分析暖通空調技術的進步對現代建筑的影響

郝冬

（太原植物園，山西 太原 030025）

0 前言

暖通空調是現代建筑常用的溫度調節設施，可保證現代建筑內適宜溫度值，增加現代建筑舒適性[1]。隨著現代科技逐漸進步和發展，暖通空調技術得以明顯改進，功效逐漸加強。所以，暖通空調技術的進步對現代建筑產生了重要影響，促進現代建筑快速發展，使現代建筑更具備綠色、健康、舒適特點。

1 工程概況

本文以太原植物園暖通空調工程為例。太原植物園展覽溫室建筑面積是17776m2，培育1031 種、3000 多個品種植物，培育文冠果、翅果油等60 多種珍稀瀕危植物，有熱帶雨林館、沙生植物館、珍稀植物和四季花卉館等展覽溫室（珍稀植物和四季花卉館花卉詳見圖1），包含巨人柱、猴面包樹、沙漠玫瑰等多種奇花異木，并包含附屬建筑。暖通空調包含供暖系統、空調系統、通風系統等。

2 明確館內主要設計指數

在太原植物園暖通空調工程中，館內植物對環境具體溫度值及濕度值各自存在一定要求，館內各個季節整體溫度需維持在15℃或以上，避免植物發生生理障礙情況[2]。熱帶雨林館需考慮熱帶雨林植物特殊高溫與高濕要求，保證夏天及冬天干球溫度值、相對濕度值應存在一定差異；沙生植物館中主要是沙生植物，夏天與冬天干球溫度值、相對濕度值需調節適當，進而滿足沙生植物高溫和低濕要求；珍稀植物和四季花卉館主要培育珍稀植物及花卉，需滿足四季植物中溫及中濕要求，干球溫度值、相對濕度值熱帶雨林館；附屬建筑在保證溫度值及濕度值適當的基礎上，新風量需維持30m3/（h·人），保證人的生理舒適性。各館廳內夏天及冬天主要設計指數詳見表1。

圖1 珍稀植物和四季花卉館花卉

表1 各館廳內夏天及冬天主要設計指數

3 暖通空調冷負荷、熱負荷、冷源、熱源及水系統

3.1 暖通空調冷負荷與熱負荷

該暖通空調工程中，冷負荷與熱負荷均采取指標算法，其中溫室面積9604m2，冷負荷為1510kW，新風熱負荷為2528kW，供暖熱負荷為2885kW，冷負荷指標157W/m2，供暖熱負荷指標104W/m2。附屬建筑面積8127m2，冷負荷為470kW，新風熱負荷為380kW，供暖熱負荷為308kW，冷負荷指標58W/m2，供暖熱負荷指標37W/m2。

3.2 暖通空調冷源

這次暖通空調工程采取2 臺1233kW 變頻螺桿式冷水機組，變頻螺桿式冷水機組冷凍水供回水溫度分別為6℃、13℃，冷卻水進水溫度、出水溫度分別為30℃、35℃，包含兩個制冷回路，兩個制冷回路相互備用協作。

3.3 暖通空調熱源

該植物園設置4 臺3500kW 燃氣承壓熱水鍋爐，用于承擔展覽溫室及生產溫室的空調熱負荷和供暖熱負荷，3 用1 備。鍋爐供水溫度、回水溫度95℃、70℃，設置兩組板式熱交換器，通過熱交換后分別提供水溫度、回水溫度為90℃、65℃的溫室供暖熱水（包含景觀池水加熱熱水）和供回水溫度為75℃、55℃的空調熱水。其中供暖板換承擔的供暖總負荷為5471kW；空調板換承擔的空調熱負荷為3628kW。

3.4 暖通空調水系統

該暖通空調水系統選擇空調冷水系統為兩管制一次泵變流量系統，水管路為兩管制的一級泵閉式機械循環系統。能源中心空調冷水泵按一級設置，一級泵為變頻水泵，冷水管各主要分支管均設有能量計量裝置。

