影劇院建筑空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

江祥明

(福建省建筑輕紡設(shè)計(jì)院 福建福州 350001)

影劇院建筑空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

江祥明

(福建省建筑輕紡設(shè)計(jì)院 福建福州 350001)

通過介紹某個(gè)劇場(chǎng)建筑的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，闡述了在此類建筑的系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中所會(huì)遇到的各類問題，針對(duì)這些問題分析并介紹了設(shè)計(jì)中所采取的相應(yīng)措施和處理方法。重點(diǎn)對(duì)觀眾廳，舞臺(tái)等高大空間在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的氣流及噪聲等問題，根據(jù)其不同空調(diào)空間的建筑特點(diǎn)，提出觀眾廳采用座椅送風(fēng)與高空排風(fēng)相結(jié)合的方式，舞臺(tái)區(qū)分層布置空調(diào)并配合使用旋流風(fēng)口，控制風(fēng)管風(fēng)速等一系列措施來達(dá)到整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)在舒適性、使用性及節(jié)能效果上的最優(yōu)化。

空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)；高大空間；影劇院

0 引言

隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的物質(zhì)生活水平相比過去得到了提高，在物質(zhì)生活得到滿足的同時(shí)，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(chǎng)所，它的空間布置與其他公共場(chǎng)所有著很大的不同，它有著各種錯(cuò)層夾層，相互交錯(cuò)，空間地面高低差大，空間高度及跨度大等特點(diǎn)。在使用要求上，劇院的休息區(qū)、觀眾區(qū)內(nèi)人員密度大，對(duì)舒適性要求高，對(duì)空調(diào)通風(fēng)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(shè)項(xiàng)目·閩劇院為例，著重論述影劇院建筑空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1 工程概況及特點(diǎn)

1.1 工程概況

該工程位于福州市白馬路，由閩劇院劇場(chǎng)(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(diǎn)劇場(chǎng)。

1.2 劇場(chǎng)建筑特點(diǎn)

(1)觀眾廳、舞臺(tái)作為劇場(chǎng)建筑的主體，有著面積大、高度高、人員集中、設(shè)備布置復(fù)雜等特點(diǎn)，從而使得它們對(duì)于空調(diào)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(shí)間及使用要求，整體建筑對(duì)冷熱源的選擇上具有多樣性特點(diǎn)，如表1所示。

表1 部分房間室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)表

2 空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

2.1 部分房間室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

2.2 冷熱源的選擇

閩劇院空調(diào)冷熱負(fù)荷：夏季空調(diào)總冷負(fù)荷為2216.4kW；單位面積冷負(fù)荷為249.88W/m2。冬季空調(diào)總熱負(fù)荷為746kW；單位面積熱負(fù)荷為84.1W/m2。其中觀眾廳及舞臺(tái)冷負(fù)荷為860.36kW，熱負(fù)荷為286.8kW。

閩劇院設(shè)置兩臺(tái)水冷螺桿式冷水機(jī)組(制冷量為696kW/臺(tái))，兩臺(tái)風(fēng)冷渦旋熱泵機(jī)組(每臺(tái)制冷量為344kW/臺(tái)，制熱量373kW/臺(tái))用于觀眾廳、舞臺(tái)及其輔助用房的夏季供冷，冬季供熱。風(fēng)冷熱泵機(jī)組放置于屋面。水冷式冷水機(jī)組放置于地下室冷凍機(jī)房?jī)?nèi)。考慮使用時(shí)間、功能的不同要求，綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、管理諸因素，閩劇院平時(shí)使用的辦公室及多功能廳冷熱負(fù)荷由屋面熱泵機(jī)組負(fù)擔(dān)。

小電影廳及其輔助用房采用一體機(jī)(制冷量為240.2kW/臺(tái)，制熱量245kW/臺(tái))為其供冷及供熱，一體機(jī)布置于屋面。因?yàn)闃菲鞯仍O(shè)備存放對(duì)溫度及濕度有著較高要求，樂器間獨(dú)立設(shè)置一套恒溫恒濕機(jī)(制冷量為12.6kW/臺(tái)，風(fēng)量3000m3/h)。

主要冷熱源型號(hào)及具體參數(shù)如表2所示。

表2 主要冷熱源型號(hào)及具體參數(shù)表

2.3 空調(diào)水系統(tǒng)

空調(diào)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(diào)冷凍水系統(tǒng)膨脹水箱設(shè)在屋頂層，由給水高位水箱自動(dòng)補(bǔ)給。為防止空調(diào)冷凍水管道結(jié)垢，保證冷水機(jī)組高效運(yùn)行[1]，在水系統(tǒng)環(huán)路上設(shè)置過濾器、電子式水處理儀，同時(shí)要求水系統(tǒng)在正式投入運(yùn)行前，還須對(duì)水系統(tǒng)進(jìn)行加藥處理?？照{(diào)水系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 空調(diào)水系統(tǒng)

