浅谈剧院舞台工艺电气设计
2023-09-28秦国经韩银凤王超楠
秦国经, 韩银凤, 郑 欣, 常 虹, 王超楠
(中国建筑第八工程局有限公司 西北分公司工程设计研究院, 陕西 西安 710082)
0 引 言
近年来,剧场建筑作为公众文化生活的重要公共场所受到欢迎。本文结合实际工程,依据剧场建筑设计特点和使用功能要求,对剧场建筑在电气设计、舞台机械、舞台消防等方面遇到的难题进行分析,可为剧场建筑电气设计提供参考。目前,剧场电气设计所依据的规范和标准:JGJ 57—2016《剧场建筑设计规范》[1]、JGJ 58—2008《电影院建筑设计规范》、GB 51348—2019《民用建筑电气设计标准》、GB/T 36727—2018《舞台机械验收检测规范》、GB 36726—2018《舞台机械刚性防火隔离幕》、WH/T 28—2007《舞台机械 台上设备安全》、WH/T 36—2009《舞台机械 台下设备安全要求》、GB 50303—2015《建筑电气工程施工质量验收规范》、GB 50231—2009《机械设备安装工程及验收通用规范》。
1 工程概况
本项目位于陕西省西安市,项目总建筑面积约85 977 m2,其中地上建筑面积约36 643 m2,地下建筑面积约49 334 m2。大剧场有1 200座,钟形观众厅,镜框式台口,品字形舞台。局部地下室为台仓与设备用房和贮藏室。一层西部为入口大厅与前厅,内部设有票务服务、衣物寄存、误场等候、休息餐饮、卫生间、楼梯电梯、管理办公等;中部为观众厅池座区(约800座),靠近中部及舞台处设出入口,座席前部为乐池(可升降式);东部为舞台及后台区,设有升降台。二层为休息厅及观众厅池座后部出入口,坐席后部设灯光及音响控制室。三层为休息厅及观众厅楼座(约300座)和设备用房。多功能剧场:容纳400人,机械活动坐席,矩形观众厅,尽端式舞台。
2 负荷等级与供电电源
依据JGJ 57—2016《剧场建筑设计规范》中第1.0.5条和第1.0.6条,剧场建筑的规模应按观众坐席数量进行划分。剧场的建筑等级根据观演技术要求可分为特等、甲等、乙等3个等级。特等剧场是指代表国家的一些文娱建筑,如国家剧院、国家文化中心等,一般可不受本规范限制,其质量标准可根据具体要求而定,但不应低于甲等剧场。甲等剧场主要指代表省、直辖市的一些文娱建筑。乙等剧场主要指代表市、县的一些文娱建筑。结合本项目,剧场座位数1 200座为中型剧场,依据观演等级可划分为乙等剧场建筑。同时依据JGJ 57—2016《剧场建筑设计规范》中第10.3.1条和GB 51348—2019《民用建筑电气设计标准》中附录A,特等、甲等剧场的舞台照明、贵宾室、演员化妆室、舞台机械设备、电声设备(调音控制系统)、电视转播用电等,应为一级负荷;其中特等、甲等剧场的调光用计算机系统用电应为一级负荷中的特别重要负荷。特等、甲等剧场观众厅照明、空调机房电力和照明、锅炉房电力和照明用电等,应为二级负荷。不属于一、二级用电设备负荷应为三级负荷。
本工程由外网引来两路独立10 kV双重电源至变电所,两路电源同时工作,互为备用,每路均能承担全部一、二级负荷。变配电室设置于地下一层。
3 舞台机械
3.1 舞台机械设备分布
舞台机械设备通常为剧院的用电大户,结合本项目,设备分布如下。
(1) 舞台面操作位置设备:2个移动控制台转接箱、1个移动控制台、1个大幕对开近控箱、1个防火幕近控箱。
(2) 标高4.0 m舞台机械控制室位置设备:1个控制台、1个控制台柜。
(3) 标高-9.0 m台下舞台机械电气机柜室位置设备:6个台下控制柜、2个台下电阻柜。
(4) 标高23.3 m台上(下)场口舞台机械电气机柜室位置设备:6个台上控制柜、2个台上电阻柜。
3.2 机械设备和照明用电
3.2.1 机械设备用电用途
台下机械设备主要用于方便、快捷地转换舞台表演形式,迁换布景,移动演员或景物的机械设备。台上舞台机械设备设置在舞台上空,用于悬挂景物、演员、灯光设备,主要由幕布和舞台吊景装置组成。舞台机械控制室核心对舞台机械设备进行集中的监视和控制,是整个舞台机械的管理中心[2]。
