野人獻曝：屋頂雨水收集理論

wangsj1968

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

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。

wangsj1968

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

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。

yann

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

wangsj1968

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

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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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


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


專業雨水回收過濾器
在一個森林小學看到實體


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


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


屋頂板下緣設集水槽收完成
隱藏在屋頂邊緣



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~



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

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~

wangsj1968

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。