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[摘 要]本研究以“基于“海绵城市”的水循环智能温控家园系统”代替原来普通的基础“海绵城市”概念系统，使之变成集“吸、蓄、渗、净、用”为一体的雨水自循环系统，在此将智能温控利用进系统中，使每一个居住点成为海绵中的一个小节点，每一个家园系统成为一个小的海绵体，以此增强海绵城市理念的运用范围与运用效果。本研究可有效的提高屋顶雨水和下渗雨水的利用率，以保证日常生活并且节约用水，具有可持续研究意义。
[关键词]海绵城市；智能系统；雨水花园；水循环
中图分类号：TU992 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）33-0209-01
引言
海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念。《海绵城市建设技术指南--低影响开发雨水系统构建（试行）》中对“海绵城市”的概念给出了明确的定义，即城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。
本研究所述的雨水花园系统正是基于“海绵城市”原有理论及优点基础，将通过“海绵”下渗的生活用水和基础雨水收集并经过初次过滤和二次处理，利用水循环作用和智能温控技术，将处理后的水重利用，应用于花园植被的浇灌、水冷地暖机械的使用等家庭用水系统，打造出一片理想中的雨水自循环小型家园。理论上：从五年前第一次提出，本项目所基于的理论“海绵城市”概念已经十分成熟；实践上：迄今国内外对于五年前被提出的基础“海绵城市”概念已经理解渗透，并且试点试验，也有许多地区的试验已经采取的相当理想的成果。本项目的前期的理论和試验积累，已为本研究打下了坚实的基础。
1 项目理念概述
基于“海绵城市”的水循环智能温控家园系统研究，即在海绵城市的理论基础上构建新型“海绵型社区”概念。新型海绵社区对人行街道、停车场进行透水铺装，且将屋顶设计为一定坡度的“绿色屋顶”。社区内部街道及屋顶种植下沉式绿地，雨水通过透水砖和绿地渗漏进蓄水池。安置滤网对雨水进行初级处理，过滤后曝晒、加压，采用小卵石层、活性炭层逐级净化后，利用水泵对储蓄的水进行循环利用，为水空调和地暖等需水设备服务，排出的水经过过滤检测后再次进入水循环系统重复利用，以避免废水营养富集。
所述家园系统项目研究，创新性的将水循环家园系统与“海绵城市”理论结合，增加雨水的利用率，从而进行更充分的雨水和生活废水利用。本系统的特色创新在于：①智能化：通过传感器感知室内外情况，用水循环对室内温度，湿度进行调节。②节能化：通过汲取室外降水处理后进入室内循环，并通过处理器分析后用于各项生产活动，一部分水的势能还可以转化为电能储存，以备应急使用。③循环化：处理后的水应经过室内的水循环通道，多次使用于生产生活中，提高水资源利用率，改善缺水状况。④生态化：水资源可由降水直接汲取，部分被导入“海绵花园”中以改善居住环境，废水亦会被处理后排放，减少污染。
本项目通过建造缩小的海绵社区模型对上述的过程模拟，将“海绵城市”蓄水池中的下渗水与家园系统中屋顶雨水和部分生活废水净化后进行水循环利用，凸显出水循环和新型“海绵型社区”的理念，从而对环境保护、高效节水、防洪排涝做出贡献。
2 项目技术可实行研究
基于“海绵城市”的水循环智能温控家园系统项目，主要理念即代替原来的普通以“吸水、蓄水、渗水”为主的基础“海绵城市”概念系统，使之变成集“吸、蓄、渗、净、用”为一体的雨水自循环系统，例如：结合水循环技术和智能温控系统，将处理后的储蓄水用于家用水空调、地暖等需水设备服务。本项目的技术难点在于：通过对水空调、地暖、水泵等设备的工作原理及使用方式进行分析处理，将设备最大范围结合且有效的使所有设备系统化、一体化，取的项目所期望的最大利益。为满足家园系统研究，进行模型搭建，模拟水循环智能温控家园系统的运作。
2.1 水空调温度调节
