上海建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 包 虹

一、展覽溫室的歷史

覽溫室源于歐洲文藝復(fù)興時(shí)期，隨著文化、技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)自然認(rèn)識(shí)水平的提高而不斷發(fā)展進(jìn)步。根據(jù)其發(fā)展不同歷史時(shí)期可劃分為早期展覽溫室、近代展覽溫室、現(xiàn)代展覽溫室和未來展覽溫室等四各階段。20世紀(jì)后期，展覽溫室的設(shè)計(jì)理念發(fā)生了根本變革，現(xiàn)代展覽溫室營造的是適合不同植物生長的最佳生態(tài)環(huán)境，能模擬自然界不同地理、季節(jié)變化和晝夜差異，適應(yīng)不同植物在各生長階段對(duì)環(huán)境的不同需求。溫室多設(shè)計(jì)成可自動(dòng)控制任一環(huán)境條件的多個(gè)獨(dú)立空間，以適合每種植物生長發(fā)育。

現(xiàn)代展覽溫室已超出了建筑范疇，是園藝、建筑、美學(xué)與現(xiàn)代科技的完美結(jié)合。其知名的有英國皇家植物園邱園、美國密蘇里植物園半球形溫室、英國伊甸園、德國大萊植物園主溫室等等；國內(nèi)大型展覽溫室的發(fā)展始于世紀(jì)之交之際，北京植物園、上海植物園、華南植物園、深圳仙湖植物園、昆明世博園展覽溫室、上海辰山植物園、中國科學(xué)院北京植物園等等。

二、建造展覽溫室的目的及功能

自然界里，各種植物都要求在一定的季節(jié)和一定的地帶、生態(tài)條件才能正常地生長發(fā)育，這是由于它們世世代代所形成的遺傳特性決定的。植物生長環(huán)境中的光照、溫度、水分、土壤介質(zhì)、空氣等因子都對(duì)植物的生長發(fā)育產(chǎn)生重要的生態(tài)作用。環(huán)境中各生態(tài)因子對(duì)植物的影響是綜合的、相互關(guān)聯(lián)、相互制約，也就是說植物生長在綜合的環(huán)境因子中。

展覽溫室以展覽、展示為主要目的，具有主體造型美觀、結(jié)構(gòu)獨(dú)特等特點(diǎn)。其主要功能：搜集、保存植物資源，保護(hù)生物多樣性；對(duì)公眾進(jìn)行科普、環(huán)保教育；為公眾提供四季觀賞奇花異草的場(chǎng)所，發(fā)展旅游；為植物科學(xué)研究提供場(chǎng)所和材料。展覽溫室是集觀光游覽、技術(shù)展示、科普教育于一體的高科技主題展館。展覽內(nèi)容一般包括熱帶雨林植物、熱帶植物、棕櫚科植物、熱帶水生植物、沙生植物（包括多漿植物）、食蟲植物、室內(nèi)花園、陽生植物、盆景植物等多種植物的展示。

三、展覽溫室人工環(huán)境

展覽溫室是一個(gè)由人工控制、展示生長在不同地域和氣候條件的植物及其生存環(huán)境的室內(nèi)空間，它的構(gòu)建和運(yùn)行涉及建筑學(xué)、園藝學(xué)、美學(xué)、生態(tài)學(xué)及管理學(xué)等學(xué)科。溫室環(huán)境控制主要指光照、溫度、水分和相對(duì)濕度、土壤介質(zhì)、通風(fēng)等五個(gè)環(huán)境因素。根據(jù)溫室內(nèi)不同種植區(qū)域的要求，通過人工控制上述環(huán)境因素，營造適合種植區(qū)域植物生長的人工環(huán)境。溫室內(nèi)水分指空氣濕度和土壤濕度，是植物光合作用的原料之一，空氣相對(duì)濕度越大，葉片氣孔打開的程度越高，有利于CO2吸收及光合速率的提高；水分在植物體內(nèi)的傳播是自下而上的，根系從土壤中吸收水分。在水分缺乏時(shí)，植物細(xì)胞會(huì)變小、細(xì)胞壁加厚，植物節(jié)間變短、株型緊湊。其中水分、相對(duì)濕度等因素與給水、排水系統(tǒng)相關(guān)。

以下結(jié)合上海辰山植物園項(xiàng)目分析闡述展覽溫室給水、排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)。

上海辰山植物園建設(shè)目標(biāo)是一座物種豐富、功能多樣、具有世界一流水平的國家植物園，是中國2010年上海世博會(huì)讓綠色來演繹城市，讓生活更美好主題的配套工程。該項(xiàng)目位于上海松江區(qū)松江新城北側(cè)，佘山西南，規(guī)劃用地面積約為228.2公頃。

