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1、大连老虎滩海洋极地馆空调及 维生系统介绍 大连市建筑设计研究院!叶金华“ 大连金光机电工程有限公司!郑庆胜 摘要!海洋极地馆是极地动物展示和表演的场所!为满足各种海洋动物对海水温度及环 境的不同要求“ 满足游人观赏# 工作人员办公的温湿度要求“ 该工程除采用常规空调系统外“ 还 设置了极地海洋动物维生空调系统和维生水系统!冷热源为直燃式溴化锂机组“ 可同时供冷# 供热“ 在不能满足要求的地方设置直接蒸发式风冷机组!该工程已正常运行两年“ 满足使用要 求! 关键词!极地海洋馆!空调设计!维生系统 ! “ # $ % 0 4 # “ 0 - ! “ * 2 3 % ( , - $ #$ ( / 4
2、 , 2 ( )0 % ( ) 5 , 2 ( ) ! “ # $ % # $ % 5 I $- + 3 +) -0 ) / 3 0 “ G塑料制作“ 海水侧换热器换热板采用钛板#维生 空调的设计工作由大连某公司完成# # $ ! !维生水系统 为满足动物对水温的要求“ 每个动物池各设#台水( 水板式换热器#水温及水量参数见表“#动物饲养水池侧 的水循环由新西兰某公司负责设计及施工#由新加坡某公 司负责提供冷! 热源% 设计及施工$ “ 通过水(水板式换热器 对各池的海水进行冷却或加热处理# 从表“中可以看出企鹅所要求的海水温度过低“ 中央 冷水机组提供的冷量不能满足其要求#因此另设了一套制
3、冷系统“ 该系统负责企鹅池海水冷却及人造冰雪世界% 室温 常年# &%以下“ 模拟极地风光$ 及冷库的制冷#该系统 由# “台合资企业生产的“ + 2 (- .风冷活塞压缩机组供 冷“ 冷库及冰雪世界内采用直接蒸发方式制冷“ 冰雪世界冰 墙利用低温蒸发器% 卧式管壳式$ “ 产生约# !%乙二醇水 溶液制冷“ 企鹅池海水冷却的!号板式换热器冷媒为由该 制冷系统的高温蒸发器产生的“%乙二醇水溶液# 白鲸! 海象! 海豹! 海獭! 北极熊池只需要供冷“ 不需供 热“ 其温度要求常规冷水机组即可满足#这,个池的海水 冷却换热器采用二管制供冷“ 从主机房冷水分! 集水缸分出 “根管“ 为其供冷#其余潜
4、水鸟! 海龟! 鱿鱼! 高脚蟹等# ! 个水池的动物“ 不同季节分别需要供冷或供暖“ 考虑到动物 需求的多样性“ 为使系统操作灵活“ 这# !个池的海水冷却 换热器采用(管制“ 从图“中冷水分! 集水缸和热水分! 集 水缸共设(根水管“ 到换热器前再汇总成“根管与换热器 联结“ 如图)#每台换热器进水管上加过滤器“ 回水管上设 电动阀“ 其启闭受设于水池中的温度传感器控制# # $ “ !维生空气系统 图(为海鸟及海洋哺乳动物室通风平面图“ 表)为海 洋动物笼舍空调参数# 对于海洋动物笼舍的通风空调设计“ 由于没有经验“ 且 国内这方面资料也少“ 有关动物的生活习性咨询了动物养 殖专家# 为保
5、证海洋鸟类及哺乳动物笼舍的空气质量“ 排风换 气次数取“ & “ “ (/ J #“ 送风换气次数取# $ “ “ &/J #海象! 海豹! 北极熊! 潜水鸟对空气的温度要求不高“ 故设计时未 对空气进行加热及冷却处理“ 仅对送风进行过滤降噪处理“ 排风进行降噪处理#如此设置“ 系统简单“ 初投资及运行费 用均很低“ 温度经过调节处理后的池水可对笼舍空气温度 进行自然再处理#实际运行效果证明这种设计是合理的# 由于海獭! 企鹅对室内空气温度要求较低“ 对空气温度的变 化适应能力相对较差“ 故须对笼舍及水池上方空气进行冷 ) &“ ) !暖通空调! “#$ %! & (年第( (卷第)期!设计实
