[发明专利]一种基于太阳能和微生物发电的自动化蓝绿屋顶系统

说明书

本发明提供了一种基于太阳能和微生物发电的自动化蓝绿屋顶系统，包括：种植层，在所述种植层设置有植物微生物燃料电池模块，所述植物微生物燃料电池模块与蓄电装置连接；蓄水支撑层，位于所述种植层的下方；蓄水池，与所述蓄水支撑层连通；滴灌装置，通过输水管道与所述蓄水池连通，在所述管道上设置有输水装置；太阳能发电组件，与所述蓄电装置连接。本发明中的植物微生物燃料电池模块，在光照强度低的情况下可用于对太阳能发电进行补充。同时，本发明所述的屋顶系统对清洁能源的利用也有助于提高碳减排的效果，同时绿色植物吸收空气中的二氧化碳，有效缓解了城市热岛效应。

技术领域

本发明涉及绿化屋顶技术领域，具体涉及一种基于太阳能和微生物发电的自动化蓝绿屋顶系统。

背景技术

气候变化和城市化是当前人们普遍关注的话题。由于经济的快速增长，许多国家的城市化进程日益加快，使得自然景观和城市周边环境遭到破坏。绿色屋顶是在基质上种植不同植物的屋顶，这一设计旨在通过建筑物顶部的植被获得多种社会、经济和环境效益。由于其美化环境、调节局部微气候、调蓄降水、降低能耗等多重好处，许多国家正在推进绿色屋顶建设，并对屋顶绿化的实施及其性能进行更多优化设计。

现代绿色屋顶始于20世纪60年代初的德国，由于能源危机的出现，德国人开始建造绿色屋顶来降低建筑能耗。此后德国景观设计学会发布了建造绿色屋顶的指南。绿色屋顶的植被和基质层具有储存水的能力，改变了现代建筑屋顶不透水面在下雨天“即下即流”的状况，因此绿色屋顶可以削减和延后地表径流峰值，具有良好的雨水调蓄作用。绿色屋顶中的基质和植被层在吸收雨水中的污染物方面也发挥着重要的作用，基质可以吸收雨水中的污染物和重金属从而提高水质。此外，降低建筑表面温度也是城市绿色屋顶的重要功能，由此可以实现建筑节能和碳减排。在夏季，通过植物叶片、冠层的遮阴、蒸腾作用，减少建筑物表面吸收的太阳辐射，改变环境的热、湿平衡，降低建筑空调制冷负荷；在冬季，屋顶绿植可以起到风屏作用，减少冷风渗透量，降低建筑供暖热负荷。植物绿化隔热方式相较于利用普通的反射、通风、机械控温等方式,更有利于室内外热环境品质的根本改善。

近年来，绿色屋顶的改造和优化设计促进了其在全球的推广应用。蓝绿屋顶是一种新型绿色屋顶改造形式，与传统绿色屋顶相比，这种屋顶在设计中增加了具有开放水面的蓄水池，有助于在土壤蓄水层和蓄水池中截流和储存更多降水。蓄水池中储存的雨水可用于屋顶植被灌溉，也可用于冲厕、室内清洁等一般生活用水。

混合光伏绿色屋顶是绿色屋顶产业的一个新方向。光伏电池板为绿地系统运行提供电能，并有助于屋顶遮阳。但是光伏发电受天气影响很大，无法24小时持续产能，因此通常并不能满足屋顶系统的蓄电量，仍需要额外供电的支持。在这种情况下，如何探索一种适用于屋顶绿地系统、清洁无污染的能源利用方式，构建低碳、减排且自动化程度高的自动化蓝绿屋顶系统，这是本领域急需解决的技术问题。

发明内容

本发明解决的是现有技术中光伏电池无法完全满足屋顶绿地系统运行所需的技术问题，进而提供一种清洁无污染、能够有效节能减排且自动化程度高的自动化蓝绿屋顶系统。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：

一种基于太阳能和微生物发电的自动化蓝绿屋顶系统，包括：种植层，在所述种植层设置有植物微生物燃料电池模块，所述植物微生物燃料电池模块与蓄电装置连接；蓄水支撑层，位于所述种植层的下方；蓄水池，与所述蓄水支撑层连通；滴灌装置，通过输水管道与所述蓄水池连通，在所述管道上设置有输水装置；太阳能发电组件，与所述蓄电装置连接。

所述蓄电装置用于向所述自动化蓝绿屋顶系统中的用电装置供电。

所述植物微生物燃料电池模块包括阴极电极板和阳极电极板，其中所述阴极电极板暴露于空气中，所述阳极电极板位于土壤的底部，在所述阳极电极板处固定有产电菌。

所述植物微生物燃料电池模块呈矩形箱体，所述矩形箱体内填充有土壤并种植有植物，所述阴极电极板为所述矩形箱体的侧板，所述阳极电极板为所述箱体的底板。