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野人獻曝：屋頂雨水收集理論 [複製鏈接]

wangsj1968

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發表於 2013-4-12 17:39:33 |只看該作者.....

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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。

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同樣一個球，可有上百種玩法；只要玩得開心，就是最棒的玩法。

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陳青

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發表於 2013-4-12 17:48:20 |只看該作者.....

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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。

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wangsj1968

無諍三昧，斯為第一。

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wangsj1968

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發表於 2013-4-13 08:11:20 |只看該作者.....

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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）

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同樣一個球，可有上百種玩法；只要玩得開心，就是最棒的玩法。

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kidking110

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發表於 2013-4-13 10:24:45 |只看該作者.....

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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

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。

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yann

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發表於 2013-4-13 11:25:20 |只看該作者.....

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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

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6^#

發表於 2013-4-13 14:00:12 |只看該作者.....

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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）

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同樣一個球，可有上百種玩法；只要玩得開心，就是最棒的玩法。

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蔡先生

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發表於 2013-4-13 14:29:10 |只看該作者.....

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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

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872f457f

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發表於 2013-4-13 19:05:24 |只看該作者.....

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雨水回收
我來分享一下我的實際案例
我在貍衎峸伝N考量設計進去
現在已經到尾巴
看圖說故事較容易懂~~~

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

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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

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專業雨水回收過濾器
在一個森林小學看到實體

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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

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屋頂板下緣設集水槽收
請師傅訂製不銹鋼材質
安裝中照片

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屋頂板下緣設集水槽收完成
隱藏在屋頂邊緣

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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~

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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!!!

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CherryFarm

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發表於 2013-4-13 21:43:37 |只看該作者.....

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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

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~

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wangsj1968

Farmer

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wangsj1968

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發表於 2013-4-13 22:35:29 |只看該作者.....

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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

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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同樣一個球，可有上百種玩法；只要玩得開心，就是最棒的玩法。

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