浅谈剧院建筑中舞台工艺用房的空调通风设计

孙国龙

华东建筑设计研究院有限公司

舞台工艺在剧院中占有重要地位，项目设计中，这部分往往以专项的形式委托专业公司进行设计，而保证工艺用房室内环境的空调通风系统的设计仍由剧院的主体设计单位完成。舞台工艺涉及声、光、热现象较为复杂，而且存在大量机械运动部件，这就要求暖通专业同舞台工艺设计单位密切配合，保证空调通风系统设计合理，施工中减少甚至避免管道同工艺设备碰撞。下文结合江苏大剧院歌剧厅的空调通风设计，分析同舞台工艺设计配合过程中的一些要求。

1 舞台工艺用房

1.1 舞台工艺用房分类

舞台工艺主要包括灯光，电声和机械三个方面。为了满足工艺需求，建筑还须设计储存用房及工作间等，以上相关房间统称舞台工艺用房。舞台工艺系统的分类见表1。

表1 舞台工艺系统分类

图1为歌剧厅剖面，主要舞台工艺用房分布可见：

图1 观众厅剖面图

1.2 舞台工艺用房的特点

灯光或电声用房的主要特点是显热负荷大、对温度控制的要求高。例如观众厅顶部的面光桥，演出时最大散热量可以达到40 kW，若无法将这部分热量及时处理，灯具温度升高将会引起灯光变色，演出的效果将会大打折扣。

舞台机械设备对于湿度比较敏感：湿度过大会造成机械生锈，影响使用功能。湿度过小会造成油漆枯燥变脆，影响观感。因此控制机械设备存放区域的湿度显得尤为重要。

分析图1可知，舞台工艺用房的位置大部分集中在舞台两侧、观众厅两侧、观众厅顶部以及观众厅后方，可为竖向合并空调通风系统提供了一定便利。

1.3 舞台工艺用房对环境的要求

通过与舞台工艺设计单位沟通，舞台工艺用房室内环境总体控制目标如表2：

表2 舞台工艺用房室内环境要求

2 空调通风系统方案和设计

2.1 空调通风系统方案

2.1.1 方案介绍

舞台工艺用房可采用空调通风系统方案共五种：

方案一：机械通风系统。送、排风机设置于风机房内，室外的新鲜空气不经过冷热处理直接送至房间，在一定的换气次数下，通过排风机直接将房间内的高温空气排风室外。

方案二：风机盘管加新风系统。风机盘管承担室内负荷，新风机组承担新风负荷，将室外空气处理到室内焓值送入室内。

方案三：全空气加通风系统。对剧院中声学标准较高的区域，可利用空调机组将室外新风同室内空气按比例混合，混合空气经过盘管处理后进入室内。

方案四：多联机加机械通风系统。该系统设备由多联机及送排风机组成，为了充分发挥通风的节能效果，当室外温度低于设计值时，仅开启通风系统。当室外温度高于设计值时，开启多联机空调系统。

方案五：多联机加新风系统。该系统将舞台工艺用房纳入周边的新风系统服务范围内，室外的新风负荷由新风机组负责，多联机仅负担室内负荷。系统示意如图2：

图2 多联机加新风系统示意图

2.1.2 方案分析

五种空调通风方案均需具备一定的适用条件，其优劣分析见表3[3]：

表3 空调通风系统方案对比

2.1.3 方案选用

针对不同类型的舞台工艺房间、不同位置的工艺用房可采用不同的空调通风方案，主要舞台工艺用房空调通风设计方案选用情况见表4：

表4 主要舞台工艺用房空调通风设计方案

2.2 空调通风系统设计举例

大型舞台机械用房特点是房间大、设备密集但机电空间小，经常导致无法使用合理的空调系统，因此在以往很多工程当中，往往放弃了对这些区域的温湿度环境控制，造成人体感觉闷热潮湿甚至舞台机械生锈后果。歌剧厅舞台工艺用房中，以舞台下方最为复杂，包含舞台基坑，台仓及各种控制柜室等，现以舞台下空间为例，分析舞台工艺用房的系统设计。

图3为舞台下-4.000 m标高的建筑平面图，舞台下各功能用房的土建条件见表5：

图3 舞台下建筑平面图

表5 舞台下方土建数据

综合表4、图3并经系统简化后，于舞台下方分左右各设一套全空气系统及排风系统。同时，为满足开关柜室及调光柜室可以单独控制室内温度的需求，在舞台两侧竖向各设一套多联机系统。

舞台下的全空气系统有别于常规纯舒适性空调的全空气系统，此处设置空调箱的主要原因有四点：

1）台下空间同舞台联通，且-4.000 m高度可能会有大批人员候场，此处暖通系统需要具备保证人员舒适性要求的能力。

2）台下空间长期处于潮湿环境，空调机组的制冷盘管具备良好的除湿能力，可以较好的保证机械舞台的湿度要求[2]。

3）集中系统更有利于系统噪音处理，达到室内声学要求。

4）舞台下机械设备较多，机电空间局促，不利于管道敷设，全空气系统可以更好的结合通风及消防系统，三者共用风管，既可以同时满足空调，通风及排烟工况要求，又可以达到节约建筑空间的目的。

暖通系统的风量计算及选型见表6、表7：

表6 舞台下暖通系统计算[4]

表7 舞台下暖通系统风量选型

2.3 系统控制策略

系统主要分为四种运行模式：通风模式，空调模式，除湿模式及消防模式。图4为舞台下空间暖通系统的示意，系统按运行工况不同，阀门切换控制见表7：

图4 舞台下空间暖通系统示意图

表7 舞台下暖通系统风量选型

平时运行通风模式，在室外焓值高于设定点及室内有空调需求时，开启空调模式。在建筑运营初期及机械舞台储存区的湿度过高时，开启除湿模式。火灾时，开启消防模式。对于气体消防区域，火灾后开启平时通风模式，即可满足通风要求。

3 舞台工艺对管道敷设要求

歌剧厅采用品字型舞台，主要涉及的舞台设备包括车载转台，车台，升降舞台，单点吊机及幕机等等。工艺与管道的矛盾可以总结为“动”和“静”两个字，顾名思义，“静”指的是静止设备与结构，同常规工程的配合过程相似。所谓“动”，指的是工艺的运动设备，管道不但要避开图纸上设备点位，还须避开其运动路线。

以台仓为例，台仓存有三层舞台，机械升降舞台根据演出需要通过导轨运动至图3中2b-3轴处，然后通过齿条驱动移至舞台面，如图5所示：

图5 机械舞台运动示意图

除了需要避开图5的机械舞台运动路线，为了实现设备运动，机械舞台还在四周剪力墙上植有埋件，也需要注意避让，风管唯一的路径是设置于两层埋件中间，如图6所示：

图6 台仓埋件及管道示意

分析图6可以发现，风管尺寸远大于消防水管及电缆，结合工艺单位拍图结论，最终台仓风管路由则如图7：

图7 台仓风管路由

图7中风管占用空间极少，这几乎已经是机电管线能够获得的最大空间，因此在目前的设计流程下，前期的设计策划显得尤为重要，只有合理布置系统才能在后期工种配合过程中游刃有余。

4 结语

面对大型剧场的舞台工艺用房空调通风设计，笔者认为设计人员需要重点关注如下工作：

1）了解舞台工艺用房的环境控制要求。

2）根据工艺用房的土建情况，灵活选择最优的空调通风方案。

3）同舞台工艺单位初步沟通，寻求合理的空调通风系统。

4）根据暖通系统设计，做好同工艺及结构设计相结合的工作。