水空调的温度调节原理即：调整水空调风机的转速来控制地下水与房内空气利用热力学第一定律进行的热交换，通过风机将改变了温度的空气传回室内来达到温度调节的功能。本项目模型的模拟中，建立在室内外水循环管道铺设完成的基础上，水空调系统的设计是利用风机盘管和水泵，利用水泵将储蓄水抽到室内的风机盘管中，再通过风管吹入室内，利用过的水会随回水管道流入地下蓄水池。水空调的制热原理和制冷原理类似，家用中主要是利用家庭做饭时炉灶的余热，将升温的热水经过水管送进空调器蒸发器中，同时空调器内的风机将室内冷空气吸入蒸发器内，利用热力学原理，二者发生能量交换，水将携带的热量经管壁传给翅片并被冷空气吸收，吸热后冷空气温度升高，并由风机吹入室内。通过模型搭建模拟，初步完成水空调在系统中的设想。
2.2 地暖温度调节
水循环智能温控家园系统模型中采取“单片机—热得快”来进行模拟热源，在热源处加装水温自动调节装置，热水进入管道回流。水温控制采用继电器控制热得快（加热棒）控制加热，具有加热指示功能。当系统内实际水温小于设置水温上限值时，继电器控制其加热，指示灯亮，温度超过上限值时工作停止，从而把水温控制在上限和下限之间达到恒温的功能。模型中，水温参数可设置且单片机具有掉电设置参数保存功能，使系统运行稳定、使用方便、性价比高，满足地暖设计的需求。
2.3 水循环利用系统
水循环利用系统主要包括污水循环利用子系统和雨水循环利用子系统两部分，在设计过程中应遵循整体、协调、循环、自生的原则。对于污水循环系统中，利用污水调蓄池收集杂排水，再将处理工艺用于对废水除垢得到“污水源中水”。同理，对于雨水循环系统也实行先收集后处理得到“雨水源中水”，且优先使用于家用系统，而“污水源中水”则优先用于绿地浇灌、道路喷洒和洗车用水等，实现家园系统环境保护、高效节水、防洪排涝的设计理念。
结束语
文章对“基于“海绵城市”的水循环智能温控家园系统”项目的设计背景、理念以及项目的技术可行性进行了分析探索，并且详细描述了项目模型的设计和搭建，全面展示了本项目的可行性与发展前景。同时，本项目也存在许多有待解决的问题，例如：智能温控技术和水循环技术如何完整、有效的结合；如何减小雨水污染对土地污染的影响；项目应用时，由于渗透系数和地下水的影响，对土壤类型该如何选取；雨水的利用方向如何做到利益最大化等，本项目还有待研究与发展。同时，我们应科学、系统的对待水问题，推动海绵城市建设思想，保证我国生态城市和低碳城市的可持续发展。
参考文献
[1] 俞孔坚， 李迪华. “海绵城市”理论与实践[J]. 城市规划， 2015， 39（6）： 26-36.
[2] 唐双成. 西安市雨水花园蓄渗雨水径流的试验研究[J]. 水土保持学报， 2012， 26（6）： 75-80
[3] 杨阳， 林广思.海绵城市概念与思想. 南方建筑， 2015， 3： 59-64
[关键词]海绵城市；智能系统；雨水花园；水循环
中图分类号：TU992 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）33-0209-01
引言
海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念。《海绵城市建设技术指南--低影响开发雨水系统构建（试行）》中对“海绵城市”的概念给出了明确的定义，即城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。
本研究所述的雨水花园系统正是基于“海绵城市”原有理论及优点基础，将通过“海绵”下渗的生活用水和基础雨水收集并经过初次过滤和二次处理，利用水循环作用和智能温控技术，将处理后的水重利用，应用于花园植被的浇灌、水冷地暖机械的使用等家庭用水系统，打造出一片理想中的雨水自循环小型家园。理论上：从五年前第一次提出，本项目所基于的理论“海绵城市”概念已经十分成熟；实践上：迄今国内外对于五年前被提出的基础“海绵城市”概念已经理解渗透，并且试点试验，也有许多地区的试验已经采取的相当理想的成果。本项目的前期的理论和試验积累，已为本研究打下了坚实的基础。
1 项目理念概述
基于“海绵城市”的水循环智能温控家园系统研究，即在海绵城市的理论基础上构建新型“海绵型社区”概念。新型海绵社区对人行街道、停车场进行透水铺装，且将屋顶设计为一定坡度的“绿色屋顶”。社区内部街道及屋顶种植下沉式绿地，雨水通过透水砖和绿地渗漏进蓄水池。安置滤网对雨水进行初级处理，过滤后曝晒、加压，采用小卵石层、活性炭层逐级净化后，利用水泵对储蓄的水进行循环利用，为水空调和地暖等需水设备服务，排出的水经过过滤检测后再次进入水循环系统重复利用，以避免废水营养富集。
