四川某大剧院暖通设计探讨

王晓梅

同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司

1 工程概况

本工程位于四川省内江市东兴区汉安大道以北，清溪路东侧，紫霞街南侧，西侧隔清溪路与沱江相望。总建筑面积32615 m2，其中地上建筑面积22474 m2，地下室建筑面积10141 m2,建筑为地上五层，建筑高度34.2 m，地下一层，埋深8 m。舞台仓基坑埋深14 m。本工程为乙等剧场建筑，剧场规模1083座，属于中型剧场。剧院效果图及局部剖面图见图1～2。

图1 剧院效果图

图2 剧院局部剖面图

2 空调设计参数

剧院作为一种特殊的建筑形式，遵循国家通用规范的前提下，还应当遵循符合其建筑特点的规范，包括JGJ57《剧场建筑设计规范》[1]、GBT 50356《剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范》[2]等。

表1为本项目采用的室内设计参数[1、3]，表2为负荷计算结果。

表1 室内设计参数

表2 负荷计算统计结果

3 空调冷热源和水系统

3.1 空调冷热源

1）大剧院观众厅、舞台的空调冷热源由设在屋顶的风冷热泵冷热水机组提供。选用3台制冷量为703 kW的风冷螺杆式冷热水机组作为空调系统冷热源（环保冷媒R-134a）。空调冷水供、回水温度为7/12℃，热水供、回水温度为45/40℃。水泵房设置在地下一层，包含冷热水循环水泵、定压膨胀补水机组、电子水处理仪、其他辅机和BA自控系统。

2）多功能厅、排练厅等采用直接蒸发式屋顶空调，全空气系统，满足独立运行的需要。

3）化妆间、服装间、灯控室、声控室等使用时间与舞台不同，单独设变冷媒流量热泵型多联空调系统（冷媒R410A）。室外机组设置在屋顶或室外设备平台。

4）一层琴房采用风冷分体式恒温恒湿空调机组，空调室外机设置于室外地面。

5）消防控制室、值班室等区域，因运行时间、运行状态与大楼不一致，设置分体空调。由建筑专业预留室外机位。

3.2 空调水系统

1）本项目空调水系统采用二管制垂直同程水平异程式系统，为一次泵末端变流量系统，通过供回水主管间电动压差旁通阀控制供回水压差，保持系统稳定。

2）空调水泵房设置在地下一层，根据末端负荷需求及建筑平面特点，设置4组供回水立管分别接至空调末端。

3）空调水系统采用微晶旁流水处理器控制水质，减缓管道腐蚀；空调水系统采用隔膜罐定压方式。

4）风机盘管采用电动两通阀+手动三挡风速开关控制，根据设定的房间温度对盘管回水电动两通阀进行双位控制；根据设定的房间温度对空调机组盘管回水电动两通调节阀开度进行比例积分控制；根据设定的送风温度对新风机组盘管回水电动两通调节阀开度进行比例积分控制。按房间区域设置室温控制器。

4 空调风系统

1）观众厅采用座椅送风的空调形式，送风口为座位置换送风口，兼作座椅的承重支撑。观众厅池座及楼座下部是土建送风静压箱。回风口采用格栅风口，设置在顶棚下面光处，气流组织为下送上回。选用1台40000 m3/h风量的组合式空气处理机组，采用变频调速风机，在过渡季节可实现50%风量全新风运行。空调机房位于地下一层。池座送风平面及剖面见图3～图4。

图3 观众厅池座静压箱送风平面图

2）舞台、侧台采用全空气定风量低速管道系统，共选用2台38000 m3/h风量的组合式空气处理机组，根据舞台平面对称布置在上层空调机房。风管设置在侧台的梁下，主风管分为3路，2路风管服务于侧台区域，采用喷口顶送风形式，另1路风管服务舞台区域，采用喷口侧送形式。服务舞台区域的风管在演出时通过风管上的电动阀门开关由侧送切换为下送风形式，避免吹动幕布或对演员造成不适的吹风感。回风口均设置在侧台下部，风口底边距侧台地面400 mm，利于形成合理的气流组织。根据舞台工艺要求，侧台顶部需设置吊装道具的运动轨道，轨道净空要求11.65 m，而侧台主梁下净高只有12.30 m，即管道安装空间只有650 mm，在充分与舞台工艺沟通之后，风管采取避开主梁布置、更改高宽比尺寸的方式，达到工艺要求并不影响空调送风。

图4 观众厅池座静压箱送风剖面图

3）一层剧院入口序厅为通高3层，吊顶下净高为12.5 m，采用分层空调，选用2台35000 m3/h风量的组合式空气处理机组，送风口设置在距地5 m左右高度，喷口侧送，最远水平送风距离为20 m。在内装设计阶段，室内设计师希望风口改为顶部条形风口送风的形式，根据送风量和送风深度，41个条形风口的叠加噪声约56 dB(A)，超过声学要求的50 dB(A)。因此，从节能角度和噪声控制角度，采用喷口侧送更为合理，最终得到室内设计的认可。

