大型劇院空調運行管理探析

阮彤+彭元波

【摘要】從國家大劇院空調運行管理的實際出發，分析劇院建筑對空調形式的影響，總結劇場環境對空調運行的要求，并以歌劇院空調運行為例對劇院具體運行管理進行分析。

【關鍵詞】劇場；空調系統；空間環境；負荷特點；分區運行；分時段運行；節能降耗

伴隨著國家經濟幾十年的快速發展，人們不再僅僅滿足于對物質產品的追求，還希望享受到更加豐富多彩的文化產品，高雅藝術表演是其中熱點之一。進入21世紀，特別是近十年以來，大型、超大型體量的劇院劇場應運而生，而為劇場提供良好空間環境的空調系統是劇場正常運營的重要一環。

筆者以國家大劇院劇場內空調運行管理為研究對象，通過對劇場建筑和彩排演出特點的分析，結合演出參觀的規律，探索劇院空調系統運行管理方案。

1工程概況

國家大劇院位于天安門廣場西側，與人民大會堂相鄰，占地12萬平方米，總建筑面積近22萬平方米。主體為殼體造型，包括三大獨立建筑實體：歌劇院、戲劇場、音樂廳，它們之間為共用的公共大廳，多功能劇場位于殼體外西南側，地下設有設備機房及各劇場的技術用房。四周圍環繞著人工湖，通過湖下的通道進入公共大廳。

劇院空調冷熱源均設置在劇院西南地下，采用二次泵系統。冷源采用4臺1100冷噸離心制冷機組，小負荷時使用300冷噸螺桿機組，冷卻塔除夏季制冷外，也進行冬季制冷使用。熱源采用市政供熱，市政熱水經板式換熱器換熱后冬季供暖，夏季進行除濕再熱。空調的冷水系統、熱水系統分別見圖1、圖2。

2劇院空調形式與特點

2.1按氣流組織形式劃分

劇場空調按照氣流組織形式，主要分為上送上回和座椅下送風上回風兩種形式，主要特點見表1。

表1中是空調氣流組織的基本特點，在劇場使用時還需考慮運行管理的要求。上送上回多適用于層高較高、場內空間較大的小型劇場，如國家大劇院多功能劇場（即小劇場）；座椅下送風上回風多適用于層高超高、場內空間較大的大中型劇場，也是劇院空調主要采用的送風方式，如國家大劇院戲劇院、歌劇院及音樂廳。

實際運行時，采用上送風方式的空調送風不能直接處理觀眾區內產生的負荷且“吹頭”感較強，觀眾夏季容易感覺熱，冬季感覺冷；采用座椅下送風方式時空調送風能直接從觀眾區內部吹出，直接處理觀眾區內部負荷，但容易出現“吹腿”感，觀眾容易覺得涼。

2.2按空間形式劃分

按照舞臺與觀眾區空間形式，可將劇場分為舞臺與觀眾區融合和舞臺與觀眾區分離兩種形式。融合式，在形式上舞臺與觀眾區呈一體，觀眾區包圍或半包圍舞臺區，舞臺上的舞美道具相對而言比較簡潔，表演人數相對較少，舞臺上的表演形式相對平和，一般用于舉辦音樂會等。分離式，在形式上舞臺與觀眾區之間間隔有樂隊演奏的樂池或安全距離，舞臺上舞美道具比較華麗宏大，演員人數較多，表演形式比較劇烈，一般進行歌劇、喜劇及話劇等演出。

劇場內融合式的空調運行，需要兼顧舞臺與觀眾兩個分區，由于觀眾和演員表演對空調要求的不同，運行時容易出現兩邊不能兼顧的問題，如國家大劇院音樂廳和多功能劇場；劇場內分離式的空調運行，舞臺與觀眾區空調可以分開運行，比較容易滿足不同區域對空調的不同需求，如戲劇場和歌劇院。圖3為戲劇場，舞臺區與觀眾區形式分離，兩區空調也分離；圖4為音樂廳，舞臺區被觀眾區環抱，兩區空調也沒有分離。