所述家园系统项目研究，创新性的将水循环家园系统与“海绵城市”理论结合，增加雨水的利用率，从而进行更充分的雨水和生活废水利用。本系统的特色创新在于：①智能化：通过传感器感知室内外情况，用水循环对室内温度，湿度进行调节。②节能化：通过汲取室外降水处理后进入室内循环，并通过处理器分析后用于各项生产活动，一部分水的势能还可以转化为电能储存，以备应急使用。③循环化：处理后的水应经过室内的水循环通道，多次使用于生产生活中，提高水资源利用率，改善缺水状况。④生态化：水资源可由降水直接汲取，部分被导入“海绵花园”中以改善居住环境，废水亦会被处理后排放，减少污染。
本项目通过建造缩小的海绵社区模型对上述的过程模拟，将“海绵城市”蓄水池中的下渗水与家园系统中屋顶雨水和部分生活废水净化后进行水循环利用，凸显出水循环和新型“海绵型社区”的理念，从而对环境保护、高效节水、防洪排涝做出贡献。
2 项目技术可实行研究
基于“海绵城市”的水循环智能温控家园系统项目，主要理念即代替原来的普通以“吸水、蓄水、渗水”为主的基础“海绵城市”概念系统，使之变成集“吸、蓄、渗、净、用”为一体的雨水自循环系统，例如：结合水循环技术和智能温控系统，将处理后的储蓄水用于家用水空调、地暖等需水设备服务。本项目的技术难点在于：通过对水空调、地暖、水泵等设备的工作原理及使用方式进行分析处理，将设备最大范围结合且有效的使所有设备系统化、一体化，取的项目所期望的最大利益。为满足家园系统研究，进行模型搭建，模拟水循环智能温控家园系统的运作。
2.1 水空调温度调节
水空调的温度调节原理即：调整水空调风机的转速来控制地下水与房内空气利用热力学第一定律进行的热交换，通过风机将改变了温度的空气传回室内来达到温度调节的功能。本项目模型的模拟中，建立在室内外水循环管道铺设完成的基础上，水空调系统的设计是利用风机盘管和水泵，利用水泵将储蓄水抽到室内的风机盘管中，再通过风管吹入室内，利用过的水会随回水管道流入地下蓄水池。水空调的制热原理和制冷原理类似，家用中主要是利用家庭做饭时炉灶的余热，将升温的热水经过水管送进空调器蒸发器中，同时空调器内的风机将室内冷空气吸入蒸发器内，利用热力学原理，二者发生能量交换，水将携带的热量经管壁传给翅片并被冷空气吸收，吸热后冷空气温度升高，并由风机吹入室内。通过模型搭建模拟，初步完成水空调在系统中的设想。
2.2 地暖温度调节
水循环智能温控家园系统模型中采取“单片机—热得快”来进行模拟热源，在热源处加装水温自动调节装置，热水进入管道回流。水温控制采用继电器控制热得快（加热棒）控制加热，具有加热指示功能。当系统内实际水温小于设置水温上限值时，继电器控制其加热，指示灯亮，温度超过上限值时工作停止，从而把水温控制在上限和下限之间达到恒温的功能。模型中，水温参数可设置且单片机具有掉电设置参数保存功能，使系统运行稳定、使用方便、性价比高，满足地暖设计的需求。
2.3 水循环利用系统
水循环利用系统主要包括污水循环利用子系统和雨水循环利用子系统两部分，在设计过程中应遵循整体、协调、循环、自生的原则。对于污水循环系统中，利用污水调蓄池收集杂排水，再将处理工艺用于对废水除垢得到“污水源中水”。同理，对于雨水循环系统也实行先收集后处理得到“雨水源中水”，且优先使用于家用系统，而“污水源中水”则优先用于绿地浇灌、道路喷洒和洗车用水等，实现家园系统环境保护、高效节水、防洪排涝的设计理念。
结束语
文章对“基于“海绵城市”的水循环智能温控家园系统”项目的设计背景、理念以及项目的技术可行性进行了分析探索，并且详细描述了项目模型的设计和搭建，全面展示了本项目的可行性与发展前景。同时，本项目也存在许多有待解决的问题，例如：智能温控技术和水循环技术如何完整、有效的结合；如何减小雨水污染对土地污染的影响；项目应用时，由于渗透系数和地下水的影响，对土壤类型该如何选取；雨水的利用方向如何做到利益最大化等，本项目还有待研究与发展。同时，我们应科学、系统的对待水问题，推动海绵城市建设思想，保证我国生态城市和低碳城市的可持续发展。
参考文献
[1] 俞孔坚， 李迪华. “海绵城市”理论与实践[J]. 城市规划， 2015， 39（6）： 26-36.
[2] 唐双成. 西安市雨水花园蓄渗雨水径流的试验研究[J]. 水土保持学报， 2012， 26（6）： 75-80
[3] 杨阳， 林广思.海绵城市概念与思想. 南方建筑， 2015， 3： 59-64