6、例 万方数据 表“ !海洋动物水池水系统参数 序号 !水池名 位置 ! 楼层“ 水池容量 # ) 池水温度 #% 冷量 #- . 冷水温度 #% 冷水流量 # ! )# /“ 加热量 #- . 热水温度 #% 热水流量 # ! )# /“ 循环水量 # ! )# /“ 一次侧板式 换热器管径 ( 二次侧板式 换热器管径 ( # 白鲸池 #, ! &# ( “ # !# ! &*“ * 2 ,* “! ,$ & “ 海象池 # ) !# ( “ # !, “ 2 , “*+* “! ,$ & ) 海豹池 #* $# ( “ # !( ) 2 ! #* 2 ( +* “! ,$ & ( 海獭池 #
7、$ $# & “ # “( & 2 ! ,*# !* “! ,$ & , 北极熊池 # ) $# & “ # “( , 2 & )*# !* “! ,$ & ! 企鹅池 # ! &“ “ (* ,“ $* “$ &$ & * 潜水鸟池 #) ( 2 ,# $ “ “ “# )*“ &! &*“ # 2 !“ ,“ , $ 海龟池 #* (“ “ “ “ !“ # 2 )*$( $! &$“ # 2 !“ ,“ , + 巨大章鱼池 # ! 2 $# “ “ # !# $*(! &)# & 2 $) “) “ # & 鱿鱼池 #* “# “ “ # !) &*, 2 # ,# $! &,# ( 2
8、 () “) “ # # 高脚蟹池 #* “# & “ # ,) , 2 & (*$# “! &(“ # 2 !) “) “ # “ 中华鲟池 “* (“ “ “ “ !“ # 2 )*$( $! &$# $“ ,“ , # ) 俄罗斯鲟池 “* (“ “ “ “ !“ # 2 )*$( $! &$“ # 2 !“ ,“ , # ( 匙吻鲟$ 潜水鸟池 “* (“ “ “ “ !“ # 2 )*$( $! &$“ # 2 !“ ,“ , # , 追加水池# “* (“ “ “ “ !“ # 2 )*$( $! &$“ # 2 !“ ,“ , # ! 追加水池“ “* (“ “ “ “ !“ #
9、 2 )*$( $! &$“ # 2 !“ ,“ , # * 中央水池! 鲨鱼“ #“, & &“ “ “ “ !# & &*# * 2 # $“ + ( 2 + $! &“ ) 2 + $“ ) ($ &$ & # $ 海豚表演池 #“, & &# $ “ “ “# “ ,*“ # 2 ( *# “ ,! &# #“ ) ($ &$ & # + 叶海龙池 “* 2 ,“ “ “ “ !# &*) 2 !)! &( ) 2 ! !“ ) () “) “ “ & 水母池 “* 2 ,# $ “ “ “# “*) 2 !“! &“) 2 !) “) “ “ # 海马池 “* 2 ,“ “ “ “
10、!# &*) 2 !)! &“) 2 !) “) “ “ “ 鹦鹉螺池 “* 2 ,“ “ “ “ !# &*) 2 !)! &“) 2 !) “) “ 图例同图# 图# !维生系统原理图 图% !海鸟及海洋哺乳动物室通风平面图 却处理%考虑到舍内空气与室外温差过大! 常年如此“ & 设 计时对室内空气温度的调节采用了热回收加表面冷却! 乙 二醇水溶液“ 再加池水自然冷却的方式%选用了国产换气 机& 进风经过滤后通过换热器与排风换热& 约可回收排风中 * & !的冷量& 再经冷却盘管进一步冷却后送入室内%其中 冷却盘管的冷媒为乙二醇水溶液& 来自于制冷系统的高温 蒸发器%冷却盘管的供水温度为“
