中国国家话剧院剧场空调设计

1、中国国家话剧院剧场空调设计 中国航空规划建设开展 孟 凡 兵 朱 晓 山摘 要 介 绍 了 冷 热 源 、风 系 统 、防 火 及 排 烟 系 统 、消 声 和 减 振 、水 系 统 的 设 计 。 对 观 众 厅 区域 的 空 调 送 、回 风 系 统 及 排 烟 系 统 ，舞 台 区 的 排 热 、排 烟 系 统 等 进 行 了 详 细 论 述 。 对 在 设 计 过 程 中 应 注 意 的 问 题 ，如 消 声 减 振 、防 火 排 烟 、风 量 控 制 、排 热 、除湿等问题进行 了 总 结 。关 键 词 中 国 国 家 话 剧 院 剧 场 观 众 厅 空 调 消 声 排 烟 ， ，

2、， ， ， ，概 况中 国 国 家 话 剧 院 如 图 所 示 位 于 北 京 市 宣 武 区原广 安 门 外 大 街 ，占 地 面 积，总 建 筑 面 积 ，其 中 地 上，地 下 ，地 上 层 ，地 下 层 ，地 下 局 部 为 设 备 夹 层 ，建 筑 主 体 高 度 。建 筑 面 积；办 公 楼 位 于 东 侧 ，毗 邻 剧 场 建造 ，建 筑 面 积。地下局部为汽车库 、餐 厅 、剧 场 后 台 、设 备 用 房 ，战时人防物资库及二等人员 掩 蔽 部 。该工程于年 年 初 动 工，年 年 中 全 面 竣 工，现已投入使用，整个剧场的声学和空调效果良好。本 文 主 要 介 绍 剧 场

3、 区 域 的 空 调 通 风 设 计 。 室 内 主 要 设 计 参 数 见 表 空 调 冷 热 源 设 计空 调 负 荷最 大 设 计 冷 负 荷 为 ，单 位 建 筑 面 积 冷 指 标 为 。最 大 设 计 热 负 荷 为 ，单 位 建 筑 面 积 热 指 标 为 。 孟 凡 兵 ，男 ，年 月 生 ，硕 士 研 究 生 ，高 级 工 程 师 北京市德外大街 号 一 院：收 稿 日 期 ：一 次 修 回 ：二 次 修 回 ：图 中国国家话剧院 本 建 筑 主 要 由 两 部 分 组 成 ：剧 场 和 剧 场 办 公楼 。剧 场 为 甲 等 剧 场 ，观 众 厅 总 座 位 数 为 席 ，

4、暖 通 空 调 年 第 卷 第 期中国航空规划建设开展 表 室内主要设计参数 夏 季 参 数冬 季 参 数新 风 量人 声 级 允 许 噪 声温 度相 对 湿 度温 度相 对 湿 度观 众 厅舞 台排 练 厅演 员 化 妆 室 演 员 休 息 室 办 公 室总 风 量 的 空 调 冷 热 源冷 源 采 用 螺 杆 式 水 冷 冷 水 机 组 ，共 台 ，供 回 水 温 度 为 。 主 机 置 于 地 下 层 的 制 冷换 热 站 内 ，制 冷 机 是 建 筑 物 的 主 要 噪 声 源 之 一 ，因此 站 房 远 离 剧 场 区 域 布 置 ，之间由车库隔开 ，避 免 噪 声 和 振 动 对

5、剧 场 产 生 影 响 。 冷 却 塔 置 于 办 公 区 的 室 外 屋 面 上 ，亦 远 离 剧 场 区 布 置 。平 面 布 置 图 见图 。体 舒 适 度 要 求 ，也 较 节 能 。由 于 观 众 厅 送 风 温 差 较 小 ，从 节 能 角 度 出 发 ， 空 调 机 组 采 用 了 二 次 回 风 的 形 式 。 为 防 止 个 别 季 节 或 时 段 室 内 空 气 湿 度 过 大 ，机 组 配 备 了 电 再 热 段 ，以 便 切 换 使 用 。观 众 厅 的 噪 声 标 准 较 高 ，所 有 空 调 、通 风 机 房 尽 量 远 离 观 众 厅 。空 调 系 统 的 消 声

