淺談劇院建筑中舞臺工藝用房的空調(diào)通風(fēng)設(shè)計

孫國龍

華東建筑設(shè)計研究院有限公司

舞臺工藝在劇院中占有重要地位，項目設(shè)計中，這部分往往以專項的形式委托專業(yè)公司進行設(shè)計，而保證工藝用房室內(nèi)環(huán)境的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計仍由劇院的主體設(shè)計單位完成。舞臺工藝涉及聲、光、熱現(xiàn)象較為復(fù)雜，而且存在大量機械運動部件，這就要求暖通專業(yè)同舞臺工藝設(shè)計單位密切配合，保證空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計合理，施工中減少甚至避免管道同工藝設(shè)備碰撞。下文結(jié)合江蘇大劇院歌劇廳的空調(diào)通風(fēng)設(shè)計，分析同舞臺工藝設(shè)計配合過程中的一些要求。

1 舞臺工藝用房

1.1 舞臺工藝用房分類

舞臺工藝主要包括燈光，電聲和機械三個方面。為了滿足工藝需求，建筑還須設(shè)計儲存用房及工作間等，以上相關(guān)房間統(tǒng)稱舞臺工藝用房。舞臺工藝系統(tǒng)的分類見表1。

表1 舞臺工藝系統(tǒng)分類

圖1為歌劇廳剖面，主要舞臺工藝用房分布可見：

圖1 觀眾廳剖面圖

1.2 舞臺工藝用房的特點

燈光或電聲用房的主要特點是顯熱負荷大、對溫度控制的要求高。例如觀眾廳頂部的面光橋，演出時最大散熱量可以達到40 kW，若無法將這部分熱量及時處理，燈具溫度升高將會引起燈光變色，演出的效果將會大打折扣。

舞臺機械設(shè)備對于濕度比較敏感：濕度過大會造成機械生銹，影響使用功能。濕度過小會造成油漆枯燥變脆，影響觀感。因此控制機械設(shè)備存放區(qū)域的濕度顯得尤為重要。

分析圖1可知，舞臺工藝用房的位置大部分集中在舞臺兩側(cè)、觀眾廳兩側(cè)、觀眾廳頂部以及觀眾廳后方，可為豎向合并空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)提供了一定便利。

1.3 舞臺工藝用房對環(huán)境的要求

通過與舞臺工藝設(shè)計單位溝通，舞臺工藝用房室內(nèi)環(huán)境總體控制目標(biāo)如表2：

表2 舞臺工藝用房室內(nèi)環(huán)境要求

2 空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)方案和設(shè)計

2.1 空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)方案

2.1.1 方案介紹

舞臺工藝用房可采用空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)方案共五種：

方案一：機械通風(fēng)系統(tǒng)。送、排風(fēng)機設(shè)置于風(fēng)機房內(nèi)，室外的新鮮空氣不經(jīng)過冷熱處理直接送至房間，在一定的換氣次數(shù)下，通過排風(fēng)機直接將房間內(nèi)的高溫空氣排風(fēng)室外。

方案二：風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)。風(fēng)機盤管承擔(dān)室內(nèi)負荷，新風(fēng)機組承擔(dān)新風(fēng)負荷，將室外空氣處理到室內(nèi)焓值送入室內(nèi)。

方案三：全空氣加通風(fēng)系統(tǒng)。對劇院中聲學(xué)標(biāo)準(zhǔn)較高的區(qū)域，可利用空調(diào)機組將室外新風(fēng)同室內(nèi)空氣按比例混合，混合空氣經(jīng)過盤管處理后進入室內(nèi)。

方案四：多聯(lián)機加機械通風(fēng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)備由多聯(lián)機及送排風(fēng)機組成，為了充分發(fā)揮通風(fēng)的節(jié)能效果，當(dāng)室外溫度低于設(shè)計值時，僅開啟通風(fēng)系統(tǒng)。當(dāng)室外溫度高于設(shè)計值時，開啟多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)。

方案五：多聯(lián)機加新風(fēng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)將舞臺工藝用房納入周邊的新風(fēng)系統(tǒng)服務(wù)范圍內(nèi)，室外的新風(fēng)負荷由新風(fēng)機組負責(zé)，多聯(lián)機僅負擔(dān)室內(nèi)負荷。系統(tǒng)示意如圖2：

圖2 多聯(lián)機加新風(fēng)系統(tǒng)示意圖

2.1.2 方案分析

五種空調(diào)通風(fēng)方案均需具備一定的適用條件，其優(yōu)劣分析見表3[3]：

表3 空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)方案對比

2.1.3 方案選用

針對不同類型的舞臺工藝房間、不同位置的工藝用房可采用不同的空調(diào)通風(fēng)方案，主要舞臺工藝用房空調(diào)通風(fēng)設(shè)計方案選用情況見表4：

表4 主要舞臺工藝用房空調(diào)通風(fēng)設(shè)計方案

2.2 空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計舉例

大型舞臺機械用房特點是房間大、設(shè)備密集但機電空間小，經(jīng)常導(dǎo)致無法使用合理的空調(diào)系統(tǒng)，因此在以往很多工程當(dāng)中，往往放棄了對這些區(qū)域的溫濕度環(huán)境控制，造成人體感覺悶熱潮濕甚至舞臺機械生銹后果。歌劇廳舞臺工藝用房中，以舞臺下方最為復(fù)雜，包含舞臺基坑，臺倉及各種控制柜室等，現(xiàn)以舞臺下空間為例，分析舞臺工藝用房的系統(tǒng)設(shè)計。

