上海建筑设计研究院有限公司包虹
一、展览温室的历史
览温室源于欧洲文艺复兴时期，随着文化、技术的发展以及对自然认识水平的提高而不断发展进步。根据其发展不同历史时期可划分为早期展览温室、近代展览温室、现代展览温室和未来展览温室等四各阶段。20世纪后期，展览温室的设计理念发生了根本变革。
现代展览温室营造的是适合不同植物生长的最佳生态环境，能模拟自然界不同地理、季节变化和昼夜差异，适应不同植物在各生长阶段对环境的不同需求。温室多设计成可自动控制任一环境条件的多个独立空间，以适合每种植物生长发育。
现代展览温室已超出了建筑范畴，是园艺、建筑、美学与现代科技的完美结合。其知名的有英国皇家植物园邱园、美国密苏里植物园半球形温室、英国伊甸园、德国大莱植物园主温室等等；国内大型展览温室的发展始于世纪之交之际，北京植物园、上海植物园、华南植物园、深圳仙湖植物园、昆明“世博园”展览温室、上海辰山植物园、中国科学院北京植物园等等。
二、建造展览温室的目的及功能
自然界里，各种植物都要求在一定的季节和一定的地带、生态条件才能正常地生长发育，这是由于它们世世代代所形成的遗传特性决定的。植物生长环境中的光照、温度、水分、土壤介质、空气等因子都对植物的生长发育产生重要的生态作用。环境中各生态因子对植物的影响是综合的、相互关联、相互制约，也就是说植物生长在综合的环境因子中。
展览温室以展览、展示为主要目的，具有主体造型美观、结构独特等特点。其主要功能：搜集、保存植物资源，保护生物多样性；对公众进行科普、环保教育；为公众提供四季观赏奇花异草的场所，发展旅游；为植物科学研究提供场所和材料。
展览温室是集观光游览、技术展示、科普教育于一体的高科技主题展馆。展览内容一般包括热带雨林植物、热带植物、棕榈科植物、热带水生植物、沙生植物（包括多浆植物）、食虫植物、室内花园、阳生植物、盆景植物等多种植物的展示。
三、展览温室人工环境
展览温室是一个由人工控制、展示生长在不同地域和气候条件的植物及其生存环境的室内空间，它的构建和运行涉及建筑学、园艺学、美学、生态学及管理学等学科。温室环境控制主要指光照、温度、水分和相对湿度、土壤介质、通风等五个环境因素。根据温室内不同种植区域的要求，通过人工控制上述环境因素，营造适合种植区域植物生长的人工环境。
温室内“水分”指空气湿度和土壤湿度，是植物光合作用的原料之一，空气相对湿度越大，叶片气孔打开的程度越高，有利于CO2吸收及光合速率的提高；水分在植物体内的传播是自下而上的，根系从土壤中吸收水分。在水分缺乏时，植物细胞会变小、细胞壁加厚，植物节间变短、株型紧凑。其中水分、相对湿度等因素与给水、排水系统相关。
以下结合上海辰山植物园项目分析阐述展览温室给水、排水系统设计特点。
上海辰山植物园建设目标是一座物种丰富、功能多样、具有世界一流水平的国家植物园，是中国年上海世博会让绿色来演绎“城市，让生活更美好”主题的配套工程。该项目位于上海松江区松江新城北侧，佘山西南，规划用地面积约为.2公顷。树上鸟教育给排水设计在线教学杨老师。
辰山植物园是以绿色生态为主题的国家级植物园，“绿环”是上海辰山植物园总体规划上一大亮点，展览温室建在“绿环”上，为上海辰山植物园内经典之作。展览温室由热带花果馆、沙生植物馆和珍奇植物馆3个单体温室组成温室群，总面积为m2。热带花果馆建筑面积m2，高度达20m；沙生植物馆建筑面积m2，最高达18m；珍奇植物馆建筑面积m2，高度18m。
其建筑形态独特，弧形的大跨度铝合金单层网壳结构，由三角形分块双层夹胶玻璃覆盖，轻盈通透，设备及主要管线设在局部地下室区域设备机房及管廊内，温室内采用独立分区的智能环境控制系统，突出单个温室的环境条件，内部形成多种气候类型，以适应来自世界各地的奇花异草生长需要（图1）。
四、给水系统
（1）浇灌水水质
