四川某大劇院暖通設(shè)計(jì)探討

王曉梅

同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司

1 工程概況

本工程位于四川省內(nèi)江市東興區(qū)漢安大道以北，清溪路東側(cè)，紫霞街南側(cè)，西側(cè)隔清溪路與沱江相望。總建筑面積32615 m2，其中地上建筑面積22474 m2，地下室建筑面積10141 m2,建筑為地上五層，建筑高度34.2 m，地下一層，埋深8 m。舞臺(tái)倉(cāng)基坑埋深14 m。本工程為乙等劇場(chǎng)建筑，劇場(chǎng)規(guī)模1083座，屬于中型劇場(chǎng)。劇院效果圖及局部剖面圖見(jiàn)圖1～2。

圖1 劇院效果圖

圖2 劇院局部剖面圖

2 空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)

劇院作為一種特殊的建筑形式，遵循國(guó)家通用規(guī)范的前提下，還應(yīng)當(dāng)遵循符合其建筑特點(diǎn)的規(guī)范，包括JGJ57《劇場(chǎng)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]、GBT 50356《劇場(chǎng)、電影院和多用途廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]等。

表1為本項(xiàng)目采用的室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)[1、3]，表2為負(fù)荷計(jì)算結(jié)果。

表1 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

表2 負(fù)荷計(jì)算統(tǒng)計(jì)結(jié)果

3 空調(diào)冷熱源和水系統(tǒng)

3.1 空調(diào)冷熱源

1）大劇院觀眾廳、舞臺(tái)的空調(diào)冷熱源由設(shè)在屋頂?shù)娘L(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組提供。選用3臺(tái)制冷量為703 kW的風(fēng)冷螺桿式冷熱水機(jī)組作為空調(diào)系統(tǒng)冷熱源（環(huán)保冷媒R-134a）。空調(diào)冷水供、回水溫度為7/12℃，熱水供、回水溫度為45/40℃。水泵房設(shè)置在地下一層，包含冷熱水循環(huán)水泵、定壓膨脹補(bǔ)水機(jī)組、電子水處理儀、其他輔機(jī)和BA自控系統(tǒng)。

2）多功能廳、排練廳等采用直接蒸發(fā)式屋頂空調(diào)，全空氣系統(tǒng)，滿足獨(dú)立運(yùn)行的需要。

3）化妝間、服裝間、燈控室、聲控室等使用時(shí)間與舞臺(tái)不同，單獨(dú)設(shè)變冷媒流量熱泵型多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)（冷媒R410A）。室外機(jī)組設(shè)置在屋頂或室外設(shè)備平臺(tái)。

4）一層琴房采用風(fēng)冷分體式恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組，空調(diào)室外機(jī)設(shè)置于室外地面。

5）消防控制室、值班室等區(qū)域，因運(yùn)行時(shí)間、運(yùn)行狀態(tài)與大樓不一致，設(shè)置分體空調(diào)。由建筑專業(yè)預(yù)留室外機(jī)位。

3.2 空調(diào)水系統(tǒng)

1）本項(xiàng)目空調(diào)水系統(tǒng)采用二管制垂直同程水平異程式系統(tǒng)，為一次泵末端變流量系統(tǒng)，通過(guò)供回水主管間電動(dòng)壓差旁通閥控制供回水壓差，保持系統(tǒng)穩(wěn)定。

2）空調(diào)水泵房設(shè)置在地下一層，根據(jù)末端負(fù)荷需求及建筑平面特點(diǎn)，設(shè)置4組供回水立管分別接至空調(diào)末端。

3）空調(diào)水系統(tǒng)采用微晶旁流水處理器控制水質(zhì)，減緩管道腐蝕；空調(diào)水系統(tǒng)采用隔膜罐定壓方式。

4）風(fēng)機(jī)盤(pán)管采用電動(dòng)兩通閥+手動(dòng)三擋風(fēng)速開(kāi)關(guān)控制，根據(jù)設(shè)定的房間溫度對(duì)盤(pán)管回水電動(dòng)兩通閥進(jìn)行雙位控制；根據(jù)設(shè)定的房間溫度對(duì)空調(diào)機(jī)組盤(pán)管回水電動(dòng)兩通調(diào)節(jié)閥開(kāi)度進(jìn)行比例積分控制；根據(jù)設(shè)定的送風(fēng)溫度對(duì)新風(fēng)機(jī)組盤(pán)管回水電動(dòng)兩通調(diào)節(jié)閥開(kāi)度進(jìn)行比例積分控制。按房間區(qū)域設(shè)置室溫控制器。

