黃義成

中廣電廣播電影電視設(shè)計研究院

北京音樂廳改建工程空調(diào)消聲系統(tǒng)設(shè)計

黃義成

中廣電廣播電影電視設(shè)計研究院

隨著國家文化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，音樂廳、劇場等文化建筑越來越受到重視。本文針對音樂廳對音質(zhì)、背景噪聲等的特殊要求，對空調(diào)系統(tǒng)的氣流組織形式、消聲、減振、隔振方案進(jìn)行了闡述，指出了噪聲控制應(yīng)從機(jī)房布置、噪聲源、傳聲途徑、音樂廳內(nèi)部吸聲四個方面進(jìn)行綜合處理。最后通過對北京音樂廳改造后室內(nèi)噪聲的實(shí)際測量結(jié)果，對設(shè)計方案予以認(rèn)證。

音樂廳 空調(diào)系統(tǒng) 消聲 減振 隔振 音質(zhì) 混響時間

1 工程概況

北京音樂廳坐落在西長安街南側(cè)，北與中南海相對，東眺國家大劇院及天安門廣場，西鄰繁華的西單商業(yè)街，其前身為始建于1927年的中央電影院，1960年改建成音樂廳，是我國第一座專為演奏音樂而設(shè)計建造的現(xiàn)代風(fēng)格的專業(yè)音樂廳，也是國際專業(yè)音樂廳之一。

由于音樂廳屬于人員密集場所，1983年北京音樂廳重建時國家的消防規(guī)范還沒有頒布，因而不符合國家現(xiàn)行消防規(guī)范的要求，存在著重大的安全隱患。聲學(xué)上也存在重大缺陷，音質(zhì)和混響時間不能滿足交響樂演奏的聲學(xué)要求。音樂廳的背景噪聲過大，達(dá)到了NR40的背景噪聲曲線。音樂廳內(nèi)的溫度過高，溫度場也不均勻，演員及觀眾的舒適度差。針對上述存在的問題，文化部決定進(jìn)行全面改造，以滿足安全、使用功能等方面的要求。

這次工程改造的首要目標(biāo)是人員疏散及各類消防設(shè)施滿足國家現(xiàn)行的規(guī)范要求。其次，音質(zhì)和混響時間必須滿足音樂廳地使用功能，同時其背景噪聲應(yīng)滿足噪聲評價曲線NR25的要求。再次，音樂廳內(nèi)溫度場、速度場應(yīng)比較均勻，溫濕度、風(fēng)速等滿足人員的舒適度要求。

2 改造設(shè)計方案

2.1 改造建筑概況

北京音樂廳改造項(xiàng)目總建筑面積約7160m2，其中地下層1060m2，地上層6100m2。地上建筑面積包括觀眾廳900m2，演奏臺240m2，地上五層，建筑高度23.65m，可容納觀眾1033位，其中池座536位，樓座413位，兩側(cè)均設(shè)兩層包箱共84座。

2.2 空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)置

建筑主要由音樂廳（包括觀眾廳池座、樓座、兩側(cè)包廂和演奏臺）、門廳、貴賓廳、化妝室、辦公室及輔助用房等組成。

音樂廳室內(nèi)設(shè)計參數(shù)按建設(shè)部、文化部部頒標(biāo)準(zhǔn)《劇場建筑設(shè)計規(guī)范》（JGJ57－2000）確定：夏季室溫24～26℃、相對濕度50%～70%；冬季室溫16～20℃、相對濕度＞30%，容許噪聲標(biāo)準(zhǔn)為NR25。

音樂廳（包括觀眾廳池座、樓座、兩側(cè)包廂和演奏臺）共設(shè)置了四套全空氣集中空調(diào)系統(tǒng)，貴賓廳、化妝室等輔助用房設(shè)置風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)的空調(diào)系統(tǒng)。

1）演奏臺空間較高，上空有大量燈光設(shè)備散熱，夏季及過渡季均需冷卻降溫，設(shè)置全空氣集中空調(diào)系統(tǒng)一套。采用上側(cè)送風(fēng)，下側(cè)百葉風(fēng)口集中回風(fēng)的空調(diào)氣流組織形式（冬夏季均使用）。

2）觀眾廳人員較多且集中，設(shè)置全空氣集中空調(diào)系統(tǒng)三套，池座及側(cè)臺二套、樓座一套。池座采用上送及側(cè)送相結(jié)合的送風(fēng)方式，座椅下回風(fēng)的空調(diào)氣流組織形式，樓座采用上送，座椅下臺階側(cè)回的空調(diào)氣流組織形式（冬夏季均使用）。

