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文檔簡介
上海植物園展覽溫室空調(diào)設(shè)計摘要:簡要介紹了上海植物園展覽溫室的空調(diào)系統(tǒng)、通風系統(tǒng)和自控系統(tǒng)的設(shè)計,根據(jù)展覽溫室的特點,著重介紹了為滿足熱帶植物對環(huán)境的要求,而采取的通風、加濕、溫度控制以及高大空間溫度梯度的控制等方而的措施。關(guān)鍵詞:展覽溫室熱帶雨林通風溫度梯度射流風機概況上海植物園展覽溫室位于環(huán)境優(yōu)美的上海植物園內(nèi),總建筑而積為4900m:,建筑最高點為29.4m,屬于大型展覽溫室。整個建筑為單層空曠房屋結(jié)構(gòu),屋面和幕墻均采用單層網(wǎng)架,為了滿足溫室內(nèi)植物生長對光照的要求,溫室屋面、側(cè)墻均采用單層透明玻璃幕墻,玻璃帚墻總而積為8816m"o展覽溫室由熱帶雨林區(qū)、四季花園、果吧、貴賓室、輔助用房組成(見圖1)。熱帶雨林區(qū)建筑面積為2150m2,種植有中國原產(chǎn)、具有較高觀賞價值的熱帶和亞熱帶植物。四季花園建筑而積為1880m2,種植的植物以花期各異的熱帶觀賞花木為主。熱帶雨林區(qū)與四季花園展區(qū)分開布置,但內(nèi)部空間不加分隔。能源中心由變配電站、冷凍機房、鍋爐房和水泵房組成,能源中心設(shè)置于展覽溫室外,位于溫室的北側(cè)。設(shè)計標準2.1室外設(shè)計參數(shù)夏季室外設(shè)計參數(shù)為:空調(diào)計算干球溫度34°C,濕球溫度28.2°C,通風計算干球溫度32°Co冬季,上海市極端最低溫度為-10.1°C,極端最低溫度平均值為-6.7°C,空調(diào)計算干球溫度-4°C,采暖計算干球溫度為-2°Co由于熱帶植物對環(huán)境溫度要求較高,短時間的低溫將影響熱帶植物的生長,甚至使某些熱帶植物遭受滅頂之災(zāi),因此,選用室外計算溫度時,應(yīng)考慮這一特殊要求o采暖計算干球溫度為歷年平均不保證五天的R平均溫度,空調(diào)計算干球溫度為歷年平均不保證一天的日平均溫度,采用這兩種計算溫度得到的熱負荷結(jié)果偏小,難以滿足溫室內(nèi)溫度的可靠性要求,如采用極端最低溫度,可靠性是最大的,但設(shè)備裝機容量很大,設(shè)備的利用率較低,初投資較高,因此,在本工程中選用了極端最低溫度平均值作為熱負荷計算參數(shù),并且確定鍋爐容量時考慮了1.3的余量系數(shù),系統(tǒng)具有一定的經(jīng)濟性也有較大的可靠性。室內(nèi)設(shè)計參數(shù)熱帶植物要求的環(huán)境溫度、濕度最好是均一的,尤其是酷暑和嚴寒時,植物生長的適宜溫度為25°C左右,濕度為80%左右。在一個面積達4000m'的全玻璃幕墻結(jié)構(gòu)的高大空間內(nèi),全年保持25°C的恒溫和80%的恒濕,在技術(shù)上是難以實現(xiàn)的,并且將會造成能源的極大浪費。因此,室內(nèi)溫度的確定,在滿足植物生存的基木要求的條件下,還應(yīng)考慮技術(shù)實現(xiàn)的難易程度和能源的節(jié)約等因素。一般來說,溫室溫度全年應(yīng)保持在15°C以上,如低于15°C,植物可能會出現(xiàn)生理障礙。綜合植物生長要求、節(jié)能、技術(shù)容易實現(xiàn)等各方而的因素后,得到的溫濕度等參數(shù)列于表1。表1室內(nèi)主要設(shè)計參數(shù)表房間名稱夏 季冬 季新風量/[m3/(h.A)]干球溫度/°C相對濕度/%干球溫度/°C相對濕度/%熱帶雨林區(qū)W35275215265四季花園W32250215250果吧、貴賓室26W6518235302.3熱帶雨林溫室空調(diào)設(shè)計的特殊性展覽溫室是以展示植物為中心的,并給觀賞者以暫時的舒適環(huán)境,因此,溫室空調(diào)系統(tǒng)的主要任務(wù)就是在為展示植物提供必需的生存、生長環(huán)境的同時,也要為觀賞者營造較為舒適的環(huán)境。