6、 、隔 声 处 理 非 常关 键 ，主风管风速取值均小于 ，支 风 管 风 速 取 值 均 小 于 ，系 统 消 声 器 数 量 经 计 算 后 确 定 ，本 工 程 观 众 厅 总 送 风 量 为，设 置 了级阻抗复合型消声器 ，消 声 效 果 良 好 。池 座 和 楼 座 送 风 静 压 箱 ，除 地 面 外 ，内 壁 均 作保 温 和 消 声 处 理 ，要 求 消 声 量 声 级 噪 声不 小 于。所有穿 过观众厅的风管水管的孔洞处 ，均 作 密 闭 隔 声 处 理 。 为观众厅效劳的排风系统设置了 相 应 的 消 声 器 ，排烟系统虽然平 时 不用 ，但 其 与 室 外 相 通 ，室

7、外 环 境噪声会通过排烟管道传递 ，因 此 排 烟 管 道 也 设 置 了 相 应 的 消 声 器 。乐 池 与 观 众 厅 相 连 ，乐池空调送风通过乐 池 与 池 座 静 压 箱 相 邻 的 侧 壁 开 洞 送 风 。 观 众 厅 空 调 通风 原 理 图 见 图 。图 平 面 布 置 图热 源 引 自 市 政 供 热 管 网 ，经 板 式 换 热 机 组 换 热后 ，供 空 调 使 用 ，二 次 供 回 水 温 度 为 。 制 冷 换 热 站 的 站 房 面 积 约 为 ，约 占 总 建 筑 面 积 的 。主 舞 台剧 场 的 主 舞 台 采 用 低 速 风 道 全 空 气 系 统 ，设

8、 计 为 双 风 机 系 统 ，由 于 灯 光 、设 备 多 ，散 热 量 大 ，为 保证 演 职 人 员 的 工 作 条 件 ，从 主 舞 台 两 侧 距 地 面 ， 处 分 两 层 采 用 消 声 射 流 喷 口 向 舞 台 中 央 对 吹 ，下 部 设 置 回 风 口 ，并于侧台和后台分设空气处 理 机 组 ，可 根 椐 需要间歇供冷和供热 ，或 在 演 出 时 减 小 送 风 量 或 关 闭 送 风 喷 口 ，以 降 低 出 风 口 风 速 ， 避 免 出 现 幕 布 被 吹 晃 动 的 现 象 。舞 台 区 域 的 噪 声 标 准 要 求 较 观 众 厅 略 低 ，但 对 空 调 通

9、 风 系 统 仍 采 取 了 相 应 的 消 声 措 施 ，除 设 置 相 应 的 消 声 器 外 ，与 送 风 口连接的送风管采用了 消 声型 送 风 管 。支 风 管 风 速 控 制 在 以 内 。主 舞 台 距 地 面 以 上 部 分 为 非 空 调 区 域 ，空 调 通 风 系 统 设 计观 众 厅剧 场 中 的 观 众 厅 采 用 低 速 风 道 全 空 气 系 统 ，设 计 为 双 风 机 系 统 ，座 椅 下 送 风 ，一 部 分 回 风 回 到 空气 处 理 机 ，另 一 部 分 通 过 观 众 厅 上 部 灯 光 密 集 处 与闷 顶 相 通 的 空 隙 ，在 闷 顶 内 设

10、 置 排 风 口 ，将 含 有 余 热 的 空 气 以 机 械 排 风 排 至 室 外 。 每 个 座 椅 的 送 风量 为 ，最 大 送 风 温 差 为 ，也 就 是 夏 季 送 风 温 度 不 低 于 ，送 风 器 出 风 速 度 不 高 于，至 人 体 脚 踝 处 风 速 不 高 于 ，送 风 来自 座 椅 下 的 静 压 箱 。 这 种 气流组织既可以满 足 人孟 凡 兵 ，等 ：中国国家话剧院剧场空调设计 图 观众厅空调通风原理图 经 验 表 明 ，舞 台 机 械 设 备 的 散 热 和 下 部 工 作 区 域在 上 部 积 聚 的 热 量 ，使 葡 萄 藤 架 上 空 非 常 热

