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上海建筑設計研究院有限公司 包 虹

一、展覽溫室的歷史

覽溫室源于歐洲文藝復興時期，隨著文化、技術的發展以及對自然認識水平的提高而不斷發展進步。根據其發展不同歷史時期可劃分為早期展覽溫室、近代展覽溫室、現代展覽溫室和未來展覽溫室等四各階段。20 世紀后期，展覽溫室的設計理念發生了根本變革，現代展覽溫室營造的是適合不同植物生長的最佳生態環境，能模擬自然界不同地理、季節變化和晝夜差異，適應不同植物在各生長階段對環境的不同需求。溫室多設計成可自動控制任一環境條件的多個獨立空間，以適合每種植物生長發育。

現代展覽溫室已超出了建筑范疇，是園藝、建筑、美學與現代科技的完美結合。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；國內大型展覽溫室的發展始于世紀之交之際，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和一定的地帶、生態條件才能正常地生長發育，這是由于它們世世代代所形成的遺傳特性決定的。植物生長環境中的光照、溫度、水分、土壤介質、空氣等因子都對植物的生長發育產生重要的生態作用。環境中各生態因子對植物的影響是綜合的、相互關聯、相互制約，也就是說植物生長在綜合的環境因子中。

展覽溫室以展覽、展示為主要目的，具有主體造型美觀、結構獨特等特點。其主要功能：搜集、保存植物資源，保護生物多樣性；對公眾進行科普、環保教育；為公眾提供四季觀賞奇花異草的場所，發展旅游；為植物科學研究提供場所和材料。展覽溫室是集觀光游覽、技術展示、科普教育于一體的高科技主題展館。展覽內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、展覽溫室人工環境

展覽溫室是一個由人工控制、展示生長在不同地域和氣候條件的植物及其生存環境的室內空間，它的構建和運行涉及建筑學、園藝學、美學、生態學及管理學等學科。溫室環境控制主要指光照、溫度、水分和相對濕度、土壤介質、通風等五個環境因素。根據溫室內不同種植區域的要求，通過人工控制上述環境因素，營造適合種植區域植物生長的人工環境。溫室內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，植物細胞會變小、細胞壁加厚，植物節間變短、株型緊湊。其中水分、相對濕度等因素與給水、排水系統相關。

以下結合上海辰山植物園項目分析闡述展覽溫室給水、排水系統設計特點。

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

辰山植物園是以綠色生態為主題的國家級植物園，綠環是上海辰山植物園總體規劃上一大亮點，展覽溫室建在綠環上，為上海辰山植物園內經典之作。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 20m；沙生植物館建筑面積 4500m2，最高達 18m；珍奇植物館建筑面積 2800m2，高度 18m。其建筑形態獨特，弧形的大跨度鋁合金單層網殼結構，由三角形分塊雙層夾膠玻璃覆蓋，輕盈通透，設備及主要管線設在局部地下室區域設備機房及管廊內，溫室內采用獨立分區的智能環境控制系統，突出單個溫室的環境條件，內部形成多種氣候類型，以適應來自世界各地的奇花異草生長需要（圖 1）。

四、給水系統

（1）澆灌水水質

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

依據上述原由，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有天然河道，但河水水質為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，經水處理回用系統后用于澆灌，在少雨季節或雨水量不足時，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區，包括商鋪、咖吧、快餐、衛生間等區域，主要為一層建筑，采用市政給水水壓直接供水方式，按功能分別設水表計量。植物澆灌用水以回收溫室屋面雨水為水源，自來水為補充水源，采用恒壓變頻供水設備供水，設水表計量。

3 幢展覽溫室：熱帶花果館高度達 20m、沙生植物館最高達 18m、珍奇植物館高度 18m，為單層構筑物，其布景為高低錯落有致的步道、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，經計算澆灌泵選用流量 16m3/h，揚程 35m，功率 4.0kW/ 臺，共設 2 臺。

（4）給水管管材

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

（5）灑水頭

物澆灌可采用自動噴灌、人工澆灌、滴灌等方式。自動噴灌是將有壓水通過管道、噴灌噴頭噴射到空中散成細小的水滴，均勻地分布于植物間進行澆灌，可實現定時自動澆灌；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。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行狀況，與園區管理公司、植物學專家溝通、比較（見表 3），鑒于展覽溫室各類植物對澆灌水量、澆灌時間等的需求差異，以及各類植物展覽布展需求的不同，最終設計為供人工澆灌用水的快接口。

五、雨水收集回用系統

上海辰山展覽溫室外形為弧線透光玻璃屋面構造，為弧線曲面，最大限度滿足溫室內植物光照的需求，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，經沉淀、過濾后用于展覽溫室內植物澆灑用水及水景補水。既滿足節水，又充分考慮植物生長對水質的要求，同時體現綠色生態的主題。樹上鳥教育給排水設計在線教學楊老師?。?