植物的生長發(fā)育要受到光(日照、照明)、溫度、濕度、氣流和土壤環(huán)境等條件的影響。陽光對于植物而言是最重要的因素,為了讓溫室植物得到足夠的陽光,溫室結(jié)構(gòu)必須全部采用透光性好的玻璃,如此,室內(nèi)環(huán)境很容易受到室外環(huán)境的干擾,給空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計帶來較大的難度。熱帶雨林一般生存在高溫、高濕的熱帶、亞熱帶地區(qū),其生長的適宜溫度為25°C左右,濕度為80%左右,為了節(jié)能,夏季一般將溫室內(nèi)溫度控制在35°C以下,這樣的環(huán)境對于觀賞者是毫無舒適可言,因此,在道路、休息區(qū)等人員滯留的空間應(yīng)進行局部降溫,以形成局部涼爽的舒適空間。冬季,室內(nèi)溫度最低在15°C以上,觀賞者一般可以通過衣服來調(diào)節(jié)溫度。氣流會影響植物的呼吸作用和蒸騰作用,也會影響溫室內(nèi)的溫、濕度的均勻性。在整個溫室內(nèi),氣流流速保持在0.5in/s左右是最佳的,因為適當?shù)臍饬骺梢源龠M植物的呼吸作用和蒸騰作用。需要注意的是熱風或冷風不能直接吹在植物上,因為溫差大的氣流將引起植物的生理障礙,并且,超過5.0m/s的風速還會給植物造成物理障礙。氣流流場較差易影響一些植物的蒸騰作用,造成植物根部過于濕熱而腐爛。當然,適當?shù)臍饬饕矔谷烁杏X涼爽。因此,在進行空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計時,在節(jié)能的原則下,首先應(yīng)考慮熱帶雨林對溫室環(huán)境的要求,再考慮人的舒適性問題。空調(diào)冷熱源和水系統(tǒng)3.1冷、熱負荷夏季,果吧、貴賓室冷負荷為115kW,溫室內(nèi)的主要道路設(shè)有局部全新風空調(diào)系統(tǒng),該部分冷負荷為977kW,總冷負荷為1092kWo冬季,果吧、貴賓室空調(diào)熱負荷為79kW,熱帶雨林區(qū)圍護結(jié)構(gòu)熱負荷為930kW,四季花園圍護結(jié)構(gòu)熱負荷為912kW,通過門、窗縫隙的冷風滲透量為30000m3/h,該部分熱負荷為392kW,總熱負荷為2313kWo冷源選用一臺螺桿式冷水機組,制冷量為1116RW,機組配有雙制冷回路。雙制冷回路相互獨立,運行時互不干擾,當其中一個回路出故障,另一回路可以繼續(xù)運行。熱源溫室總熱負荷為2313kW,老溫室冬季熱負荷為698kW,考慮了15%的管路損失后,總熱負荷為3463kW,選用兩臺燃油熱水鍋爐,每臺鍋爐的供熱量按總熱負荷的65%確定,單臺鍋爐供熱量為2300kW,當其中一臺出現(xiàn)故障需要檢修時,另外一臺還能提供65%的熱量,以保證重要區(qū)域的最低溫度要求。并配有兩組板式換熱器,其換熱量與鍋爐供熱量相等。
圖1平面圖水系統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng)為二管制、同程式系統(tǒng),冷凍水循環(huán)泵為一次定速泵,空調(diào)熱水系統(tǒng)為二次泵系統(tǒng),鍋爐側(cè)水泵為定速泵,以保證鍋爐內(nèi)的流量恒定,由于溫室熱負荷變化較大,負荷側(cè)水泵為變頻調(diào)速泵,根據(jù)水系統(tǒng)的壓差調(diào)節(jié)熱水流量。空氣處理系統(tǒng)4.1果吧、貴賓室果吧、貴賓室而積較小,適合采用風機盤管加新風系統(tǒng)的空調(diào)方式,并且設(shè)有排氣扇將室內(nèi)廢氣排至室外。4.2熱帶雨林區(qū)、四季花園熱帶雨林區(qū)、四季花園設(shè)有空調(diào)箱低速送風系統(tǒng)和風機盤管。過渡季節(jié),在開窗進行自然通風的同時,空調(diào)箱將室外新風直接送至室內(nèi),加強室內(nèi)氣流流動,使溫室內(nèi)氣流更均勻,既滿足了植物生長要求,又使人感覺舒適一些。盛夏,室內(nèi)溫度可達三十多度,因此直接將室外新風處理后再送入溫室內(nèi)。