江祥明

(福建省建筑輕紡設計院 福建福州 350001)

影劇院建筑空調通風系統(tǒng)設計

江祥明

(福建省建筑輕紡設計院 福建福州 350001)

通過介紹某個劇場建筑的空調通風系統(tǒng)設計，闡述了在此類建筑的系統(tǒng)設計過程中所會遇到的各類問題，針對這些問題分析并介紹了設計中所采取的相應措施和處理方法。重點對觀眾廳，舞臺等高大空間在空調系統(tǒng)設計中存在的氣流及噪聲等問題，根據(jù)其不同空調空間的建筑特點，提出觀眾廳采用座椅送風與高空排風相結合的方式，舞臺區(qū)分層布置空調并配合使用旋流風口，控制風管風速等一系列措施來達到整個空調系統(tǒng)在舒適性、使用性及節(jié)能效果上的最優(yōu)化。

空調通風系統(tǒng)；高大空間；影劇院

0 引言

隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們的物質生活水平相比過去得到了提高，在物質生活得到滿足的同時，人們開始追求精神生活，以滿足心理上的需求。因劇院作為表演話劇、歌劇、戲劇、音樂、曲藝等文娛的場所，它的空間布置與其他公共場所有著很大的不同，它有著各種錯層夾層，相互交錯，空間地面高低差大，空間高度及跨度大等特點。在使用要求上，劇院的休息區(qū)、觀眾區(qū)內人員密度大，對舒適性要求高，對空調通風系統(tǒng)的合理布置也提出了更高的要求。本文以海峽演藝中心建設項目·閩劇院為例，著重論述影劇院建筑空調通風系統(tǒng)的設計。

1 工程概況及特點

1.1 工程概況

該工程位于福州市白馬路，由閩劇院劇場(1000座)及其附屬配套用房(共8870m2) 及5908m2的地下室組成。建筑高度21.8m，為二類高層公共建筑，閩劇院為乙等專業(yè)重點劇場。

1.2 劇場建筑特點

(1)觀眾廳、舞臺作為劇場建筑的主體，有著面積大、高度高、人員集中、設備布置復雜等特點，從而使得它們對于空調形式及氣流組織有著許多特殊的要求。

(2)各種功能房間，如小電影廳、樂器間及辦公室等有其各自不同的使用時間及使用要求，整體建筑對冷熱源的選擇上具有多樣性特點，如表1所示。

表1 部分房間室內設計參數(shù)表

2 空調通風系統(tǒng)設計簡介

2.1 部分房間室內設計參數(shù)

2.2 冷熱源的選擇

閩劇院空調冷熱負荷：夏季空調總冷負荷為2216.4kW；單位面積冷負荷為249.88W/m2。冬季空調總熱負荷為746kW；單位面積熱負荷為84.1W/m2。其中觀眾廳及舞臺冷負荷為860.36kW，熱負荷為286.8kW。

閩劇院設置兩臺水冷螺桿式冷水機組(制冷量為696kW/臺)，兩臺風冷渦旋熱泵機組(每臺制冷量為344kW/臺，制熱量373kW/臺)用于觀眾廳、舞臺及其輔助用房的夏季供冷，冬季供熱。風冷熱泵機組放置于屋面。水冷式冷水機組放置于地下室冷凍機房內?？紤]使用時間、功能的不同要求，綜合技術、經(jīng)濟、管理諸因素，閩劇院平時使用的辦公室及多功能廳冷熱負荷由屋面熱泵機組負擔。

小電影廳及其輔助用房采用一體機(制冷量為240.2kW/臺，制熱量245kW/臺)為其供冷及供熱，一體機布置于屋面。因為樂器等設備存放對溫度及濕度有著較高要求，樂器間獨立設置一套恒溫恒濕機(制冷量為12.6kW/臺，風量3000m3/h)。

主要冷熱源型號及具體參數(shù)如表2所示。

表2 主要冷熱源型號及具體參數(shù)表

2.3 空調水系統(tǒng)

空調冷凍水系統(tǒng)采用一次泵系統(tǒng)，冷凍水溫度7/12℃，熱水溫度40/45 ℃。冷凍水系統(tǒng)采用水平同程，豎向異程布置。 空調冷凍水系統(tǒng)膨脹水箱設在屋頂層，由給水高位水箱自動補給。為防止空調冷凍水管道結垢，保證冷水機組高效運行[1]，在水系統(tǒng)環(huán)路上設置過濾器、電子式水處理儀，同時要求水系統(tǒng)在正式投入運行前，還須對水系統(tǒng)進行加藥處理?？照{水系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 空調水系統(tǒng)