在雨水收集回用系統設計過程中，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、儲存 6 -7d 的用水量計算，雨水蓄水池容積取 410m3。在雨水量不足時由自來水補水至雨水蓄水池內，以滿足植物澆灑用水量需求。根據表 1 植物澆灑最大時用水量 15.42m3/h，回用系統設備處理能力按 16m3/ h 設計。雨水收集回用系統處理流程見圖 2。

六、高壓噴霧加濕系統

根據熱帶花果館、珍奇植物館內所種植植物要求有較高的環境濕度（表 4），在溫室內設計了高壓噴霧加濕系統，以滿足由于①喜濕喜陰植物生長的特殊需要；②園林景區動態布景的特殊需要；③溫室內特殊情況（溫度過高或梯度溫差過大）場所降溫的特殊需要。同時也滿足展覽溫室內噴霧造景的要求。

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

高壓噴霧加濕系統管道材質采用不銹鋼 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，噴口芯片采用不銹鋼、耐磨陶瓷等材料；因其構造（內置微型鎖水閥門、過濾裝置）復雜易堵塞，以自來水為水源，采用獨立的純水給水系統，包括純水制備設備、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（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

由于每個館各區域環境濕度要求不同，各館分別設高壓噴霧加濕系統機房，每套高壓噴霧加濕系統采用多臺主機提供降溫及加濕等的需要，每臺主機負責一個區域的降溫及加濕，每一臺主機接受 ON/OFF 控制信號；主機預留所負責區域分多路控制的擴展功能；本地及遠程可通過轉換開關控制，當系統工作在遠程控制狀態時，機組的工作可以由遠程 ON/OFF 控制信號自動控制啟停；當打到本地控制狀態時，管理人員可根據實際情況，自主決定高壓加濕噴霧系統的啟停控制；在控制區域配置濕度傳感器與高壓噴霧加濕系統主機形成閉環控制系統。

七、排水系統

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

展覽溫室內為人工營造的高溫高濕環境，適合植物生長，考慮到游客在此環境中會感到悶熱不適，游客步道上設有風口，利用風口匯水，經土建風道、管道收集后將水排至空調機房一側的集水井內，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、養分，也是支持植株的基質。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，影響植物根系生長。

在辰山植物園展覽溫室方案設計時，建筑師已考慮植物根系生長的特性，在植物種植展示區無混凝土板、地下室構造，保留天然土層為基底，給植物根系營造良好土壤構造。但在施工圖設計過程中，與展覽溫室景觀設計師、植物學專家多次交流、探討的結果：上海地區土質與北方、南方不同，為粘土性基底，滲水性差、地下水位高，再加上溫室內高溫高濕，土壤濕度變化較小，土壤的蒸發量和植物的蒸騰量均小于室外，土壤的濕度一直處于相對較高的水平；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，出現爛根。其種植土層構造見圖 3。

八、結語

覽溫室是一個由人工控制、展示生長在不同地域和氣候條件的植物及其生存環境的室內空間，它的構建和運行涉及建筑學、園藝學、美學、生態學及管理學等學科。溫室內給水、排水系統的設計考慮不同植物生長特性，研究對象是溫室內各種植物，同時結合展示和管理的需求合理確定溫室室內植物澆灌用水水質和用水量、管材的選用、管道敷設走向、排水管道的布置等一系列內容。

由于本項目展覽溫室投影下方區域未設滿堂地下室，只在局部區域設有設備管廊，使得各類管線布置走向比滿堂地下室的復雜，各類管線交錯，既要考慮設備管廊內管道的安裝標高、又要考慮便于今后維修，需建筑、結構、機電等各專業設計師的通力配合，同時可運用 BIM 技術解決管線交錯、管位調整等問題。給排水設計楊老師我要上頭條

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