生物多样化花园

帕多瓦大学植物园作为国际设计大赛的优胜项目,建于1545年并于1997年由联合国教科文组织评为著名世界遗产地,它的扩建项目重点立足于生物多样性课题研究。在新温室的划分思路中,再次确认了地球上主要生物群落的典型气候差别。

该项目于2014年11月全面展开之后,整个园子更显得优雅并体现出了历史风貌和建筑特点的韵味。这座古植物园的可用面积约有15,000m2,其中大部分用于重新划分为若干个小花园,而这些建筑结构和温室均分布在园区的东南边缘,留出了连接 Santo 教堂和 S. Giustina 教堂的视轴。

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气候控制温室

扩建项目按照植物园是城市活动场所且为古城布局的构成部分而设计,园内的展示空间和众多绿地也承担了人们会面交流的功能。除了游客中心之外,该项目还包括了以下三个主体:

-  带酒吧的服务设施、展厅、教室、实验室和辅助空间;

-  技术设施,包括各技术设施中心、仓库和一个小型车库;

- 五间温室,自南向北依次排列,构成了一大片引人入胜的透明空间(温室长度110m,最大进深30m,高度11 ~ 18m),每间温室均辟有自己的展示区和教学区。

利用各种有色玻璃分隔区分环境特征(温度、湿度、光照等),这种方式给予游客最有关联的一种知觉体验,而这些区别是与温室内部主题展示路线命名相关的(“植物与环境”,“植物与人类”,“植物空间”)。

设计温室建筑时,积极考虑了将太阳能的贡献与作为生命基础的水资源有效的结合。一个雨水收集池(450m3)界定了故园的扩建范围,而该水池还收纳汲取自流井的井水。

安装在自净型轻量软性 ETFE 透明屋顶上的离网型光伏模块,供给维持温室内部环境条件所需的部分电力。混凝土建筑本体的内外面都涂刷了光催化化合物,在紫外线的作用下,氧原子会与碳的化合物相结合,从而降低了空气污染程度。

温室的透明立面由金属结构支撑:平板玻璃采用了一种创新的固定系统(玻璃厚度5+5mm,无断桥绝热结构,外框上无通孔),确保了抗风强度超过400kg/m2,并使得温室获得了圆滑通畅的视觉效果。

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技术设备中心

扩建工程涉及一个拥有饮用水供给管道系统的区域。遵照客户指示,新建筑的设备须与故园原有设备分开。总之,预先考虑了将已有设备与由新的 MT/BT 变电站供电的新建设施,特殊通信、信号和安全设备,以及连接增压系统的消防管网和为扩建工程设计的备用供水管网的延伸部分整合起来的可能性。

技术设备中心位于设备楼的地下室内,在楼顶上设有制冷中心和空气处理机组。为了水中心与市政供水管道的配水点连接(连接管 DN50;公称流量15m3/h,尖峰流量30m3/h,水头约2 bar,水的硬度25 ~ 28 °F),配备了:

-  常压储水池;

-  配备了变频水泵的蓄压增压机组;

- 水软化和独立化学处理系统,向空气处理机组的加湿器及为设备管网的修复供给洁净软水;

- 集中生产卫浴热水的热水器,并配备针对整个分配和循环管网的抗军团菌的热处理除菌系统。

在热力中心内设置了几台冷凝式燃气锅炉,有专供温室主体的(2台锅炉,每台700kW,其中一台安装了应急的天然气/柴油混合燃烧头)和专供服务设施主体的(2台锅炉,每台1500kW,用于供暖和整合生产卫浴热水)。超过一半的卫浴热水需求主要针对工作人员和酒吧,而实际上这部分份额由配备了8个集热器(每个集热面积约2m2)的太阳能集热系统所覆盖。

采用热泵和螺杆压缩机的、具有双制冷回路的超寂静型制冷机组(290kWf),配备了换热器,以求在夏季局部回收凝结热,用于新风的后加热,为服务设施主体提供夏季空调。热水和冷冻水分配管网为普通碳钢材质,而风道材质为镀锌薄钢板,仅有送风风道有保温层。

游客接待中心

游客中心是建在河谷草地广场的一幢用于接待游客(含门厅、售票处、书店等)的独立建筑,有一个露台朝向 Alicorno 运河,该运河是帕多瓦的一条古水道。

其空调系统是采用逆循环热泵的分体式系统,室内机安装在卫生间上方的吊顶中,并配备了散热片组,以支持冬季低气温时的供暖。

除了利用卫生间内的散热片供暖之外,还在专门房间内嵌墙安装了一台冷凝式燃气锅炉(35kWt),通过向散热片组供给热水,以整合冬季的供暖。

在通风系统的设计中,考虑利用通向室外的进风风道和由设置在回风口的空气质量探头控制的电动挡板装置,实现室内空气与室外空气的更新交换,严格限制对新风量的需求,并允许在春秋两季可以利用自由冷却。此外,还安装了专用的排风机(每平方面积的排风能力为7.2m3/h),每个卫生间各装一台,一关照明灯就自动启动。

