宁波博物馆位于宁波市东南新城区,建筑面积3.0325万平方米,建筑高度23米,投资2.5亿元,是展示宁波人文历史、艺术的综合性博物馆。宁波博物馆建筑设计引入了“新乡土主义”理念,外立面采用了上百万块明清以来的旧砖瓦,以浙东传统的人工砖瓦砌墙技法,砌成“瓦爿墙”,内部采用竹条模板混凝土,使建筑本身成为一件特殊的文物和展品。
设计过程中,先后赴北京、上海、广州等地,考察走访了许多著名的博物馆,总结了大量的设计及实际运行经验,最终确定了以下的设计思路:
1.采用普通中央空调系统对办公、会议、管理、接待、咖啡吧等房间进行全面的空气温度调节,湿度为常规控制。
2.采用一次回风全空气恒温恒湿及净化空调系统对展厅、文物库房等精确的温、湿度控制及空气含尘量控制。
3.其中展厅与文物库房空调系统分设,各展厅、库房的温湿度可以单独调控。
4.采用机械强制通风系统对有通风要求的房间进行通风换气,控制空气中有害气体浓度,确保人员安全。
5.采用机械强制防、排烟系统械保证火灾时的人员安全疏散。
根据上述思路,在具体的设计过程中,又针对暖通专业必须慎重考虑的冷热源、空气处理方式、初投资等作了详细分析。
首先,宁波博物馆地处鄞州热力管网区域,能够提供0.6MPa压力的饱和蒸汽,因此本工程热源不需要再考虑设置锅炉等热源,这样风源热泵方式也被排除。剩下可选的冷源方式中采用水冷螺杆式冷水机组优势就十分明显了。但是螺杆机组虽然有运行稳定、反应迅速、能效比高的特点,但运用于博物馆建筑必须考虑其机组本体噪音、冷却塔噪音及飘水的问题。本工程原设计从节约投资角度出发不考虑设置地下室,后经笔者反复权衡,提出完全有必要将冷冻机房、水泵房、热交换间等有噪音及漏水隐患的设备用房设于地下室,并且需要远离展厅位置。
根据计算,确定展厅及馆区其他部分(工作时间运行)采用两台额定制冷量为1512KW的水冷螺杆式冷水机组,藏品区(24小时运行)采用一台额定制冷量为465KW的水冷螺杆式冷水机组。为确保安全,藏品区水系统与展区水系统连通,采用双级阀门隔断,正常情况下两个水系统独立运行,藏品区冷水机组故障或检修时,可由展区的两台冷水机组为其备用,使系统可靠性大大提高。
在设计与冷水机组配套的冷却水系统时,充分考虑了冷却塔噪音、飘水以及影响美观等不利因素,配合建筑师别具匠心地将其设于屋顶的斜切立面以内,不仅对外立面没有任何影响,噪音、飘水也因为其特殊造型处理得十分完美。
在空气处理方面,尤其是恒温恒湿空调系统,究竟是采用风冷、水冷还是冷冻水型恒温恒湿机组,是十分值得探讨的一个问题。通常一些恒温恒湿的场所(如库房、电脑机房等)会采用风冷恒温恒湿机组,原因是风冷机组配置灵活、控制简便、自成一体、备用性好、室外冷凝器体积较小。相比较,水冷型需要考虑较多分散的小型冷却塔,而如果采用大型冷却水系统,就不得不考虑冷却水温变化和机组之间互相影响所带来的波动。
由于本工程展厅必须考虑参观人流对室内环境的影响,减小送风温差,加大换气次数是暖通专业常用的方法。事实上,宁波博物馆自开馆以来的短短几个月,已经接待了70万人次,达到了省级博物馆的参观人流水平。加大风量就必须考虑空调机组的噪音问题。为了保证展厅的安静,设计中会同建筑、结构专业,分别利用夹墙、GRC板墙、展板墙,采用了整面墙下回风的设计方法,一方面提高了温度场的稳定性,一方面很好地将噪音隔在展厅之外。
博物馆暖通空调设计中另一个容易被忽略的地方是进厅的高大空间。本工程进厅是一个高达23米的中庭,这样一个空间即使设有喷口、直片散流器等加强换热的措施,在冬季仍然难以抵挡热压的作用。除了在设计过程中吃透建筑结构的设计外,还必须在施工过程中严格监督,防止出现无法回风的状况。