11、%& 回水温度为“%& 回水管上设电动调节阀& 由笼舍内空气温度传感器控制其 开度! 见图,“ % % !运行中出现的问题及解决方法 % $ ! !出现的问题 原设计空调系统冬季不向极地馆供冷& 管路系统为二 管制%“ & & #年# &月底& 供暖系统投入使用! 包括办公间及 海龟等需供暖的维生换热器“ & 效果良好%# #月)日& 中国 第一只白鲸从海参崴运抵大连极地馆%当时& 白鲸池海水 温度为# $%! 此时大海中水温为# ( “ # ,%& 因输送及处理 使温度上升“ & 而白鲸在海参崴海洋馆时所处的环境温度是 # (%为给白鲸创造一个适宜的生活环境& 避免因短时间 温差过大导致白鲸
12、 感冒( & 业主提前安排工作人员往池水 中投入了大量的冰块%白鲸入馆几日后& 由于食量大& 代谢 旺盛& 再加上池水自身的工艺循环& 池水温度#昼夜约能升 高#%& 业主一直靠投加冰块和加大换水量来降低池水温 度%# #月$日& 池水温度升至“ &%& 白鲸呼吸困难%业主 决定停止向极地馆供暖& 将直燃机转入制冷运行%# #月气 温低& 自来水温度也低& 直燃机制冷运行要求冷却水温 ) )“ )设计实例!暖通空调! “#$ %! & (年第( (卷第)期! 万方数据 表# !海洋动物笼舍空调参数 序号动物名称笼舍及活动区面积 ! “ 水池面积 ! “ 笼舍空气温度 !%送风量 ! “ )!
13、/# 排风量 ! “ )! /# 通 风 空 调 形 式 # 海象! # # !( )# “ “ # $*, & &+& & & 直接送排风 “ 海豹! # & $( &# “ “ # $*, & &+& & & 直接送排风 ) 海獭! * &( ,$ “ # (*& & &$& & & 送风与排风换热后再降温处理“ 冷量* &- .# ( 北极熊 # $ “! !# “ “ # $# (& & &# !& & & 直接送排风 , 潜水鸟 # $“ )# ! “ “ (#! & &“& & & 直接送排风 ! 企鹅! + &* ! % $ # & & &# #& & & 送风与排风换热后再降温
14、处理“ 冷量# & &- .# # +%以上$ 最低不得低于# !%$ 因此不得不往冷却水系统 中加入大量热水%此后$ 一连# &余天极地馆空调供暖全部 停下来$ 直燃机投入制冷运行$ 向白鲸& 北极熊池供冷%因 负荷过小$ 效率低而且制冷也很困难$ 如停机“/以上$ 再次 开机冷却水温就不足% 鉴于此$ 业主委托笔者解决冬季部分动物池的供冷问 题“ 即将入馆的海獭要求水温更低$ 达# &%# $ 并保证极地 馆办公& 游客及温带动物的正常供暖% % $ “ !解决方法 笔者分析了馆内四季的供暖供冷需求及空调系统的状 况%已有的空调水系统配置可满足极地馆冬季工作人员供 暖及表“所列需供暖的动物
15、池换热器供热需要“ 冬天直燃 机供热运行# $ 也能满足夏天工作人员空调& 卫生热水及表“ 所列动物池制冷供热需要“ 夏天直燃机制冷的同时供热运 行# $ 但满足不了表“所列#“,号动物在过渡季& 冬季主机 投入供热运行后的供冷需求%而若将主机投入制冷运行以 满足此部分动物需要$ 则既影响人员供暖$ 也存在巨大的能 源损失和运行管理困难%之所以会出现这种情况$ 是因维 生系统设计人员所提条件不够清楚$ 原空调设计师在设计 时$ 没有考虑到极地馆有这种空调需求% 在北方地区解决冬季及过渡季供冷问题$ 采用水冷式 冷水机组既不经济亦不安全$ 不是好方案%考虑到大连冬 天室外空气温度低“ 尤其是夜间