冬季,將室內(nèi)回風和室外新風混合,再進行加熱、加濕處理,之后,送入室內(nèi),以保證溫室當中的溫度,使室內(nèi)形成一定的氣流,并使室內(nèi)空氣新鮮和維持一定的正壓。溫室為全玻璃結(jié)構(gòu)的高大空間,冬季圍護結(jié)構(gòu)的耗熱量很大,散熱器的單位長度散熱量較小,要分上下二層布置,影響玻璃幕墻的美觀,因此,選用散熱量大的風機盤管作為散熱設(shè)備。4.2.1空調(diào)箱熱帶雨林區(qū)和四季花園共設(shè)有四臺疊式空調(diào)箱,每臺風量為30000m3/h,并配有變頻控制器以調(diào)節(jié)風量??照{(diào)箱由新風預(yù)熱段、混風段、表冷/加熱段、高壓噴霧加濕器和濕膜擋水板組成的加濕段以及風機段組成。為了保證溫室內(nèi)景觀的完整性,送風管敷設(shè)在溫室主要道路下的地溝內(nèi),送風口布置在道路的兩側(cè),送風方向?qū)χ缆?,以避免氣流直接吹在植物上,風口形式為下送百葉風口,并與景觀布置相結(jié)合。送風口風速為5m/s,在主要道路周圍形成一個局部的空調(diào)環(huán)境,集中回風口設(shè)在機房側(cè)墻上。夏季運行時,由于室內(nèi)回風溫度與室外新風相差無幾,并且,為了提供植物光合作用所需的二氧化碳,空調(diào)箱采用全新風工況。室外新風處理到22°C,再送入室內(nèi),22°C的氣流出風□后,立即擴散,形成一個較涼爽的空間。此時,每臺空調(diào)箱風量通過變頻調(diào)速降至25000m°/ho冬季運行時,室外新風經(jīng)預(yù)熱至10°C,與室內(nèi)回風混合,再進行加熱,最后,經(jīng)等焙噴霧加濕后送至室內(nèi)。每臺空調(diào)箱總風量為30000m3/h,最小新風量為7500m7h,此時,可維持室內(nèi)0.5次/時的新風換氣量,新風星的大小可根據(jù)室內(nèi)外壓差進行調(diào)節(jié),以保證溫室處于正壓狀態(tài)。2.2風機盤管在熱帶雨林區(qū)和四季花園中,各布置了56臺明裝立式風機盤管,風機盤管安裝在溫室外墻下部的地而上。風機盤管僅在冬季運行,負擔溫室的圍護結(jié)構(gòu)熱負荷。風機盤管采用了耐腐蝕鋁翅片和耐腐蝕鍍鋅鋼板,可長期在濕度較高的環(huán)境下運行。2.3加濕植物通常都喜歡空氣濕潤,尤其是熱帶雨林,熱帶雨林一般比較高大,從根部到樹冠均有濕度要求,因此,溫室上部也應(yīng)進行濕度控制。溫室內(nèi)加濕措施主要有以下幾種:(1)空調(diào)箱內(nèi)設(shè)有高壓水噴霧加濕膜擋水板,除夏季外,其他季節(jié)均可對室外新風進行加濕;(2)采用氣水混合加濕系統(tǒng)對溫室進行直接加濕,系統(tǒng)由空壓機、加壓泵、氣體輸送管路、水管和噴頭組成,多組噴頭均勻的布置在溫室上部,系統(tǒng)可全年進行加濕;(3)溫室內(nèi)設(shè)有水池、瀑布,以及給植物澆水均起到調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度的作用;(4)熱帶雨林區(qū)局部設(shè)有人工降雨區(qū),可以模仿自然界的小雨、中雨。措施(2)至(4),在夏季還可起到降溫的作用。通風系統(tǒng)通風的目的是排除室內(nèi)的余熱和余濕,補充新鮮空氣,和維持室內(nèi)的氣流場,通風換氣有自然通風和機械通風兩種方式。自然通風自然通風主要利用溫室下部進風口與上部排風口之間的熱壓差來進行的,自然通風的換氣量一般較大,而且不需消耗任何能源,因此應(yīng)盡可能的利用自然通風。溫室兩側(cè)墻下部設(shè)有進風窗,上部設(shè)有排氣窗,室外空氣進入溫室后,可以從對而的上部排風口排出,在過渡季節(jié)和夏季,根據(jù)室內(nèi)、外溫度及風向,進行手動控制或遙控。由于自然換氣的換氣量難以人工控制,在強風、下雨等惡劣天氣和嚴寒期,自然通風難以實現(xiàn)。2機械通風經(jīng)計算,熱帶雨林區(qū)機械通風量為203100m3/h,四季花園機械通風量為188400m'/h,換氣次數(shù)約為6次/時左右,在熱帶雨林區(qū)和四季花園的屋頂最高點各布置了8臺低噪聲軸流風機。