淺談劇院電氣設(shè)計和舞臺工藝的對接問題

▲中國中元國際工程公司 高 磊

近年來隨著國家經(jīng)濟建設(shè)的蓬勃發(fā)展，人民生活水平和精神追求不斷的提高，各地的劇院建筑如雨后春筍般蓬勃發(fā)展，大到享譽中外的國家大劇院，小到遍布城市各個角落的小劇場。他們規(guī)模不等，特點各異，劇院的形式越發(fā)的多樣化，極大地豐富著城市的文化生活，也提升了城市的文化內(nèi)涵。

在劇院建筑設(shè)計的諸多環(huán)節(jié)中，電氣設(shè)計是最基本、也是最重要的環(huán)節(jié)。好的電氣設(shè)計可以將舞臺機械、舞臺照明、舞臺音視頻系統(tǒng)、舞臺消防等專業(yè)有機的結(jié)合起來，對各系統(tǒng)性能的發(fā)揮起著巨大的作用。下面筆者將結(jié)合石家莊國際會展中心項目，對劇院建筑的舞臺工藝，以及劇院電氣設(shè)計和舞臺工藝的對接問題進行探討。

1 工程概況

本工程為石家莊國際會展中心的會議中心子項，建筑面積59 042m2，其中地上2層,屋面最高點25m；地下共2層，內(nèi)含一個約2 700人的報告廳兼劇院。該報告廳以會議功能為主，也可作為劇院承接商業(yè)演出，其具備承接大型國際會議、國內(nèi)外專業(yè)水平的歌舞、戲曲和大型綜藝晚會的演出功能。

2 負荷分級與供電電源

根據(jù)《劇場建筑設(shè)計規(guī)范》（JGJ57-2000），觀眾座位在1 601人以上的應(yīng)屬于特大型劇院，因此根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ 16-2008將舞臺機械、舞臺照明、舞臺音視頻系統(tǒng)、舞臺消防及調(diào)光用計算機控制系統(tǒng)等均定為一級負荷，均采用雙路電源供電，并在機房末端互投。

本工程采用2路10kV電源同時供電，分列運行，當一路電源故障時另一路電源可承擔全部的負荷，并且兩路電源不應(yīng)同時損壞。

變配電室設(shè)在地下1層（下設(shè)電纜夾層），內(nèi)設(shè)4臺1 600KVA變壓器，其中1#和2#變壓器用于地源熱泵機組、會議中心內(nèi)的空調(diào)負荷以及舞臺機械設(shè)備用電；3#和4#變壓器用于會議中心的舞臺照明、舞臺音視頻系統(tǒng)、舞臺消防以及其他會議中心部分配套用房的用電。因舞臺工藝設(shè)備容量相對較小，故本工程未設(shè)置專用變壓器為舞臺工藝設(shè)備服務(wù)。

3 舞臺機械

本工程舞臺采用鏡框式舞臺形式，即整個舞臺由主舞臺和左右側(cè)舞臺區(qū)域組成，主舞臺臺口寬22m，高11m，舞臺柵頂高24.5m，臺倉深4m。舞臺機械設(shè)備通常為劇院建筑的用電大戶，因劇院的規(guī)模不同、復(fù)雜程度不同，舞臺機械的用電量也會有巨大的差別，通常情況下電氣專業(yè)可以把舞臺機械設(shè)備的供電分成三個部分來考慮。

3.1 臺下機械設(shè)備用電

臺下機械設(shè)備主要用于方便、快捷的轉(zhuǎn)換舞臺表演形式，遷換布景，移動演員或景物的機械設(shè)備。結(jié)合本工程，臺下機械設(shè)備主要包含以下設(shè)備，詳見表1。

該部分經(jīng)與舞臺機械顧問方協(xié)商，臺下機械部分用電設(shè)備的同時使用系數(shù)按0.9考慮，本設(shè)計中臺下機械設(shè)備的雙電源互投配電柜設(shè)在臺倉內(nèi)，電源由變電所的1#和2#變壓器直接放射供電。

3.2 臺上機械設(shè)備用電

臺上舞臺機械設(shè)備設(shè)置在舞臺上空，主要用于懸掛景物、演員、燈光設(shè)備，主要由幕布和舞臺吊景裝置組成。本工程中臺上機械設(shè)備主要包含以下設(shè)備，詳見表2。