11、，因 此 在 上 空 设 置 了 独 立 的 通 风 系 统 。 通 过 机 械 通 风 的 方 式 排 除 余 热 。 通 风 系 统 设 置 了 相 应 的 消 声 器 。为 观 众 厅 及 主 、侧舞台效劳的空调 机 组 的 送 、回 风 机 均 设 置 了 变 频 控 制 器 ，可以调节风量和 控 制噪 声 ，以 及 控 制 风 箱 内 的 零 压 点 。由 于 剧 场 区 大 部 分 为 内 区 ，过 渡 季和冬季仍需供冷 ，通 过 新 回 风 阀的 调 节 ，双 风 机 系 统 可 实 现 从 最 小 新 风 到 新 风 节 能 运 行 ，避 免 启 动 制冷机或减少制冷机运 行

12、时间 。主 舞 台 空 调 通 风 原 理 图 见 图 。图 主舞台空调通风原理图 台 仓 及 侧 台由 于 台 仓 中 的 机 械 设 备 存 在 散 热 ，故 在 台 仓 内 设 置 了 空 调 系 统 ，采 用 吊 装 大 型 风 机 盘 管 在 台 仓 内温 和 除 湿 。台 仓 中 设 有 相 应 的 通 风 系 统 ，空 调 通 风系 统 设 有 消 声 器 。 台仓通风空调系统原理图见图 。剧 场 的 侧 台 空 间 较 大 ，采用低速风道全空 气 系两 侧 送 风 ，机 组 直 接 回 风 的 方 式 进 行 循 环 加 热 或 降暖 通 空 调 年 第 卷 第 期中国航空规划

13、建设开展 图 台仓通风空调系统原理图 声 、光 控 制 室 及 放 映 室 、功 放 室运 行 班 制 不 同 于 其 他 区 域 ，要求能够实现 独 立 运 行 ，因 此 采 用 了 多 联 式 空 调 机 组 ，同 时 ，这 些 房 间 设 有 通 风 系 统 。 消防控制室由于工作性质的需要 单 独 设 置 了 空 气 源 热 泵 分 体 空 调 器 ，室 外 机 就 近 放 置 于 室 外 。统 ，设 计 为 双 风 机 系 统 。 侧 台 设 有 吊 车 梁 机 轨 道 ，为 避 免 风 管 与 吊 车 冲 突 和 影 响 使 用 空 间 高 度 ，送 风 口 采 用 了 侧 送 喷

14、 口 空 间 高 度 允 许 时 ，亦 可 采 用 旋 流 风 口 下 送 风 。该 区 域 的 噪 声 标 准 要 求 较 观 众 厅 略 低 ，对 空 调 通 风 系 统 设 置 了 相 应 的 消 声 器 ，与 送 风 口 连 接 的 送 风管采 用了消声型送风管 。 支 风 管风 速 控 制 在以 内 。送 、回 风 机 均 设 置 了 变 频 控 制 器 ，以 便 调 节 风 量 和 控 制 噪 声 。侧 台 通 风 空 调系 统 原 理 图 见 图 。入 口 大 厅 及 其 他 大 空 间入 口 大 厅 采用低速风道全空气系统 。 送 风 口分 别 设 置 在 平 台 的 侧 面

15、和 下 面 。 由 于 层 高 较 大 ，平 台 下 的 区 域采用旋流风口送风 ，高 大 空 间 区域 采 用 消 声 射 流 喷 口 。 回 风 口 设 在 平 台 的 下 面 两 侧 ，集 中 回 风 。 大 厅 的 玻 璃 幕 墙 冬 、夏 季 传 热量 较 大 ，尤 其 在 夏 季 ，太 阳 辐 射 热 很 大 ，在 热 压 作 用 下 ，会 出 现 上 热 下 凉 ，故在大厅的顶部设置了排风 系 统 以 排 除 余 热 。在 过 渡 季 节 ，大厅的冷负荷 以 通 过 幕 墙 的 太 阳 辐 射 热 为 主 ，空 调 停 运 时 ，通 过 该 风 机 排 除 余 热 可 有 效 节

