淺談廣州正佳海洋世界生物館空調(diào)設(shè)計(jì)

劉志鑫

（廣東博意建筑設(shè)計(jì)院有限公司，廣東佛山 528311）

1 工程概況

正佳海洋世界生物館設(shè)于廣州天河正佳商業(yè)廣場內(nèi)部西南角2～4層，該位置原為友誼商店，建設(shè)單位擬將其改造為正佳海洋館。正佳商業(yè)廣場原建筑占地5.7萬m2，總建筑面積約42萬m2，地上7層，地下兩層（局部三層），需要在2～4層西南部（E分區(qū)）修建大型海洋館，其主缸水深8.5m，中缸水深6.5m，均坐落在2層樓板上。海洋館涉及改造范圍面積為18790m2，該位置原為友誼商店，海洋館外的商場區(qū)域不做改動(dòng)。本項(xiàng)目是一個(gè)關(guān)聯(lián)著建筑功能流線和消防設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)安全和設(shè)備專業(yè)化配合等的綜合性大型改造工程。在保證建筑安全的前提之下，順利竣工。海洋館能瞬間容納6000參觀人群，一年的客流量達(dá)300萬人次，獲得業(yè)界的一致好評。

主要房間功能有：①二層主要為動(dòng)物展廳（北極熊、北極狐、北極狼、企鵝、白鯨、海象等）和海獅表演廳、海洋音樂廳、體驗(yàn)影院以及餐廳、商場、維生設(shè)備房等；②三層主要為亞馬遜雨林區(qū)、珊瑚展示區(qū)、魚類展區(qū)和海洋主題酒店、維生設(shè)備房等；③四層主要為水族館廣場、辦公服務(wù)區(qū)、維生設(shè)備房等，如圖1所示。

圖1 正佳海洋世界生物館

2 設(shè)計(jì)內(nèi)容

①根據(jù)甲方要求，對改建區(qū)域人員游覽區(qū)夏季設(shè)計(jì)冷水中央空調(diào)系統(tǒng)，冬季不設(shè)采暖系統(tǒng)；②各設(shè)備用房、衛(wèi)生間設(shè)平時(shí)通風(fēng)系統(tǒng)；③改建區(qū)域設(shè)防排煙系統(tǒng)；④維生一次冷源、極地動(dòng)物（巴布亞企鵝、北極熊、北極狼和北極狐）空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)。

3 空調(diào)設(shè)計(jì)

（1）室外空氣設(shè)計(jì)參數(shù)（見表1）。

表1 室外溫度參數(shù)（地點(diǎn)：廣州）

（2）室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)（見表2）。

表2 室內(nèi)溫度參數(shù)（地點(diǎn)：廣州）

4 空調(diào)冷源及水系統(tǒng)

4.1 空調(diào)冷負(fù)荷及系統(tǒng)冷源選擇

根據(jù)甲方要求，本工程改建區(qū)域常規(guī)舒適空調(diào)采用大樓原有中央空調(diào)冷源系統(tǒng)，維生空調(diào)系統(tǒng)單設(shè)冷源，采用三臺(tái)190RT的水冷螺桿式冷水機(jī)組，維生系統(tǒng)制熱采用14臺(tái)78kW的風(fēng)冷模塊熱泵機(jī)組，深冷系統(tǒng)采用多臺(tái)并聯(lián)中央機(jī)組，冷媒采用乙二醇。

①大樓原有空調(diào)系統(tǒng)冷凍水供回水溫度為7℃/12℃；②大樓原有空調(diào)系統(tǒng)冷凍水立管布置成異程式，水平管布置成異程式；③在冷凍水系統(tǒng)的供回水管的最高點(diǎn)或局部高點(diǎn)設(shè)自動(dòng)排氣閥DN20，最低點(diǎn)設(shè)手動(dòng)泄水閥DN40。

4.2 空調(diào)末端

改造區(qū)域的大空間采用柜式空調(diào)機(jī)組全空氣低速空調(diào)系統(tǒng)，氣流組織為上送上回或下回?；仫L(fēng)利用回風(fēng)管回風(fēng)，新風(fēng)從新風(fēng)井引入，過渡季節(jié)可加大新風(fēng)量，甚至全新風(fēng)運(yùn)行，同時(shí)設(shè)有排風(fēng)。

改造區(qū)域的其他小空間區(qū)域等采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，氣流組織為上送上回。新風(fēng)過濾后經(jīng)過新風(fēng)空調(diào)器處理后，通過風(fēng)管送入空調(diào)房間，同時(shí)設(shè)有排風(fēng)。

