淺談劇院舞臺工藝電氣設(shè)計

秦國經(jīng), 韓銀鳳, 鄭 欣, 常 虹, 王超楠

(中國建筑第八工程局有限公司 西北分公司工程設(shè)計研究院, 陜西 西安 710082)

0 引 言

近年來,劇場建筑作為公眾文化生活的重要公共場所受到歡迎。本文結(jié)合實際工程,依據(jù)劇場建筑設(shè)計特點和使用功能要求,對劇場建筑在電氣設(shè)計、舞臺機械、舞臺消防等方面遇到的難題進行分析,可為劇場建筑電氣設(shè)計提供參考。目前,劇場電氣設(shè)計所依據(jù)的規(guī)范和標準:JGJ 57—2016《劇場建筑設(shè)計規(guī)范》[1]、JGJ 58—2008《電影院建筑設(shè)計規(guī)范》、GB 51348—2019《民用建筑電氣設(shè)計標準》、GB/T 36727—2018《舞臺機械驗收檢測規(guī)范》、GB 36726—2018《舞臺機械剛性防火隔離幕》、WH/T 28—2007《舞臺機械 臺上設(shè)備安全》、WH/T 36—2009《舞臺機械 臺下設(shè)備安全要求》、GB 50303—2015《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》、GB 50231—2009《機械設(shè)備安裝工程及驗收通用規(guī)范》。

1 工程概況

本項目位于陜西省西安市,項目總建筑面積約85 977 m2,其中地上建筑面積約36 643 m2,地下建筑面積約49 334 m2。大劇場有1 200座,鐘形觀眾廳,鏡框式臺口,品字形舞臺。局部地下室為臺倉與設(shè)備用房和貯藏室。一層西部為入口大廳與前廳,內(nèi)部設(shè)有票務(wù)服務(wù)、衣物寄存、誤場等候、休息餐飲、衛(wèi)生間、樓梯電梯、管理辦公等;中部為觀眾廳池座區(qū)(約800座),靠近中部及舞臺處設(shè)出入口,座席前部為樂池(可升降式);東部為舞臺及后臺區(qū),設(shè)有升降臺。二層為休息廳及觀眾廳池座后部出入口,坐席后部設(shè)燈光及音響控制室。三層為休息廳及觀眾廳樓座(約300座)和設(shè)備用房。多功能劇場:容納400人,機械活動坐席,矩形觀眾廳,盡端式舞臺。

2 負荷等級與供電電源

依據(jù)JGJ 57—2016《劇場建筑設(shè)計規(guī)范》中第1.0.5條和第1.0.6條,劇場建筑的規(guī)模應按觀眾坐席數(shù)量進行劃分。劇場的建筑等級根據(jù)觀演技術(shù)要求可分為特等、甲等、乙等3個等級。特等劇場是指代表國家的一些文娛建筑,如國家劇院、國家文化中心等,一般可不受本規(guī)范限制,其質(zhì)量標準可根據(jù)具體要求而定,但不應低于甲等劇場。甲等劇場主要指代表省、直轄市的一些文娛建筑。乙等劇場主要指代表市、縣的一些文娛建筑。結(jié)合本項目,劇場座位數(shù)1 200座為中型劇場,依據(jù)觀演等級可劃分為乙等劇場建筑。同時依據(jù)JGJ 57—2016《劇場建筑設(shè)計規(guī)范》中第10.3.1條和GB 51348—2019《民用建筑電氣設(shè)計標準》中附錄A,特等、甲等劇場的舞臺照明、貴賓室、演員化妝室、舞臺機械設(shè)備、電聲設(shè)備(調(diào)音控制系統(tǒng))、電視轉(zhuǎn)播用電等,應為一級負荷;其中特等、甲等劇場的調(diào)光用計算機系統(tǒng)用電應為一級負荷中的特別重要負荷。特等、甲等劇場觀眾廳照明、空調(diào)機房電力和照明、鍋爐房電力和照明用電等,應為二級負荷。不屬于一、二級用電設(shè)備負荷應為三級負荷。

本工程由外網(wǎng)引來兩路獨立10 kV雙重電源至變電所,兩路電源同時工作,互為備用,每路均能承擔全部一、二級負荷。變配電室設(shè)置于地下一層。

3 舞臺機械

3.1 舞臺機械設(shè)備分布

舞臺機械設(shè)備通常為劇院的用電大戶,結(jié)合本項目,設(shè)備分布如下。

(1) 舞臺面操作位置設(shè)備:2個移動控制臺轉(zhuǎn)接箱、1個移動控制臺、1個大幕對開近控箱、1個防火幕近控箱。

(2) 標高4.0 m舞臺機械控制室位置設(shè)備:1個控制臺、1個控制臺柜。

(3) 標高-9.0 m臺下舞臺機械電氣機柜室位置設(shè)備:6個臺下控制柜、2個臺下電阻柜。

(4) 標高23.3 m臺上(下)場口舞臺機械電氣機柜室位置設(shè)備:6個臺上控制柜、2個臺上電阻柜。

3.2 機械設(shè)備和照明用電

3.2.1 機械設(shè)備用電用途

臺下機械設(shè)備主要用于方便、快捷地轉(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。臺上舞臺機械設(shè)備設(shè)置在舞臺上空,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。舞臺機械控制室核心對舞臺機械設(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[2]。

