上海植物园展览温室空调设计

上海植物园展览温室空调设计

摘要：简要介绍了上海植物园展览温室的空调系统、通风系统和自控系统的设计，根据展览温室的特点，着重介绍了为满足热带植物对环境的要求，而采取的通风、加湿、温度控制以及高大空间温度梯度的控制等方面的措施。

关键词：展览温室热带雨林通风温度梯度射流风机

1.概况

上海植物园展览温室位于环境优美的上海植物园内，总建筑面积为4900m2，建筑最高点为29.4m，属于大型展览温室。整个建筑为单层空旷房屋结构，屋面和幕墙均采用单层网架，为了满足温室内植物生长对光照的要求，温室屋面、侧墙均采用单层透明玻璃幕墙，玻璃幕墙总面积为8816 m2。

展览温室由热带雨林区、四季花园、果吧、贵宾室、辅助用房组成（见图1）。热带雨林区建筑面积为2150m2，种植有中国原产、具有较高观赏价值的热带和亚热带植物。四季花园建筑面积为1880m2，种植的植物以花期各异的热带观赏花木为主。热带雨林区与四季花园展区分开布置，但内部空间不加分隔。

能源中心由变配电站、冷冻机房、锅炉房和水泵房组成，能源中心设置于展览温室外，位于温室的北侧。

2.设计标准

2.1 室外设计参数

夏季室外设计参数为：空调计算干球温度34℃，湿球温度28.2℃，通风计算干球温度32℃。

冬季，上海市极端最低温度为-10.1℃，极端最低温度平均值为-6.7℃，空调计算干球温度-4℃，采暖计算干球温度为-2℃。由于热带植物对环境温度要求较高，短时间的低温将影响热带植物的生长，甚至使某些热带植物遭受灭顶之灾，因此，选用室外计算温度时，应考虑这一特殊要求。采暖计算干球温度为历年平均不保证五天的日平均温度，空调计算干球温度为历年平均不保证一天的日平均温度，采用这两种计算温度得到的热负荷结果偏小，难以满足温室内温度的可靠性要求，如采用极端最低温度，可靠性是最大的，但设备装机容量很大，设备的利用率较低，初投资较高，因此，在本工程中选用了极端最低温度平均值作为热负荷计算参数，并且确定锅炉容量时考虑了1.3的余量系数，系统具有一定的经济性也有较大的可靠性。

2.2 室内设计参数

热带植物要求的环境温度、湿度最好是均一的，尤其是酷暑和严寒时，植物生长的适宜温度为25℃左右，湿度为80%左右。在一个面积达4000m2的全玻璃幕墙结构的高大空间内，全年保持25℃的恒温和80%的恒湿，在技术上是难以实现的，并且将会造成能源的极大浪费。因此，室内温度的确定，在满足植物生存的基本要求的条件下，还应考虑技术实现的难易程度和能源的节约等因素。一般来说，温室温度全年应保持在15℃以上，如低于15℃，

植物可能会出现生理障碍。综合植物生长要求、节能、技术容易实现等各方面的因素后，得到的温湿度等参数列于表1。

2.3 热带雨林温室空调设计的特殊性

展览温室是以展示植物为中心的，并给观赏者以暂时的舒适环境，因此，温室空调系统的主要任务就是在为展示植物提供必需的生存、生长环境的同时，也要为观赏者营造较为舒适的环境。

植物的生长发育要受到光（日照、照明）、温度、湿度、气流和土壤环境等条件的影响。阳光对于植物而言是最重要的因素，为了让温室植物得到足够的阳光，温室结构必须全部采用透光性好的玻璃，如此，室内环境很容易受到室外环境的干扰，给空调系统设计带来较大的难度。

热带雨林一般生存在高温、高湿的热带、亚热带地区，其生长的适宜温度为25℃左右，湿度为80%左右，为了节能，夏季一般将温室内温度控制在35℃以下，这样的环境对于观赏者是毫无舒适可言，因此，在道路、休息区等人员滞留的空间应进行局部降温，以形成局部凉爽的舒适空间。冬季，室内温度最低在15℃以上，观赏者一般可以通过衣服来调节温度。

气流会影响植物的呼吸作用和蒸腾作用，也会影响温室内的温、湿度的均匀性。在整个温室内，气流流速保持在0.5m/s左右是最佳的，因为适当的气流可以促进植物的呼吸作用和蒸腾作用。需要注意的是热风或冷风不能直接吹在植物上，因为温差大的气流将引起植物的生理障碍，并且，超过5.0m/s的风速还会给植物造成物理障碍。气流流场较差易影响一些植物的蒸腾作用，造成植物根部过于湿热而腐烂。当然，适当的气流也会使人感觉凉爽。

因此，在进行空调系统设计时，在节能的原则下，首先应考虑热带雨林对温室环境的要求，再考虑人的舒适性问题。

3.空调冷热源和水系统

3.1 冷、热负荷

夏季，果吧、贵宾室冷负荷为115kW，温室内的主要道路设有局部全新风空调系统，该部分冷负荷为977 kW，总冷负荷为1092 kW。

冬季，果吧、贵宾室空调热负荷为79kW，热带雨林区围护结构热负荷为930 kW，四季花园围护结构热负荷为912 kW，通过门、窗缝隙的冷风渗透量为30000 m3/h，该部分热负荷为392 kW，总热负荷为2313 kW。

3.2 冷源

选用一台螺杆式冷水机组，制冷量为1116kW，机组配有双制冷回路。双制冷回路相互独立，运行时互不干扰，当其中一个回路出故障，另一回路可以继续运行。

3.3 热源

温室总热负荷为2313 kW，老温室冬季热负荷为698 kW，考虑了15%的管路损失后，总热负荷为3463 kW，选用两台燃油热水锅炉，每台锅炉的供热量按总热负荷的65%确定，单台锅炉供热量为2300 kW，当其中一台出现故障需要检修时，另外一台还能提供65%的热量，以保证重要区域的最低温度要求。并配有两组板式换热器，其换热量与锅炉供热量相等。

图1 平面图

3.4 水系统

空调水系统为二管制、同程式系统，冷冻水循环泵为一次定速泵，空调热水系统为二次泵系统，锅炉侧水泵为定速泵，以保证锅炉内的流量恒定，由于温室热负荷变化较大，负荷侧水泵为变频调速泵，根据水系统的压差调节热水流量。

4.空气处理系统

4.1 果吧、贵宾室

果吧、贵宾室面积较小，适合采用风机盘管加新风系统的空调方式，并且设有排气扇将室内废气排至室外。

4.2 热带雨林区、四季花园