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服务设施主体内的设备

门厅、展示空间、实验室、教室和酒吧都安装了由暖风机和新风装置组成的系统;机械通风系统可确保的换气量为:连接空间2.5vol/h;展示空间3.6vol/h;教室4.8vol/h;酒吧6.3vol/h,同时保证在不循环状态下供给每人45 m3/h的新风量。

职工的休闲娱乐室配备了温差环流供暖装置和仅夏季使用的独立分体式空调器,而设备控制室的空调采用独立热泵。在卫生间内,仅安装一些散热片,整个建筑内的乏气均从卫生间排出(8~10vol/h)。

即便工程合同中没有包括,但是,对于种子库的库房(用于以种子、孢子、花粉和分生组织形式保存遗传物质)来讲,该项目规定了微气候要求和空调设备的特点。种子库设在楼体的底层,其构成如下:

-  加工实验室,须使所用的每个空调房间维持相同的温度(20~26 °C);

- 制备实验室,种子在此处使用温度为+15°C、相对湿度15%的空气缓慢干燥(甚至长达30天),防止种子受损;

- 冷库(+5°C; RH15%),在此处将种子存入12个冷藏柜,保持-18°C温度(每个功率500W)。

对于制备实验室和冷库来说,温度控制将采用独立的直接膨胀式空调系统,室内机和室外机放在安装设备的露台上,这样除了有利于散热之外,还能够分别应对下述负荷:

-  新风1vol/h+2人+内源负荷15W/m2+1,000W;

-  1人+内源负荷15 W/m2+6,000W。

湿度控制依靠2 台专用除湿机。

温室内的气候控制

为了确保温室内的温湿度条件,每个温室均配置了自用独立的可调节系统,并与热力中心输出端的一次回路相连接。

除了副极地温室以外,所有温室均安装了辐射地板,其目的不仅保证温度条件,而且能够使室内走道保持干燥,避免了有公众滑倒、集露和发霉的风险。

热带温室的面积约1,600 m2,其中种植棕榈树、柠檬树和橡树的面积约520m2,温带植物约420m2,沙漠植物约400m2,室内还悬挂配置了空气加热器,藉此与辐射地板整合一起,配合带轴流式风扇的温度混合器,促使空气流动,防止温度分层。

各温室温度的调节依靠相关喷水回路电动泵上游的电动三通混合阀的操作和每个空气加热器风扇的变速。建筑管理系统根据室内温度探头的检出值,发出指令来操作混合阀和风扇,同时控制锅炉的可调节燃烧器。

一般,相对湿度低于40%或高于90%都会影响到植物的新陈代谢。除了调节湿度之外,微雾加湿系统还能以最小的耗水量,利用绝热冷却效应降低室内温度。

按照各个温室的需要,加湿系统通过不锈钢管道、管接头和喷嘴喷射出平均粒径小于10μm的雾滴,这样有利于雾滴在沉降到地面之前随气流输送而快速蒸发。

通风和遮阳

除了换气之外,温室通风系统另外的用途就是调节空气的温湿度和植物新陈代谢所产生的二氧化碳的浓度。在温室玻璃墙的墙脚处,沿透明外墙侧面并在顶盖上安装了电动窗户。当外部天气条件允许时(一般:风速低于8m/s,相对湿度<90%)或发生火情时,通过自动开闭窗户便能实现温室内部空气对流,避免温度过分波动。特别是在4月和9月之间,当自然通风不足以抑制气温升高时(这种情况还可能影响植物的自然蒸腾过程),可启动设置在透明外墙内侧的遮阳装置。

这是镀铝聚酯薄片构成的透明反射遮阳帘,凭借一个或多个减速电机操作机构使遮阳帘向外延伸,以保护屋顶和玻璃外墙表面,并由建筑管理系统控制操作机构的动作。

遮阳帘能够确保25%的太阳光线直接透过,24%散射,因此,植物的光合过程得以连续进行,而且也起到了明显的节能效果,也不妨害自然通风系统的作用。在冬季,该系统又能在遮阳帘与玻璃墙之间形成气隙,减少了夜间散热。

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