华东地区某温室植物园全年运行优化策略分析_杨榕.pdf

ANZHUANG 2025年第4期80 技 术 交 流 Technology Exchange 杨榕 1 朱敏 2 刘潇晗 2 1 上海辰山植物园 上海 201602 2 上海市安装工程集团有限公司 上海 200080 摘 要 以华东地区某植物园的3个主要温室展馆 热带花园馆 沙生植物馆和珍奇植物馆 为例 通 过建立数学模型 分析了自然通风和遮阳降温的效果 提出了全年运行优化策略 将全年分为4个季节 提 出了相应的升温或降温措施 统计结果显示 自然通风基本能满足大部分时间的降温需求 仅夏季极端天气 下需要辅助遮阳措施 通过优化策略的应用 预计每年可节省约104万元的能源成本 并减少7 56 10 5 kgCO 2 的碳排放量 关键词 展览温室 自然通风 遮阳降温 数学模型 中图分类号 S625 1 文献标识码 B 文章编号 1002 3607 2025 04 0080 03 华东地区某温室植物园全年运行优化策略分析 展览温室作为一种特殊的公共建筑 其内部环境需常 年维持特定的温湿度条件以适应不同植物的生长需求 展 览温室的能耗问题尤为突出 1 2 如果外界环境变化 节能 效果可能会变差 本文通过建立数学模型分析了展览温室 自然通风和遮阳降温的效果 提出了全年运行优化策略 旨在提高建筑的能效和室内环境的舒适度 从而降低建 筑的运行成本 减少对环境的影响 以及提高建筑的使 用价值 通过对建筑的运行策略进行优化 可以极大程 度地节约能源成本 并且对室内环境有着重要的意义 1 工程概况 植物园位于上海 该地区是典型的北亚热带季风气候 特征 四季分明 年均日照时长1 817h 无霜期230d 年 平均气温15 6 降水呈显著的季节性分布 春季 梅雨 季节 6月中旬 7月上旬 和秋季为多雨期 尤其是梅雨 季节的降雨量可占全年总量的25 相比之下 夏季末 秋季末和冬季的降雨量则显著减少 植物园内配置了三个 主要的温室展馆 分别为热带花园馆 沙生植物馆和珍奇 植物馆 总面积分别为5 521m 2 4 320m 2 和2 767m 2 热带 花园馆内设风情花园 棕榈广场与经济植物区 展示多 种热带观赏植物和经济作物 沙生植物馆专注于展示适 应干旱或半干旱环境的植物 珍奇植物馆细分为热带雨林 区 食虫植物区 苏铁区 兰科植物区和蕨类植物区 旨 在展现一系列珍稀植物种类 为了确保各类植物的健康成 长 3个温室展馆通过精确控制内部环境参数 如温度 湿度和光照等 为植物提供最佳的生长条件 这种环境 管理不仅促进了植物的健康生长 也为游客提供了深入了 解和观赏植物的机会 2 温室调控及节能优化策略 2 1 展览温室全年运行工况划分 展览温室全年运行策略主要包括夏季 冬季和春秋 季三部分 夏季室外温度较高 太阳辐射较强 主要使 用自然通风和遮阳措施进行降温 冬季室外温度较低 但白天太阳辐射较强时会提高室内平均温度 因此夜间 无太阳辐射时需要使用散热器供暖 白天可以根据太阳 辐射强度和室外温度对散热器流量进行调整 满足植物 生长需求即可 春秋季持续时间较短 室外温度和太阳辐 射强度适中 基本处于植物生长适宜环境范围内 春秋季 白天太阳辐射略强时可以适当使用自然通风进行降温 参照夏热冬冷地区建筑空调设计制冷季 供暖季和 过渡季划分 结合上海室外温度和太阳辐射强度对各季 节进行划分 各季节中冬季供暖较为复杂 室内设计温 度不应低于15 否则会影响植物生长 而展览温室围 护结构多为玻璃幕墙 相较于住宅建筑的混凝土围护结 