剧场类观演建筑暖通空调设计的几点思考

剧场类观演建筑暖通空调设计的几点思考

章峰

浙江省建筑设计研究院，浙江杭州 310000

摘要：剧场类观演建筑功能的特殊性和运行的交叉性决定了其暖通空调设计的复杂性。一般剧场类观演建筑的运行时间不足全年时间的1/2，不同观演场次的上座率各不相同，内场对噪音、温度、湿度等有很高的要求，所以以上因素对暖通空调的设计带来一定的影响。文章以某地方剧院作为研究对象，详细的阐述其暖通空调系统设计方案。

关键词：剧场建筑 暖通空调系统 座椅送风 空调自动控制

0前言

剧场类观演建筑特点是层高空间较大、灯光设备复杂、人员密集，所以对暖通空调系统的设计有着更高的要求。某地一中心剧场，功能结构由排演厅、会议中心、小剧院以及演奏大厅等组成。地上一层剧院分为观众厅和舞台，附加东西两个休息厅，座位1200；二层设有培训、化妆室等；三、四层为阅览、展厅等。

1设计参数

夏季室内设计温度25-27℃，相对湿度50-60%；冬季室内设计温度16-22℃，相对湿度40%；人员新风量14m³/(h·人)；一层剧场照明负荷5W/㎡；中央舞台照明设备总发热量120kW，观影区和追光区的灯光发热量为45kW；整个剧场环境温度≤40℃。

2空调系统的制冷和制热

由于该剧场属于多功能类型剧场，暖通空调设计除了要满足中心剧场的各项要求之外还应该考虑其他功能室/厅对空调的要求。

2.1整个中心剧场的空调负荷设计

空调的负荷设计首先在考虑到节能环保的前提下，满足剧院所有功能厅/室运行时空调所能够承受的最大负荷值。所以空调负荷设计需要经过科学的计算，从而选择适当的空调构成。夏季的冷负荷和冬季热负荷、日常办公和剧场观演等对空调负荷要求有很大的差别，要求设计人员进行独立设计。

2.2空调制热

本剧场的空调热源主要来源于F1层的热力站，将城市供热网所提供的高温热水经过热交换机处理之后转换成为低温热水以供整个剧院的冬季热水使用和空调使用。本剧院选用了2台高功率的热交换机，为剧院、会议中心以及其他功能区进行供热。考虑到建筑设计所给出的热力站占地面积有限，所以在热源设计方面，冬季剧场演出时2组热交换机可以并联使用，非演出时间可以1组热交换机单独使用。

2.3空调制冷

为了节省建筑面积便于管理，我们将制冷站与制热站设计在一起，空调制冷设计选用2台1300kW和1台500kW的螺杆式冷水机组，来为夏季剧院的会议中心、剧场以及其他功能厅/室的空调制冷。设计时，空调系统在夏季时供水温度7℃，回水温度12℃，采用封闭式膨胀水箱来进行定压。考虑到剧场所有功能厅不可能同时运行，所以在白天时由2台大功率的制冷机组进行制冷，在夜间则由1台小功率的制冷机组进行制冷。

3空调风系统

剧院观众厅采用低速风道全空气系统，座椅下送风，回风由观众厅座椅顶部回到空气处理机，由机械排风机将部分灯光余热排出室外，送风器出风速度不高于0.4 m/s，至人体脚踝处风速不高于0.25m/s，送风来自座椅下的建筑静压箱。该气流组织形式既可以满足人体舒适度要求，也较节能。由于观众厅送风温差较小，从节能角度出发，空调机组采用了二次回风的形式。过渡季节可采用全新风工况运行，以实现节能的要求。

舞台空调送风设计方面，主舞台两侧各设两路空调送风管，分别设于一、二道侧天桥上，其中一道侧天桥下方空调送风管配设自动感温变流量送风口，实现向下旋流送风或喷口下送风，而二道侧天桥下（高于舞台幕布上沿）空调送风管侧设球型远程投射喷口，实现侧送风方式，此举主要是用于解决空气射流对舞台幕布造成抖动并改善舞台演出区热环境，各路送风管均配设电动风阀。为温度稳定控制，后场区通道需设置风机盘管加新风系统，以保证演出后场温度，防止冬季冷风侵入。

考虑到排练厅的使用时间相对独立，且空间高大，故而单独配设直膨式热泵型屋顶式空调机组。

小剧场空调设计由于室内场地工艺限制采用典型的上送上回气流组织形式，空调送风均采用喷口送风，夏季空调送风温度为14℃，其控制方式简便可靠，经风口合理造型，风口再生气流噪声将得到有效控制。