圖2 觀眾廳空調送回風系統(tǒng)注：K1-D-1-1～2、K1-D-1-5～6：組合式空氣處理機組 HF1-D-1-1～2：組合式空氣處理機組回風段K1-D-1-9：變風量空氣處理機組

圖3 舞臺空調送回風系統(tǒng)注：K1-D-1-3～4、K1-3-1～2：組合式空氣處理機組 HF1-D-1-3～4：組合式空氣處理機組回風段K1-D-1-7～8：變風量空氣處理機組

2.4 空調形式及氣流組織

(1)觀眾廳

觀眾廳作為劇場建筑的重要組成部分，它的作用舉足輕重，它的舒適性程度對于觀眾的體驗至關重要，這也對觀眾廳的舒適性空調系統(tǒng)提出了更高的要求。

毋庸置疑，對屬于高大空間范疇的觀眾廳，空調以采用低速風道全空氣方式為宜[2]。在送風方式的選擇上，采用的是座椅式多孔柱腳送風的下送側回方式。觀眾廳空調送回風系統(tǒng)如圖2所示。

相對于傳統(tǒng)的上送下回稀釋型的送風方式，座椅送風雖然需要大量的小型風口，但其可以使氣流均勻地流過觀眾區(qū)，近似單向的氣流，有著置換通風的優(yōu)點，并且由于氣流是由下部吹出，避免了上送風使主舞臺上部熱空氣流入觀眾區(qū)時形成循環(huán)流從而影響觀眾席的溫度分布情況。另外，由于下送風不會產(chǎn)生循環(huán)流，這樣主舞臺上部流入觀眾席的熱空氣可由上部排風機直接排出，系統(tǒng)可以不考慮上部負荷，從而減少系統(tǒng)風量，以達到節(jié)能目的。而且，下送風方式的優(yōu)勢在冬季尤為明顯。

雖然下送風方式在速度場、溫度分布及節(jié)能效果上相對于上送下回有著比較大的優(yōu)勢，但也有著不足的地方，一旦風口處理不當，就會造成揚塵或吹風感，而效果好的送風口如座椅送風口，一般價格昂貴。但隨著人們對舒適性要求的提高，劇場建筑配置座椅送風也是一種趨勢。

(2)舞臺

劇場的舞臺部分和觀眾區(qū)部分在空間布置及使用要求上有著很大的區(qū)別。不同于觀眾廳的送風方式，本案對舞臺分區(qū)域布置系統(tǒng)，舞臺空調送回風系統(tǒng)如圖3所示。

舞臺相對于觀眾廳有著更加高大的空間，在冬季，舞臺上部容易形成強的低溫氣流，自上而下沖向舞臺，造成舞臺冷風，并吹向觀眾區(qū)，從而破壞觀眾區(qū)內的空氣環(huán)境[3]。為了避免舞臺冷風的產(chǎn)生，本案在舞臺上空區(qū)域另外設置2套空調系統(tǒng)，用熱氣流阻止冷氣流的下沉。同時，在舞臺頂部設置排風系統(tǒng)，夏季時亦可排出舞臺上空熱空氣。舞臺下部區(qū)域采用上送下回的空調方式。由于主舞臺區(qū)有著幕布，表演時候會使用到繁多的布景、軟景等，為了使空調風不吹動幕布，影響舞臺使用，主舞臺區(qū)域內均采用可根據(jù)需求調整出風角度的球形噴口側送風，側舞臺則采用旋流風口下送風，以保證側舞臺的使用要求。

升降舞臺及升降樂池作為舞臺的一部分，在滿足其功能使用的基礎上，也需要保證其空間內的空氣質量能滿足使用要求?？紤]到其處于地下室且人員停留時間較短，該空間主要以通風為主，并設置新風機組處理人員所需新風負荷。有人員停留時候可開啟新風機組并對應開啟排風，以保證人員對新風的需求，同時排除地下空間內的余熱余濕。無人員停留時亦可開啟送排風系統(tǒng)通風，以保證該空間內的空氣質量。

(3)小電影廳、樂器間及辦公室

三層布置有兩間小電影廳，考慮到電影廳和劇院的使用時間和要求上的不同，本案在屋面單獨設置了一臺節(jié)能型屋頂空調機對小電影廳及周邊附屬房間進行獨立空氣調節(jié)，以適應電影廳的使用要求。相比主體劇場中觀眾廳的高度，小電影廳高度低了很多，但仍然達到了5.7m，根據(jù)影廳布置要求，本案采用上送上回的送風方式，為保證冷空氣能無死角的布滿整個空間，采用了旋流風口下送風，讓冷空氣能有效到達觀眾區(qū)，并盡可能避免了氣流短路。