4 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)

1）觀眾廳采用座椅送風(fēng)的空調(diào)形式，送風(fēng)口為座位置換送風(fēng)口，兼作座椅的承重支撐。觀眾廳池座及樓座下部是土建送風(fēng)靜壓箱。回風(fēng)口采用格柵風(fēng)口，設(shè)置在頂棚下面光處，氣流組織為下送上回。選用1臺(tái)40000 m3/h風(fēng)量的組合式空氣處理機(jī)組，采用變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)，在過(guò)渡季節(jié)可實(shí)現(xiàn)50%風(fēng)量全新風(fēng)運(yùn)行。空調(diào)機(jī)房位于地下一層。池座送風(fēng)平面及剖面見(jiàn)圖3～圖4。

圖3 觀眾廳池座靜壓箱送風(fēng)平面圖

2）舞臺(tái)、側(cè)臺(tái)采用全空氣定風(fēng)量低速管道系統(tǒng)，共選用2臺(tái)38000 m3/h風(fēng)量的組合式空氣處理機(jī)組，根據(jù)舞臺(tái)平面對(duì)稱布置在上層空調(diào)機(jī)房。風(fēng)管設(shè)置在側(cè)臺(tái)的梁下，主風(fēng)管分為3路，2路風(fēng)管服務(wù)于側(cè)臺(tái)區(qū)域，采用噴口頂送風(fēng)形式，另1路風(fēng)管服務(wù)舞臺(tái)區(qū)域，采用噴口側(cè)送形式。服務(wù)舞臺(tái)區(qū)域的風(fēng)管在演出時(shí)通過(guò)風(fēng)管上的電動(dòng)閥門開(kāi)關(guān)由側(cè)送切換為下送風(fēng)形式，避免吹動(dòng)幕布或?qū)ρ輪T造成不適的吹風(fēng)感。回風(fēng)口均設(shè)置在側(cè)臺(tái)下部，風(fēng)口底邊距側(cè)臺(tái)地面400 mm，利于形成合理的氣流組織。根據(jù)舞臺(tái)工藝要求，側(cè)臺(tái)頂部需設(shè)置吊裝道具的運(yùn)動(dòng)軌道，軌道凈空要求11.65 m，而側(cè)臺(tái)主梁下凈高只有12.30 m，即管道安裝空間只有650 mm，在充分與舞臺(tái)工藝溝通之后，風(fēng)管采取避開(kāi)主梁布置、更改高寬比尺寸的方式，達(dá)到工藝要求并不影響空調(diào)送風(fēng)。

圖4 觀眾廳池座靜壓箱送風(fēng)剖面圖

3）一層劇院入口序廳為通高3層，吊頂下凈高為12.5 m，采用分層空調(diào)，選用2臺(tái)35000 m3/h風(fēng)量的組合式空氣處理機(jī)組，送風(fēng)口設(shè)置在距地5 m左右高度，噴口側(cè)送，最遠(yuǎn)水平送風(fēng)距離為20 m。在內(nèi)裝設(shè)計(jì)階段，室內(nèi)設(shè)計(jì)師希望風(fēng)口改為頂部條形風(fēng)口送風(fēng)的形式，根據(jù)送風(fēng)量和送風(fēng)深度，41個(gè)條形風(fēng)口的疊加噪聲約56 dB(A)，超過(guò)聲學(xué)要求的50 dB(A)。因此，從節(jié)能角度和噪聲控制角度，采用噴口側(cè)送更為合理，最終得到室內(nèi)設(shè)計(jì)的認(rèn)可。

