四川某大劇院暖通設計探討

王曉梅

同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司

1 工程概況

本工程位于四川省內江市東興區漢安大道以北，清溪路東側，紫霞街南側，西側隔清溪路與沱江相望。總建筑面積32615 m2，其中地上建筑面積22474 m2，地下室建筑面積10141 m2,建筑為地上五層，建筑高度34.2 m，地下一層，埋深8 m。舞臺倉基坑埋深14 m。本工程為乙等劇場建筑，劇場規模1083座，屬于中型劇場。劇院效果圖及局部剖面圖見圖1～2。

圖1 劇院效果圖

圖2 劇院局部剖面圖

2 空調設計參數

劇院作為一種特殊的建筑形式，遵循國家通用規范的前提下，還應當遵循符合其建筑特點的規范，包括JGJ57《劇場建筑設計規范》[1]、GBT 50356《劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學設計規范》[2]等。

表1為本項目采用的室內設計參數[1、3]，表2為負荷計算結果。

表1 室內設計參數

表2 負荷計算統計結果

3 空調冷熱源和水系統

3.1 空調冷熱源

1）大劇院觀眾廳、舞臺的空調冷熱源由設在屋頂的風冷熱泵冷熱水機組提供。選用3臺制冷量為703 kW的風冷螺桿式冷熱水機組作為空調系統冷熱源（環保冷媒R-134a）。空調冷水供、回水溫度為7/12℃，熱水供、回水溫度為45/40℃。水泵房設置在地下一層，包含冷熱水循環水泵、定壓膨脹補水機組、電子水處理儀、其他輔機和BA自控系統。

2）多功能廳、排練廳等采用直接蒸發式屋頂空調，全空氣系統，滿足獨立運行的需要。

3）化妝間、服裝間、燈控室、聲控室等使用時間與舞臺不同，單獨設變冷媒流量熱泵型多聯空調系統（冷媒R410A）。室外機組設置在屋頂或室外設備平臺。

4）一層琴房采用風冷分體式恒溫恒濕空調機組，空調室外機設置于室外地面。

5）消防控制室、值班室等區域，因運行時間、運行狀態與大樓不一致，設置分體空調。由建筑專業預留室外機位。

3.2 空調水系統

1）本項目空調水系統采用二管制垂直同程水平異程式系統，為一次泵末端變流量系統，通過供回水主管間電動壓差旁通閥控制供回水壓差，保持系統穩定。

2）空調水泵房設置在地下一層，根據末端負荷需求及建筑平面特點，設置4組供回水立管分別接至空調末端。

3）空調水系統采用微晶旁流水處理器控制水質，減緩管道腐蝕；空調水系統采用隔膜罐定壓方式。

4）風機盤管采用電動兩通閥+手動三擋風速開關控制，根據設定的房間溫度對盤管回水電動兩通閥進行雙位控制；根據設定的房間溫度對空調機組盤管回水電動兩通調節閥開度進行比例積分控制；根據設定的送風溫度對新風機組盤管回水電動兩通調節閥開度進行比例積分控制。按房間區域設置室溫控制器。

4 空調風系統

1）觀眾廳采用座椅送風的空調形式，送風口為座位置換送風口，兼作座椅的承重支撐。觀眾廳池座及樓座下部是土建送風靜壓箱。回風口采用格柵風口，設置在頂棚下面光處，氣流組織為下送上回。選用1臺40000 m3/h風量的組合式空氣處理機組，采用變頻調速風機，在過渡季節可實現50%風量全新風運行。空調機房位于地下一層。池座送風平面及剖面見圖3～圖4。

圖3 觀眾廳池座靜壓箱送風平面圖

2）舞臺、側臺采用全空氣定風量低速管道系統，共選用2臺38000 m3/h風量的組合式空氣處理機組，根據舞臺平面對稱布置在上層空調機房。風管設置在側臺的梁下，主風管分為3路，2路風管服務于側臺區域，采用噴口頂送風形式，另1路風管服務舞臺區域，采用噴口側送形式。服務舞臺區域的風管在演出時通過風管上的電動閥門開關由側送切換為下送風形式，避免吹動幕布或對演員造成不適的吹風感。回風口均設置在側臺下部，風口底邊距側臺地面400 mm，利于形成合理的氣流組織。根據舞臺工藝要求，側臺頂部需設置吊裝道具的運動軌道，軌道凈空要求11.65 m，而側臺主梁下凈高只有12.30 m，即管道安裝空間只有650 mm，在充分與舞臺工藝溝通之后，風管采取避開主梁布置、更改高寬比尺寸的方式，達到工藝要求并不影響空調送風。

圖4 觀眾廳池座靜壓箱送風剖面圖

3）一層劇院入口序廳為通高3層，吊頂下凈高為12.5 m，采用分層空調，選用2臺35000 m3/h風量的組合式空氣處理機組，送風口設置在距地5 m左右高度，噴口側送，最遠水平送風距離為20 m。在內裝設計階段，室內設計師希望風口改為頂部條形風口送風的形式，根據送風量和送風深度，41個條形風口的疊加噪聲約56 dB(A)，超過聲學要求的50 dB(A)。因此，從節能角度和噪聲控制角度，采用噴口側送更為合理，最終得到室內設計的認可。