所有維生設(shè)備房及海獅、海象、海豹展區(qū)均設(shè)置通風(fēng)空調(diào)設(shè)施，為節(jié)約能源均設(shè)置顯熱回收新風(fēng)換氣機(jī)，回收排風(fēng)冷負(fù)荷。為滿足衛(wèi)生防疫要求，所有動(dòng)物排風(fēng)均經(jīng)凈化處理后排往室外屋面。

為防止企鵝、北極狐、北極熊、北極狼館的面向參觀區(qū)域的亞克力玻璃表面結(jié)露，在玻璃外表面均設(shè)置有低噪聲離心空氣幕，以干擾空氣中水蒸汽凝結(jié)。

4.3 防結(jié)露設(shè)計(jì)

因極地動(dòng)物的生活環(huán)境溫度較低，展覽用的亞克力玻璃在夏季時(shí)會(huì)出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)看不清玻璃后面的動(dòng)物活動(dòng)，影響展廳的觀賞效果。設(shè)計(jì)過程中為防止極地動(dòng)物展館外側(cè)的亞克力玻璃表面結(jié)露，在玻璃外表面上方均設(shè)置有低噪聲離心空氣幕，用以干擾空氣中水蒸汽凝結(jié)。

4.4 防腐設(shè)計(jì)

由于海水蒸發(fā)后對一般金屬有較大的腐蝕性，所有水處理機(jī)房及池區(qū)的風(fēng)管支吊架、空調(diào)水管用支吊架以及連接螺栓等均采用了抗腐蝕的不銹鋼制作。海洋館池區(qū)及機(jī)房的排風(fēng)機(jī)一般采用抗腐蝕材料制作，本設(shè)計(jì)原選用了玻璃鋼風(fēng)機(jī)，后受成本限制，改用普通風(fēng)機(jī)外涂防腐材料的做法，鯨鯊池用的轉(zhuǎn)輪式新風(fēng)機(jī)組則采用抗腐蝕材料制作專門定做，以及維生系統(tǒng)的冷、熱水換熱器采用鈦合金換熱器，二次側(cè)海水管及閥門采用UPVC管。

4.5 近360°全景隧道空調(diào)設(shè)計(jì)

隧道空調(diào)原設(shè)計(jì)全部采用地板送風(fēng)的空調(diào)形式，后受條件限制無法埋地安裝大尺寸風(fēng)管，通過對現(xiàn)有場地的狀況調(diào)查后，改為從隧道中間集中送風(fēng)，隧道兩端回風(fēng)的形式。同時(shí)考慮到隧道人員密集，新風(fēng)量需求大，于是在傳統(tǒng)全空氣空調(diào)的基礎(chǔ)上增設(shè)新風(fēng)系統(tǒng)，配合裝修采用400×100和230×130的小尺寸風(fēng)管埋地送風(fēng)，在滿足新風(fēng)量的同時(shí)又改善了氣流組織，并且風(fēng)管外包加固材料用以兼做游客休息座椅。

4.6 270°全LED屏星夢穿越隧道空調(diào)設(shè)計(jì)

星夢穿越隧道為270°全LED屏幕，原擬采用LED屏幕外側(cè)的人員活動(dòng)區(qū)地板送風(fēng)，屏幕內(nèi)側(cè)的設(shè)備區(qū)域上送下回的設(shè)計(jì)方案，后受扶梯影響只能設(shè)置500×200的埋地風(fēng)管。最終結(jié)合現(xiàn)場狀況采用屏幕內(nèi)側(cè)上送上回的全空氣系統(tǒng)，去除設(shè)備顯熱，屏幕外側(cè)的人員活動(dòng)區(qū)域則采用上送下回的全空氣系統(tǒng)加獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)。屏幕外側(cè)的送風(fēng)口兼排煙風(fēng)口設(shè)置在扶梯出口，為該區(qū)域的最高點(diǎn)，配合裝修采用弧形風(fēng)口，同時(shí)沿著扶梯設(shè)置了隱蔽的小型新風(fēng)口，用以解決新風(fēng)不足及送風(fēng)均勻性的問題。整體風(fēng)口設(shè)計(jì)和裝修充分配合，在達(dá)到舒適度要求的同時(shí)保證了屏幕的整體效果。

4.7 顯熱回收

海豹、海獅、海象等海獸展示區(qū)以及鯨鯊池氣味較大，通風(fēng)換氣次數(shù)比一般建筑空間要高，設(shè)計(jì)采用顯熱回收新風(fēng)換氣空調(diào)機(jī)以減少冷量損失，有效地節(jié)約了能源。

4.8 除臭除異味、凈化設(shè)計(jì)

