下载文档原格式
模拟分析预测工程设计应用栏 首 语 在建筑方案和建筑设备系统方案的论证过程中,用模拟分析的方法,预测不同季节和可能出现的各种工况下建筑环境和设备系统将出现的现象,从而使设备系统在全年各种工况下都能满足室内环境控制的要求,并都具有较高的用能效率。
这是目前国际上建筑和设备系统设计领域研究发展的重要方向,也是从根本上实现新建建筑节能的基础。
这种基于模拟分析的方案分析与论证环节,是提高建筑设计质量,保证建筑和设备系统具有良好性能的基础。
目前国内许多重要的建筑项目都请一些著名的国际咨询公司作方案分析和咨询,其主要内容也是通过模拟分析方法对各种工况下的性能进行预测,进而实现建筑方案和设备系统的优化。
因此,怎样在方案论证中使用好模拟分析这一方法,既是建筑节能需要,更是提高我国建筑设计水平,增强市场竞争能力的要求。
在这样一个背景下,国内一些设计院已经意识到掌握这一技术手段在未来设计市场竞争中的重要性,开始安排技术储备,并组织技术人员在一些重要项目中尝试这一新的方法。
经过最近几年的发展,我们欣喜地看到,模拟分析与预测在一些设计院已经开始真正被用来解决实际工程问题,并且在多个方面取得有意义的成果。
许多设计院已经从这样的工作中尝到甜头。
模拟分析和预测不再是单纯的学术研究或者仅作为某种展示手段,她正在实实在在地作为有效的工具,帮助我们解决设计中的实际问题,使建筑环境设计实现从单工况设计上升到全工况设计、从集总参数设计发展到“场”的分布参数设计这样的飞跃。
这将带动整个建筑设计,尤其是建筑环境系统设计的发展。
为了反映这一变化,本刊特地组织了部分工程设计应用成果文章,形成这一专栏。
这些文章非常有代表性地反映了我国建筑设计界使用模拟分析手段辅助进行方案论证的现状。
所涉及的建筑中,既有普通的公共建筑,也有大型交通枢纽、花卉中心,还有工业厂房。
模拟分析所针对的问题,既有围护结构分析与负荷预测,也有冷源配置、空调系统的选择、新风量的优化以及气流场、温度场和照度的分布。
49科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald 工 业 技 术1 工程概况上海辰山植物园展览温室工程位于辰山植物园东北地块,为一座新建的大型市政公共建筑,该工程为上海市“十一五”规划中生态建设的主要项目,建成后将是集建筑学、植物学、生态学、建筑环境工程、美学为一体的综合项目。
本工程是由A 、B 、C 区组成的三个椭球体异形空间曲面温室建筑,整体为三向网格划分的铝合金空间大节段复杂曲拱网壳结构(C区外观如图1所示)及玻璃面板的组合,三个温室建筑高度分别为:21.41m、19.65m 、16.92m ;投影面积约为:5554m 2、4525m 2、2796m 2,温室A 南北向长轴约203m ,东西向短轴约33m ,温室B 长轴约128m /99m ,短轴约39m ,温室C 长轴约110m,短轴约33m。
各区跨度均较大,该跨度的铝合金网壳结构,在国内乃至国际类似建筑中的应用尚属首次。
本工程网壳结构材料选用T 6061-T 6型铝,结构杆件采用工字形挤压型材,板式节点铆接的支撑体系组成结构体系;节点板采用不少于8mm厚T6061-T6铝材;紧固件材料采用7075-T73阳极氧化铝或300系列不锈钢,密封材料选用硅酮材料,J S -2000,结构胶选用JS-6000。
2 重点、难点分析由于本工程结构形状特殊且跨度较大,目前在同类大跨度结构中的应用尚不多见,根据查阅相关资料,目前类似结构的施工质量控制技术仅在文献[1-3]中有所论述,结合本工程的实际,在施工中存在较多的难点,具体如下:体型复杂,成熟经验较少;椭球体空间测量定位难,测量精度要求较高;预埋件埋设精度、支座滑移构造、节点及构件制作的安装精度高,误差控制难度较大;玻璃幕墙安装风险大,拼接缝防水要求较高;需制定相应施工规程及质量验收标准。
3 施工控制技术3.1节点加工质量控制按照设计方案,需要各种规格节点约一万余件,节点选用6061的高强度铝合金板材为加工原材料,根据工程外型需要,大部分节点平面折弯角度会略有不同,每一块节点的整体外形的微小差异,是保证整体拼装建筑效果的关键,图2中体现了节点在整体建筑中起到的作用。
上海辰山植物园华东地区规模最大的综合性植物园上海辰山植物园位于上海市松江区佘山国家森林公园西南3km处，占地面积207hm2，为华东地区规模最大的植物园。