3劇場空調環境控制特點

劇院屬于人員聚集的公共場所，在滿足演出表演使用功能的前提下，空間環境必須滿足空調的衛生標準，保證觀眾在觀演過程中有較高的舒適感，以免影響觀演，這需要調節空調運行來解決。劇場內空間環境質量受到溫濕度、環境中污染物、噪聲、光及觀眾自身活動產生的生理、心理等影響，要給觀眾提供良好的觀演感受，空調系統需要對以上問題進行處理。

空調運行能直接解決的是溫度和濕度問題，通過空調系統制冷、加熱能較好地滿足觀眾對環境溫濕度的要求。通過空調系統的運行，能處理場內空間環境中的部分污染物，可能由空調系統產生的噪聲必須要采取隔聲降噪措施。空調機組空氣凈化設備能過濾凈化劇場空氣中的懸浮顆粒物等，通過新風的引入并排除廢氣，能較好地稀釋觀眾呼吸出的CO₂、汗味等，但是對于新風或場內存在的TOC、VOC等揮發物及異味等，空調系統還不能很好地進行處理。空調系統本身存在的噪聲如送風管、風口處的風聲等能通過消聲措施較好解決，場內環境中本來存在的噪聲，空調系統不能解決。光是空調系統不能處理的物理現象，觀演時光的存在會對觀眾、環境產生很大的影響。觀眾自身活動產生的生理、心理活動也是如此。環境質量的影響因素及控制方式具體見表2。

4劇場空調運行

劇場空調運行應該以劇場具體形式特征為基礎，結合劇場實際運營特點制定具體的運行方案，確保劇場正常運行。以下以國家大劇院歌劇院運行為例進行探析。

4.1歌劇院劇場特點

歌劇院屬于舞臺區與觀眾區相分離的劇場形式。圖5為歌劇院一層平面圖，整個劇場從南往北依次為1舞臺區、2樂池、3觀眾區（含池座區、一層、VIP層及二層樓座）。舞臺從西向東依次為西側舞臺、主舞臺、后舞臺（主舞臺南）。舞臺、樂池及觀眾區都各自有單獨的空調機組（群）進行調節，舞臺區和樂池為空調側吹風，主舞臺與后舞臺為同一空調機組，東西側舞臺為同一機組，樂池由一臺機組控制。觀眾區為座椅下送風，有三臺機組共同調節。圖6為歌劇院池座與樂池空調系統圖。

4.2不同區域負荷特點

劇場空調運行既要做到不同區域分區運行，又要實現整個劇場統一管理。劇場從建筑形式來看屬于一個整體，但從空調運行的角度來觀察，場內不同的區域都有各自的負荷特點，空調運行可根據負荷特點，并與該區域內的空調機組結合起來進行調整，分區運行。但該劇場內所有機組又需要共同協調來保證整個劇場空間環境的空調參數，以確保演出正常進行。

歌劇院整個劇場位于殼體之下，場內無太陽輻射，劇場圍護結構為0.7m～1.2m的混凝土或腔體結構，歌劇院以外的負荷難以通過圍護結構進入場內；場內負荷有燈光設備負荷、樂池樂團負荷、舞臺負荷，其中觀眾產生的負荷是空調調節的關鍵。

舞臺主要是舞臺燈光設備形成負荷，西側舞臺進場口空氣入侵形成的負荷，此負荷主要存在舞臺道具進場裝臺期間，由于道具布景需要進出舞臺而造成室外空氣入侵，一般演出期間舞臺通往外界的通道都會關閉，隔絕室外空氣對場內的影響。樂池區產生的負荷僅局限于樂池區，且還要看該場演出是否有樂團現場演奏，可由樂池空調啟停處理。觀眾區燈光設備產生的負荷對于座椅下送風的觀眾區來講，實際的影響較小可以忽略，但演出采用臺上演員與臺下觀眾互動的表演形式時，演出時一般都會開啟觀眾區燈光，這會給觀眾心里造成有燈光會“熱”的感覺，空調運行時要適當下調場內溫度；場內主要空調負荷是由觀眾進入產生，此負荷的主要特點是觀眾入場負荷驟升，觀眾退場后負荷聚降，觀眾本身特點如生理、心理活動，年齡，衣著等都將對觀眾觀演感覺造成影響，需要調整空調做針對性運行。表3是場內主要負荷特點、解決方式及空調機組控制區域。

