分析暖通空調(diào)技術(shù)的進(jìn)步對(duì)現(xiàn)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(diào)是現(xiàn)代建筑常用的溫度調(diào)節(jié)設(shè)施，可保證現(xiàn)代建筑內(nèi)適宜溫度值，增加現(xiàn)代建筑舒適性[1]。隨著現(xiàn)代科技逐漸進(jìn)步和發(fā)展，暖通空調(diào)技術(shù)得以明顯改進(jìn)，功效逐漸加強(qiáng)。所以，暖通空調(diào)技術(shù)的進(jìn)步對(duì)現(xiàn)代建筑產(chǎn)生了重要影響，促進(jìn)現(xiàn)代建筑快速發(fā)展，使現(xiàn)代建筑更具備綠色、健康、舒適特點(diǎn)。

1 工程概況

本文以太原植物園暖通空調(diào)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(gè)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(diào)包含供暖系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等。

2 明確館內(nèi)主要設(shè)計(jì)指數(shù)

在太原植物園暖通空調(diào)工程中，館內(nèi)植物對(duì)環(huán)境具體溫度值及濕度值各自存在一定要求，館內(nèi)各個(gè)季節(jié)整體溫度需維持在15℃或以上，避免植物發(fā)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(duì)濕度值應(yīng)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(duì)濕度值需調(diào)節(jié)適當(dāng)，進(jìn)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(duì)濕度值熱帶雨林館；附屬建筑在保證溫度值及濕度值適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)上，新風(fēng)量需維持30m3/（h·人），保證人的生理舒適性。各館廳內(nèi)夏天及冬天主要設(shè)計(jì)指數(shù)詳見表1。

圖1 珍稀植物和四季花卉館花卉

表1 各館廳內(nèi)夏天及冬天主要設(shè)計(jì)指數(shù)

3 暖通空調(diào)冷負(fù)荷、熱負(fù)荷、冷源、熱源及水系統(tǒng)

3.1 暖通空調(diào)冷負(fù)荷與熱負(fù)荷

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

3.2 暖通空調(diào)冷源

這次暖通空調(diào)工程采取2 臺(tái)1233kW 變頻螺桿式冷水機(jī)組，變頻螺桿式冷水機(jī)組冷凍水供回水溫度分別為6℃、13℃，冷卻水進(jìn)水溫度、出水溫度分別為30℃、35℃，包含兩個(gè)制冷回路，兩個(gè)制冷回路相互備用協(xié)作。

3.3 暖通空調(diào)熱源

該植物園設(shè)置4 臺(tái)3500kW 燃?xì)獬袎簾崴仩t，用于承擔(dān)展覽溫室及生產(chǎn)溫室的空調(diào)熱負(fù)荷和供暖熱負(fù)荷，3 用1 備。鍋爐供水溫度、回水溫度95℃、70℃，設(shè)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(diào)熱水。其中供暖板換承擔(dān)的供暖總負(fù)荷為5471kW；空調(diào)板換承擔(dān)的空調(diào)熱負(fù)荷為3628kW。

3.4 暖通空調(diào)水系統(tǒng)

該暖通空調(diào)水系統(tǒng)選擇空調(diào)冷水系統(tǒng)為兩管制一次泵變流量系統(tǒng)，水管路為兩管制的一級(jí)泵閉式機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)。能源中心空調(diào)冷水泵按一級(jí)設(shè)置，一級(jí)泵為變頻水泵，冷水管各主要分支管均設(shè)有能量計(jì)量裝置。

展覽溫室空調(diào)及供暖熱水系統(tǒng)均采用二次泵變流量系統(tǒng)，一級(jí)泵為定頻水泵，二級(jí)泵為變頻水泵，熱水管各主要分支管均設(shè)有能量計(jì)量裝置。

4 暖通空調(diào)空氣處理系統(tǒng)

4.1 附屬建筑暖通空調(diào)空氣處理系統(tǒng)

附屬建筑主要為滿足人員舒適，室內(nèi)暖通空調(diào)空氣處理系統(tǒng)設(shè)置風(fēng)機(jī)盤管及新風(fēng)系統(tǒng)，并且增加排氣扇，使餐廳中的廢氣排到室外，維持餐廳內(nèi)空氣清新。

4.2 各植物館內(nèi)暖通空調(diào)空氣處理系統(tǒng)

該植物園中，在主人行道上和入口處設(shè)置全空氣空調(diào)系統(tǒng)，地送風(fēng)形式，滿足一定范圍內(nèi)人流區(qū)域的舒適感。夏季地送風(fēng)溫度18℃，冬季地送風(fēng)溫度20℃。新風(fēng)量按1 次/h 計(jì)算，以在冬季維持室內(nèi)正壓。新風(fēng)空調(diào)箱設(shè)置在溫室周邊或地下空調(diào)機(jī)房內(nèi)。新風(fēng)空調(diào)箱設(shè)置初、中效過濾器，設(shè)置高壓微霧加濕。

各館還有館內(nèi)內(nèi)水噴霧裝置，熱帶雨林館內(nèi)還有瀑布水系等景觀加濕。

5 暖通空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)

