海洋管维生系统设计分析

海洋管维生系统设计分析

郑芬

上海汉裕建筑设计有限公司

摘要：本文对海洋馆维生系统的主要内容进行了说明，强调了其设计与构建的现实价值。在此基础上，以荆州小梅沙海洋馆项目为例，结合笔者在上海汉裕建筑设计有限公司的工作经验，以维生系统总体设计思路、收集与排放系统设计、热交换设计、过滤设备、杀菌系统设计、线路选择及敷设等内容为切入点，阐述了海洋馆维生系统的主要设计思路与内容，旨在为同类项目的展开提供参考。

关键词：海洋馆；维生系统；配电

引言：维生系统是一种为生物生存、生命延续提供支持的设备系统，在海洋馆中，维生系统主要实现为水内海洋生物提供良好的水质、适宜的温度以及充足的氧气支持，促使海洋馆内各种海洋生物的成活率大幅上升，并尽可能维持其机体健康状态。对于海海洋维生系统而言，其对于配电有着更高的要求，因此整体设计难度相对较高。基于这样的情况，对海洋馆生物系统的设计要点展开探究具有极高的现实价值。

一、海洋馆维生系统及其设计与构建的现实价值分析

维生系统是整个海洋馆项目中的核心技术，维生系统健全与否，直接关系到海洋馆的展示效果和动物的健康，其决定了海洋馆运营的成败^[1]。正是正确运用了现代维生系统设计，才能模仿自然环境为养殖生物创造和谐健康的人工水环境，从而依托展窗为游客带来更为震撼的视觉体验。一般情况下，海洋馆维生系统的水处理可以划分为上循环和下循环这两部门，依托投放海洋动物的差异性，这两个循环所占的比例不同。其中，水处理上循环的主要流程为：在集水槽内整合收集污水；引导污水自流到回水池；依托水泵展开抽水操作，将污水转移至蛋白分离器；蛋白分离完成后转移至臭氧混合罐内，并在完成相应处理后引导水流入回水池底部；在水泵的支持下展开清水的抽取，促使水回到池底。水处理下循环的主要流程为：污水由集水坑进入内管道；依托水泵展开抽水操作，将污水转移至砂缸或滤池内进行处理；利用板式换热器保持处理后水的温度；并引导水流入回水池顶部。

鉴于维生系统在水族馆设计中的重要性，海洋馆建筑设计尤其是方案设计中必须对维生系统所需空间进行调配。在本研究中，主要选取荆州小梅沙海洋馆项目，对海洋馆维生系统的设计进行探究。

二、海洋馆维生系统设计的实例分析

（一）项目概述

荆州迎来一个大型文化旅游项目——荆州海洋世界。作为离中心城区最近的旅游项目，这一项目将填补城市现有重大文化旅游项目的空白，直接惠及荆州及江汉平原人民，成为荆州发展文化旅游的又一个“引爆点”。荆州小梅沙海洋馆由新界文化旅游发展有限公司联合深圳特发集团共同打造的创新型第四代海洋馆。该项目规模达到2万平米，笔者主要承担平面方案设计以及维生系统设计的任务。

在整个项目建设过程中，本项目从建筑主体到建筑室内装饰是一体设计完成的，整个外观和室内装饰风格统一并得到延伸。在室内装饰过程中，大厅的装饰效果完成是具有一定技术难度的。整个空间效果由3DMAX异型建模完成，整个天花和墙面造型连贯串通，在落地到施工图纸上时具有一定困难。为了确保本项目完美落地，在实际的设计与施工过程中，积极与材料供应商反复探讨，按照模具生产要求，将3D模型拆解，将模型落地到CAD图纸，将每一片曲线型材进行编号生产，最终大厅效果才得以完美实现。

（二）维生系统总体设计思路

水族维生系统是荆州海洋世界设计核心亮点，在实际的设计工作中，主要依托BIM技术的应用，将荆州海洋世界维生系统中各项功能设备（包括化学过滤系统、生物过滤系统、循环系统等等）参数化、信息化，为项目建设方后期运维及维护工作提供直观、全面、真实的数据参考。在荆州海洋世界维生系统设计领域，旨在为荆州海洋世界内的生存的海洋动物提供一个健康的生态环境，同时游客能零距离接触海洋环境、了解海洋生物，领略来自大海的魅力。

（三）维生系统的硬件设计

1.基于展示池聚污和排污的收集与排放系统设计

在进行荆州海洋世界的设计中，着重对排除水中悬浮物、海洋动物粪便、残饵等杂物，避免这些物质在展示水体的某个角落中聚集，从而导致缺氧、生成硫化氢等有毒有害物质等一系列问题的发生。基于此，必须要重点优化对基于展示池聚污和排污的收集与排放系统的设计，在荆州海洋世界维生项目的设计中，重点关注以下几项要点的落实：第一，排污管的优化设计。排污管位置设计的合理程度直接关系着维生系统运行效率以及相应展示水体中的生物容量，必须要着重保证其位置设计的合理程度。实践中，必须要在污物聚集的区域作为加设排污管的位置，以此保证展示水体中存在的污物可以依托排污管转移至水体外部。第二，注水管的优化设计。在此过程中，要着重关注水流在排污过程中的作用，重点利用水流完成顺利排污。