圖2 觀眾廳空調(diào)送回風(fēng)系統(tǒng)注：K1-D-1-1～2、K1-D-1-5～6：組合式空氣處理機(jī)組 HF1-D-1-1～2：組合式空氣處理機(jī)組回風(fēng)段K1-D-1-9：變風(fēng)量空氣處理機(jī)組

圖3 舞臺(tái)空調(diào)送回風(fēng)系統(tǒng)注：K1-D-1-3～4、K1-3-1～2：組合式空氣處理機(jī)組 HF1-D-1-3～4：組合式空氣處理機(jī)組回風(fēng)段K1-D-1-7～8：變風(fēng)量空氣處理機(jī)組

2.4 空調(diào)形式及氣流組織

(1)觀眾廳

觀眾廳作為劇場(chǎng)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(duì)于觀眾的體驗(yàn)至關(guān)重要，這也對(duì)觀眾廳的舒適性空調(diào)系統(tǒng)提出了更高的要求。

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

相對(duì)于傳統(tǒng)的上送下回稀釋型的送風(fēng)方式，座椅送風(fēng)雖然需要大量的小型風(fēng)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(fēng)的優(yōu)點(diǎn)，并且由于氣流是由下部吹出，避免了上送風(fēng)使主舞臺(tái)上部熱空氣流入觀眾區(qū)時(shí)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(fēng)不會(huì)產(chǎn)生循環(huán)流，這樣主舞臺(tái)上部流入觀眾席的熱空氣可由上部排風(fēng)機(jī)直接排出，系統(tǒng)可以不考慮上部負(fù)荷，從而減少系統(tǒng)風(fēng)量，以達(dá)到節(jié)能目的。而且，下送風(fēng)方式的優(yōu)勢(shì)在冬季尤為明顯。

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

(2)舞臺(tái)

劇場(chǎng)的舞臺(tái)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(fēng)方式，本案對(duì)舞臺(tái)分區(qū)域布置系統(tǒng)，舞臺(tái)空調(diào)送回風(fēng)系統(tǒng)如圖3所示。

舞臺(tái)相對(duì)于觀眾廳有著更加高大的空間，在冬季，舞臺(tái)上部容易形成強(qiáng)的低溫氣流，自上而下沖向舞臺(tái)，造成舞臺(tái)冷風(fēng)，并吹向觀眾區(qū)，從而破壞觀眾區(qū)內(nèi)的空氣環(huán)境[3]。為了避免舞臺(tái)冷風(fēng)的產(chǎn)生，本案在舞臺(tái)上空區(qū)域另外設(shè)置2套空調(diào)系統(tǒng)，用熱氣流阻止冷氣流的下沉。同時(shí)，在舞臺(tái)頂部設(shè)置排風(fēng)系統(tǒng)，夏季時(shí)亦可排出舞臺(tái)上空熱空氣。舞臺(tái)下部區(qū)域采用上送下回的空調(diào)方式。由于主舞臺(tái)區(qū)有著幕布，表演時(shí)候會(huì)使用到繁多的布景、軟景等，為了使空調(diào)風(fēng)不吹動(dòng)幕布，影響舞臺(tái)使用，主舞臺(tái)區(qū)域內(nèi)均采用可根據(jù)需求調(diào)整出風(fēng)角度的球形噴口側(cè)送風(fēng)，側(cè)舞臺(tái)則采用旋流風(fēng)口下送風(fēng)，以保證側(cè)舞臺(tái)的使用要求。

升降舞臺(tái)及升降樂池作為舞臺(tái)的一部分，在滿足其功能使用的基礎(chǔ)上，也需要保證其空間內(nèi)的空氣質(zhì)量能滿足使用要求?？紤]到其處于地下室且人員停留時(shí)間較短，該空間主要以通風(fēng)為主，并設(shè)置新風(fēng)機(jī)組處理人員所需新風(fēng)負(fù)荷。有人員停留時(shí)候可開啟新風(fēng)機(jī)組并對(duì)應(yīng)開啟排風(fēng)，以保證人員對(duì)新風(fēng)的需求，同時(shí)排除地下空間內(nèi)的余熱余濕。無人員停留時(shí)亦可開啟送排風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)，以保證該空間內(nèi)的空氣質(zhì)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(shí)間和要求上的不同，本案在屋面單獨(dú)設(shè)置了一臺(tái)節(jié)能型屋頂空調(diào)機(jī)對(duì)小電影廳及周邊附屬房間進(jìn)行獨(dú)立空氣調(diào)節(jié)，以適應(yīng)電影廳的使用要求。相比主體劇場(chǎng)中觀眾廳的高度，小電影廳高度低了很多，但仍然達(dá)到了5.7m，根據(jù)影廳布置要求，本案采用上送上回的送風(fēng)方式，為保證冷空氣能無死角的布滿整個(gè)空間，采用了旋流風(fēng)口下送風(fēng)，讓冷空氣能有效到達(dá)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(shè)備間，在工作時(shí)會(huì)散發(fā)出毒氣，因此本案為放映廳專門設(shè)置了一臺(tái)防爆風(fēng)機(jī)，一來可以將毒氣排出室外，二來可以保持放映廳負(fù)壓，使得毒氣不會(huì)散發(fā)到其他空間，其排風(fēng)量按15次/h計(jì)。由于毒氣的緣故，在空氣調(diào)節(jié)方面，本案只給放映廳設(shè)置送風(fēng)，避免有毒氣體因回風(fēng)影響了整個(gè)系統(tǒng)。