16、 约 能 源 。大 、中 、小 排 练 厅 均 采 用 低 速 风 道 全 空 气 系 统 ， 采 用 旋 流 风 口 上 送 ，两侧集中下回风的空调方式 。 上 述 系 统 均 采 用 双 风 机 系 统 ，可实现过渡季节 全 新 风 节 能 运 行 。图 侧台通风空调系统原理图 耳 光 室 、硅 控 室耳 光 室 内 设 有 大 功 率 的 发 光 设 备 ，设 备 散 发 余 热 ，耳 光 室 内 设 计 了 风 机 盘 管 和 排 风 系 统 ，用 于 降 温 排 热 ，风 机 盘 管 吊 装 位 置 应 避 开 电 器 设 备 。硅 控 室 内 散 热 量 较 大 ，装 有 独 立

17、的 末 端 空 调 机 组 ，机 组 置 于 硅 控 室 外 ，防止有 压 水进入硅控室内 。 硅 控 室 同 时 设 有 排 风 系 统 ，在 过 渡 季 节 和 冬 季 可 通一 般 办 公 室 、各 类 管 理 室 、化装室及会议 室 等小 空 间 空 调 区 域为 便 于 灵 活 运 行 ，采用两管制风机盘管加 新 风 系 统 ，满 足 不 同 末端用户对冷热独立调节的要求 。 新 风 系 统 均 设 置 热 回 收 装 置 。新 风 通 过 风 管 送 至 各 个 房 间 ，各 房 间 均 设 置 了过 通 风 排 除 余 热 ，节 能 运 行 。孟 凡 兵 ，等 ：中国国家话剧院剧

18、场空调设计 定 风 量 阀 ，当 系 统 风 压 在 之 间 变 化 时 ，该 阀 可 以 保 证 各 房 间 新 风 量额定及新风系统 的 平 衡 。在 每 个 定 风 量 阀 处 均 标 出 了 新 风 量 最 大 值 ，施 工 时 根 据 标 定 值 一 次 性 设 定 完 毕 。消 声 弯 头 的 性 能 ， 声 级 噪 声 ，低 频 ，中 频 ，高 频 ；流 速 为 时 ，阻 力 损 失 。消 声 联 箱 或 消 声 静 压 箱 的 消 声 量 声 级 噪声在 各 频 段 不 小 于 。消 声 材 料 要 求 为 级 不 燃 材 料 。穿 过 观 众 厅 含 吊 顶 内 、观 众 厅

19、 送 风 静 压 箱 、 主 舞 台 、左 右 侧 台 、控 制 室 、大中小排练厅的任 何 一 面 墙 体 、楼 板 或 地 板 的 风 管 、水 管 、电 缆 管 桥 架等 均 作 了 密 闭 隔 声 封 堵 。 设计时给出管道穿板隔声 的 详 图 。风 管 及 水 管 须 采 用 减 振 支 吊 架 。转 动 设 备 的 吊 装 均 采 用 减 振 支 吊 架 。制 冷换 热站 房 、空 调 及 通风机房内的支吊架均采用减振 支 吊 架 。防 火 及 防 排 烟 设 计剧 场 观 众 厅 的 排 烟 量 按 换 气 次 数 计 算 ，计 算 体 积 包 括 吸 声 吊 顶 上 部 空 间

20、 ，总 排 烟 量 为。设 置 了台的 排 烟 风 机 ，在 观 众 厅 闷 顶 两 侧 高 处 对 称 设 置 。排 烟 风 机 的风 管 上 设 置 了 两 级 消 声 器 和 一 个 消 声 弯 头 ，用 于 消 除 室 外 环 境 噪 声 对 观 众 厅 的 影 响 。 由 于 剧 场 观 众 厅 的 特 殊 功 能 需 要 ，建 筑 较 为 密 闭 且 在 事 故 时 人 员 疏 散 较 一 般 建 筑 慢 ，故对其另设有 机 械补风 系统 ，补 风 量 为 排 烟 量 的 。利 用 平 时 空 调 系 统 的 送 风 管 送 入 室 内 ，如 图 所 示 。剧 场 的 主舞台为独立