构 玻璃幕墙的储热蓄热能力较差 所以夜间室外温度 低于15 时需对室内进行供暖 冬季未按照夏热冬冷地 区建筑空调供暖季的时间进行划分 以室外温度为参考 冬季划分时间较长 夏季和春秋季均使用自然通风降温 除夏季需要遮阳辅助降温外基本相同 因此参照夏热冬冷 81 INSTALLATION 2025 4 Technology Exchange 技 术 交 流 地区建筑空调设计制冷季和过渡季划分 按照升温或降温 主要措施划分为春秋季 夏季 冬季三个时间段 上海各 季节划分情况见表1 植物生长对湿度没有特别要求 展览温室的上限温 度要求控制在40 以下 该建筑春夏秋3个季节的逐时冷 负荷分布情况见图2 建筑冷负荷主要集中在白天太阳 辐射较强的时候 太阳辐射同时影响建筑围护结构得热 和散热 太阳辐射较强时建筑围护结构太阳辐射得热量 较大 同时导致室内外温度升高 围护结构向室外的传 热量减少 因此冷负荷较大 经计算 展览温室全年冷 负荷共为6 51 10 6 kWh 若该建筑在春夏秋3个季节使用 空调进行降温 耗电量共为1 302 10 6 kWh 根据上海市 用电标准 电费按照0 8元 kWh进行计算 忽略空调安 装维修的成本 该建筑全年使用自然通风和遮阳可以节 省约104万元 植物园绿化覆盖面积大 对其周围环境影响显著 因此更应注重节能减排 联合国政府间气候变化专门委 员会 IPCC 发布的 2006年IPCC国家温室气体清单指 南 是最重要的碳排放核算体系之一 也是各国用于核 算碳排放量的依据 表1 上海各季节划分情况 季节 升温或降温主要措施 日期 持续天数 d 春秋季 自然通风 4月26日 6月18日 9月25日 10月24日 84 夏季 自然通风 遮阳 6月19日 9月24日 98 冬季 散热器供暖 10月25日 次年4月25日 183 2 2 展览温室全年优化策略 展览温室全年运行优化目的是为了提高建筑的能效 和室内环境的舒适度 从而降低建筑的运行成本 减少 对环境的影响 以及提高建筑的使用价值 自然通风涉及到春夏秋3个季节 将3个季节共4 368h 自然通风所需的开启窗开口面积一起统计 其中无需 使用自然通风的时间为2 931h 占3个季节总时长的 67 1 其余所需自然通风开口面积按该建筑总开口面积 的25 50 75 和100 进行统计 超过100 的部分需 要辅助遮阳措施进行降温 统计结果见图1 图1 自然通风所需开口面积占比 图2 展览温室冷负荷分布情况 图1中 自然通风开口50 以下的占比时间达到了95 以上 这些时间基本可以带走建筑围护结构太阳辐射的热 量 满足室内降温需求 上海市夏季极端工况较短 全 年仅有15h需要使用遮阳措施辅助进行降温 极端工况主 要集中在夏季7月18日 31日 此时也是全年室外温度和 太阳辐射强度最高的时间 除此之外 自然通风所需开 口面积基本低于总开口面积的25 共有1 228h 占开启 开口时长的85 其余15 的时间自然通风开口面积需要 开启更多 仅有200h左右 且以50 开口面积以下为主 排放因子法又称为排放系数法 是应用最广泛的碳排 放核算方法 碳排放因子 的概念来源于IPCC中 碳 排放系数 的定义 即某种能源燃烧或使用单位能源所产 生的碳排放量 以此为基础 乘以能源消耗量即可计算出 碳排放量 排放因子法计算公式如下 式中 E YX 碳排放量 kgCO 2 AD YXDi 耗电 量 kWh EF Di 排放因子 kgCO 2 kWh 碳排放量既可以直接采用IPCC 美国环境保护署 