臺上機械部分的雙電源互投配電柜設(shè)在左側(cè)臺上方的舞臺機械電氣室內(nèi)（機房位置詳見圖1），電源由變電所的1#和2#變壓器直接放射引來。需要注意的是臺上機械設(shè)備中的臺口防火幕為消防負荷，應(yīng)該由專門的消防電源供電，而不應(yīng)該從臺上機械部分的雙電源互投配電柜供電。

3.3 舞臺機械控制室用電

表1 臺下機械設(shè)備統(tǒng)計表

舞臺機械控制室可實現(xiàn)對舞臺機械設(shè)備的操作控制，主要包括主操作臺、移動式和垂吊式操作盤、現(xiàn)場控制器和控制系統(tǒng)等，其核心就是對舞臺機械設(shè)備進行集中的監(jiān)視和控制，是整個舞臺機械的管理中心。

本工程中舞臺機械控制室用電量為10KW，雙電源互投配電柜設(shè)在右側(cè)臺上方的舞臺機械控制室內(nèi)，電源由3#和4#變壓器直接放射供電。同時控制室內(nèi)還需設(shè)置UPS電源，以滿足不間斷供電的要求。

3.4 舞臺機械的布置及設(shè)備機房的位置

舞臺機械的布置及設(shè)備機房的位置詳見圖1、圖2。

4 舞臺照明

舞臺照明是舞臺藝術(shù)的重要表現(xiàn)手段，它運用舞臺燈光設(shè)備和技術(shù)手段，隨著劇情的發(fā)展，以光色及其變化來顯示環(huán)境、渲染氣氛、突出中心人物，創(chuàng)造舞臺空間感和時間感。

盡管舞臺照明系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜，但與電氣專業(yè)的對接相對簡單，通常只需要提供給舞臺照明顧問方兩處電源即可，一處送至硅箱室（詳見圖1）、一處送至舞臺燈光控制室（位于觀眾席的后部）。

1）舞臺照明用電量

本工程中舞臺照明共設(shè)置了兩道面光橋、六個耳光室，同時舞臺還設(shè)置了柱光、頂光、腳光、天排光、地排光和追光等。舞臺燈光總的設(shè)備安裝容量約1 200KW，不同演出在舞臺燈光的使用上會有很大的差別，有些演出團體還會根據(jù)自身的需要自帶燈具，這部分的容量也無法確定，且舞臺燈光多為單相設(shè)備，很容易造成三相不平衡。在多次與舞臺照明顧

Comprehensive Design問方協(xié)商后，并參考國內(nèi)同等規(guī)模的演出場所，最終確定舞臺燈光的總計算負荷按500KW考慮，需要系數(shù)約為0.42。

2）舞臺燈光控制室用電

舞臺燈光控制室用電按10KW考慮，該電源除雙路電源供電外還需配備UPS，UPS由舞臺照明顧問方自行配置。

3）因大量的舞臺燈光均采用可控硅調(diào)光，勢必產(chǎn)生大量的諧波對電網(wǎng)造成影響，因此有條件的話建議在調(diào)光器室就地加裝有源濾波裝置，以減少諧波對電網(wǎng)的影響。

5 舞臺音視頻系統(tǒng)用電

舞臺音視頻系統(tǒng)主要包括舞臺的擴聲系統(tǒng)和舞臺的視頻系統(tǒng)。擴聲系統(tǒng)通常由擴聲設(shè)備和聲場組成，其主要過程是將聲信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)放大、處理、傳輸再轉(zhuǎn)換為聲信號還原于所服務(wù)的聲場環(huán)境。其主要設(shè)備包括傳聲器、音源設(shè)備、調(diào)音臺、信號處理器、功率放大器和揚聲器等。

舞臺音視頻系統(tǒng)的用電量相對較小，但機房的設(shè)置相對分散，每個機房都需要單獨由變電所采用雙路電源放射供電，并在末端切換，本工程中包含以下一些機房：

擴聲系統(tǒng)機房（機房用電量15KW，380V）、信號交換機房（機房用電量15KW，380V）、視頻機房（機房用電量20KW，380V）、投影機房、功放機房（機房用電量50KW，380V）及電影放映機房（機房用電量20KW，380V）。