21、的防火 分 区 ，该 区 设 计 了 机 械 排 烟 和 机 械 补 风 系 统 。 排 烟 量 按 换 气 次数 设 计 ，为 ，设 置 了 台 的 排 烟 风 机 ，置于主舞台顶部 室 外 屋 面 。 利用 平 时 的 空 调 系 统 兼 作 火 灾 时 的 补 风 系 统 ，补 风 量不 小 于 排 烟 量 的 。侧 台 和 台仓均为独立的防火 分 区 ，分 别 设 计 了 机 械 排 烟 系 统 ，排 烟 量 按 换 气 次 数计 算 ， 两 侧 台 的 排 烟 量 均 为 ，台 仓 的 排 烟 量 为。两 侧 台 和 台 仓 均 采 用 机 械 补 风 系 统 ，补 风 量 不 低

22、于 排 烟 量 的 。依据，?剧场建筑 设 计标准?的规 定，剧 场 的 通 风 和 空 调 系 统 的 风 管、消声器及其保温 材 料 应 采 用 不 燃 材 料，该 剧 场 的 风 管采用的是镀锌钢板，保温材料为离心玻璃棉 级。观 众 厅 吊 顶 内 、送 风 静 压 箱 内 的 吸 声 、隔 热 、保温 材 料 均 采 用 级 不 燃 材 料 离 心 玻 璃 棉 。空 调 水 系 统 设 计本 工 程 空 调 系 统 规 模 较 小 ，空 调 冷 、热 水 均 采 用 了 一 次 泵 闭 式 循 环 系 统 ，由设在站内的定压 补 水 装 置 根 据 回 水 压 力 变 化 保 障 系

23、统 的 压 力 稳 定 。 为 确 保 冷 热 水 水 质 ，在冷热水泵吸入口设置过滤器 ， 以 保 证 水 系 统 安 全 运 行 。组 合 式 空 气 处 理 机 及 新 风 加 风 机 盘 管 系 统 均 采 用 两 管 制 。冷 源 侧 采 用 定 流 量 运 行 ，总 供 回 水 管 之 间 设 压 差 控 制 旁 通 阀 。负 荷 侧 的 空 调 机 组 、新 风 机 组 冷 热水 出 口 设 置 电 动 两 通 调 节 阀 ，风 机 盘 管 设 电 动 两 通 阀 。 根椐剧场和办公区的使用和运行 管 理 的 要 求 ，空 调水系统分成两个环路 ，系 统 平 衡 通 过 支 路

24、平 衡 阀 门 解 决 。消 防 值 班 室 、控 制 室 、网 络 机 房 等 设 置 独 立 的 空 调 系 统 ，自 带 独 立 冷 源 ，满 足 独 立 使 用 要 求 。结 论噪 声 和 振 动 控 制 问 题需充 分考虑空调通 风 系 统 在 不 同 频 段 的 噪 声 值 ，设计时不 宜 以 样 本空调通风设备标定的 噪 声值 为 依 据 ，因 为该值通常为风机 箱 外 处 的 实 验 室 测 试 值 ，应 由设备商提供风机的噪声曲线 ，以风 机 出 口 噪 声 为 计 算 依 据 ，确定所需消声量 。明 确 消 声 器 的 性 能 参 数 要 求 。计 算观众厅通风空调设备末端

25、风口处噪 声 ，其 取 值 声 级 噪 声 比 环 境 要 求 低 。座椅送风静压箱四壁及顶板应作吸声 、保 温 处 理 。剧场 周边空调机组 的 设 备 基 础 采 用 浮 筑 基消 声 和 减 振剧场 内 各类 噪 声对环境的影 响 是 剧场 设 计时 考 虑 的 关 键 问 题 之 一 。 在消声的计算 和 消声器的 性 能 方 面 需 明 确 、细 致 。对于消声器不能像普通民用建筑一样仅 以 图 例 显示，消声器对不同频段、不同风速的消声量和阻力 截然不同，本工程设计时给出的参数要求如下：阻 抗 复 合 消 声 器 的 性 能 ， 声 级 噪 声 ，低 频，中 频 ，高 频 ；流 速