辰山植物園是以綠色生態(tài)為主題的國家級(jí)植物園，綠環(huán)是上海辰山植物園總體規(guī)劃上一大亮點(diǎn)，展覽溫室建在綠環(huán)上，為上海辰山植物園內(nèi)經(jīng)典之作。展覽溫室由熱帶花果館、沙生植物館和珍奇植物館3個(gè)單體溫室組成溫室群，總面積為12608m2。熱帶花果館建筑面積5500m2，高度達(dá)20m；沙生植物館建筑面積4500m2，最高達(dá)18m；珍奇植物館建筑面積2800m2，高度18m。其建筑形態(tài)獨(dú)特，弧形的大跨度鋁合金單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，由三角形分塊雙層夾膠玻璃覆蓋，輕盈通透，設(shè)備及主要管線設(shè)在局部地下室區(qū)域設(shè)備機(jī)房及管廊內(nèi)，溫室內(nèi)采用獨(dú)立分區(qū)的智能環(huán)境控制系統(tǒng)，突出單個(gè)溫室的環(huán)境條件，內(nèi)部形成多種氣候類型，以適應(yīng)來自世界各地的奇花異草生長需要（圖1）。

四、給水系統(tǒng)

（1）澆灌水水質(zhì)

展覽溫室內(nèi)部給水系統(tǒng)主要是滿足植物生長的需求，根據(jù)與植物專家的溝通協(xié)調(diào)，了解到3個(gè)展覽溫室各展區(qū)所栽培植物種類對(duì)室內(nèi)濕度、溫度、植物澆灌用水等等需求均不相同。名貴花卉對(duì)其澆灌用水水質(zhì)有很高的要求，如果用偏堿、偏鹽或者水質(zhì)太硬的水澆灌，會(huì)影響到花卉的生長及花朵和葉子顏色的美觀性，破壞土壤結(jié)構(gòu)，從而影響土壤通氣性和滲透性；另外，由于澆灌時(shí)，水與花朵及葉子直接接觸，自來水中的余氯具有很強(qiáng)的氧化性，會(huì)影響花朵和葉子的柔韌性，使其變得易碎，也會(huì)直接傷害植物的根、莖。

依據(jù)上述原由，考慮到自然界中植物依靠雨水、河水等水源生長，而上海辰山植物園用地紅線范圍內(nèi)有天然河道，但河水水質(zhì)為Ⅳ類水，不能用于溫室植物澆灌用水；而雨水是植物茁壯生長的水源之一，考慮收集展覽溫室屋面雨水用于室內(nèi)植物澆灌水源。展覽溫室的外立面造型為弧線形玻璃屋面，采用地面雨水明溝收集玻璃屋面散落的雨水，經(jīng)水處理回用系統(tǒng)后用于澆灌，在少雨季節(jié)或雨水量不足時(shí)，由市政自來水作為澆灌水源。（2）澆灑用水量（見表1）

（3）供水水壓

展覽溫室群周邊配套有游客活動(dòng)區(qū)，包括商鋪、咖吧、快餐、衛(wèi)生間等區(qū)域，主要為一層建筑，采用市政給水水壓直接供水方式，按功能分別設(shè)水表計(jì)量。植物澆灌用水以回收溫室屋面雨水為水源，自來水為補(bǔ)充水源，采用恒壓變頻供水設(shè)備供水，設(shè)水表計(jì)量。

3幢展覽溫室：熱帶花果館高度達(dá)20m、沙生植物館最高達(dá)18m、珍奇植物館高度18m，為單層構(gòu)筑物，其布景為高低錯(cuò)落有致的步道、水景、瀑布、種植樹冠高矮不一的植物，植物在自然界生長過程中樹冠、枝葉需要雨水的淋灑，澆灌用水水壓需滿足最高樹冠淋灑之需求，經(jīng)計(jì)算澆灌泵選用流量16m3/h，揚(yáng)程35m，功率4.0kW/臺(tái)，共設(shè)2臺(tái)。

（4）給水管管材

覽溫室內(nèi)澆灌供水主管道設(shè)于設(shè)備管溝內(nèi)，其分支管主要敷設(shè)在種植土下，既要抗壓不易被石子、尖銳物體損壞，管內(nèi)壁又抗腐蝕（管內(nèi)流水加入了殺菌、植物營養(yǎng)劑），經(jīng)各類管道材料性能、價(jià)格等比較篩選（見表2），選用鋼塑復(fù)合管及其配件，管徑小于80mm時(shí)，絲扣連接；管徑大于等于80mm時(shí)，機(jī)械溝槽式連接。4.5