3.2.2 機械設(shè)備統(tǒng)計

該部分經(jīng)與舞臺機械顧問方協(xié)商,結(jié)合本項目,劇場機械設(shè)備如表1所示。

表1 劇場機械設(shè)備

3.2.3 舞臺照明

舞臺照明系統(tǒng)設(shè)計復雜,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、一處送至舞臺燈光控制室。結(jié)合本項目,本工程中舞臺照明共設(shè)置了兩道面光橋、6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1 728 kW。同時增加對工藝深化設(shè)計的要求:滿足GB 7000.217—2008《燈具 第2-17部分:特殊要求舞臺燈光、電視、電影及攝影場所用燈具》規(guī)范,要求空場狀態(tài)下,所有設(shè)備開啟時的噪聲及外界環(huán)境噪聲的干擾不高于NR25,測試點在距設(shè)備1 m處的噪聲不大于30 dB[3]。

3.2.4 舞臺音視頻系統(tǒng)用電

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,本工程包含以下機房:擴聲系統(tǒng)機房(機房用電量約15 kW)、信號交換機房(機房用電量約15 kW)、視頻機房(機房用電量約21 kW)、投影機房、功放機房(機房用電量約51 kW)及電影放映機房(機房用電量約21 kW)。音響系統(tǒng)的設(shè)計應增加對工藝專業(yè)深化設(shè)計的要求:滿足WHT 18—2003《演出場所擴聲系統(tǒng)的聲學特性指標》規(guī)范,要求室內(nèi)一級場所歌舞劇擴聲系統(tǒng)噪聲不大于NR20等。

3.2.5 舞臺照明或電力設(shè)備的變壓器計算

依據(jù)JGJ 57—2016《劇場建筑設(shè)計規(guī)范》中第10.3.1條條文說明和GB 51348—2019《民用建筑電氣設(shè)計標準》中第9.5.8條和第9.5.11條,舞臺照明或電力設(shè)備的變壓器容量,可按下式計算:

PS=KxKyPe

(1)

式中:Kx——照明或電力負荷需要系數(shù);

Ky——裕量系數(shù);

Pe——照明或電力設(shè)備總?cè)萘俊?/p>

電力負荷需要系數(shù)Kx宜取0.4～0.9。裕量系數(shù)Ky宜取1.1～1.2。Kx值的大小與劇場的設(shè)備容量有關(guān),從新近建成的上海大劇院的情況看,設(shè)計時Kx選0.5,但在實際使用中,不同劇種的演出,負荷相差很大。因此,在計算負荷時對Kx值的選取要重視舞臺設(shè)備容量對Kx值的影響。目前,國內(nèi)對需要系數(shù)尚無統(tǒng)一規(guī)定。結(jié)合本項目,舞臺電力負荷為1 168.82 kVA;舞臺照明負荷為622.08 kVA。當舞臺用電設(shè)備的供電系統(tǒng)中接有在演出過程中可能頻繁起動的交流電動機,且當其起動沖擊電流引起電源電壓波動超過3%時,宜于舞臺照明負荷分設(shè)變壓器,且變壓器采用JZD型防剪切阻尼彈簧減震器作為減震措施。

3.2.6 舞臺設(shè)備選擇注意要點

作為舞臺照明設(shè)備電控室(調(diào)光柜室)、舞臺機械設(shè)備電控室、功放室、燈控室、聲控室供電等的各路電源,均應在各室內(nèi)設(shè)就地保護及隔離開關(guān)電器。當采用可控硅(晶閘管)舞臺調(diào)光裝置時,其電源中性線截面積不應小于相線截面積的2倍。

主舞臺區(qū)4個角應設(shè)中性線截面積不小于相線截面積2倍的三相回路專用電源,結(jié)合本項目,乙等劇場在主舞臺后角電源不得小于三相180 A,在主舞臺前角不得小于三相50 A。

主舞臺兩側(cè)應設(shè)交流220 V、12～16 kW的流動功放電源專用插座。

劇場應采取抑制高次諧波對其他系統(tǒng)產(chǎn)生干擾的措施。舞臺調(diào)光裝置、舞臺機械設(shè)備的變頻傳動裝置應采用抑制諧波措施。其中,電聲、視頻LED、舞臺控制計算機、電視轉(zhuǎn)播設(shè)備的電源不宜接在舞臺照明變壓器上;音響系統(tǒng)供電專線上宜設(shè)置隔離變壓器,并宜設(shè)有源濾波器,根據(jù)聲學顧問提供的數(shù)據(jù)保證音響線纜與燈光等線纜敷設(shè)時采用最小間距。采取措施抑制外部設(shè)備等發(fā)出噪聲干擾,如將極早期空氣管采樣系統(tǒng)內(nèi)電機挪至設(shè)備用房內(nèi),盡可能地減少噪聲。

舞臺機械設(shè)備供電電源引自劇院專用的分變電所,雙路供電末端切換。采用計算機控制的舞臺機械控制系統(tǒng),并且由在線式不間斷電源供電。

4 結(jié) 語

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