26、 为时 ，阻 力 损 失 。暖 通 空 调 年 第 卷 第 期中国航空规划建设开展 础 ，减 少 振 动 和 固 体 传 声 ，设 计 时 需 与 建 筑 专 业 明确 条 件 。制 冷 机 是剧场较大的噪声源 ，布 置 动 力 站 时 需 远 离 剧 场 区 ，避 免 影 响 剧 场 声 学 效 果 。服 务 于 观众厅和舞台的排烟 系 统 ，由 于 其 管 道 直 通 室 外 ，室 外 存 在 环 境 噪 声 ，因 此 ，排 烟 系 统需 考 虑 隔 声 和 消 声 措 施 。风 管 和 水管穿越舞台和观众 厅 处 ，应 作 严 格 的 密 闭 隔 声 处 理 ，并 需 给 出 详 细 做

27、 法 要 求 ，避 免施 工 时 责 任 不 明 。对 于 为 剧 场 区 域 服 务 的 空 调 、风 机 设 备 ，设 置 变 频 控 制 器 可 以 有 效 调 节 风 量 平 衡 ，控 制 噪 声 。剧 场 区 的风管风速要严格控制 ，对 于 甲 等 剧 场 ，主 风 管 风 速 不 大 于 ，支 风 管 风 速 不 大 于 。通 风 空调设备需选 用 低噪高效设备 ，并 在 设 备 表 中 明 确 噪 声 限 值 。动 力 站 房 和 空 调 、通 风 机 房 除 地 面 外 ，顶 、壁 均 作 吸 声 处 理 ，机 房 门 除 满 足 消 防 要 求 外 ，应 为 密 闭 隔 声

28、门 ，必 要 时 采 用 双 道 门 。布 置 通风空调机房 位 置时 ，尽 量 与 建 筑 专 业 协 调 ，选 择 与 对 振 动 和 噪 声 标 准 要 求 较 低 的 房 间邻 近 。风 量 控 制在 剧 场 设 计 中 ，有效控制舞台和观众厅的 风 量 平 衡 、吹 风 速 度 非 常 重 要 。对 于 主 舞 台 ，存 在 多 道 幕 帘 ，应 避 免 吹 风 速 度 影 响 造 成 幕 帘 波 动 。对 于 观 众 厅 ，座 椅 送 风 速 度 不 能 太 大 ，避 免 使 人 有 吹 风 感 。舞台和观众厅空 间 较高 ，形 成 烟 囱 效 应 ，容 易 在 入 口 处 形 成

29、 负 压 ，送 、回 风 量 要 根 据 实 际 运 行进 行 匹 配 调 节 。鉴 于 上 述 原 因 ，为 舞台和观众厅效劳的空 调 机 组 均 采 用 双 风 机 变 频 机 组 。排 热 、除 湿 问 题主 舞台上空存在大量舞台机械等电动设 备 ，另 受 烟 囱 效 应 的 影 响 ，上 部 空 间 非 常 热 ，设 计 时需 充 分 考 虑 舞 台 上 空 的 通 风 排 热 。台仓位于地下室 ，在 调 试 初 期 较 为 潮 湿 ，假设 恰 逢 雨 季 调 试 ，湿度太大会影响电器设备的工作 。除 设 置 合 理 的 通 风 和 排 烟 系 统 外 ，需 结 合 项 目 具 体 情 况 ，适 当 考 虑 必 要 的 移 动 除 湿 设 备 。硅 控 室 、耳 光 室 、面 光 桥 等 部 位 需 设 置 通 风 排 热 设 施 。管 线 综 合 与 风 口 的 选 择精 装 修 是 一 个 综 合 项 目 ，不仅仅是建筑一 个 专 业 外 观 饰 面 问 题 ，而 是 各 专 业 综 合 协 调 一 致 的 结 果 ，暖 通 也 是 建 筑 装 饰 的 一 部 分 。管 线 的 排 布 非 常 重 要 ，直 接 影 响 吊 顶 高 度 ，风 口 的 选 择 既 要 从 功 能 上 保 证 合 理