展览温室内部给水系统主要是满足植物生长的需求，根据与植物专家的沟通协调，了解到3个展览温室各展区所栽培植物种类对室内湿度、温度、植物浇灌用水等等需求均不相同。
名贵花卉对其浇灌用水水质有很高的要求，如果用偏碱、偏盐或者水质太硬的水浇灌，会影响到花卉的生长及花朵和叶子颜色的美观性，破坏土壤结构，从而影响土壤通气性和渗透性；另外，由于浇灌时，水与花朵及叶子直接接触，自来水中的余氯具有很强的氧化性，会影响花朵和叶子的柔韧性，使其变得易碎，也会直接伤害植物的根、茎。
依据上述原由，考虑到自然界中植物依靠雨水、河水等水源生长，而上海辰山植物园用地红线范围内有天然河道，但河水水质为Ⅳ类水，不能用于温室植物浇灌用水；而雨水是植物茁壮生长的水源之一，考虑收集展览温室屋面雨水用于室内植物浇灌水源。
展览温室的外立面造型为弧线形玻璃屋面，采用地面雨水明沟收集玻璃屋面散落的雨水，经水处理回用系统后用于浇灌，在少雨季节或雨水量不足时，由市政自来水作为浇灌水源。
（2）浇洒用水量（见表1）
（3）供水水压
展览温室群周边配套有游客活动区，包括商铺、咖吧、快餐、卫生间等区域，主要为一层建筑，采用市政给水水压直接供水方式，按功能分别设水表计量。植物浇灌用水以回收温室屋面雨水为水源，自来水为补充水源，采用恒压变频供水设备供水，设水表计量。
3幢展览温室：热带花果馆高度达20m、沙生植物馆最高达18m、珍奇植物馆高度18m，为单层构筑物，其布景为高低错落有致的步道、水景、瀑布、种植树冠高矮不一的植物，植物在自然界生长过程中树冠、枝叶需要雨水的淋洒，浇灌用水水压需满足最高树冠淋洒之需求，经计算浇灌泵选用流量16m3/h，扬程35m，功率4.0kW/台，共设2台。
（4）给水管管材
览温室内浇灌供水主管道设于设备管沟内，其分支管主要敷设在种植土下，既要抗压不易被石子、尖锐物体损坏，管内壁又抗腐蚀（管内流水加入了杀菌、植物营养剂），经各类管道材料性能、价格等比较筛选（见表2），选用钢塑复合管及其配件，管径小于80mm时，丝扣连接；管径大于等于80mm时，机械沟槽式连接。4.5
（5）洒水头
物浇灌可采用自动喷灌、人工浇灌、滴灌等方式。自动喷灌是将有压水通过管道、喷灌喷头喷射到空中散成细小的水滴，均匀地分布于植物间进行浇灌，可实现定时自动浇灌；人工浇灌是通过取水快接口接驳软管人工浇灌植物，可根据植物生长需求控制浇水量及浇洒部位，耗人工、用水量大；滴灌是用塑料管将水直接送到植物根部的附近，水由滴头慢慢滴出，使植物根部的水分处于较高的状态。
考察了北京植物园、华南植物园、上海植物园等展览温室的运行状况，与园区管理公司、植物学专家沟通、比较（见表3），鉴于展览温室各类植物对浇灌水量、浇灌时间等的需求差异，以及各类植物展览布展需求的不同，最终设计为供人工浇灌用水的快接口。
五、雨水收集回用系统
上海辰山展览温室外形为弧线透光玻璃屋面构造，为弧线曲面，最大限度满足温室内植物光照的需求，屋面雨水重力散流入周边的雨水明沟，采用设有盖板、鹅卵石的地面雨水明沟收集屋面雨水并贮存于蓄水池内，经沉淀、过滤后用于展览温室内植物浇洒用水及水景补水。既满足节水，又充分考虑植物生长对水质的要求，同时体现“绿色生态”的主题。
在雨水收集回用系统设计过程中，考虑到展览温室的特殊性，雨水蓄水池容积按植物浇洒最高日用水量61.68m3/d、储存6-7d的用水量计算，雨水蓄水池容积取m3。在雨水量不足时由自来水补水至雨水蓄水池内，以满足植物浇洒用水量需求。根据表1植物浇洒最大时用水量15.42m3/h，回用系统设备处理能力按16m3/h设计。雨水收集回用系统处理流程见图2。
六、高压喷雾加湿系统
根据热带花果馆、珍奇植物馆内所种植植物要求有较高的环境湿度（表4），在温室内设计了高压喷雾加湿系统，以满足由于①喜湿喜阴植物生长的特殊需要；②园林景区动态布景的特殊需要；③温室内特殊情况（温度过高或梯度温差过大）场所降温的特殊需要。同时也满足展览温室内喷雾造景的要求。