3.2.2 机械设备统计
该部分经与舞台机械顾问方协商,结合本项目,剧场机械设备如表1所示。
表1 剧场机械设备
3.2.3 舞台照明
舞台照明系统设计复杂,但与电气专业的对接相对简单,通常只需要提供给舞台照明顾问方两处电源即可;一处送至硅箱室、一处送至舞台灯光控制室。结合本项目,本工程中舞台照明共设置了两道面光桥、6个耳光室,同时舞台还设置了柱光、顶光、脚光、天排光、地排光和追光等,舞台灯光总的设备安装容量约1 728 kW。同时增加对工艺深化设计的要求:满足GB 7000.217—2008《灯具 第2-17部分:特殊要求舞台灯光、电视、电影及摄影场所用灯具》规范,要求空场状态下,所有设备开启时的噪声及外界环境噪声的干扰不高于NR25,测试点在距设备1 m处的噪声不大于30 dB[3]。
3.2.4 舞台音视频系统用电
舞台音视频系统的用电量相对较小,但机房的设置相对分散,每个机房都需要单独由变电所采用双路电源放射供电,并在末端切换,本工程包含以下机房:扩声系统机房(机房用电量约15 kW)、信号交换机房(机房用电量约15 kW)、视频机房(机房用电量约21 kW)、投影机房、功放机房(机房用电量约51 kW)及电影放映机房(机房用电量约21 kW)。音响系统的设计应增加对工艺专业深化设计的要求:满足WHT 18—2003《演出场所扩声系统的声学特性指标》规范,要求室内一级场所歌舞剧扩声系统噪声不大于NR20等。
3.2.5 舞台照明或电力设备的变压器计算
依据JGJ 57—2016《剧场建筑设计规范》中第10.3.1条条文说明和GB 51348—2019《民用建筑电气设计标准》中第9.5.8条和第9.5.11条,舞台照明或电力设备的变压器容量,可按下式计算:
PS=KxKyPe
(1)
式中:Kx——照明或电力负荷需要系数;
Ky——裕量系数;
Pe——照明或电力设备总容量。
电力负荷需要系数Kx宜取0.4~0.9。裕量系数Ky宜取1.1~1.2。Kx值的大小与剧场的设备容量有关,从新近建成的上海大剧院的情况看,设计时Kx选0.5,但在实际使用中,不同剧种的演出,负荷相差很大。因此,在计算负荷时对Kx值的选取要重视舞台设备容量对Kx值的影响。目前,国内对需要系数尚无统一规定。结合本项目,舞台电力负荷为1 168.82 kVA;舞台照明负荷为622.08 kVA。当舞台用电设备的供电系统中接有在演出过程中可能频繁起动的交流电动机,且当其起动冲击电流引起电源电压波动超过3%时,宜于舞台照明负荷分设变压器,且变压器采用JZD型防剪切阻尼弹簧减震器作为减震措施。
3.2.6 舞台设备选择注意要点
作为舞台照明设备电控室(调光柜室)、舞台机械设备电控室、功放室、灯控室、声控室供电等的各路电源,均应在各室内设就地保护及隔离开关电器。当采用可控硅(晶闸管)舞台调光装置时,其电源中性线截面积不应小于相线截面积的2倍。
主舞台区4个角应设中性线截面积不小于相线截面积2倍的三相回路专用电源,结合本项目,乙等剧场在主舞台后角电源不得小于三相180 A,在主舞台前角不得小于三相50 A。
主舞台两侧应设交流220 V、12~16 kW的流动功放电源专用插座。
剧场应采取抑制高次谐波对其他系统产生干扰的措施。舞台调光装置、舞台机械设备的变频传动装置应采用抑制谐波措施。其中,电声、视频LED、舞台控制计算机、电视转播设备的电源不宜接在舞台照明变压器上;音响系统供电专线上宜设置隔离变压器,并宜设有源滤波器,根据声学顾问提供的数据保证音响线缆与灯光等线缆敷设时采用最小间距。采取措施抑制外部设备等发出噪声干扰,如将极早期空气管采样系统内电机挪至设备用房内,尽可能地减少噪声。
舞台机械设备供电电源引自剧院专用的分变电所,双路供电末端切换。采用计算机控制的舞台机械控制系统,并且由在线式不间断电源供电。
4 结 语
剧院建筑需要多专业、多学科相互配合,电气专业只有和舞台工艺专业充分地协调和配合,才能将舞台声光电的艺术魅力充分地呈现出来。