（5）灑水頭

物澆灌可采用自動(dòng)噴灌、人工澆灌、滴灌等方式。自動(dòng)噴灌是將有壓水通過管道、噴灌噴頭噴射到空中散成細(xì)小的水滴，均勻地分布于植物間進(jìn)行澆灌，可實(shí)現(xiàn)定時(shí)自動(dòng)澆灌；人工澆灌是通過取水快接口接駁軟管人工澆灌植物，可根據(jù)植物生長需求控制澆水量及澆灑部位，耗人工、用水量大；滴灌是用塑料管將水直接送到植物根部的附近，水由滴頭慢慢滴出，使植物根部的水分處于較高的狀態(tài)。考察了北京植物園、華南植物園、上海植物園等展覽溫室的運(yùn)行狀況，與園區(qū)管理公司、植物學(xué)專家溝通、比較（見表3），鑒于展覽溫室各類植物對(duì)澆灌水量、澆灌時(shí)間等的需求差異，以及各類植物展覽布展需求的不同，最終設(shè)計(jì)為供人工澆灌用水的快接口。

五、雨水收集回用系統(tǒng)

上海辰山展覽溫室外形為弧線透光玻璃屋面構(gòu)造，為弧線曲面，最大限度滿足溫室內(nèi)植物光照的需求，屋面雨水重力散流入周邊的雨水明溝，采用設(shè)有蓋板、鵝卵石的地面雨水明溝收集屋面雨水并貯存于蓄水池內(nèi)，經(jīng)沉淀、過濾后用于展覽溫室內(nèi)植物澆灑用水及水景補(bǔ)水。既滿足節(jié)水，又充分考慮植物生長對(duì)水質(zhì)的要求，同時(shí)體現(xiàn)綠色生態(tài)的主題。樹上鳥教育給排水設(shè)計(jì)在線教學(xué)楊老師?。?

在雨水收集回用系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，考慮到展覽溫室的特殊性，雨水蓄水池容積按植物澆灑最高日用水量61.68m3/d 、儲(chǔ)存6-7d的用水量計(jì)算，雨水蓄水池容積取410m3。在雨水量不足時(shí)由自來水補(bǔ)水至雨水蓄水池內(nèi)，以滿足植物澆灑用水量需求。根據(jù)表1植物澆灑最大時(shí)用水量15.42m3/h，回用系統(tǒng)設(shè)備處理能力按16m3/h設(shè)計(jì)。雨水收集回用系統(tǒng)處理流程見圖2。

六、高壓噴霧加濕系統(tǒng)

根據(jù)熱帶花果館、珍奇植物館內(nèi)所種植植物要求有較高的環(huán)境濕度（表4），在溫室內(nèi)設(shè)計(jì)了高壓噴霧加濕系統(tǒng)，以滿足由于①喜濕喜陰植物生長的特殊需要；②園林景區(qū)動(dòng)態(tài)布景的特殊需要；③溫室內(nèi)特殊情況（溫度過高或梯度溫差過大）場(chǎng)所降溫的特殊需要。同時(shí)也滿足展覽溫室內(nèi)噴霧造景的要求。

兩個(gè)館分別設(shè)高壓噴霧加濕系統(tǒng)，以維持溫室內(nèi)的濕度，滿足植物生長需求。以自來水為水源，制備純水，設(shè)柱塞泵將處理過的純水加壓至5.0MPa～7.0MPa，經(jīng)過高壓供水總管（設(shè)于設(shè)備管溝內(nèi)）、分支管（敷設(shè)于屋面鋁合金網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)桿件下方）至微霧噴頭，經(jīng)霧化后以3～10μm的微霧噴射到整個(gè)空間，水霧在空氣中吸收熱量，從液態(tài)變成氣態(tài)，使溫室內(nèi)濕度增大，并達(dá)到降低空氣溫度的目的。

高壓噴霧加濕系統(tǒng)管道材質(zhì)采用不銹鋼SUS304管道及其配件，公稱壓力大于10MPa，卡套連接，安裝方便。微霧噴頭本體采用不銹鋼、合金銅等材質(zhì)，噴口芯片采用不銹鋼、耐磨陶瓷等材料；因其構(gòu)造（內(nèi)置微型鎖水閥門、過濾裝置）復(fù)雜易堵塞，以自來水為水源，采用獨(dú)立的純水給水系統(tǒng)，包括純水制備設(shè)備、純水水箱、給水加壓泵、管道、微霧噴頭等等。