展覽溫室空調及供暖熱水系統均采用二次泵變流量系統，一級泵為定頻水泵，二級泵為變頻水泵，熱水管各主要分支管均設有能量計量裝置。

4 暖通空調空氣處理系統

4.1 附屬建筑暖通空調空氣處理系統

附屬建筑主要為滿足人員舒適，室內暖通空調空氣處理系統設置風機盤管及新風系統，并且增加排氣扇，使餐廳中的廢氣排到室外，維持餐廳內空氣清新。

4.2 各植物館內暖通空調空氣處理系統

該植物園中，在主人行道上和入口處設置全空氣空調系統，地送風形式，滿足一定范圍內人流區域的舒適感。夏季地送風溫度18℃，冬季地送風溫度20℃。新風量按1 次/h 計算，以在冬季維持室內正壓。新風空調箱設置在溫室周邊或地下空調機房內。新風空調箱設置初、中效過濾器，設置高壓微霧加濕。

各館還有館內內水噴霧裝置，熱帶雨林館內還有瀑布水系等景觀加濕。

5 暖通空調通風系統

5.1 夏季和過度季通風

采用可開啟外窗進行自然通風，同時頂部適當遮蔭，以滿足夏季植物區降溫要求，溫室植物區溫度略低于室外溫度。下、中部側窗為進風，頂部天窗為排風，使室外風流能通過溫室植物區，帶走熱量。

5.2 冬季通風

設置機械循環通風，垂直循環：設垂直通風柱，在溫室高位吸入下部低位送出同時，在溫室頂部設溫室專用風扇，風向垂直向下。水平循環：根據各溫室的空間高度，在距地面8～10m 處沿幕墻設置溫室專用循環風機。以上措施是以消除冬季室內溫度梯度過大現象，同時在冬季溫室無自然通風情況下，亦保持溫室內有風速流過葉片，滿足植物的光和作用和蒸騰作用的要求。冬季室內溫度梯度不大于10℃，當溫室頂部溫度大于0～2m 處10℃時，頂部噴霧降溫，同時，垂直循環風機動作，排除溫室頂部的高溫空氣。

5.3 垂直機械循環通風系統

垂直機械循環通風系統亦可以直接排出室外。當雨天無法開啟外窗時，開啟此系統。當夏季開啟自然通風和遮陰系統時，植物區域溫度仍大于30℃時，開啟此系統和噴霧系統，利用水的汽化吸熱降低周圍溫度，并將高溫高濕空氣排出室外。

6 暖通空調自控系統

展覽溫室環境自動控制是為使植物正常生長的控制系統，通過調節溫室內大氣和土壤環境指標，使之達到類似展示植物原生長地的生存環境，促進植物的良好生長。同時，展覽溫室環境自動控制需要盡可能提高光和作用速率，降低呼吸作用速率，協調植物蒸騰作用、同化作用和二氧化碳的分布，從而使植物得以將光和作用的產物轉化為干物質儲存，植物才會表現出旺盛的生長態勢。

6.1 溫室自動控制具體內容

（1）溫度控制——空調系統、供暖系統、自然開窗系統、遮蔭系統、噴霧系統、垂直機械排風系統。

（2）相對濕度控制——噴霧系統。

（3）風速控制——水平循環風機系統、垂直機械排風系統。

（3）二氧化碳控制——自然開窗系統、空調系統、水平循環風機系統、施肥管理系統。

（5）光照控制——補光系統、遮蔭系統。

（6）土壤溫、濕度——灌溉系統、施肥管理系統。

6.2 暖通空調箱自控

該植物園暖通空調工程中，夏天，暖通空調箱依據全新風運轉，由新風送入空氣溫度控制表進行調節閥自控；冬天，參考室內和室外壓力差值，對新風閥予以調控，調整暖通空調箱具體新風量，保證館內維持正壓[3]。參考室外溫度值調節新風相關預熱管具體水流大小[4]。參考新風送入空氣溫度及濕度調整加熱管對應水流大小及加濕器具體加濕量大小。參考館內濕度調整氣水噴霧加濕系統具體運轉等。

7 結束語

綜上所述，將太原植物園展覽溫室暖通空調工程用作例子，探索暖通空調技術方面進步對現代建筑形成的影響作用，通過確定館內主要設計指數，滿足熱帶雨林植物、沙生植物、珍稀植物和四季花卉及人對于溫度值和濕度值需求，并研究該暖通空調冷負荷、熱負荷、冷源、熱源、水系統及空氣處理系統、通風系統、自控系統等，充分保障植物對館內環境具體要求，保證植物可正常生長，并提高人的舒適性。