5.1 夏季和過度季通風(fēng)

采用可開啟外窗進(jìn)行自然通風(fēng)，同時(shí)頂部適當(dāng)遮蔭，以滿足夏季植物區(qū)降溫要求，溫室植物區(qū)溫度略低于室外溫度。下、中部側(cè)窗為進(jìn)風(fēng)，頂部天窗為排風(fēng)，使室外風(fēng)流能通過溫室植物區(qū)，帶走熱量。

5.2 冬季通風(fēng)

設(shè)置機(jī)械循環(huán)通風(fēng)，垂直循環(huán)：設(shè)垂直通風(fēng)柱，在溫室高位吸入下部低位送出同時(shí)，在溫室頂部設(shè)溫室專用風(fēng)扇，風(fēng)向垂直向下。水平循環(huán)：根據(jù)各溫室的空間高度，在距地面8～10m 處沿幕墻設(shè)置溫室專用循環(huán)風(fēng)機(jī)。以上措施是以消除冬季室內(nèi)溫度梯度過大現(xiàn)象，同時(shí)在冬季溫室無自然通風(fēng)情況下，亦保持溫室內(nèi)有風(fēng)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(nèi)溫度梯度不大于10℃，當(dāng)溫室頂部溫度大于0～2m 處10℃時(shí)，頂部噴霧降溫，同時(shí)，垂直循環(huán)風(fēng)機(jī)動(dòng)作，排除溫室頂部的高溫空氣。

5.3 垂直機(jī)械循環(huán)通風(fēng)系統(tǒng)

垂直機(jī)械循環(huán)通風(fēng)系統(tǒng)亦可以直接排出室外。當(dāng)雨天無法開啟外窗時(shí)，開啟此系統(tǒng)。當(dāng)夏季開啟自然通風(fēng)和遮陰系統(tǒng)時(shí)，植物區(qū)域溫度仍大于30℃時(shí)，開啟此系統(tǒng)和噴霧系統(tǒng)，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(diào)自控系統(tǒng)

展覽溫室環(huán)境自動(dòng)控制是為使植物正常生長的控制系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)溫室內(nèi)大氣和土壤環(huán)境指標(biāo)，使之達(dá)到類似展示植物原生長地的生存環(huán)境，促進(jìn)植物的良好生長。同時(shí)，展覽溫室環(huán)境自動(dòng)控制需要盡可能提高光和作用速率，降低呼吸作用速率，協(xié)調(diào)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(chǎn)物轉(zhuǎn)化為干物質(zhì)儲(chǔ)存，植物才會(huì)表現(xiàn)出旺盛的生長態(tài)勢。

6.1 溫室自動(dòng)控制具體內(nèi)容

（1）溫度控制——空調(diào)系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)、自然開窗系統(tǒng)、遮蔭系統(tǒng)、噴霧系統(tǒng)、垂直機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)。

（2）相對(duì)濕度控制——噴霧系統(tǒng)。

（3）風(fēng)速控制——水平循環(huán)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、垂直機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)。

（3）二氧化碳控制——自然開窗系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、水平循環(huán)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、施肥管理系統(tǒng)。

（5）光照控制——補(bǔ)光系統(tǒng)、遮蔭系統(tǒng)。

（6）土壤溫、濕度——灌溉系統(tǒng)、施肥管理系統(tǒng)。

6.2 暖通空調(diào)箱自控

該植物園暖通空調(diào)工程中，夏天，暖通空調(diào)箱依據(jù)全新風(fēng)運(yùn)轉(zhuǎn)，由新風(fēng)送入空氣溫度控制表進(jìn)行調(diào)節(jié)閥自控；冬天，參考室內(nèi)和室外壓力差值，對(duì)新風(fēng)閥予以調(diào)控，調(diào)整暖通空調(diào)箱具體新風(fēng)量，保證館內(nèi)維持正壓[3]。參考室外溫度值調(diào)節(jié)新風(fēng)相關(guān)預(yù)熱管具體水流大小[4]。參考新風(fēng)送入空氣溫度及濕度調(diào)整加熱管對(duì)應(yīng)水流大小及加濕器具體加濕量大小。參考館內(nèi)濕度調(diào)整氣水噴霧加濕系統(tǒng)具體運(yùn)轉(zhuǎn)等。

7 結(jié)束語

綜上所述，將太原植物園展覽溫室暖通空調(diào)工程用作例子，探索暖通空調(diào)技術(shù)方面進(jìn)步對(duì)現(xiàn)代建筑形成的影響作用，通過確定館內(nèi)主要設(shè)計(jì)指數(shù)，滿足熱帶雨林植物、沙生植物、珍稀植物和四季花卉及人對(duì)于溫度值和濕度值需求，并研究該暖通空調(diào)冷負(fù)荷、熱負(fù)荷、冷源、熱源、水系統(tǒng)及空氣處理系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、自控系統(tǒng)等，充分保障植物對(duì)館內(nèi)環(huán)境具體要求，保證植物可正常生長，并提高人的舒適性。