影剧院建筑空调通风系统设计

江祥明

(福建省建筑轻纺设计院 福建福州 350001)

影剧院建筑空调通风系统设计

江祥明

(福建省建筑轻纺设计院 福建福州 350001)

通过介绍某个剧场建筑的空调通风系统设计，阐述了在此类建筑的系统设计过程中所会遇到的各类问题，针对这些问题分析并介绍了设计中所采取的相应措施和处理方法。重点对观众厅，舞台等高大空间在空调系统设计中存在的气流及噪声等问题，根据其不同空调空间的建筑特点，提出观众厅采用座椅送风与高空排风相结合的方式，舞台区分层布置空调并配合使用旋流风口，控制风管风速等一系列措施来达到整个空调系统在舒适性、使用性及节能效果上的最优化。

空调通风系统；高大空间；影剧院

0 引言

随着现代社会经济的快速发展，人们的物质生活水平相比过去得到了提高，在物质生活得到满足的同时，人们开始追求精神生活，以满足心理上的需求。因剧院作为表演话剧、歌剧、戏剧、音乐、曲艺等文娱的场所，它的空间布置与其他公共场所有着很大的不同，它有着各种错层夹层，相互交错，空间地面高低差大，空间高度及跨度大等特点。在使用要求上，剧院的休息区、观众区内人员密度大，对舒适性要求高，对空调通风系统的合理布置也提出了更高的要求。本文以海峡演艺中心建设项目·闽剧院为例，着重论述影剧院建筑空调通风系统的设计。

1 工程概况及特点

1.1 工程概况

该工程位于福州市白马路，由闽剧院剧场(1000座)及其附属配套用房(共8870m2) 及5908m2的地下室组成。建筑高度21.8m，为二类高层公共建筑，闽剧院为乙等专业重点剧场。

1.2 剧场建筑特点

(1)观众厅、舞台作为剧场建筑的主体，有着面积大、高度高、人员集中、设备布置复杂等特点，从而使得它们对于空调形式及气流组织有着许多特殊的要求。

(2)各种功能房间，如小电影厅、乐器间及办公室等有其各自不同的使用时间及使用要求，整体建筑对冷热源的选择上具有多样性特点，如表1所示。

表1 部分房间室内设计参数表

2 空调通风系统设计简介

2.1 部分房间室内设计参数

2.2 冷热源的选择

闽剧院空调冷热负荷：夏季空调总冷负荷为2216.4kW；单位面积冷负荷为249.88W/m2。冬季空调总热负荷为746kW；单位面积热负荷为84.1W/m2。其中观众厅及舞台冷负荷为860.36kW，热负荷为286.8kW。

闽剧院设置两台水冷螺杆式冷水机组(制冷量为696kW/台)，两台风冷涡旋热泵机组(每台制冷量为344kW/台，制热量373kW/台)用于观众厅、舞台及其辅助用房的夏季供冷，冬季供热。风冷热泵机组放置于屋面。水冷式冷水机组放置于地下室冷冻机房内。考虑使用时间、功能的不同要求，综合技术、经济、管理诸因素，闽剧院平时使用的办公室及多功能厅冷热负荷由屋面热泵机组负担。

小电影厅及其辅助用房采用一体机(制冷量为240.2kW/台，制热量245kW/台)为其供冷及供热，一体机布置于屋面。因为乐器等设备存放对温度及湿度有着较高要求，乐器间独立设置一套恒温恒湿机(制冷量为12.6kW/台，风量3000m3/h)。

主要冷热源型号及具体参数如表2所示。

表2 主要冷热源型号及具体参数表

2.3 空调水系统

空调冷冻水系统采用一次泵系统，冷冻水温度7/12℃，热水温度40/45 ℃。冷冻水系统采用水平同程，竖向异程布置。 空调冷冻水系统膨胀水箱设在屋顶层，由给水高位水箱自动补给。为防止空调冷冻水管道结垢，保证冷水机组高效运行[1]，在水系统环路上设置过滤器、电子式水处理仪，同时要求水系统在正式投入运行前，还须对水系统进行加药处理。空调水系统如图1所示。