两个馆分别设高压喷雾加湿系统，以维持温室内的湿度，满足植物生长需求。以自来水为水源，制备纯水，设柱塞泵将处理过的纯水加压至5.0MPa～7.0MPa，经过高压供水总管（设于设备管沟内）、分支管（敷设于屋面铝合金网壳结构杆件下方）至微雾喷头，经雾化后以3～10μm的微雾喷射到整个空间，水雾在空气中吸收热量，从液态变成气态，使温室内湿度增大，并达到降低空气温度的目的。
高压喷雾加湿系统管道材质采用不锈钢SUS管道及其配件，公称压力大于10MPa，卡套连接，安装方便。微雾喷头本体采用不锈钢、合金铜等材质，喷口芯片采用不锈钢、耐磨陶瓷等材料；因其构造（内置微型锁水阀门、过滤装置）复杂易堵塞，以自来水为水源，采用独立的纯水给水系统，包括纯水制备设备、纯水水箱、给水加压泵、管道、微雾喷头等等。
纯水处理工艺流程如下：
自来水→原水水箱→提升水泵→多介质（砂）过滤器→纳离子软化器→精密过滤器→反渗透→纯水箱→高压喷雾供水泵→管道→水雾喷头
由于每个馆各区域环境湿度要求不同，各馆分别设高压喷雾加湿系统机房，每套高压喷雾加湿系统采用多台主机提供降温及加湿等的需要，每台主机负责一个区域的降温及加湿，每一台主机接受ON/OFF控制信号。
主机预留所负责区域分多路控制的扩展功能；本地及远程可通过转换开关控制，当系统工作在远程控制状态时，机组的工作可以由远程ON/OFF控制信号自动控制启停；当打到本地控制状态时，管理人员可根据实际情况，自主决定高压加湿喷雾系统的启停控制；在控制区域配置湿度传感器与高压喷雾加湿系统主机形成闭环控制系统。
七、排水系统
展览温室内部的排水系统主要包括：游客步道地面排水（植物浇水时洒落在步道上的水）、排除土壤中多余的水分。
展览温室内为人工营造的高温高湿环境，适合植物生长，考虑到游客在此环境中会感到闷热不适，游客步道上设有风口，利用风口汇水，经土建风道、管道收集后将水排至空调机房一侧的集水井内，由潜水泵排至室外雨水检查井。
植物的根在土壤中生长，土壤为根系提供空气、水、养分，也是支持植株的基质。温室中土壤的孔隙与透气性成为影响植物生长的首要因素，浇水过量造成土壤孔隙少通气性变差，根系不能吸收水、O2营养，影响植物根系生长。
在辰山植物园展览温室方案设计时，建筑师已考虑植物根系生长的特性，在植物种植展示区无混凝土板、地下室构造，保留天然土层为基底，给植物根系营造良好土壤构造。但在施工图设计过程中，与展览温室景观设计师、植物学专家多次交流、探讨的结果：
上海地区土质与北方、南方不同，为粘土性基底，渗水性差、地下水位高，再加上温室内高温高湿，土壤湿度变化较小，土壤的蒸发量和植物的蒸腾量均小于室外，土壤的湿度一直处于相对较高的水平；种植土层需考虑排除多余的浇灌水量，以避免植物根系处于长期积水状态，出现烂根。其种植土层构造见图3。
八、结语
览温室是一个由人工控制、展示生长在不同地域和气候条件的植物及其生存环境的室内空间，它的构建和运行涉及建筑学、园艺学、美学、生态学及管理学等学科。温室内给水、排水系统的设计考虑不同植物生长特性，研究对象是温室内各种植物，同时结合展示和管理的需求合理确定温室室内植物浇灌用水水质和用水量、管材的选用、管道敷设走向、排水管道的布置等一系列内容。
由于本项目展览温室投影下方区域未设满堂地下室，只在局部区域设有设备管廊，使得各类管线布置走向比满堂地下室的复杂，各类管线交错，既要考虑设备管廊内管道的安装标高、又要考虑便于今后维修，需建筑、结构、机电等各专业设计师的通力配合，同时可运用BIM技术解决管线交错、管位调整等问题。#给排水设计杨老师#
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