圖3為舞臺下-4.000 m標(biāo)高的建筑平面圖，舞臺下各功能用房的土建條件見表5：

圖3 舞臺下建筑平面圖

表5 舞臺下方土建數(shù)據(jù)

綜合表4、圖3并經(jīng)系統(tǒng)簡化后，于舞臺下方分左右各設(shè)一套全空氣系統(tǒng)及排風(fēng)系統(tǒng)。同時，為滿足開關(guān)柜室及調(diào)光柜室可以單獨控制室內(nèi)溫度的需求，在舞臺兩側(cè)豎向各設(shè)一套多聯(lián)機系統(tǒng)。

舞臺下的全空氣系統(tǒng)有別于常規(guī)純舒適性空調(diào)的全空氣系統(tǒng)，此處設(shè)置空調(diào)箱的主要原因有四點：

1）臺下空間同舞臺聯(lián)通，且-4.000 m高度可能會有大批人員候場，此處暖通系統(tǒng)需要具備保證人員舒適性要求的能力。

2）臺下空間長期處于潮濕環(huán)境，空調(diào)機組的制冷盤管具備良好的除濕能力，可以較好的保證機械舞臺的濕度要求[2]。

3）集中系統(tǒng)更有利于系統(tǒng)噪音處理，達到室內(nèi)聲學(xué)要求。

4）舞臺下機械設(shè)備較多，機電空間局促，不利于管道敷設(shè)，全空氣系統(tǒng)可以更好的結(jié)合通風(fēng)及消防系統(tǒng)，三者共用風(fēng)管，既可以同時滿足空調(diào)，通風(fēng)及排煙工況要求，又可以達到節(jié)約建筑空間的目的。

暖通系統(tǒng)的風(fēng)量計算及選型見表6、表7：

表6 舞臺下暖通系統(tǒng)計算[4]

表7 舞臺下暖通系統(tǒng)風(fēng)量選型

2.3 系統(tǒng)控制策略

系統(tǒng)主要分為四種運行模式：通風(fēng)模式，空調(diào)模式，除濕模式及消防模式。圖4為舞臺下空間暖通系統(tǒng)的示意，系統(tǒng)按運行工況不同，閥門切換控制見表7：

圖4 舞臺下空間暖通系統(tǒng)示意圖

表7 舞臺下暖通系統(tǒng)風(fēng)量選型

平時運行通風(fēng)模式，在室外焓值高于設(shè)定點及室內(nèi)有空調(diào)需求時，開啟空調(diào)模式。在建筑運營初期及機械舞臺儲存區(qū)的濕度過高時，開啟除濕模式?；馂?zāi)時，開啟消防模式。對于氣體消防區(qū)域，火災(zāi)后開啟平時通風(fēng)模式，即可滿足通風(fēng)要求。

3 舞臺工藝對管道敷設(shè)要求

歌劇廳采用品字型舞臺，主要涉及的舞臺設(shè)備包括車載轉(zhuǎn)臺，車臺，升降舞臺，單點吊機及幕機等等。工藝與管道的矛盾可以總結(jié)為“動”和“靜”兩個字，顧名思義，“靜”指的是靜止設(shè)備與結(jié)構(gòu)，同常規(guī)工程的配合過程相似。所謂“動”，指的是工藝的運動設(shè)備，管道不但要避開圖紙上設(shè)備點位，還須避開其運動路線。

以臺倉為例，臺倉存有三層舞臺，機械升降舞臺根據(jù)演出需要通過導(dǎo)軌運動至圖3中2b-3軸處，然后通過齒條驅(qū)動移至舞臺面，如圖5所示：

圖5 機械舞臺運動示意圖

除了需要避開圖5的機械舞臺運動路線，為了實現(xiàn)設(shè)備運動，機械舞臺還在四周剪力墻上植有埋件，也需要注意避讓，風(fēng)管唯一的路徑是設(shè)置于兩層埋件中間，如圖6所示：

圖6 臺倉埋件及管道示意

分析圖6可以發(fā)現(xiàn)，風(fēng)管尺寸遠大于消防水管及電纜，結(jié)合工藝單位拍圖結(jié)論，最終臺倉風(fēng)管路由則如圖7：

圖7 臺倉風(fēng)管路由

圖7中風(fēng)管占用空間極少，這幾乎已經(jīng)是機電管線能夠獲得的最大空間，因此在目前的設(shè)計流程下，前期的設(shè)計策劃顯得尤為重要，只有合理布置系統(tǒng)才能在后期工種配合過程中游刃有余。

4 結(jié)語

面對大型劇場的舞臺工藝用房空調(diào)通風(fēng)設(shè)計，筆者認為設(shè)計人員需要重點關(guān)注如下工作：

1）了解舞臺工藝用房的環(huán)境控制要求。

2）根據(jù)工藝用房的土建情況，靈活選擇最優(yōu)的空調(diào)通風(fēng)方案。

3）同舞臺工藝單位初步溝通，尋求合理的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)。

4）根據(jù)暖通系統(tǒng)設(shè)計，做好同工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計相結(jié)合的工作。