4）排练厅用于非演出期间的彩排、训练，采用直接蒸发式屋顶空调机组，每个排练厅均独立设置1台风量为16000 m3/h的直接蒸发式屋顶空调机组，便于根据排练厅使用情况灵活控制空调系统启闭。

5）舞台台仓内设置落地式风机盘管，并预留除湿机点位，避免台仓过于潮湿引起舞台升降设备故障。

5 通风、防排烟系统

1）观众厅与舞台均分别设置平时排风及过渡季节排风系统，排风量为新风量的80%。排风口分别设置在舞台上方和观众厅上方，利于排除室内的高温污浊空气。排烟系统与排风系统共用风口及立管，在屋面分别设置排风风机和排烟风机。观众厅排烟量按13次/h换气次数计算，舞台排烟量按6次/h换气次数计算，补风量不小于排烟量的50%。

2）台仓设置平时排风兼消防排烟系统，共用风口及立管，屋顶设置双速风机，平时低速排风，火灾时自动切至高速排烟。同时设置平时补风兼消防补风系统。风机均设置在最高屋面。台仓共3层，排烟兼排风口设置在台仓最高处侧墙，补风口设置在最低处。台仓排烟量按6次/h换气次数计算，补风量不小于排烟量的50%。

3）所有设有气体灭火的房间均设有下排风口，平时常闭；气体灭火时，平时通风的风口均设电动阀快速关闭；当气体灭火完成后，由消控中心自动打开下排风口进行事故后排风。本工程中采用气体灭火的房间为地下一层的变电所和舞台机械电源室、三层调光柜室、五层调光柜室，事故后排风的换气次数不小于5次/h，排风口设置于房间下部，风机设置于屋顶。

6 消声与隔振设计

空调系统的消声主要是控制气流沿管道传播的风机噪声及降低气流噪声，前者包括合理设置消声器、消声弯头、消声静压箱，后者主要是降低风管风速。风速与噪声对应关系见表2[4]。本工程的主风管控制风速6.0 m/s，支风管控制 5.0m/s，送风口控制 2.5 m/s，回风口控制1.5 m/s。

表2 管道气流速度表

6.1 池座送风的消声设计

空调箱内设置消声段，空调箱的送风主管接至消声静压箱之后，再进入消声小室，最后接至土建静压箱。消声小室是由100 mm和150 mm厚度的消声插片交替安装形成，见图5。土建静压箱内部四周铺设保温吸声板，见图6。

图5 消声插片组合示意图

图6 土建静压箱吸声处理示意图

6.2 空调风管的消声设计

空调主风管均通过消声静压箱与空调箱连接；空调箱进出风管均设置阻抗复合型消声器或消声弯头，部分大风量空调箱的主风管设置2节XZP100型消声器；避免在送风主管上开设出风口。

6.3 空调设备的隔振设计

1）平时需要开启使用的空调、通风设备，均避免设置在观众厅、舞台的正上方或其他噪声敏感区域的正上方。

2）空调机房设置浮筑楼板隔振，要求150 mm混凝土结构楼板+30 mm厚专用浮筑弹性垫层+60 mm厚钢筋混凝土楼板，减轻对下层房间的振动影响。

3）屋顶设备隔振优化。屋顶四周的女儿墙高度超过屋面10 m，风冷热泵若直接放置在屋面楼板上，会严重影响设备散热，且设备振动对下层功能用房影响较大。因此，在屋面之上设置设备平台，将风冷热泵、VRV室外机等设备整体架高放置在设备平台上，与屋面楼板隔离，满足散热条件的同时，避免了对下层功能房间的振动影响。见图7。

图7 风冷热泵设备平台剖面图

7 结语

剧院的内部空间功能复杂，对于暖通设计带来较大的工作难度，本文结合四川内江大剧院的暖通设计经验，对剧院的暖通设计要点做以下总结：

1）正确的空调系统划分。剧院内主要的功能区域包含观众厅、舞台、序厅、排练厅等，根据不同的使用时间和室内设计参数，进行合理的系统分区，选择相对独立的空调系统，便于今后的空调运行管理。

2）合理的气流组织。座椅送风目前在观众厅的空调设计中已经较为普遍，从舒适性和节能角度都能得到较为满意的效果；舞台的风管及风口布置则需要密切结合舞台的工艺要求，尽量在设计阶段全面考虑，避免后期的返工；高大空间的分层空调已得到广泛的支持，但与内装设计的美学冲突，需要设计师之间的深入沟通，既满足室内装饰的需求，也实现空调的功能。

3）消声与隔振。这是整个剧院建筑设计的重要内容，暖通设计也应充分重视，并与声学专业密切配合。从噪声的源头、传播路径、末端分别进行消声处理；振动控制则主要对设备基础进行减振处理，或将振动源与敏感区域隔离，如本工程的风冷热泵增设设备平台的方式。