純水處理工藝流程如下：

自來水→原水水箱→提升水泵→多介質(zhì)（砂）過濾器→納離子軟化器→精密過濾器→反滲透→純水箱→高壓噴霧供水泵→管道→水霧噴頭

由于每個(gè)館各區(qū)域環(huán)境濕度要求不同，各館分別設(shè)高壓噴霧加濕系統(tǒng)機(jī)房，每套高壓噴霧加濕系統(tǒng)采用多臺(tái)主機(jī)提供降溫及加濕等的需要，每臺(tái)主機(jī)負(fù)責(zé)一個(gè)區(qū)域的降溫及加濕，每一臺(tái)主機(jī)接受ON/OFF控制信號(hào)；主機(jī)預(yù)留所負(fù)責(zé)區(qū)域分多路控制的擴(kuò)展功能；本地及遠(yuǎn)程可通過轉(zhuǎn)換開關(guān)控制，當(dāng)系統(tǒng)工作在遠(yuǎn)程控制狀態(tài)時(shí)，機(jī)組的工作可以由遠(yuǎn)程ON/OFF控制信號(hào)自動(dòng)控制啟停；當(dāng)打到本地控制狀態(tài)時(shí)，管理人員可根據(jù)實(shí)際情況，自主決定高壓加濕噴霧系統(tǒng)的啟停控制；在控制區(qū)域配置濕度傳感器與高壓噴霧加濕系統(tǒng)主機(jī)形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。

七、排水系統(tǒng)

展覽溫室內(nèi)部的排水系統(tǒng)主要包括：游客步道地面排水（植物澆水時(shí)灑落在步道上的水）、排除土壤中多余的水分。

展覽溫室內(nèi)為人工營造的高溫高濕環(huán)境，適合植物生長，考慮到游客在此環(huán)境中會(huì)感到悶熱不適，游客步道上設(shè)有風(fēng)口，利用風(fēng)口匯水，經(jīng)土建風(fēng)道、管道收集后將水排至空調(diào)機(jī)房一側(cè)的集水井內(nèi)，由潛水泵排至室外雨水檢查井。

植物的根在土壤中生長，土壤為根系提供空氣、水、養(yǎng)分，也是支持植株的基質(zhì)。溫室中土壤的孔隙與透氣性成為影響植物生長的首要因素，澆水過量造成土壤孔隙少通氣性變差，根系不能吸收水、O2營養(yǎng)，影響植物根系生長。

在辰山植物園展覽溫室方案設(shè)計(jì)時(shí)，建筑師已考慮植物根系生長的特性，在植物種植展示區(qū)無混凝土板、地下室構(gòu)造，保留天然土層為基底，給植物根系營造良好土壤構(gòu)造。但在施工圖設(shè)計(jì)過程中，與展覽溫室景觀設(shè)計(jì)師、植物學(xué)專家多次交流、探討的結(jié)果：上海地區(qū)土質(zhì)與北方、南方不同，為粘土性基底，滲水性差、地下水位高，再加上溫室內(nèi)高溫高濕，土壤濕度變化較小，土壤的蒸發(fā)量和植物的蒸騰量均小于室外，土壤的濕度一直處于相對(duì)較高的水平；種植土層需考慮排除多余的澆灌水量，以避免植物根系處于長期積水狀態(tài)，出現(xiàn)爛根。其種植土層構(gòu)造見圖3。

八、結(jié)語

覽溫室是一個(gè)由人工控制、展示生長在不同地域和氣候條件的植物及其生存環(huán)境的室內(nèi)空間，它的構(gòu)建和運(yùn)行涉及建筑學(xué)、園藝學(xué)、美學(xué)、生態(tài)學(xué)及管理學(xué)等學(xué)科。溫室內(nèi)給水、排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮不同植物生長特性，研究對(duì)象是溫室內(nèi)各種植物，同時(shí)結(jié)合展示和管理的需求合理確定溫室室內(nèi)植物澆灌用水水質(zhì)和用水量、管材的選用、管道敷設(shè)走向、排水管道的布置等一系列內(nèi)容。

由于本項(xiàng)目展覽溫室投影下方區(qū)域未設(shè)滿堂地下室，只在局部區(qū)域設(shè)有設(shè)備管廊，使得各類管線布置走向比滿堂地下室的復(fù)雜，各類管線交錯(cuò)，既要考慮設(shè)備管廊內(nèi)管道的安裝標(biāo)高、又要考慮便于今后維修，需建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等各專業(yè)設(shè)計(jì)師的通力配合，同時(shí)可運(yùn)用BIM技術(shù)解決管線交錯(cuò)、管位調(diào)整等問題。給排水設(shè)計(jì)楊老師我要上頭條

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