大型剧院空调运行管理探析

阮彤+彭元波

【摘要】从国家大剧院空调运行管理的实际出发，分析剧院建筑对空调形式的影响，总结剧场环境对空调运行的要求，并以歌剧院空调运行为例对剧院具体运行管理进行分析。

【关键词】剧场；空调系统；空间环境；负荷特点；分区运行；分时段运行；节能降耗

伴随着国家经济几十年的快速发展，人们不再仅仅满足于对物质产品的追求，还希望享受到更加丰富多彩的文化产品，高雅艺术表演是其中热点之一。进入21世纪，特别是近十年以来，大型、超大型体量的剧院剧场应运而生，而为剧场提供良好空间环境的空调系统是剧场正常运营的重要一环。

笔者以国家大剧院剧场内空调运行管理为研究对象，通过对剧场建筑和彩排演出特点的分析，结合演出参观的规律，探索剧院空调系统运行管理方案。

1工程概况

国家大剧院位于天安门广场西侧，与人民大会堂相邻，占地12万平方米，总建筑面积近22万平方米。主体为壳体造型，包括三大独立建筑实体：歌剧院、戏剧场、音乐厅，它们之间为共用的公共大厅，多功能剧场位于壳体外西南侧，地下设有设备机房及各剧场的技术用房。四周围环绕着人工湖，通过湖下的通道进入公共大厅。

剧院空调冷热源均设置在剧院西南地下，采用二次泵系统。冷源采用4台1100冷吨离心制冷机组，小负荷时使用300冷吨螺杆机组，冷却塔除夏季制冷外，也进行冬季制冷使用。热源采用市政供热，市政热水经板式换热器换热后冬季供暖，夏季进行除湿再热。空调的冷水系统、热水系统分别见图1、图2。

2剧院空调形式与特点

2.1按气流组织形式划分

剧场空调按照气流组织形式，主要分为上送上回和座椅下送风上回风两种形式，主要特点见表1。

表1中是空调气流组织的基本特点，在剧场使用时还需考虑运行管理的要求。上送上回多适用于层高较高、场内空间较大的小型剧场，如国家大剧院多功能剧场（即小剧场）；座椅下送风上回风多适用于层高超高、场内空间较大的大中型剧场，也是剧院空调主要采用的送风方式，如国家大剧院戏剧院、歌剧院及音乐厅。

实际运行时，采用上送风方式的空调送风不能直接处理观众区内产生的负荷且“吹头”感较强，观众夏季容易感觉热，冬季感觉冷；采用座椅下送风方式时空调送风能直接从观众区内部吹出，直接处理观众区内部负荷，但容易出现“吹腿”感，观众容易觉得凉。

2.2按空间形式划分

按照舞台与观众区空间形式，可将剧场分为舞台与观众区融合和舞台与观众区分离两种形式。融合式，在形式上舞台与观众区呈一体，观众区包围或半包围舞台区，舞台上的舞美道具相对而言比较简洁，表演人数相对较少，舞台上的表演形式相对平和，一般用于举办音乐会等。分离式，在形式上舞台与观众区之间间隔有乐队演奏的乐池或安全距离，舞台上舞美道具比较华丽宏大，演员人数较多，表演形式比较剧烈，一般进行歌剧、喜剧及话剧等演出。

剧场内融合式的空调运行，需要兼顾舞台与观众两个分区，由于观众和演员表演对空调要求的不同，运行时容易出现两边不能兼顾的问题，如国家大劇院音乐厅和多功能剧场；剧场内分离式的空调运行，舞台与观众区空调可以分开运行，比较容易满足不同区域对空调的不同需求，如戏剧场和歌剧院。图3为戏剧场，舞台区与观众区形式分离，两区空调也分离；图4为音乐厅，舞台区被观众区环抱，两区空调也没有分离。

3剧场空调环境控制特点

剧院属于人员聚集的公共场所，在满足演出表演使用功能的前提下，空间环境必须满足空调的卫生标准，保证观众在观演过程中有较高的舒适感，以免影响观演，这需要调节空调运行来解决。剧场内空间环境质量受到温湿度、环境中污染物、噪声、光及观众自身活动产生的生理、心理等影响，要给观众提供良好的观演感受，空调系统需要对以上问题进行处理。

空调运行能直接解决的是温度和湿度问题，通过空调系统制冷、加热能较好地满足观众对环境温湿度的要求。通过空调系统的运行，能处理场内空间环境中的部分污染物，可能由空调系统产生的噪声必须要采取隔声降噪措施。空调机组空气净化设备能过滤净化剧场空气中的悬浮颗粒物等，通过新风的引入并排除废气，能较好地稀释观众呼吸出的CO₂、汗味等，但是对于新风或场内存在的TOC、VOC等挥发物及异味等，空调系统还不能很好地进行处理。空调系统本身存在的噪声如送风管、风口处的风声等能通过消声措施较好解决，场内环境中本来存在的噪声，空调系统不能解决。光是空调系统不能处理的物理现象，观演时光的存在会对观众、环境产生很大的影响。观众自身活动产生的生理、心理活动也是如此。环境质量的影响因素及控制方式具体见表2。

4剧场空调运行

剧场空调运行应该以剧场具体形式特征为基础，结合剧场实际运营特点制定具体的运行方案，确保剧场正常运行。以下以国家大剧院歌剧院运行为例进行探析。

4.1歌剧院剧场特点

歌剧院属于舞台区与观众区相分离的剧场形式。图5为歌剧院一层平面图，整个剧场从南往北依次为1舞台区、2乐池、3观众区（含池座区、一层、VIP层及二层楼座）。舞台从西向东依次为西侧舞台、主舞台、后舞台（主舞台南）。舞台、乐池及观众区都各自有单独的空调机组（群）进行调节，舞台区和乐池为空调侧吹风，主舞台与后舞台为同一空调机组，东西侧舞台为同一机组，乐池由一台机组控制。观众区为座椅下送风，有三台机组共同调节。图6为歌剧院池座与乐池空调系统图。