植物园于2022年1月23日对外开放，由上海市政府与中国科学院以及国家林业局、中国林业科学研究院合作共建，是一座集科研、科普和观赏游览于一体的AAAA级综合性植物园。
园区延续原有的山水骨架，建造了矿坑花园、岩石草药园等20多个专类园，并从世界各地引种珍稀植物9000余种，构成绿环、山体、特质植物展示区三大空间。
矿坑花园在矿坑花园可以观看到鬼斧神工的壮观地貌。
瀑布从近百米高的悬崖峭壁上飞流直下，犹如两条白龙在戏水；水面幽碧的深潭是采石场遗留下来的矿坑。
栈道没有生根固定在山体上，其上人多的时候，走起来晃晃荡荡，为游客平添了几分乐趣。
穿过由石梁开凿成的“一线天”，沿水面浮桥绕过潭中孤岛，便进入了山中隧道。
脚踏错落有致的青石台阶，见湖面倒映辰山，恍若水天一色。
药用植物园穿过惊险奇趣的山中隧道，便到达药用植物园。
眼前是形态各异的岩石形成的有趣画面，也可以看到一些从未见过的药用植物、岩生植物和芳香植物，有的来自邻近各省，有的来自遥远的美国、德国和荷兰等国。
盲人植物园从药用植物园出来，一直向东便到达盲人植物园。
这个园区，是以视力障碍者为服务对象的专类特色园区，盲道曲径通幽。
园內针对盲人的触觉、听觉、嗅觉等需求，相应地种植了无毒、无刺，具有明显的嗅觉特征、植株形态独特、色彩鲜艳的植物。
此外，园内还设置了中文、英文、盲文和语音系统介绍，并设有适合盲人使用的扶杆、憩亭、厕所等无障碍设施。
整个盲人植物园形状如同一颗米粒。
它以“一米阳光”为主题，表达了和谐社会的人文关怀，也突出了共享、人文精神和人性化的理念。
展览温室园中最精彩的地方是展览温室。
它由3个独立的温室组成，建筑皆为金属骨架和玻璃墙构造，横卧在一片嫩绿的草坪上，好似几条特大号的“蚕宝宝”。
3个温室分别是珍奇植物馆、沙生植物馆、热带花果馆，占地总面积12608m2。
展览馆暖通空调设计摘要：根据展览馆的建筑特点，结合工程实例，介绍某展览馆建筑的暖通空调设计。
关键词：展览馆;分层空调;地板采暖;机械通风Abstract: according to the architectural features of the exhibition hall, combined with the engineering practice, this paper introduces the building a museum hvac design.Keywords: exhibition hall; Layered air conditioning; Floor heating; Mechanical ventilation1 引言展览馆空调采暖系统并不复杂，设计时应结合该建筑的特点并与先进技术相结合，选择合适的空调采暖系统，使该工程功能合理，经济、舒适，成为节能环保具有现代化水平的展馆。
2 工程概况本工程建设地点位于吉林省长春市，项目由两个建筑单体组成，分为主展馆与辅展馆。
总建筑面积约为5.6万平方米，是两座集展览、会议、商务服务、办公接待为一体的现代化综合建筑。
本文仅以主展馆为例：主展馆建筑面积为41411m², 共设四个独立展厅，可提供1246个国际标准展位。
主要使用功能为具有展示、展销、服务、管理、收藏制作、设计、维修及配套办公等功能。
建筑高度15.08m(檐口至-0.200m 室外地面)；23.28m (檐口至-8.200m室外地面)。
3 室内设计参数表1序号房间名称夏季冬季新风量噪声要求干球温度℃相对湿度% 干球温度℃相对湿度% m³/h•人dB（A）1 展厅26 65 18 40 15 ≤502 入口大厅26 65 16 40 10 ≤503 办公26 65 20 - 30 ≤404 装卸车间26 65 18 - 20 ≤504空调采暖系统冷热源根据该展览馆的使用功能要求，整个展馆开馆时间定于春、夏、秋三季，尤其是该展览馆展会主要为农博会，展会集中在每年的8月份，在此期间，空调容量需考虑所有展馆均全面投入使用的情况下，能满足室内设计温、湿度的要求。
上海辰山植物园展览温室的建设与思考
杨庆华;黄卫昌;胡永红
【期刊名称】《中国园林》
【年(卷),期】2013(029)009
【摘要】通过总结分析国内外植物园展览温室的特点,在继承传统和结合新的需求的基础上,提出了上海辰山植物园展览温室的定位,从布展原则、布展主题、植物配置方面探讨如何建设展览温室,并从物种多样性、景观创新、功能拓展方面进行展览温室建设的思考,以期为今后展览温室的建设和发展提供参考.
