孟子大劇院中央空調系統設計分析

胡巍　劉祖一

摘 要：該文介紹了山東省鄒城市孟子大劇院的建筑概況，系統地闡述了劇場內中央空調系統的設計，明確了劇院的室內設計參數，空調負荷指標。具體說明了觀眾廳采用座椅送風方式、舞臺采用側送風和下送風相結合的形式，嚴格計算保證觀眾廳與舞臺區風量風壓的平衡，采用多級消聲保證劇場的噪聲控制，通過采取空調系統二次回風、熱回收技術、各個空調區域分區可控、空調管道保溫、高效節能設備等技術措施已達到建筑節能的目的。對同類項目的空調設計有一定的指導意義。

關鍵詞：劇院 舞臺 觀眾廳 消聲風壓風量平衡

中圖分類號：TU83 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）05（b）-0084-01

孟子大劇院位于山東省鄒城市，與圖書館、檔案館、青少年活動中心、老年中心四幢單體共同構成鄒城市文化藝術中心。山東省鄒城市為我國一代儒家宗師孟子的故里，鄒城市文化藝術中心項目位于山東省鄒城市東城區金山大道西側，政務中心北側，圣水新苑南側，建設總用地約13萬平方米，總建筑面積約18萬平方米。該項目作為山東鄒城向外界展示自己“孔孟桑梓之邦，文化發祥之地”美譽的窗口，對發揚中華文明、孔孟文化將起到至關重要的作用。劇院建筑面積：35220.1m2，建筑高度：32.40m。地下二層，地上四層。各層主要功能：地下部分主要為舞臺基坑、車庫及設備用房；一層為舞臺區及其附屬用房；二層為入口大堂、觀眾廳（池座）、排練廳及商業；三層為觀眾廳（樓座）、院線影廳；四層為記者休息廳；屋頂層舞臺上空兩側設功放室及硅控室等。其中觀眾廳共設固定座位數1323個，樂池活動坐席74個。

該文主要介紹孟子大劇院的中央空調系統設計，并分析其中的設計要點。

1 設計內容

1.1 主要空調室內設計參數

如表1。

1.2 空調負荷

空調冷負荷：1960kW，空調冷指標：119.5W/m2；

空調熱負荷：1500kW，空調熱指標： 91.4W/m2。

1.3 空調、通風系統設計

（1）觀眾廳。

由于劇院觀眾廳高度均在15～18m，采用常規的下送風方式很難達到理想的空調效果，且不節能，故本設計池座和樓座均采用座椅送風方式，每個座椅送風量為60m3/h，送風狀態點19℃，座椅送風柱出風速度不高于0.4m/s，至人腳處的風速不高于 0.25m/s，將座椅下的建筑空腔作為空調送風靜壓箱。回風口設在觀眾廳側墻上。另外，在吊頂內面光燈室設機械排風系統，將觀眾廳空調區域的空氣流經面光燈室排至室外，一方面，可以平衡觀眾廳的風壓，另一方面可以為面光燈室降溫。

（2）舞臺。

舞臺區為“品”字形布局，分為主舞臺和兩側的側舞臺。為保證舞臺演員及工作人員的工作環境，在兩側舞臺7.5m高處設側噴口，向主舞臺方向對吹；在主舞臺第一層天橋下設噴流式旋流風口下送風。考慮到演出時避免幕布被吹動，本空調系統在側臺送風主管和主舞臺送風主管上分別設電動調節風閥，可根據需要實時供冷和供熱，或在演出時減小、關閉主舞臺送風量。回風口位于側舞臺的側墻。主舞臺12.5m以上為非空調區，故僅在葡萄藤架上設獨立的機械送排風系統，排除余熱。

（3）空調冷熱源。

機房設于地下二層，為鄒城市文化藝術中心提供空調冷熱水。

1.4 消聲

（1）允許噪聲標準。觀眾廳≤35dB（A）舞臺機械噪聲≤50dB（A）。

（2）噪聲控制是劇場建筑設計的一個要點，設計中要與聲學專業人員密切配合，控制通過通風、空調風口傳入觀眾席和舞臺面的噪聲比室內允許噪聲標準低5dB。

（3）劇院內通風、空調系統嚴格控制風速：主管風速3～4m/s；支管風速2～3 m/s；送風口風速1～1.5 m/s。

（4）觀眾席的噪聲控制要求較高。空調送風通過機組消聲段、風管消聲器及消聲靜壓箱及觀眾座椅下方的送風靜壓箱處理后再送至觀眾廳。回風口選用消聲百頁風口，回風管設消聲器。舞臺區域的噪聲要求比觀眾席略低。送回風也通過采取多級消聲的措施控制噪聲。

1.5 風量風壓的平衡

劇院設計的另一個要點是觀眾廳與舞臺區風量風壓的平衡，劇場內風量、風壓的平衡與否直接關系到舞臺幕布是否飄動及正常啟閉。對此，設計中將舞臺和觀眾廳的空調通風系統完全獨立設計，嚴格計算新風量和排風量，使各自區域的新、排風量相匹配，從而保持觀眾廳和舞臺區正壓值的基本相等。

1.6 節能設計

劇場作為人員密集，發熱設備集中的公共建筑，能耗相對較大。設計時，充分考慮了各種耗能因素，采取了以下節能措施：（1）觀眾廳采用座椅送風方式，這種送風方式可確保人員區域的空調舒適性，而對上部空間的溫濕度不做要求，節省運行能耗。座椅送風要求送風溫差小，系統采用二次回風，降低再熱能耗。（2）舞臺區采用帶熱回收功能的組合式空調機組。（3）將觀眾座椅下方的建筑空腔作為空調送風靜壓箱，靜壓箱內壁做保溫處理。

2 設計分析

劇院觀眾廳及舞臺的氣流組織、風量風壓的平衡、消聲隔振措施等都是在中央空調系統設計中應著重注意的問題。如果有條件，還應對觀眾廳及舞臺的空調氣流組織進行CFD氣流模擬，從而分析及優化室內的氣流分布速度場和溫度場，以達到良好的空調效果。

3 結語

以上是該研究者在設計過程中，通過學習和分析，結合劇院建筑的特點，得出一些經驗總結。劇院的實際設計要比該文介紹的復雜得多，每個不同的劇院根據其自身特點的不同，都會有不一樣的問題，只能在具體的設計中，經過多種方案的分析比較，才能得出最優的設計方案。

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