2.3 消聲、隔聲與減振設(shè)計

音樂廳的觀眾廳、演奏臺的環(huán)境噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)為NR25[1]，為了解決空調(diào)通風(fēng)設(shè)備的動力噪聲和風(fēng)道的再生噪聲問題、因風(fēng)管相連而引起的房間之間的串音問題、空調(diào)器、風(fēng)機(jī)的振動問題，設(shè)計中采取了以下措施：

1）空調(diào)系統(tǒng)的通風(fēng)機(jī)選用高效率、低噪聲的風(fēng)機(jī)，采用葉片后向型離心風(fēng)機(jī)，并使其工作點(diǎn)位于接近于風(fēng)機(jī)的最高效率點(diǎn)，此時風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲功率最小，從而相應(yīng)減小了機(jī)組本身的噪聲。

2）空調(diào)系統(tǒng)合理劃分，單個系統(tǒng)的風(fēng)量不大。音樂廳設(shè)計總風(fēng)量為72000m3/h，選用四臺組合式空調(diào)機(jī)組分別為不同的區(qū)域服務(wù)，單臺機(jī)組送風(fēng)量18000m3/h。送、回風(fēng)機(jī)壓頭的安全系數(shù)適宜，送風(fēng)機(jī)和回風(fēng)機(jī)共同承擔(dān)系統(tǒng)的總阻力，送風(fēng)機(jī)機(jī)外余壓為450Pa，回風(fēng)機(jī)機(jī)外余壓為350Pa，風(fēng)機(jī)的壓頭降低，其產(chǎn)生的噪聲隨之降低。送、回風(fēng)風(fēng)機(jī)均采用雙速風(fēng)機(jī)，送風(fēng)量可適應(yīng)室內(nèi)負(fù)荷的變化。

3）通風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口的氣流平穩(wěn)、均勻，通風(fēng)機(jī)采用直聯(lián)式聯(lián)軸器傳動。

4）通風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口處的管道裝設(shè)柔性接管，長度為100～150mm。

5）根據(jù)噪聲源頻率特性，空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)主管、回風(fēng)主管均設(shè)置數(shù)量不等的寬頻帶阻抗復(fù)合式消聲器、消聲彎頭、消聲靜壓箱等不同類型的消聲設(shè)備，新排風(fēng)管上也采取相應(yīng)的隔聲、消聲措施。同時與建筑專業(yè)密切配合，使得送、回風(fēng)豎井保溫性能良好、表面光滑，避免產(chǎn)生再生噪聲。如圖1所示。

圖1 地下一層空調(diào)通風(fēng)平面圖

圖2 二層吊頂空調(diào)平面圖

由于音樂廳建筑布局的特殊性，充分考慮不同區(qū)域的特性，合理設(shè)置氣流流型，使得溫度場、速度場比較均勻。嚴(yán)格控制風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)速，主風(fēng)管風(fēng)速控制在6.25m/s左右，支風(fēng)管風(fēng)速控制在3.0m/s左右，在此風(fēng)速范圍內(nèi)，消聲器的消聲效果好，風(fēng)管內(nèi)噪聲的自然衰減大，同時系統(tǒng)的管路設(shè)計使氣流均勻流動，速度逐步降低，經(jīng)過消聲器后的流速控制在比消聲器前的流速低，氣流不會產(chǎn)生回升噪聲。

演奏臺、觀眾廳等的側(cè)送風(fēng)口采用固定百葉風(fēng)口，風(fēng)口盡量做到無遮擋，避免風(fēng)口末端產(chǎn)生附加噪聲。如圖2所示。

排煙系統(tǒng)同樣采取消聲、減振、隔振處理，排煙風(fēng)管采用消聲風(fēng)管，排煙風(fēng)機(jī)采取減振措施，避免在平時排煙系統(tǒng)不使用時，外界汽車噪聲、施工噪聲等通過排煙風(fēng)管傳入音樂廳內(nèi)。

冷水機(jī)組采用超低噪聲風(fēng)冷螺桿型機(jī)組，置于音樂廳主體結(jié)構(gòu)之外的五層屋面上，從而減少了機(jī)組運(yùn)行時固體傳聲的影響。同時，冷水機(jī)組采用減振基礎(chǔ)，并在機(jī)組與基礎(chǔ)之間設(shè)置減振墊，進(jìn)一步減少了機(jī)組振動的影響。