图1 空调水系统

图2 观众厅空调送回风系统注：K1-D-1-1～2、K1-D-1-5～6：组合式空气处理机组 HF1-D-1-1～2：组合式空气处理机组回风段K1-D-1-9：变风量空气处理机组

图3 舞台空调送回风系统注：K1-D-1-3～4、K1-3-1～2：组合式空气处理机组 HF1-D-1-3～4：组合式空气处理机组回风段K1-D-1-7～8：变风量空气处理机组

2.4 空调形式及气流组织

(1)观众厅

观众厅作为剧场建筑的重要组成部分，它的作用举足轻重，它的舒适性程度对于观众的体验至关重要，这也对观众厅的舒适性空调系统提出了更高的要求。

毋庸置疑，对属于高大空间范畴的观众厅，空调以采用低速风道全空气方式为宜[2]。在送风方式的选择上，采用的是座椅式多孔柱脚送风的下送侧回方式。观众厅空调送回风系统如图2所示。

相对于传统的上送下回稀释型的送风方式，座椅送风虽然需要大量的小型风口，但其可以使气流均匀地流过观众区，近似单向的气流，有着置换通风的优点，并且由于气流是由下部吹出，避免了上送风使主舞台上部热空气流入观众区时形成循环流从而影响观众席的温度分布情况。另外，由于下送风不会产生循环流，这样主舞台上部流入观众席的热空气可由上部排风机直接排出，系统可以不考虑上部负荷，从而减少系统风量，以达到节能目的。而且，下送风方式的优势在冬季尤为明显。

虽然下送风方式在速度场、温度分布及节能效果上相对于上送下回有着比较大的优势，但也有着不足的地方，一旦风口处理不当，就会造成扬尘或吹风感，而效果好的送风口如座椅送风口，一般价格昂贵。但随着人们对舒适性要求的提高，剧场建筑配置座椅送风也是一种趋势。

(2)舞台

剧场的舞台部分和观众区部分在空间布置及使用要求上有着很大的区别。不同于观众厅的送风方式，本案对舞台分区域布置系统，舞台空调送回风系统如图3所示。

舞台相对于观众厅有着更加高大的空间，在冬季，舞台上部容易形成强的低温气流，自上而下冲向舞台，造成舞台冷风，并吹向观众区，从而破坏观众区内的空气环境[3]。为了避免舞台冷风的产生，本案在舞台上空区域另外设置2套空调系统，用热气流阻止冷气流的下沉。同时，在舞台顶部设置排风系统，夏季时亦可排出舞台上空热空气。舞台下部区域采用上送下回的空调方式。由于主舞台区有着幕布，表演时候会使用到繁多的布景、软景等，为了使空调风不吹动幕布，影响舞台使用，主舞台区域内均采用可根据需求调整出风角度的球形喷口侧送风，侧舞台则采用旋流风口下送风，以保证侧舞台的使用要求。

升降舞台及升降乐池作为舞台的一部分，在满足其功能使用的基础上，也需要保证其空间内的空气质量能满足使用要求。考虑到其处于地下室且人员停留时间较短，该空间主要以通风为主，并设置新风机组处理人员所需新风负荷。有人员停留时候可开启新风机组并对应开启排风，以保证人员对新风的需求，同时排除地下空间内的余热余湿。无人员停留时亦可开启送排风系统通风，以保证该空间内的空气质量。

(3)小电影厅、乐器间及办公室

三层布置有两间小电影厅，考虑到电影厅和剧院的使用时间和要求上的不同，本案在屋面单独设置了一台节能型屋顶空调机对小电影厅及周边附属房间进行独立空气调节，以适应电影厅的使用要求。相比主体剧场中观众厅的高度，小电影厅高度低了很多，但仍然达到了5.7m，根据影厅布置要求，本案采用上送上回的送风方式，为保证冷空气能无死角的布满整个空间，采用了旋流风口下送风，让冷空气能有效到达观众区，并尽可能避免了气流短路。