【总页数】4页(P81-84)
【作者】杨庆华;黄卫昌;胡永红
【作者单位】上海辰山植物园上海201602;上海辰山植物园上海201602;上海辰山植物园上海201602
【正文语种】中文
【中图分类】S688
【相关文献】
1.展览温室景观植物的配置——以上海辰山植物园热带花果馆为例 [J], 卫辰;汪艳平
2.新建展览温室土壤理化性状变化——以上海辰山植物园热带花果馆为例 [J], 彭红玲
3.上海辰山植物园展览温室植物栽培与管理 [J], 刘剑;王晓俐
4.上海辰山植物园温室玻璃天幕构造分析 [J], 彭淑娟;高建明
5.上海辰山植物园展览温室室内环境控制系统和管理 [J], 潘建国
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
上海辰山植物园展览温室室内环境控制系统和管理潘建国【期刊名称】《《吉林农业C版》》【年(卷),期】2011(000)007【总页数】2页(P236,235)【关键词】展览温室; 环境控制; 系统; 流程【作者】潘建国【作者单位】上海辰山植物园上海 201602【正文语种】中文【中图分类】S6-3保持展览温室内植物景观的优美观赏特性和持续观赏效果是展览温室一个重要的管理目标，温室室内环境控制系统通过调节室内的大气和土壤环境指标，使之达到或接近认为为其设定的标准，使植物保持良好生长。
温室环境控制在所有室内环境控制中是最困难的，除了要监控温度和湿度外，还需兼顾土壤水分、光照度、CO2浓度、EC值和pH值等。
由于温室环境控制的对象种类繁多，在不同生长阶段的需求也各不相同，而且受能源、资金、劳动力等资源的限制及市场与天气变化的影响，温室环境控制必须在极有效率的状态下进行。
1 辰山植物园展览温室概况上海辰山植物园位于上海松江区佘山山系中的辰山，总占地面积约207hm2，展览温室位于植物园东北角，总建筑面积21000m2，其中展览面积为12600m2，现有植物种类3000多种，由热带花果馆、沙生植物馆和珍奇植物馆三个独立的温室组成，是国内乃至亚洲最大的展览温室。
2 辰山植物园展览温室室内环境控制系统辰山植物园三个独立温室采用独立分区的智能环境控制系统，自动调整与启动各种设备装置，调节温度、湿度、光照条件等，整个控制系统包括计算机管理系统、数据采集系统以及自控设备系统：传感器系统包括：开窗传感器、窗位传感器、风向传感器、风速传感器、光照传感器、室外温度传感器、水管传感器、温湿度传感器、雨感传感器等。
自控设备系统包括：开窗机系统、遮阳帘系统、送排风系统、加温系统、循环风系统、喷雾系统等。
自控设备系统具体情况如下：开窗机系统：温室在春、夏、秋季主要采用自然通风方式以满足植物对生长环境的要求，控制方式成组分区控制。
热带花果馆：0-4m高处，约310扇；温室顶部，约409扇；中部12m开气流扰动窗，约58扇。
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、四季花园热带雨林区、四季花园设有空调箱低速送风系统和风机盘管。
过渡季节，在开窗进行自然通风的同时，空调箱将室外新风直接送至室内，加强室内气流流动，使温室内气流更均匀，既满足了植物生长要求，又使人感觉舒适一些。
盛夏，室内温度可达三十多度，因此直接将室外新风处理后再送入温室内。
冬季，将室内回风和室外新风混合，再进行加热、加湿处理，之后，送入室内，以保证温室当中的温度，使室内形成一定的气流，并使室内空气新鲜和维持一定的正压。
温室为全玻璃结构的高大空间，冬季围护结构的耗热量很大，散热器的单位长度散热量较小，要分上下二层布置，影响玻璃幕墙的美观，因此，选用散热量大的风机盘管作为散热设备。
4.2.1 空调箱热带雨林区和四季花园共设有四台叠式空调箱，每台风量为30000 m3/h，并配有变频控制器以调节风量。