由于動(dòng)物區(qū)較潮濕，動(dòng)物糞便容易滋生病菌，加之動(dòng)物本身氣味較大，為滿足衛(wèi)生防疫要求，除了加大通風(fēng)換氣量外，還需采取凈化措施。本工程所有動(dòng)物場館和維生設(shè)備房所采用的排風(fēng)機(jī)、空調(diào)機(jī)均安裝有光等離子發(fā)生器，其微生物凈化效率≥90%，H5N2、H5N1、H1N1的病菌去除率達(dá)到99%，顆粒物凈化效率≥80%，能有效清除通過人體呼吸、汗液、大小便、物體霉變、腐爛等化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的異味。

4.9 改造工程極限層高設(shè)計(jì)

二層海獅海象劇場，原擬采用全空氣系統(tǒng)，后受原有建筑層高影響（只有5m層高，下面結(jié)構(gòu)板加厚600mm，實(shí)際凈高不足3.8m）及觀眾區(qū)域座椅影響，同時(shí)為了盡量營造出高大空間的效果，劇場區(qū)域改用卡式四面吹風(fēng)機(jī)旁管加獨(dú)立新風(fēng)的空調(diào)形式，風(fēng)機(jī)盤管安裝在梁窩內(nèi)。同時(shí)將表演舞臺(tái)和后面觀眾席空調(diào)系統(tǒng)分開設(shè)置以防止動(dòng)物異味串入劇場的觀眾席，表演舞臺(tái)采用全空氣系統(tǒng)進(jìn)行供冷，同時(shí)設(shè)有排風(fēng)以保證舞臺(tái)表演區(qū)負(fù)壓。

改造過程中，為滿足大量水體的承重要求，結(jié)構(gòu)墻柱和梁都很大程度上有所加大，且海洋館牽涉工種類別繁多，聲光電、深冷以及維生等專業(yè)管線數(shù)量較多，加上尺寸較大的風(fēng)管后很容易導(dǎo)致凈高不足，這給風(fēng)管的設(shè)計(jì)和布置增加了很大難度；為滿足不同區(qū)域的層高要求，在設(shè)計(jì)過程中反復(fù)優(yōu)化管路布置。

4.10 充分利用原有資源，減少工程投資

本工程改建區(qū)域常規(guī)舒適空調(diào)采用了大樓原有中央空調(diào)冷源系統(tǒng)，2層售票廳與非改造商業(yè)交接區(qū)域及衛(wèi)生間等利用原有空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，保留原有的能滿足消防要求的加壓送風(fēng)系統(tǒng)不做改造，減少工程改造的投資。

4.11 改造同時(shí)需保證5～7層正常營業(yè)

本工程改造區(qū)域?yàn)橐堰\(yùn)營多年的商業(yè)，與改造后的正佳海洋世界生物館功能相差甚遠(yuǎn)，且需要保證改造期間5～7層的商業(yè)正常運(yùn)營，這導(dǎo)致了空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)，取風(fēng)排風(fēng)相當(dāng)困難。通過與各個(gè)專業(yè)密切配合并且多次到現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)況考究，最終確定了風(fēng)井位置于原有空調(diào)機(jī)房和樓梯間前室內(nèi)，同時(shí)為解決風(fēng)機(jī)接管受風(fēng)井大小限制的問題，在屋頂風(fēng)井出風(fēng)端采用串聯(lián)排風(fēng)機(jī)的做法以達(dá)到排風(fēng)要求。

4.12 配合維生一次冷水、極地制冷空調(diào)設(shè)計(jì)

極地體驗(yàn)館、企鵝館、冷庫采用低溫冷源，由專業(yè)公司設(shè)計(jì)，廣東博意建筑設(shè)計(jì)院有限公司配合。通過與各工種的溝通配合，最終將冷源室外散熱設(shè)備及空氣源熱泵機(jī)組設(shè)于現(xiàn)有裙樓屋面，并預(yù)留好設(shè)備機(jī)房以及所有送排風(fēng)井和水管井。

5 結(jié)語

正佳海洋世界生物館項(xiàng)目的特點(diǎn)是國內(nèi)首個(gè)在原有的友誼商店改造為海洋館的項(xiàng)目，擁有全球最大的曲面亞克力水族展示面（寬40.8m，高10m）。設(shè)計(jì)中充分考慮了建筑消防安全、結(jié)構(gòu)安全、海洋生物養(yǎng)殖工藝、防水技術(shù)等多種因素的影響，確保建筑安全使用并順利運(yùn)營，是原有商業(yè)綜合體再開發(fā)利用升級的成功案例。