欧洲环境机构等提供的已知数据 也可以基于代表性的 测量数据来推算 生态环境部发布的 关于做好2022年企 业温室气体排放报告管理相关重点工作的通知 中规 定 2021年国家电网排放因子为0 581 0kgCO 2 kWh 下转第92页 逐时小时数 h 冷负荷 k W ANZHUANG 2025年第4期92 技 术 交 流 Technology Exchange 的部位 如靠近通道或设备运行区域的检测绳 安装金 属或高强度塑料材质的防护栏杆 确保检测绳不会因外 力撞击而受损 针对隔震层可能存在的湿度变化 尤其是在易结露的 环境中 对漏液控制器进行防水防潮处理 可以将其安装 在密封的防水箱内 并在箱内放置干燥剂 防止水分侵入 控制器内部 影响电子元件的性能和寿命 3 4 日常管理及检查 安排专人定期巡查检测绳和相关设备 检查内容包 括检测绳的外观是否有破损 固定夹具是否松动 连接 线缆是否有老化或破损迹象等 发现问题及时进行修复 或更换 检查漏液控制器工作状态指示灯是否正常 显 示屏显示是否清晰准确 保持检测绳和周围环境的清洁 定期清理检测绳 表面的灰尘 杂物等 防止这些物质堆积影响检测灵敏 度 同时 避免在检测绳附近堆放腐蚀性物品 防止检 测绳外皮被腐蚀 按照一定的周期 如每季度或每半年对整个监测系 统进行全面检查和校准 使用标准的检测设备对检测绳 的灵敏度进行检测 确保其在规定的误差范围内正常工 作 对漏液控制器的报警功能进行测试 模拟不同程度的 泄漏情况 验证报警阈值的准确性和报警方式的可靠性 检查系统的通信功能 确保漏液控制器与监测平台 之间的数据传输稳定无误 若发现通信中断或数据丢失 等问题 及时排查线路故障 设备设置等问题 并进行 修复保证监测系统能够持续有效地运行 为建筑隔震层 管道的安全提供可靠保障 4 结语 隔震建筑管道液体泄漏监测技术通过带压管道泄漏 液体智能化监测 视频监控联动 隔震建筑智能化运营 维保技术等智能化手段 实现对隔震层设备的全寿命周 期监测 确保及时发现隔震支座及穿过抗震层机电设备 出现的问题 并通过多种方式进行联动报警 使易损设 备及时得到修复或者更换 参考文献 1 袁满 高宏宇 路敬 等 油气管道泄漏检测技术综述 J 吉林大学学报 信息科学版 2022 40 2 159 173 2 深圳市普林电路有限公司 一种电路板短路测试装置 CN201921263665 6 P 2020 04 14 上接第81页 展览温室全年使用自然通风和遮阳等降温措施降低的碳 排放量为7 56 10 5 kgCO 2 3 结语 在春夏秋三季中 自然通风能够满足绝大多数时间 的降温需求 仅在夏季极端高温时段需要额外的遮阳辅 助 通过对上海地区气候条件的精细划分 制定了适合 不同季节的升温或降温措施 研究强调了展览温室玻璃 幕墙在保温性能上的局限性 尤其是在冬季供暖期间 需依赖散热器长时间维持适宜温度 此外通过实施这些 优化策略 预计每年可节省约104万元的能源成本 并减 少7 56 10 5 kgCO 2 的碳排放量 为实现 双碳 目标作出 了积极贡献 未来的研究方向可能包括结合可再生能源技术或被动 式设计 以进一步提升温室的能源效率和环境适应性 本 研究不仅为植物园温室展馆的节能管理提供了科学依据 也为其他类似公共建筑的设计和运营提供了参考案例 参考文献 1 贾文花 浅谈房屋建筑节能设计 J 石材 2023 1 105 107 2 叶智文 温室气体排放与减排固碳方法探讨 J 皮革制作与环保科技 2024 5 9 91 92 104