分析暖通空调技术的进步对现代建筑的影响

郝冬

（太原植物园，山西 太原 030025）

0 前言

暖通空调是现代建筑常用的温度调节设施，可保证现代建筑内适宜温度值，增加现代建筑舒适性[1]。随着现代科技逐渐进步和发展，暖通空调技术得以明显改进，功效逐渐加强。所以，暖通空调技术的进步对现代建筑产生了重要影响，促进现代建筑快速发展，使现代建筑更具备绿色、健康、舒适特点。

1 工程概况

本文以太原植物园暖通空调工程为例。太原植物园展览温室建筑面积是17776m2，培育1031 种、3000 多个品种植物，培育文冠果、翅果油等60 多种珍稀濒危植物，有热带雨林馆、沙生植物馆、珍稀植物和四季花卉馆等展览温室（珍稀植物和四季花卉馆花卉详见图1），包含巨人柱、猴面包树、沙漠玫瑰等多种奇花异木，并包含附属建筑。暖通空调包含供暖系统、空调系统、通风系统等。

2 明确馆内主要设计指数

在太原植物园暖通空调工程中，馆内植物对环境具体温度值及湿度值各自存在一定要求，馆内各个季节整体温度需维持在15℃或以上，避免植物发生生理障碍情况[2]。热带雨林馆需考虑热带雨林植物特殊高温与高湿要求，保证夏天及冬天干球温度值、相对湿度值应存在一定差异；沙生植物馆中主要是沙生植物，夏天与冬天干球温度值、相对湿度值需调节适当，进而满足沙生植物高温和低湿要求；珍稀植物和四季花卉馆主要培育珍稀植物及花卉，需满足四季植物中温及中湿要求，干球温度值、相对湿度值热带雨林馆；附属建筑在保证温度值及湿度值适当的基础上，新风量需维持30m3/（h·人），保证人的生理舒适性。各馆厅内夏天及冬天主要设计指数详见表1。

图1 珍稀植物和四季花卉馆花卉

表1 各馆厅内夏天及冬天主要设计指数

3 暖通空调冷负荷、热负荷、冷源、热源及水系统

3.1 暖通空调冷负荷与热负荷

该暖通空调工程中，冷负荷与热负荷均采取指标算法，其中温室面积9604m2，冷负荷为1510kW，新风热负荷为2528kW，供暖热负荷为2885kW，冷负荷指标157W/m2，供暖热负荷指标104W/m2。附属建筑面积8127m2，冷负荷为470kW，新风热负荷为380kW，供暖热负荷为308kW，冷负荷指标58W/m2，供暖热负荷指标37W/m2。

3.2 暖通空调冷源

这次暖通空调工程采取2 台1233kW 变频螺杆式冷水机组，变频螺杆式冷水机组冷冻水供回水温度分别为6℃、13℃，冷却水进水温度、出水温度分别为30℃、35℃，包含两个制冷回路，两个制冷回路相互备用协作。

3.3 暖通空调热源

该植物园设置4 台3500kW 燃气承压热水锅炉，用于承担展览温室及生产温室的空调热负荷和供暖热负荷，3 用1 备。锅炉供水温度、回水温度95℃、70℃，设置两组板式热交换器，通过热交换后分别提供水温度、回水温度为90℃、65℃的温室供暖热水（包含景观池水加热热水）和供回水温度为75℃、55℃的空调热水。其中供暖板换承担的供暖总负荷为5471kW；空调板换承担的空调热负荷为3628kW。

3.4 暖通空调水系统

该暖通空调水系统选择空调冷水系统为两管制一次泵变流量系统，水管路为两管制的一级泵闭式机械循环系统。能源中心空调冷水泵按一级设置，一级泵为变频水泵，冷水管各主要分支管均设有能量计量装置。