4）排練廳用于非演出期間的彩排、訓(xùn)練，采用直接蒸發(fā)式屋頂空調(diào)機(jī)組，每個(gè)排練廳均獨(dú)立設(shè)置1臺(tái)風(fēng)量為16000 m3/h的直接蒸發(fā)式屋頂空調(diào)機(jī)組，便于根據(jù)排練廳使用情況靈活控制空調(diào)系統(tǒng)啟閉。

5）舞臺(tái)臺(tái)倉(cāng)內(nèi)設(shè)置落地式風(fēng)機(jī)盤(pán)管，并預(yù)留除濕機(jī)點(diǎn)位，避免臺(tái)倉(cāng)過(guò)于潮濕引起舞臺(tái)升降設(shè)備故障。

5 通風(fēng)、防排煙系統(tǒng)

1）觀眾廳與舞臺(tái)均分別設(shè)置平時(shí)排風(fēng)及過(guò)渡季節(jié)排風(fēng)系統(tǒng)，排風(fēng)量為新風(fēng)量的80%。排風(fēng)口分別設(shè)置在舞臺(tái)上方和觀眾廳上方，利于排除室內(nèi)的高溫污濁空氣。排煙系統(tǒng)與排風(fēng)系統(tǒng)共用風(fēng)口及立管，在屋面分別設(shè)置排風(fēng)風(fēng)機(jī)和排煙風(fēng)機(jī)。觀眾廳排煙量按13次/h換氣次數(shù)計(jì)算，舞臺(tái)排煙量按6次/h換氣次數(shù)計(jì)算，補(bǔ)風(fēng)量不小于排煙量的50%。

2）臺(tái)倉(cāng)設(shè)置平時(shí)排風(fēng)兼消防排煙系統(tǒng)，共用風(fēng)口及立管，屋頂設(shè)置雙速風(fēng)機(jī)，平時(shí)低速排風(fēng)，火災(zāi)時(shí)自動(dòng)切至高速排煙。同時(shí)設(shè)置平時(shí)補(bǔ)風(fēng)兼消防補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)。風(fēng)機(jī)均設(shè)置在最高屋面。臺(tái)倉(cāng)共3層，排煙兼排風(fēng)口設(shè)置在臺(tái)倉(cāng)最高處側(cè)墻，補(bǔ)風(fēng)口設(shè)置在最低處。臺(tái)倉(cāng)排煙量按6次/h換氣次數(shù)計(jì)算，補(bǔ)風(fēng)量不小于排煙量的50%。

3）所有設(shè)有氣體滅火的房間均設(shè)有下排風(fēng)口，平時(shí)常閉；氣體滅火時(shí)，平時(shí)通風(fēng)的風(fēng)口均設(shè)電動(dòng)閥快速關(guān)閉；當(dāng)氣體滅火完成后，由消控中心自動(dòng)打開(kāi)下排風(fēng)口進(jìn)行事故后排風(fēng)。本工程中采用氣體滅火的房間為地下一層的變電所和舞臺(tái)機(jī)械電源室、三層調(diào)光柜室、五層調(diào)光柜室，事故后排風(fēng)的換氣次數(shù)不小于5次/h，排風(fēng)口設(shè)置于房間下部，風(fēng)機(jī)設(shè)置于屋頂。

6 消聲與隔振設(shè)計(jì)

空調(diào)系統(tǒng)的消聲主要是控制氣流沿管道傳播的風(fēng)機(jī)噪聲及降低氣流噪聲，前者包括合理設(shè)置消聲器、消聲彎頭、消聲靜壓箱，后者主要是降低風(fēng)管風(fēng)速。風(fēng)速與噪聲對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表2[4]。本工程的主風(fēng)管控制風(fēng)速6.0 m/s，支風(fēng)管控制 5.0m/s，送風(fēng)口控制 2.5 m/s，回風(fēng)口控制1.5 m/s。

表2 管道氣流速度表

6.1 池座送風(fēng)的消聲設(shè)計(jì)

空調(diào)箱內(nèi)設(shè)置消聲段，空調(diào)箱的送風(fēng)主管接至消聲靜壓箱之后，再進(jìn)入消聲小室，最后接至土建靜壓箱。消聲小室是由100 mm和150 mm厚度的消聲插片交替安裝形成，見(jiàn)圖5。土建靜壓箱內(nèi)部四周鋪設(shè)保溫吸聲板，見(jiàn)圖6。