當自然通風不能保證溫室內(nèi)的溫、濕度要求時,可啟動軸流風機進行機械通風。3冬季溫度梯度冬季,溫室進行采暖時,布置在溫室內(nèi)四周的風機盤管送出的熱空氣沿著側(cè)墻上升,最后,匯集在溫室屋架下部,同時空調(diào)箱送入溫室中部的熱空氣也將上升,從而產(chǎn)生下部溫度較低而上部溫度較高的現(xiàn)象,即所謂的溫度梯度。這種空氣溫度不均勻現(xiàn)象的存在對高大樹木的生長發(fā)育是極其不利的,并且,為了確保溫室內(nèi)的最低溫度高于15°C,勢必要消耗更多的能源,因此必須降低冬季溫室內(nèi)的溫度梯度,使溫室內(nèi)溫度更均勻。減少溫度梯度的傳統(tǒng)做法是在溫室上部裝設(shè)大量的吊扇,這種方法是行之有效的,缺點是影響室內(nèi)的美觀。本工程中,在溫室屋架上設(shè)有10臺射流風機,風機向下噴出高速氣流,利用氣流的卷吸作用,使溫室內(nèi)部的冷、熱空氣得到充分的混合。這種方式需要的風機數(shù)量少,可安裝在比較隱蔽的空間內(nèi)??照{(diào)自控系統(tǒng)空調(diào)自控系統(tǒng)包括室內(nèi)外空氣參數(shù)的測定、通風系統(tǒng)的控制、風機盤管的控制、空調(diào)箱的控制、加濕系統(tǒng)的控制、鍋爐熱水系統(tǒng)的控制和冷凍水系統(tǒng)的控制。室內(nèi)外空氣參數(shù)的測定需要測定的室外空氣參數(shù)包括室外干球溫度、濕球溫度、風速和風向。室內(nèi)空氣參數(shù)主要包括室內(nèi)的溫度和濕度,溫感器共設(shè)有56個,其中熱帶雨林區(qū)設(shè)有41個,四季花園設(shè)有15個,溫度測定點分別設(shè)在1.5米、7米、8米、15米、22米、29米的高度上。濕度感受器共設(shè)有26個,其中熱帶雨林區(qū)設(shè)有19個,四季花園設(shè)有7個,濕度測定點分別設(shè)在1.5米、6米、15米、29米的高度上。此外,還設(shè)有室內(nèi)高溫、低溫報警。2通風系統(tǒng)的控制通風系統(tǒng)的控制包括進風窗和排氣窗開閉的遙控、排風機的遙控。3風機盤管的控制溫室內(nèi)風機盤管按組進行控制,每組風機盤管由3至7臺風機盤管組成,并且連接在一根空調(diào)供回水支管上,由一只恒溫器控制回水支管上的電動二通控制閥的開啟度,調(diào)節(jié)通過該組風機盤管的水流量,風機盤管停止運行時,調(diào)節(jié)閥同時關(guān)閉。6.4空調(diào)箱的控制6.4.1夏季,空調(diào)箱在全新風工況下運行,控制器根據(jù)送風溫度控制表冷器回水管上的電動比例調(diào)節(jié)閥。6.4.2冬季,根據(jù)室內(nèi)外壓差信號,控制新風閥來調(diào)節(jié)空調(diào)箱的新風量,以維持溫室處于正壓狀態(tài),防止冷風滲入。根據(jù)室外溫度控制新風預(yù)熱盤管的水流量。根據(jù)送風的溫濕度來調(diào)節(jié)加熱盤管的水流量和加濕器的加濕量。6.5根據(jù)溫室內(nèi)的濕度控制氣水噴霧加濕系統(tǒng)的運行。6.6鍋爐熱水系統(tǒng)和冷凍水系統(tǒng)的控制包括鍋爐運行臺數(shù)控制、板式換熱器的溫度控制、負荷側(cè)的熱水泵變頻控制、壓差旁通控制、以及啟停聯(lián)鎖控制等。總結(jié)7.1溫室空調(diào)通風設(shè)計應(yīng)以溫室內(nèi)的植物為主體,首先應(yīng)滿足植物的生長對環(huán)境的要求,如光照、溫度、濕度、通風換氣等,其次滿足人的舒適性要求。在進行冬季采暖負荷計算時,應(yīng)慎重選用室外計算溫度,應(yīng)考慮到出現(xiàn)極端最低溫度的概率,并且,由于高大空間存在的溫度梯度,按設(shè)定的室內(nèi)計算溫度計算得到的熱負荷將小于實際需要的供熱量,因此,確定制熱設(shè)備的容量時,應(yīng)考慮較大的安全系數(shù)
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