展览温室空调及供暖热水系统均采用二次泵变流量系统，一级泵为定频水泵，二级泵为变频水泵，热水管各主要分支管均设有能量计量装置。

4 暖通空调空气处理系统

4.1 附属建筑暖通空调空气处理系统

附属建筑主要为满足人员舒适，室内暖通空调空气处理系统设置风机盘管及新风系统，并且增加排气扇，使餐厅中的废气排到室外，维持餐厅内空气清新。

4.2 各植物馆内暖通空调空气处理系统

该植物园中，在主人行道上和入口处设置全空气空调系统，地送风形式，满足一定范围内人流区域的舒适感。夏季地送风温度18℃，冬季地送风温度20℃。新风量按1 次/h 计算，以在冬季维持室内正压。新风空调箱设置在温室周边或地下空调机房内。新风空调箱设置初、中效过滤器，设置高压微雾加湿。

各馆还有馆内内水喷雾装置，热带雨林馆内还有瀑布水系等景观加湿。

5 暖通空调通风系统

5.1 夏季和过度季通风

采用可开启外窗进行自然通风，同时顶部适当遮荫，以满足夏季植物区降温要求，温室植物区温度略低于室外温度。下、中部侧窗为进风，顶部天窗为排风，使室外风流能通过温室植物区，带走热量。

5.2 冬季通风

设置机械循环通风，垂直循环：设垂直通风柱，在温室高位吸入下部低位送出同时，在温室顶部设温室专用风扇，风向垂直向下。水平循环：根据各温室的空间高度，在距地面8～10m 处沿幕墙设置温室专用循环风机。以上措施是以消除冬季室内温度梯度过大现象，同时在冬季温室无自然通风情况下，亦保持温室内有风速流过叶片，满足植物的光和作用和蒸腾作用的要求。冬季室内温度梯度不大于10℃，当温室顶部温度大于0～2m 处10℃时，顶部喷雾降温，同时，垂直循环风机动作，排除温室顶部的高温空气。

5.3 垂直机械循环通风系统

垂直机械循环通风系统亦可以直接排出室外。当雨天无法开启外窗时，开启此系统。当夏季开启自然通风和遮阴系统时，植物区域温度仍大于30℃时，开启此系统和喷雾系统，利用水的汽化吸热降低周围温度，并将高温高湿空气排出室外。

6 暖通空调自控系统

展览温室环境自动控制是为使植物正常生长的控制系统，通过调节温室内大气和土壤环境指标，使之达到类似展示植物原生长地的生存环境，促进植物的良好生长。同时，展览温室环境自动控制需要尽可能提高光和作用速率，降低呼吸作用速率，协调植物蒸腾作用、同化作用和二氧化碳的分布，从而使植物得以将光和作用的产物转化为干物质储存，植物才会表现出旺盛的生长态势。

6.1 温室自动控制具体内容

（1）温度控制——空调系统、供暖系统、自然开窗系统、遮荫系统、喷雾系统、垂直机械排风系统。

（2）相对湿度控制——喷雾系统。

（3）风速控制——水平循环风机系统、垂直机械排风系统。

（3）二氧化碳控制——自然开窗系统、空调系统、水平循环风机系统、施肥管理系统。

（5）光照控制——补光系统、遮荫系统。

（6）土壤温、湿度——灌溉系统、施肥管理系统。

6.2 暖通空调箱自控

该植物园暖通空调工程中，夏天，暖通空调箱依据全新风运转，由新风送入空气温度控制表进行调节阀自控；冬天，参考室内和室外压力差值，对新风阀予以调控，调整暖通空调箱具体新风量，保证馆内维持正压[3]。参考室外温度值调节新风相关预热管具体水流大小[4]。参考新风送入空气温度及湿度调整加热管对应水流大小及加湿器具体加湿量大小。参考馆内湿度调整气水喷雾加湿系统具体运转等。

7 结束语

综上所述，将太原植物园展览温室暖通空调工程用作例子，探索暖通空调技术方面进步对现代建筑形成的影响作用，通过确定馆内主要设计指数，满足热带雨林植物、沙生植物、珍稀植物和四季花卉及人对于温度值和湿度值需求，并研究该暖通空调冷负荷、热负荷、冷源、热源、水系统及空气处理系统、通风系统、自控系统等，充分保障植物对馆内环境具体要求，保证植物可正常生长，并提高人的舒适性。