培训、阅览室、化妆室等需要单独控制的区域均采用风机盘管或小型吊挂式空调机组+新风的空调方式。

4空调水系统

本剧院所采用的空调水系统为一次泵变水量双管制闭式循环系统。冷源与热源双侧定流量，空调系统末端负荷侧变流定量。冷水系统采用的是闭式机械循环，根据剧院不同的功能厅/室以及运行时间不同，竖向异程式定流供热，风机盘管分2个环路，通过竖井将冷水送至各个楼层的空调末端。风机盘管与空调回水管上全部设置电动二通阀；冷热站的空调总控与回路之间设置压力控制器用以检测供回路水压差，并设置旁通电动调节阀，根据压力差自动调节水量。回水管与集水器连接，并设置静态平衡阀，实现各环路之间的水量平衡。

5空调自动控制系统

5.1本工程空调、通风自动控制系统采用直接数字DDC控制系统，由中央电脑等终端设备、传感器、执行器等组成。控制系统软件功能包括：设备优化启停、台数控制、各控制点状态显示、动态图形显示等。除少数就地使用的风机、卫生间排气扇、分体空调器等以外，其他大部分设备可以在中控室进行远距离启停。

5.2冷水机组的设置系统的优化控制，通过计算机集中控制实现最大限度的节约能源和运行费用。

5.3空气处理机的控制包括温度、湿度、过滤器压差及风机监测等内容：

一般系统温度控制是根据室温通过电动调节阀控制进入表冷器的冷冻水量和进入加热器的热水流量来实现。

湿度控制——根据室内湿度，冬季是通过控制加湿电磁阀来实现，夏季是通过控制进入表冷器的冷冻水量来实现。

温湿度传感器设置在被控房间内有代表性的区域。

5.4新风机组的温湿度控制同空气处理机组，但温度传感器设置在送风管中，湿度传感器仍设置在典型的被控房间。

5.5风机盘管的电动两通阀采用双位式，并与室温控制器的开关联锁，冬季设最小开度防止室温过低。

6通风防排烟系统

由于剧场舞台的特殊性，是最容易引起火灾的地方，所以应该根据舞台结构特点独立设置通风排烟系统。本剧场中分别在舞台两侧设置了防火卷帘，在观众席过渡位置设置了防火水幕，一旦发生火灾可有效遏制火灾向观众席蔓延，确保舞台区形成独立的防火空间。舞台正上方独立设置排烟系统和排风系统，排烟系统的补风管与空调系统送风管为同一管道，通过防火阀、排烟阀以及止回阀来实现火灾时的管道转换。考虑到能耗问题，结合舞台冷负荷需求特点，设计时将排风口设置在灯具附近，以降低空调能耗。由于观众席人员密集、座椅较多、疏散困难、密封性高，火灾时容易引发窒息死亡。所以观众席一定要注重排烟和新风补充的设计以提升空气的流通性。本剧场的观众席顶部设置了2套排烟系统和2套排风系统，日常工作时排风系统开启，发生火灾时排烟系统开启。

7降噪减震

本剧场的所有空调机组、风机组、水泵以及冷热交换机组等都做了降噪减震处理。空调机组所有的送风管、会风管、排风机、送风机全部设置了双层阻抗复合式消声器和消声弯头。冷热机房由建筑专业专门做了消音处理；风道内侧喷涂了20mm发泡聚氨酯，不仅起到保温防漏风效果，还降低空调噪声。空调系统的各送、回、新风管道全部采用保温消音型复合管道，其防火性能极佳。

总结：

剧场类观演建筑由于其功能的特殊性和复杂性对暖通空调设计的要求更高，设计人员应该充分考虑经济、环保、节能等各方面因素，根据剧院的具体建筑结构形式，重点从冷热源转换、风量平衡与调节、防火排烟系统以及降噪减震等几个核心内容做综合分析，科学合理的设计暖通空调系统。

参考文献：

[1]王江涛,蒋丽颖,徐霞.陕西省某县级行政中心剧场暖通空调设计[J].工程设计,2018,139(32):40-45.

[2]孙敏生,王威,万水娥.国家大剧院观众厅空调系统和气流组织方式的设计和分析[J].暖通空调,2017,33(3):1-8
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[3]李惠风,白雪莲,李昕原.观演建筑空调设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.

[4]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50736-2012民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[5]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ57-2016剧场建筑设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2016.