4）排練廳用于非演出期間的彩排、訓練，采用直接蒸發式屋頂空調機組，每個排練廳均獨立設置1臺風量為16000 m3/h的直接蒸發式屋頂空調機組，便于根據排練廳使用情況靈活控制空調系統啟閉。

5）舞臺臺倉內設置落地式風機盤管，并預留除濕機點位，避免臺倉過于潮濕引起舞臺升降設備故障。

5 通風、防排煙系統

1）觀眾廳與舞臺均分別設置平時排風及過渡季節排風系統，排風量為新風量的80%。排風口分別設置在舞臺上方和觀眾廳上方，利于排除室內的高溫污濁空氣。排煙系統與排風系統共用風口及立管，在屋面分別設置排風風機和排煙風機。觀眾廳排煙量按13次/h換氣次數計算，舞臺排煙量按6次/h換氣次數計算，補風量不小于排煙量的50%。

2）臺倉設置平時排風兼消防排煙系統，共用風口及立管，屋頂設置雙速風機，平時低速排風，火災時自動切至高速排煙。同時設置平時補風兼消防補風系統。風機均設置在最高屋面。臺倉共3層，排煙兼排風口設置在臺倉最高處側墻，補風口設置在最低處。臺倉排煙量按6次/h換氣次數計算，補風量不小于排煙量的50%。

3）所有設有氣體滅火的房間均設有下排風口，平時常閉；氣體滅火時，平時通風的風口均設電動閥快速關閉；當氣體滅火完成后，由消控中心自動打開下排風口進行事故后排風。本工程中采用氣體滅火的房間為地下一層的變電所和舞臺機械電源室、三層調光柜室、五層調光柜室，事故后排風的換氣次數不小于5次/h，排風口設置于房間下部，風機設置于屋頂。

6 消聲與隔振設計

空調系統的消聲主要是控制氣流沿管道傳播的風機噪聲及降低氣流噪聲，前者包括合理設置消聲器、消聲彎頭、消聲靜壓箱，后者主要是降低風管風速。風速與噪聲對應關系見表2[4]。本工程的主風管控制風速6.0 m/s，支風管控制 5.0m/s，送風口控制 2.5 m/s，回風口控制1.5 m/s。

表2 管道氣流速度表

6.1 池座送風的消聲設計

空調箱內設置消聲段，空調箱的送風主管接至消聲靜壓箱之后，再進入消聲小室，最后接至土建靜壓箱。消聲小室是由100 mm和150 mm厚度的消聲插片交替安裝形成，見圖5。土建靜壓箱內部四周鋪設保溫吸聲板，見圖6。

圖5 消聲插片組合示意圖

圖6 土建靜壓箱吸聲處理示意圖

6.2 空調風管的消聲設計

空調主風管均通過消聲靜壓箱與空調箱連接；空調箱進出風管均設置阻抗復合型消聲器或消聲彎頭，部分大風量空調箱的主風管設置2節XZP100型消聲器；避免在送風主管上開設出風口。

6.3 空調設備的隔振設計

1）平時需要開啟使用的空調、通風設備，均避免設置在觀眾廳、舞臺的正上方或其他噪聲敏感區域的正上方。

2）空調機房設置浮筑樓板隔振，要求150 mm混凝土結構樓板+30 mm厚專用浮筑彈性墊層+60 mm厚鋼筋混凝土樓板，減輕對下層房間的振動影響。

3）屋頂設備隔振優化。屋頂四周的女兒墻高度超過屋面10 m，風冷熱泵若直接放置在屋面樓板上，會嚴重影響設備散熱，且設備振動對下層功能用房影響較大。因此，在屋面之上設置設備平臺，將風冷熱泵、VRV室外機等設備整體架高放置在設備平臺上，與屋面樓板隔離，滿足散熱條件的同時，避免了對下層功能房間的振動影響。見圖7。

圖7 風冷熱泵設備平臺剖面圖

7 結語

劇院的內部空間功能復雜，對于暖通設計帶來較大的工作難度，本文結合四川內江大劇院的暖通設計經驗，對劇院的暖通設計要點做以下總結：

1）正確的空調系統劃分。劇院內主要的功能區域包含觀眾廳、舞臺、序廳、排練廳等，根據不同的使用時間和室內設計參數，進行合理的系統分區，選擇相對獨立的空調系統，便于今后的空調運行管理。

2）合理的氣流組織。座椅送風目前在觀眾廳的空調設計中已經較為普遍，從舒適性和節能角度都能得到較為滿意的效果；舞臺的風管及風口布置則需要密切結合舞臺的工藝要求，盡量在設計階段全面考慮，避免后期的返工；高大空間的分層空調已得到廣泛的支持，但與內裝設計的美學沖突，需要設計師之間的深入溝通，既滿足室內裝飾的需求，也實現空調的功能。

3）消聲與隔振。這是整個劇院建筑設計的重要內容，暖通設計也應充分重視，并與聲學專業密切配合。從噪聲的源頭、傳播路徑、末端分別進行消聲處理；振動控制則主要對設備基礎進行減振處理，或將振動源與敏感區域隔離，如本工程的風冷熱泵增設設備平臺的方式。