3 空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制

3.1 空調(diào)水系統(tǒng)

為了能達(dá)到更好的節(jié)能目的，本案空調(diào)區(qū)域溫度控制均通過控制進(jìn)入空調(diào)末端設(shè)備的冷水流量實(shí)現(xiàn)。在風(fēng)機(jī)盤管回水管上設(shè)電動(dòng)二通閥和溫度控制器及在空調(diào)機(jī)組回水管上設(shè)比例積分調(diào)節(jié)閥和溫度控制器，自動(dòng)改變進(jìn)入末端設(shè)備冷水量，實(shí)現(xiàn)區(qū)域溫度自動(dòng)控制。對(duì)應(yīng)空調(diào)負(fù)荷側(cè)流量變化，在制冷機(jī)供回水總管上設(shè)置壓差裝置，以平衡負(fù)荷側(cè)流量變化，在總回水干管設(shè)置能量表進(jìn)行冷、熱計(jì)量。冷水機(jī)組、水泵實(shí)行電氣聯(lián)鎖控制。要求冷水機(jī)組自身均應(yīng)具有自動(dòng)能量調(diào)節(jié)、水溫、水壓、斷流等各項(xiàng)安全保護(hù)措施。空調(diào)機(jī)組設(shè)過濾器堵塞超壓報(bào)警裝置?？照{(diào)水路平衡采用動(dòng)態(tài)壓差平衡閥。

3.2 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)

全空氣系統(tǒng)新回風(fēng)總管設(shè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，根據(jù)室外氣象條件調(diào)節(jié)新回風(fēng)量、二次回風(fēng)量及排風(fēng)量。

4 噪聲控制

劇場(chǎng)建筑中的觀眾廳、舞臺(tái)、化妝室、休息廳等均為需要安靜的場(chǎng)所，在這些場(chǎng)所的空調(diào)設(shè)計(jì)中我們應(yīng)采取相應(yīng)措施以減低噪聲，滿足這類場(chǎng)所的要求。

劇場(chǎng)中空調(diào)系統(tǒng)主要噪聲源包括：設(shè)備產(chǎn)生的噪聲、空調(diào)送回風(fēng)管道內(nèi)閥門構(gòu)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(dòng)產(chǎn)生的噪聲、外界通過風(fēng)口傳入室內(nèi)的噪聲以及高速氣流射入室內(nèi)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(nèi)的噪聲，本案將空調(diào)機(jī)房，制冷機(jī)房獨(dú)立布置于地下室，并避免和空調(diào)房間相鄰。設(shè)備基礎(chǔ)和空調(diào)箱均設(shè)減震器，冷水機(jī)組、泵、空調(diào)箱等設(shè)備進(jìn)出口水路設(shè)金屬避震喉，通風(fēng)空調(diào)設(shè)備安裝均設(shè)減振吊架，設(shè)備與風(fēng)管以軟接頭聯(lián)接，空調(diào)通風(fēng)送回風(fēng)總管上設(shè)置消聲器，空調(diào)室設(shè)防火隔聲門，并選用低噪設(shè)備。為避免空調(diào)管道系統(tǒng)產(chǎn)生氣流噪聲，本次設(shè)計(jì)還根據(jù)各個(gè)空調(diào)房間允許的噪聲標(biāo)準(zhǔn)，按表3來控制各個(gè)風(fēng)道及送風(fēng)口風(fēng)速，并對(duì)彎頭、分支管等閥門構(gòu)件采用加厚鋼板制作、裝設(shè)導(dǎo)流片等措施以減小管道震動(dòng)，從而達(dá)到降噪效果[4]。

表3 房間噪聲標(biāo)準(zhǔn)推薦風(fēng)速表

5 結(jié)語

對(duì)于劇場(chǎng)這種擁有高大空間，龐大體積，形式多樣的公建場(chǎng)所，在設(shè)計(jì)上需要針對(duì)它的建筑特點(diǎn)、使用情況以及功能需求，采用相適應(yīng)的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，并結(jié)合各種節(jié)能降噪措施，空間空調(diào)效果最優(yōu)化，使得整個(gè)空調(diào)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(shí)用制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)[Z].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1994.

[2] 電子工業(yè)部第十設(shè)計(jì)研究院.空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)手冊(cè)[Z].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1995.

[3] 范存養(yǎng).大空間建筑空調(diào)設(shè)計(jì)及工程實(shí)錄[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001.

[4] 玉鴻章，李惠風(fēng).影劇院空調(diào)設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)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