管是滴灌系统中的重要组成部分,根据不同的敷设部位需要选用不同的材质。

  • 滴头布置间距的选择。不同地区根据气候条件不同,选择的树种也不同,植物稀疏程度也不一样。滴头间距应根据植物稀疏程度选择布置。

  • 运行维护成本。绿色植物,尤其是高大乔木的种植和维护,均需要设置垂直运输设备。应采取措施控制运行维护的成本。

  • 防火安全性。秋冬季节树木干燥,容易引发火灾事故,应引起管理者的足够重视。

全部回复(2 )

只看楼主 我来说两句抢地板
  • liu866149797
    liu866149797 沙发

    问题写的还是比较客观的,我就是想知道这样的建筑,国家有没有相关的规范啊,就像楼主提出的问题----假设外边的植物着火了,怎么施救?现有的消防技术规范等,在这里就是盲区,难道又来了一个---专家论证?

    2021-11-06 16:26:06

    回复 举报
    赞同0
  • 山高人为峰

    防水、浇灌水后的自重、夏季蚊虫等需要考虑的问题很多啊

    2021-11-05 17:09:05

    回复 举报
    赞同0

建筑给排水

返回版块

47.22 万条内容 · 1282 人订阅

猜你喜欢

阅读下一篇

给排水采暖安装工艺

本素材来源于网络,如遇侵权,请联系删除。

回帖成功

经验值 +10