圖5 消聲插片組合示意圖

圖6 土建靜壓箱吸聲處理示意圖

6.2 空調(diào)風(fēng)管的消聲設(shè)計(jì)

空調(diào)主風(fēng)管均通過(guò)消聲靜壓箱與空調(diào)箱連接；空調(diào)箱進(jìn)出風(fēng)管均設(shè)置阻抗復(fù)合型消聲器或消聲彎頭，部分大風(fēng)量空調(diào)箱的主風(fēng)管設(shè)置2節(jié)XZP100型消聲器；避免在送風(fēng)主管上開(kāi)設(shè)出風(fēng)口。

6.3 空調(diào)設(shè)備的隔振設(shè)計(jì)

1）平時(shí)需要開(kāi)啟使用的空調(diào)、通風(fēng)設(shè)備，均避免設(shè)置在觀眾廳、舞臺(tái)的正上方或其他噪聲敏感區(qū)域的正上方。

2）空調(diào)機(jī)房設(shè)置浮筑樓板隔振，要求150 mm混凝土結(jié)構(gòu)樓板+30 mm厚專用浮筑彈性墊層+60 mm厚鋼筋混凝土樓板，減輕對(duì)下層房間的振動(dòng)影響。

3）屋頂設(shè)備隔振優(yōu)化。屋頂四周的女兒墻高度超過(guò)屋面10 m，風(fēng)冷熱泵若直接放置在屋面樓板上，會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備散熱，且設(shè)備振動(dòng)對(duì)下層功能用房影響較大。因此，在屋面之上設(shè)置設(shè)備平臺(tái)，將風(fēng)冷熱泵、VRV室外機(jī)等設(shè)備整體架高放置在設(shè)備平臺(tái)上，與屋面樓板隔離，滿足散熱條件的同時(shí)，避免了對(duì)下層功能房間的振動(dòng)影響。見(jiàn)圖7。

圖7 風(fēng)冷熱泵設(shè)備平臺(tái)剖面圖

7 結(jié)語(yǔ)

劇院的內(nèi)部空間功能復(fù)雜，對(duì)于暖通設(shè)計(jì)帶來(lái)較大的工作難度，本文結(jié)合四川內(nèi)江大劇院的暖通設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)劇院的暖通設(shè)計(jì)要點(diǎn)做以下總結(jié)：

1）正確的空調(diào)系統(tǒng)劃分。劇院內(nèi)主要的功能區(qū)域包含觀眾廳、舞臺(tái)、序廳、排練廳等，根據(jù)不同的使用時(shí)間和室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行合理的系統(tǒng)分區(qū)，選擇相對(duì)獨(dú)立的空調(diào)系統(tǒng)，便于今后的空調(diào)運(yùn)行管理。

2）合理的氣流組織。座椅送風(fēng)目前在觀眾廳的空調(diào)設(shè)計(jì)中已經(jīng)較為普遍，從舒適性和節(jié)能角度都能得到較為滿意的效果；舞臺(tái)的風(fēng)管及風(fēng)口布置則需要密切結(jié)合舞臺(tái)的工藝要求，盡量在設(shè)計(jì)階段全面考慮，避免后期的返工；高大空間的分層空調(diào)已得到廣泛的支持，但與內(nèi)裝設(shè)計(jì)的美學(xué)沖突，需要設(shè)計(jì)師之間的深入溝通，既滿足室內(nèi)裝飾的需求，也實(shí)現(xiàn)空調(diào)的功能。

3）消聲與隔振。這是整個(gè)劇院建筑設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，暖通設(shè)計(jì)也應(yīng)充分重視，并與聲學(xué)專業(yè)密切配合。從噪聲的源頭、傳播路徑、末端分別進(jìn)行消聲處理；振動(dòng)控制則主要對(duì)設(shè)備基礎(chǔ)進(jìn)行減振處理，或?qū)⒄駝?dòng)源與敏感區(qū)域隔離，如本工程的風(fēng)冷熱泵增設(shè)設(shè)備平臺(tái)的方式。