4.3歌劇院空調分時段節能運行

劇場空調除按照上述以建筑空間形式分區運行外，還應根據主要負荷特點即場內觀眾變化情況，以時間為軸線來劃分不同運行模式，即無演出參觀模式（主要是夜間或閉館期間，凈場狀態）、參觀模式、演出模式。

無演出參觀模式，場內負荷很少或者沒有，可以少開機組或者不開機組，僅維持場內空調參數就可以。參觀模式是要根據參觀路線開啟空調機組，在保證場內空調的同時，開啟參觀路線上的空調機組確保參觀活動。演出模式，觀眾產生的負荷是空調負荷最集中的時段，也是確保演出正常進行的關鍵時段，為保證演出正常運行，還可以將演出時段做更詳細的劃分，即演出前預控時段、演出中、演出后。

預控就是在觀眾人場之前將場內溫度預先進行調整，觀眾進場后場內空調參數較快到達要求。演出前預控時段是整場演出空調能否正常保證的關鍵，預控較好的將降低空調參數的波動，為整場演出空調控制打下堅實的基礎。觀眾產生的負荷主要與運動狀態有關，通常情況下，入場狀態（輕度勞動）所產生的負荷大于觀演（靜坐）狀態。進行預控時，預控場內溫度較演出狀態溫度低，一般可低0.5℃～1℃左右，待演出開始后回調至正常演出溫度。從節能的角度，還可以全回風預控，節約處理室外空氣所需能耗，但要注意的是新風開啟時間需要確定，才能做到既保證室內觀演所需要的新風量和衛生要求，又做到節能。

演出時，一般情況觀眾屬于靜坐狀態，負荷波動小，空調運行要保持穩定，避免場內運行參數波動，減少對觀眾影響，需要關注場內負荷變化。場內負荷變化由場內觀眾實際人數確定，可采用演出時動態的上座率來進行判斷，上座率變化過大，人數變化超過上一次統計的15%時，空調運行參數要做調整。

演出后主要指離場至劇場恢復無演出狀態時段。這段時間減少調整空調運行模式，可減少空調運行臺數，或者調整運行參數，待場內空調參數恢復正常后按無演出模式運行。以上各時段控制模式，根據不同的季節和天氣情況還需要做調整。表4為歌劇院空調夏季制冷模式下典型時段劃分運行表。

5公共區域大空間節能運行

公共區域主要指一層及以上公共空間及南北水下廊道。空調運行主要滿足日常參觀等活動的需要，區域內空調機組數量多，機組之間難于協調控制區域的溫濕度。另外，公共空間溫濕度受室外天氣影響大。該區域節能須根據天氣變化情況，統一調整區域內空調機組運行模式，以防止該區域內溫濕度波動過大及機組之間控制效果相互抵消增加能耗。通過統計已有的運行數據和空間溫濕度記錄，細化區域機組自控運行程序，進行分區聯調。以夏季公共區域中歌劇院及其毗連區橄欖廳空調機組統一聯調為例，見表5。

6結語

以上分析是以國家大劇院為例進行的關于劇院劇場空調運行的探索，要將大空間劇場空調管理運行好并實現節能降耗，可以考慮采取以下措施。

（1）分析劇院建筑、空調系統本身特點，同時根據劇院空調系統和劇院的運營特點來管理。

（2）做好空調分區，大空間空調運行時還需要考慮整體空間的統一協調。

（3）分時段運行，以實際運行需要來進行運行管理。按照每個時段內的具體負荷特點進行針對性調節，可采用按參觀路線、進場預控、上座率等調整機組運行。

（4）舞臺宜設專門的排放系統，以便于在拆裝臺時及時排除異味和粉塵，減少利用舞臺空調系統排風時造成的空調系統污染。