2.热交换设计

在进行水族馆维生系统的热交换设计中，必须要重点落实对相应水族馆所取水源在一年四季变化情况下产生的水温上限值与下限值，明确季节变换时所取水温度变化的规律，同时对水族馆换水方式、生物需氧量、生物过滤能力等内容进行充分考量。在荆州海洋世界维生项目的设计中，主要引入了冷却水加温设备，并在各个水族箱内加设温度转换板，结合预设温度以及水族箱内展示水体的实际温度情况，自动进行升温或是降温处理。在此过程中，着重参考水族箱内引入海洋生物的不同来设定标准温度，例如，表演池中展示水体的温度需要始终稳定在20℃±2℃的范围内；大洋池中展示水体的温度需要始终稳定在30℃±2℃的范围内；水母缸中展示水体的温度需要始终稳定在24℃±1℃的范围内。

3.过滤设备的选择、配置与设计

过滤设备在整个海洋馆维生系统中占据着核心地位，主要承担着保证展示水体透明程度、为生存于展示水体中海洋生物提供更优质水质环境的任务。对于单一的维生系统来说，出于对增强过滤成效的考量，普遍会结合应用多种过滤方式。目前，常用的过滤方式包括物理过滤、化学过滤、生物过滤、机械式过滤这几种。在荆州海洋世界的维生系统设计项目中，主要引入了物理过滤、化学过滤、生物过滤这三种过滤方式，具体的过滤流程如下所示：过滤时，水族箱中的海水先经过一个微粒袋式过滤器，过滤掉水中的尘埃、铁锈以及泥沙等杂质，再进入沙缸过滤掉动物粪便、残饵等各种废物，之后还要进入蛋白分离器用臭氧杀菌，把溶解在水中的有机物分离出来，对水族箱起到清洁作用，剔除展示水体中污物的同时也达到杀菌消毒的效果。

4.杀菌系统设计

为了实现对展示水体、水族箱中滋生细菌（来源与残饵、废弃物及其溶出物等等）的全面查杀，主要在维生系统中引入了杀菌系统，避免在展示水体完成过滤并流回水族箱中时出现细菌随展示水体进入水族箱的问题发生，体现出对水族箱中海洋生物生存安全的维护。实践中，出于对杀菌系统占用空间、杀菌效率与质量的考量，主要引入了O3杀菌系统，依托臭氧迅速灭活展示水体中包含着的细菌，实现彻底性的杀菌消毒。

（四）维生系统的线路设计、选用与敷设

在本海洋馆项目中，维生系统配电线路选用的电缆型号为WDZ-YJY。同时，为了更好的保证海洋馆生物的存活率，必须要营造尽可能贴近海洋环境的海水水池，而这种水池极容易生成烟雾区，对管线造成较为严重的腐蚀^[2]。同时，在管线锈蚀后，滴落的水滴会对海水水池造成相对严重的污染，影响海洋馆内海洋生物的正常生存。为了避免上述问题的发生，本项目选用316不锈钢材料进行海水水池区域内所有螺栓、吊杆、支架、电缆桥架等钢构件的敷设；选用304不锈钢用于潮湿区域内所有螺栓、吊杆、支架、电缆桥架等钢构件的敷设；针对其他区域，选用的材料为镀锌钢材。

通常情况下，严格控制穿管绝缘导线的截面积总数值不高于五分之二的管内截面积；控制槽内载流导线、槽内电缆的截面积总数值不高于五分之一的槽内净截面积。在本海洋馆维生系统的设计与安装过程中，所需要设定的配电范围相对较高，线路也相对复杂，所以必须要在槽内设置电线电缆。此时，受到不规则弯曲的影响，所需要的电缆敷设空间相对较大。基于这样的情况，要在五分之二净面积的基础上增大1倍所需的桥架截面积。另外，出于对抗震效果的考量，针对不低于1米的桥架加设抗震支架，以12米为间隔设置侧向抗震支架以及纵向抗震支架^[3]。

总结：综上所述，在海洋馆维生系统的设计中，积极与材料供应商反复探讨，按照模具生产要求，将3D模型拆解，将模型落地到CAD图纸，将每一片曲线型材进行编号生产，结合维生系统总体设计思路、收集与排放系统设计、热交换设计、过滤设备、杀菌系统设计、线路选择及敷设等内容的落实，提升了海洋馆维生系统设计的效果及科学性，为海洋生物营造了更为良好的生存环境。

参考文献：

[1]刘刚,庞拓,李金键,等.海洋乐园维生系统PVC-M管道预埋安装施工技术[J].建筑技术开发,2021,48(01):53-55.

[2]张殿光,卢奇,杨毓博,等.变频水泵在海洋馆维生系统节能中的应用研究[J].建筑节能,2019,47(07):115-118.

[3]钟玮.海洋馆地下维生系统超大口径HDPE管道安装关键技术研究[J].安装,2017(09):40-42+48.