空調(diào)機(jī)房設(shè)置在觀眾廳池座下的地下一層，在空調(diào)機(jī)房與觀眾廳之間設(shè)置技術(shù)夾層，空調(diào)機(jī)房上空再設(shè)置一道300mm厚隔聲頂，通過技術(shù)夾層上下樓板和空調(diào)機(jī)房隔聲頂?shù)娜栏袈晫⒖照{(diào)機(jī)房產(chǎn)生的噪聲減至所要求的范圍內(nèi)，同時在空調(diào)機(jī)房四周內(nèi)壁做吸聲處理，在墻面、天花板安裝吸聲體，空調(diào)機(jī)房的門采用隔聲門。

空調(diào)機(jī)組及水泵底部做重板隔振基礎(chǔ)，上設(shè)減振器，以降低此類電動設(shè)備的振動。

風(fēng)管、水管穿墻或樓板處均做隔振和軟接處理，風(fēng)管采用減振吊架吊裝。風(fēng)管穿過隔聲墻預(yù)留的墻洞，待風(fēng)管安裝后用巖棉、玻璃棉、石棉等材料填實(shí)，使風(fēng)管與墻洞之間無硬性連接，并在隔聲墻的入口側(cè)加裝軟管。

空調(diào)機(jī)組、風(fēng)機(jī)等電動設(shè)備均選用低噪聲型。

3 竣工后測試報告

北京音樂廳經(jīng)改造完成后于2004年12月投入運(yùn)行。中廣電廣播電影電視設(shè)計研究院聲學(xué)所于2004年11月、12月對北京音樂廳進(jìn)行了聲學(xué)測量。測量遵照GYJ22-85《廣播電視播音（演播）室混響時間測量規(guī)范》等進(jìn)行[2]。測量儀器：建筑聲學(xué)測試儀NORSONIC 840、功率放大器、12面體球形揚(yáng)聲器、測量專用傳聲器等。測量狀態(tài)：空場（沒有觀眾和樂隊(duì)）、半場（約40%觀眾，沒有樂隊(duì)）、滿場（約80%觀眾，沒有樂隊(duì)）。測量結(jié)果如表1。

表1 北京音樂廳明晰度C80測量結(jié)果

4 結(jié)論

空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的噪聲主要來自于空調(diào)通風(fēng)設(shè)備（主要是通風(fēng)機(jī)）的噪聲，設(shè)計人員在設(shè)計前應(yīng)充分掌握各類通風(fēng)機(jī)的噪聲源頻率特性和音樂廳的容許背景噪聲曲線要求，各類消聲器的聲學(xué)性能及空氣動力性能。本次改造設(shè)計從機(jī)房布置、噪聲源、傳聲途徑以及音樂廳內(nèi)部吸聲四個方面采取綜合處理方案，并通過一系列的建筑聲學(xué)設(shè)計，獲得了良好的音質(zhì)、頻率特性和適度的混響時間以及均勻的聲場分布，背景噪聲符合NR25評價曲線，溫濕度達(dá)到了設(shè)計要求，溫度場比較均勻，滿足音樂廳使用功能要求和人員的舒適度要求。本次改造設(shè)計方案可供劇場、各類影廳、會堂等類似項(xiàng)目借鑒參考。

[1]廣播電影電視部.廣播電視中心技術(shù)用房容許噪聲標(biāo)準(zhǔn)(GYJ4 2-89)[S].北京:中國國際廣播出版社,1991

[2]廣播電影電視部.廣播電視播音（演播）室混響時間測量規(guī)范(GYJ22-85)[S].北京:中國國際廣播出版社,1986

[3]喬柏人.電影院建筑聲學(xué)原理與應(yīng)用[M].長沙:湖南科學(xué)技術(shù)出版社,1992

[4]項(xiàng)端祈.音樂建筑[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1999

The De s ign of Air c onditioning Nois e Control Sys te m in Be ijing Conc e rt Ha ll Re c ons truc tion Proje c t

HUANG Yi-cheng
China Radio Film&Television Design&Research Institute

With the development of national cultural industries,more attention has been drawn on concert halls,theaters as well as cultural buildings.This paper focuses on the special requirement of the concert hall’s sound quality and background noise.Air distribution in the form of air-conditioning systems,and muffler,vibration reduction,vibration isolation solutions are described.This paper have noted the noise control should be based on the integrated treatment of the room layout,noise source,acoustic approach,concert hall sound inner absorption.Actual measurements are attached to be certified.

concert hall,air conditioning system,noise control,vibration attenuation,vibration isolation,sound quality, reverberation time

1003-0344（2015）03-090-3

2014-5-15

黃義成（1964～），男，本科，高工；北京市西城區(qū)南禮士路十三號516室（100045）；E-mail:hycheng886@163.com