4.2不同区域负荷特点

剧场空调运行既要做到不同区域分区运行，又要实现整个剧场统一管理。剧场从建筑形式来看属于一个整体，但从空调运行的角度来观察，场内不同的区域都有各自的负荷特点，空调运行可根据负荷特点，并与该区域内的空调机组结合起来进行调整，分区运行。但该剧场内所有机组又需要共同协调来保证整个剧场空间环境的空调参数，以确保演出正常进行。

歌剧院整个剧场位于壳体之下，场内无太阳辐射，剧场围护结构为0.7m～1.2m的混凝土或腔体结构，歌剧院以外的负荷难以通过围护结构进入场内；场内负荷有灯光设备负荷、乐池乐团负荷、舞台负荷，其中观众产生的负荷是空调调节的关键。

舞台主要是舞台灯光设备形成负荷，西侧舞台进场口空气入侵形成的负荷，此负荷主要存在舞台道具进场装台期间，由于道具布景需要进出舞台而造成室外空气入侵，一般演出期间舞台通往外界的通道都会关闭，隔绝室外空气对场内的影响。乐池区产生的负荷仅局限于乐池区，且还要看该场演出是否有乐团现场演奏，可由乐池空调启停处理。观众区灯光设备产生的负荷对于座椅下送风的观众区来讲，实际的影响较小可以忽略，但演出采用台上演员与台下观众互动的表演形式时，演出时一般都会开启观众区灯光，这会给观众心里造成有灯光会“热”的感觉，空调运行时要适当下调场内温度；场内主要空调负荷是由观众进入产生，此负荷的主要特点是观众入场负荷骤升，观众退场后负荷聚降，观众本身特点如生理、心理活动，年龄，衣着等都将对观众观演感觉造成影响，需要调整空调做针对性运行。表3是场内主要负荷特点、解决方式及空调机组控制区域。

4.3歌剧院空调分时段节能运行

剧场空调除按照上述以建筑空间形式分区运行外，还应根据主要负荷特点即场内观众变化情况，以时间为轴线来划分不同运行模式，即无演出参观模式（主要是夜间或闭馆期间，净场状态）、参观模式、演出模式。

无演出参观模式，场内负荷很少或者没有，可以少开机组或者不开机组，仅维持场内空调参数就可以。参观模式是要根据参观路线开启空调机组，在保证场内空调的同时，开启参观路线上的空调机组确保参观活动。演出模式，观众产生的负荷是空调负荷最集中的时段，也是确保演出正常进行的关键时段，为保证演出正常运行，还可以将演出时段做更详细的划分，即演出前预控时段、演出中、演出后。

预控就是在观众人场之前将场内温度预先进行调整，观众进场后场内空调参数较快到达要求。演出前预控时段是整场演出空调能否正常保证的关键，预控较好的将降低空调参数的波动，为整场演出空调控制打下坚实的基础。观众产生的负荷主要与运动状态有关，通常情况下，入场状态（轻度劳动）所产生的负荷大于观演（静坐）状态。进行预控时，预控场内温度较演出状态温度低，一般可低0.5℃～1℃左右，待演出开始后回调至正常演出温度。从节能的角度，還可以全回风预控，节约处理室外空气所需能耗，但要注意的是新风开启时间需要确定，才能做到既保证室内观演所需要的新风量和卫生要求，又做到节能。

演出时，一般情况观众属于静坐状态，负荷波动小，空调运行要保持稳定，避免场内运行参数波动，减少对观众影响，需要关注场内负荷变化。场内负荷变化由场内观众实际人数确定，可采用演出时动态的上座率来进行判断，上座率变化过大，人数变化超过上一次统计的15%时，空调运行参数要做调整。

演出后主要指离场至剧场恢复无演出状态时段。这段时间减少调整空调运行模式，可减少空调运行台数，或者调整运行参数，待场内空调参数恢复正常后按无演出模式运行。以上各时段控制模式，根据不同的季节和天气情况还需要做调整。表4为歌剧院空调夏季制冷模式下典型时段划分运行表。

5公共区域大空间节能运行

公共区域主要指一层及以上公共空间及南北水下廊道。空调运行主要满足日常参观等活动的需要，区域内空调机组数量多，机组之间难于协调控制区域的温湿度。另外，公共空间温湿度受室外天气影响大。该区域节能须根据天气变化情况，统一调整区域内空调机组运行模式，以防止该区域内温湿度波动过大及机组之间控制效果相互抵消增加能耗。通过统计已有的运行数据和空间温湿度记录，细化区域机组自控运行程序，进行分区联调。以夏季公共区域中歌剧院及其毗连区橄榄厅空调机组统一联调为例，见表5。

6结语

以上分析是以国家大剧院为例进行的关于剧院剧场空调运行的探索，要将大空间剧场空调管理运行好并实现节能降耗，可以考虑采取以下措施。

（1）分析剧院建筑、空调系统本身特点，同时根据剧院空调系统和剧院的运营特点来管理。

（2）做好空调分区，大空间空调运行时还需要考虑整体空间的统一协调。

（3）分时段运行，以实际运行需要来进行运行管理。按照每个时段内的具体负荷特点进行针对性调节，可采用按参观路线、进场预控、上座率等调整机组运行。

（4）舞台宜设专门的排放系统，以便于在拆装台时及时排除异味和粉尘，减少利用舞台空调系统排风时造成的空调系统污染。