放映廳作為影廳必備的設備間，在工作時會散發(fā)出毒氣，因此本案為放映廳專門設置了一臺防爆風機，一來可以將毒氣排出室外，二來可以保持放映廳負壓，使得毒氣不會散發(fā)到其他空間，其排風量按15次/h計。由于毒氣的緣故，在空氣調節(jié)方面，本案只給放映廳設置送風，避免有毒氣體因回風影響了整個系統(tǒng)。

3 空調系統(tǒng)自動控制

3.1 空調水系統(tǒng)

為了能達到更好的節(jié)能目的，本案空調區(qū)域溫度控制均通過控制進入空調末端設備的冷水流量實現(xiàn)。在風機盤管回水管上設電動二通閥和溫度控制器及在空調機組回水管上設比例積分調節(jié)閥和溫度控制器，自動改變進入末端設備冷水量，實現(xiàn)區(qū)域溫度自動控制。對應空調負荷側流量變化，在制冷機供回水總管上設置壓差裝置，以平衡負荷側流量變化，在總回水干管設置能量表進行冷、熱計量。冷水機組、水泵實行電氣聯(lián)鎖控制。要求冷水機組自身均應具有自動能量調節(jié)、水溫、水壓、斷流等各項安全保護措施?？照{機組設過濾器堵塞超壓報警裝置?？照{水路平衡采用動態(tài)壓差平衡閥。

3.2 空調風系統(tǒng)

全空氣系統(tǒng)新回風總管設電動調節(jié)閥，根據(jù)室外氣象條件調節(jié)新回風量、二次回風量及排風量。

4 噪聲控制

劇場建筑中的觀眾廳、舞臺、化妝室、休息廳等均為需要安靜的場所，在這些場所的空調設計中我們應采取相應措施以減低噪聲，滿足這類場所的要求。

劇場中空調系統(tǒng)主要噪聲源包括：設備產(chǎn)生的噪聲、空調送回風管道內閥門構件使氣流。產(chǎn)生湍流的噪聲、管道中空氣紊流引起管壁震動產(chǎn)生的噪聲、外界通過風口傳入室內的噪聲以及高速氣流射入室內靜止空氣中產(chǎn)生的湍流的噪聲。為消除或減弱各種傳入室內的噪聲，本案將空調機房，制冷機房獨立布置于地下室，并避免和空調房間相鄰。設備基礎和空調箱均設減震器，冷水機組、泵、空調箱等設備進出口水路設金屬避震喉，通風空調設備安裝均設減振吊架，設備與風管以軟接頭聯(lián)接，空調通風送回風總管上設置消聲器，空調室設防火隔聲門，并選用低噪設備。為避免空調管道系統(tǒng)產(chǎn)生氣流噪聲，本次設計還根據(jù)各個空調房間允許的噪聲標準，按表3來控制各個風道及送風口風速，并對彎頭、分支管等閥門構件采用加厚鋼板制作、裝設導流片等措施以減小管道震動，從而達到降噪效果[4]。

表3 房間噪聲標準推薦風速表

5 結語

對于劇場這種擁有高大空間，龐大體積，形式多樣的公建場所，在設計上需要針對它的建筑特點、使用情況以及功能需求，采用相適應的空調通風系統(tǒng)，并結合各種節(jié)能降噪措施，空間空調效果最優(yōu)化，使得整個空調系統(tǒng)節(jié)能效果最大化，以滿足整體建筑的舒適性及使用要求。

[1] 郭慶堂.實用制冷工程設計手冊[Z].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1994.

[2] 電子工業(yè)部第十設計研究院.空氣調節(jié)設計手冊[Z].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1995.

[3] 范存養(yǎng).大空間建筑空調設計及工程實錄[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001.

[4] 玉鴻章，李惠風.影劇院空調設計[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1991.

Air-conditioningsystemdesignforthetheatrebuilding

JIANGXiangming

(Fujian Architectural & Light Textile Design Institute ,Fuzhou 350001)

This paper introduces the design of air conditioning and ventilation system of theater building, explains various problems that will be encountered in the design process of the system in such buildings, in order to solve these problems analysis and introduces the corresponding measures and methods adopted in the design.focus on the auditorium, stage and other large space in the air conditioning system design, such as airflow and noise problems, according to the characteristics of the different air conditioning space, the proposed auditorium chair ventilation and exhaust air combination, the stage area hierarchical arrangement of air conditioning and with the use of swirl diffusers, a series of measures to control air duct velocity to achieve the whole air conditioning system in comfort, optimization and energy saving effect of the use of.

Hvac system ;Large space;Theatre

江祥明(1984.2- )，男，工程師。

E-mail:76437275@qq.com

2017-09-06

TU83

A

1004-6135(2017)12-0095-05