空调箱由新风预热段、混风段、表冷/加热段、高压喷雾加湿器和湿膜挡水板组成的加湿段以及风机段组成。
为了保证温室内景观的完整性，送风管敷设在温室主要道路下的地沟内，送风口布置在道路的两侧，送风方向对着道路，以避免气流直接吹在植物上，风口形式为下送百叶风口，并与景观布置相结合。
送风口风速为5m/s，在主要道路周围形成一个局部的空调环境，集中回风口设在机房侧墙上。
夏季运行时，由于室内回风温度与室外新风相差无几，并且，为了提供植物光合作用所需的二氧化碳，空调箱采用全新风工况。
室外新风处理到22℃，再送入室内，22℃的气流出风口后，立即扩散，形成一个较凉爽的空间。
此时，每台空调箱风量通过变频调速降至25000 m3/h。
冬季运行时，室外新风经预热至10℃，与室内回风混合，再进行加热，最后，经等焓喷雾加湿后送至室内。
每台空调箱总风量为30000 m3/h，最小新风量为7500 m3/h，此时，可维持室内0.5次/时的新风换气量，新风量的大小可根据室内外压差进行调节，以保证温室处于正压状态。
4.2.2 风机盘管在热带雨林区和四季花园中，各布置了56台明装立式风机盘管，风机盘管安装在温室外墙下部的地面上。
风机盘管仅在冬季运行，负担温室的围护结构热负荷。
风机盘管采用了耐腐蚀铝翅片和耐腐蚀镀锌钢板，可长期在湿度较高的环境下运行。
4.2.3 加湿植物通常都喜欢空气湿润，尤其是热带雨林，热带雨林一般比较高大，从根部到树冠均有湿度要求，因此，温室上部也应进行湿度控制。
温室内加湿措施主要有以下几种：（1）空调箱内设有高压水喷雾加湿膜挡水板，除夏季外，其他季节均可对室外新风进行加湿；（2）采用气水混合加湿系统对温室进行直接加湿，系统由空压机、加压泵、气体输送管路、水管和喷头组成，多组喷头均匀的布置在温室上部，系统可全年进行加湿；（3）温室内设有水池、瀑布，以及给植物浇水均起到调节室内湿度的作用；（4）热带雨林区局部设有人工降雨区，可以模仿自然界的小雨、中雨。
措施（2）至（4），在夏季还可起到降温的作用。
5.通风系统通风的目的是排除室内的余热和余湿，补充新鲜空气，和维持室内的气流场，通风换气有自然通风和机械通风两种方式。
5.1 自然通风自然通风主要利用温室下部进风口与上部排风口之间的热压差来进行的，自然通风的换气量一般较大，而且不需消耗任何能源，因此应尽可能的利用自然通风。
温室两侧墙下部设有进风窗，上部设有排气窗，室外空气进入温室后，可以从对面的上部排风口排出，在过渡季节和夏季，根据室内、外温度及风向，进行手动控制或遥控。
由于自然换气的换气量难以人工控制，在强风、下雨等恶劣天气和严寒期，自然通风难以实现。
5.2 机械通风经计算，热带雨林区机械通风量为203100 m3/h，四季花园机械通风量为188400 m3/h，换气次数约为6次/时左右，在热带雨林区和四季花园的屋顶最高点各布置了8台低噪声轴流风机。
当自然通风不能保证温室内的温、湿度要求时，可启动轴流风机进行机械通风。
5.3 冬季温度梯度冬季，温室进行采暖时，布置在温室内四周的风机盘管送出的热空气沿着侧墙上升，最后，汇集在温室屋架下部，同时空调箱送入温室中部的热空气也将上升，从而产生下部温度较低而上部温度较高的现象，即所谓的温度梯度。
这种空气温度不均匀现象的存在对高大树木的生长发育是极其不利的，并且，为了确保温室内的最低温度高于15℃，势必要消耗更多的能源，因此必须降低冬季温室内的温度梯度，使温室内温度更均匀。
减少温度梯度的传统做法是在温室上部装设大量的吊扇，这种方法是行之有效的，缺点是影响室内的美观。
本工程中，在温室屋架上设有10台射流风机，风机向下喷出高速气流，利用气流的卷吸作用，使温室内部的冷、热空气得到充分的混合。
这种方式需要的风机数量少，可安装在比较隐蔽的空间内。
6.空调自控系统空调自控系统包括室内外空气参数的测定、通风系统的控制、风机盘管的控制、空调箱的控制、加湿系统的控制、锅炉热水系统的控制和冷冻水系统的控制。