16、# $ 笔者认为如能直接利用 空气这一天然冷源供冷$ 则运行能耗将会大大减少% 图注同图# 图& !冷却水改造原理图 可以采用此方案 利用现有冷却塔& 冷却泵$ 加(个阀 门$ 对管道进行少许改造$ 见图,%利用冬季低温空 气冷却水$ 泵入已有的维 生空调冷水管路中$ 接入 海獭& 北极熊& 白鲸& 海象& 海豹池的换热器中$ 使各 动物池中海水冷却% 从表“中可以看出冬 季池水需冷却的有海獭& 北极熊& 白鲸& 海象& 海豹 池“ 企鹅池有单独的制冷 系统# $ 据动物专家介绍$ 其中主要是海獭对水温要 求严格$ 其余动物都具有 很强的环境渐进适应性% 据新西兰某公司提供的资 料$ 这,种动
17、物冬季需要 的冷量为) ( )- .“ 入水温度*%# $ 大连市冬季平均气温, 2 $ %$ 最冷月平均相对湿度, $ !$ 开式冷却塔对水降温的能力 取决于当时的湿球温度$ 大连冬季气温是完全可满足需要 的$ 笔者认为这个方案不仅在冬季能完全满足需要$ 而且在 过渡季绝大部分时间内完全可以满足馆内动物供冷需要而 不用开启直燃机%理由如下 3#冷却塔是为中央主机而设$ 其容量远远大于冬季动 物供冷需求$ 故可在较小的冷幅差下“ 出水温度与空气湿球 温度之差# 工作% 4#降温对象不是空气$ 是海水$ 海水的热容量远大于空 气$ 因此即使白天室外气温较高“ 如干球温度达# “# ( %# $
18、冷却塔降温效果不好$ 而早晚$ 尤其是夜间却可充分利 用较低的空气温度$ 靠这一系统给动物池水降温%笔者认 为这一点与常规舒适性空调制冷机需按最大逐时冷负荷配 置有所不同% 5#如气温继续升高$ 这套系统达不到较好的冷却效果 时$ 直燃机可以开启进行高效率的制冷$ 而此时必定早已不 需供暖% 按上述方案改造后$# #月“ $日直燃机即投入制热运 行$ 冷却塔& 冷却水泵给动物供冷$ 效果良好% 为防止冷却塔冬季运行冻坏$ 在地下室机房内增加了# 个# ! )玻璃钢储水箱$ 在天气特别冷的夜晚$ 停泵后将冷 却塔及室外冷却管中水存入水箱中$ 白天运行时打回系统$ 同时为节省运行电能$ 增加“台流
19、量+ & )! /& 扬程“ “& 功 率* 2 ,- .的水泵取代原流量太大的中央主机冷却水泵% 经过改造后$ 系统已经“个冬季和#个夏季运行了$ 效 果良好 $ $ $ $ & & & & % !广告! 招!聘 中央空调主机设计及末端设备设计的专家& 工程 师各“名% 条!件“ # 2学历 本科以上% “ 2从事本专业工作# ,年以上$ 有丰富的 设计及实践经验$ 能熟练操作= K L M G = N$ 年龄) , “ , ,岁$ 男性% ) 2待遇 包住宿$ 薪金面议% 招聘单位“ 湖南依科机电技术有限公司 地!址“ 湖南湘潭高新技术科技园依科路!号 联 系 人“ 张建强 联系电话“ “ & * ) “#$ , , ! , , ( ! # ) $ * , “ , * “ # ) 传!真“ “ & * ) “#$ , , & ! ! $ ( “ ( !暖通空调! “#$ %! & (年第( (卷第)期!设计实例 万方数据