電氣專業(yè)除預(yù)留以上機房的電源以外，還建議在舞臺的上下場門的兩側(cè)分別預(yù)留30KW、380V的電源，用于特殊演出團體自帶設(shè)備的用電，如LED大屏、舞臺音視頻設(shè)備等，這樣可以方便物業(yè)方承租各種規(guī)格的商業(yè)演出。

需要注意的是電氣專業(yè)提供的舞臺音視頻系統(tǒng)的供電電源，應(yīng)不與舞臺機械、舞臺燈光、空調(diào)系統(tǒng)共用變壓器，如無法滿足時至少應(yīng)做到不共用回路。

6 設(shè)計體會

舞臺工藝顧問方應(yīng)盡早的介入項目內(nèi)，否則電氣專業(yè)的各項預(yù)留都無從談起。以本項目遇到的實際問題來看，舞臺工藝顧問方是在初步設(shè)計完成后介入的，隨著舞臺工藝顧問方的介入，對原有建筑布局、機房位置、吊頂高度、吊頂材料、舞臺工藝流線都進行了較大幅度的調(diào)整，尤其是原有的電氣專業(yè)預(yù)留容量和位置與舞臺工藝顧問方提供的工藝資料也有了較大的差距。因此建議在一個項目初步設(shè)計的初期舞臺工藝顧問方即應(yīng)介入到項目中來，待舞臺工藝確定后電氣專業(yè)再進行該部分的相關(guān)設(shè)計。

舞臺的音視頻系統(tǒng)用電、舞臺照明控制室用電以及舞臺機械控制室的用電通常情況下不與舞臺機械、舞臺燈光和空調(diào)設(shè)備共用變壓器（如無法滿足時至少不應(yīng)共用回路），因舞臺機械和舞臺燈光通常為非線性負載，用電量較大，負載的瞬時變化也很大，且大量的可控硅調(diào)光元器件產(chǎn)生大量的諧波，會對音視頻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)造成影響。因此建議分變壓器（或分回路）供電，同時建議對舞臺機械和舞臺燈光用電就地加裝有源濾波裝置，以減少對電網(wǎng)的影響。

劇院建筑在電氣設(shè)計之初需與舞臺工藝顧問方充分的溝通，尤其是了解清楚舞臺工藝設(shè)備的需要系數(shù)。舞臺工藝用電作為整個建筑的用電大戶，他的特點是設(shè)備安裝容量巨大，但需要系數(shù)卻很低，只有和舞臺顧問方充分的溝通，充分了解舞臺各部分的工藝流程，才能對各部分的用電量有一個相對準確的判斷，才能合理的確定變壓器的容量。同時我們需要在保證各部分用電預(yù)留充足情況下，也最大限度的保證整個項目的經(jīng)濟性。

確定電氣設(shè)計和舞臺工藝顧問方的設(shè)計界限，通常情況下雙方的分界點設(shè)在機房內(nèi)的雙電源互投開關(guān)處，開關(guān)上口電源由電氣設(shè)計方提供，開關(guān)下口由舞臺工藝顧問方自行設(shè)計。對于控制室等需要不間斷供電的，建議需顧問方根據(jù)各自需求自行配置UPS。除預(yù)留電源以外，電氣專業(yè)還需要在各個機房預(yù)留接地端子箱，尤其是舞臺工藝各控制室、舞臺音視頻系統(tǒng)的接地通常不與強弱電豎井共用接地，需要通過單獨扁鋼接至大樓的基礎(chǔ)接地極或者大樓的總等電位端子箱處，這部分工作需要電氣專業(yè)先行設(shè)計。

7 結(jié)束語

劇院建筑需要多專業(yè)、多學(xué)科相互配合，電氣專業(yè)只有和舞臺工藝專業(yè)充分的協(xié)調(diào)和配合，才能將舞臺聲光電的藝術(shù)魅力充分的呈現(xiàn)出來。

[1]中國建筑西南設(shè)計研究院,劇場建筑設(shè)計規(guī)范JGJ57-2000[S]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社,2001.

[2]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. JGJ16-2008民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范[S]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2008.

[3]北京照明學(xué)會照明設(shè)計專業(yè)委員會. 照明設(shè)計手冊[M].2版.北京：中國電力出版社，2006.

[4]黎連業(yè), 黎恒浩, 王華. 建筑弱電工程設(shè)計施工手冊[M]，北京：中國電力出版社，2010.