放映厅作为影厅必备的设备间，在工作时会散发出毒气，因此本案为放映厅专门设置了一台防爆风机，一来可以将毒气排出室外，二来可以保持放映厅负压，使得毒气不会散发到其他空间，其排风量按15次/h计。由于毒气的缘故，在空气调节方面，本案只给放映厅设置送风，避免有毒气体因回风影响了整个系统。

3 空调系统自动控制

3.1 空调水系统

为了能达到更好的节能目的，本案空调区域温度控制均通过控制进入空调末端设备的冷水流量实现。在风机盘管回水管上设电动二通阀和温度控制器及在空调机组回水管上设比例积分调节阀和温度控制器，自动改变进入末端设备冷水量，实现区域温度自动控制。对应空调负荷侧流量变化，在制冷机供回水总管上设置压差装置，以平衡负荷侧流量变化，在总回水干管设置能量表进行冷、热计量。冷水机组、水泵实行电气联锁控制。要求冷水机组自身均应具有自动能量调节、水温、水压、断流等各项安全保护措施。空调机组设过滤器堵塞超压报警装置。空调水路平衡采用动态压差平衡阀。

3.2 空调风系统

全空气系统新回风总管设电动调节阀，根据室外气象条件调节新回风量、二次回风量及排风量。

4 噪声控制

剧场建筑中的观众厅、舞台、化妆室、休息厅等均为需要安静的场所，在这些场所的空调设计中我们应采取相应措施以减低噪声，满足这类场所的要求。

剧场中空调系统主要噪声源包括：设备产生的噪声、空调送回风管道内阀门构件使气流。产生湍流的噪声、管道中空气紊流引起管壁震动产生的噪声、外界通过风口传入室内的噪声以及高速气流射入室内静止空气中产生的湍流的噪声。为消除或减弱各种传入室内的噪声，本案将空调机房，制冷机房独立布置于地下室，并避免和空调房间相邻。设备基础和空调箱均设减震器，冷水机组、泵、空调箱等设备进出口水路设金属避震喉，通风空调设备安装均设减振吊架，设备与风管以软接头联接，空调通风送回风总管上设置消声器，空调室设防火隔声门，并选用低噪设备。为避免空调管道系统产生气流噪声，本次设计还根据各个空调房间允许的噪声标准，按表3来控制各个风道及送风口风速，并对弯头、分支管等阀门构件采用加厚钢板制作、装设导流片等措施以减小管道震动，从而达到降噪效果[4]。

表3 房间噪声标准推荐风速表

5 结语

对于剧场这种拥有高大空间，庞大体积，形式多样的公建场所，在设计上需要针对它的建筑特点、使用情况以及功能需求，采用相适应的空调通风系统，并结合各种节能降噪措施，空间空调效果最优化，使得整个空调系统节能效果最大化，以满足整体建筑的舒适性及使用要求。

[1] 郭庆堂.实用制冷工程设计手册[Z].北京：中国建筑工业出版社，1994.

[2] 电子工业部第十设计研究院.空气调节设计手册[Z].北京：中国建筑工业出版社，1995.

[3] 范存养.大空间建筑空调设计及工程实录[M].北京：中国建筑工业出版社，2001.

[4] 玉鸿章，李惠风.影剧院空调设计[M].北京：中国建筑工业出版社，1991.

Air-conditioningsystemdesignforthetheatrebuilding

JIANGXiangming

(Fujian Architectural & Light Textile Design Institute ,Fuzhou 350001)

This paper introduces the design of air conditioning and ventilation system of theater building, explains various problems that will be encountered in the design process of the system in such buildings, in order to solve these problems analysis and introduces the corresponding measures and methods adopted in the design.focus on the auditorium, stage and other large space in the air conditioning system design, such as airflow and noise problems, according to the characteristics of the different air conditioning space, the proposed auditorium chair ventilation and exhaust air combination, the stage area hierarchical arrangement of air conditioning and with the use of swirl diffusers, a series of measures to control air duct velocity to achieve the whole air conditioning system in comfort, optimization and energy saving effect of the use of.

Hvac system ;Large space;Theatre

江祥明(1984.2- )，男，工程师。

E-mail:76437275@qq.com

2017-09-06

TU83

A

1004-6135(2017)12-0095-05