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重庆三峡大剧院是一个以剧院为中心的现代综合建筑建筑面积为 22000m 2 剧场观众厅 650 座楼座为 350 座本文仅对剧场部分的空调设计作简要介绍其它如商场展厅休息厅等采用的是常规空调方式故不作介绍剧场对空调运行噪声和气流组织形式要求高本工程要求按乙等剧场要求设计观众席背景噪声评价曲线为≤NR30， 剧场空气调节室内设计参数如下 [1]:
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夏季 |
冬季 |
| 干球温度(℃) |
24∽26 |
20∽16 |
| 相对湿度(%) |
50∽70 |
≥30 |
| 平均风速(m/s) |
0.2∽0.5 |
0.2∽0.3 |
剧场内空调面积为 2300m 2 ( 其中观众厅 900m 2 舞台 800m2 台仓 600m 2 ). 剧场空调夏季总冷负荷为 570kW, 单位空调面积负荷为 0.248kW∕m 2 , 其中观众厅冷负荷为 290kW, 每座位空调耗冷量为 290W∕ 人 . 剧场空调冬季总热负荷为 280kW.
剧场内空间大人员多室内负荷 ( 观众厅的人员负荷和舞台的灯光负荷 ) 及新风负荷大 . 另外 , 由于声学要求高 , 观众厅内的墙面及吊顶均作了声学处理 , 对风口的位置提出了要求 , 即避免设在声波的主反射面上 . 这对空调设计带来一定的限制 . 本工程的风冷热泵机组置于附楼屋面 , 远离剧场 , 以减小噪声干扰 , 水泵内置于机组 ,K-1-1 机房位于一层 ( 门厅下一层 ), 设有 2 台组合式空调机组 , 服务于观众厅 ( 见图 1). K-1-2 机房位于负一层 , 设有 2 台组合式空调机组 , 服务于舞台 . 排练厅单独设有一台立式空调机组 . 其它附助用房设有风机盘管和新风系统 . 剧场排风机组置于屋顶的 2 个机房内 , 每个机房内设有 2 台组合式排风机组和 1 台排烟风机 , 分别服务于观众厅和舞台 .
剧场组合式空调机组和排风机组参数详表 1
2. 观众厅空调方式
因剧场背景噪声要求高 , 风口布置要求严 , 通过计算发现观众厅用球形喷口侧送风或下送风较难达到这些要求 , 而且风管布置不易与内部装饰相统一 . 故观众厅采用诱导空调椅送风 , 诱导空调椅由中国建筑西南设计研究院研制 , 它是在靠背内装静压箱及喷嘴送出一次风 , 在椅背的下部引入二次风 , 混合后再由椅背上部的风口送出 . 送风轴心温度衰减快 , 在距风口 750mm 处气流温度已接近室温 . 在距椅背 750~ 800mm 处 , 送风气流的轴心速度都在 0.3m /s 以下 , 实验室测定诱导比都在 2 以上 . 用这种空调椅作观众厅下送风时 , 可以节约总冷量 26~48% , 是一种非常节能的空调方式 [2], 本工程采用空调椅送风 , 每座位一次送风量为 40m 3 /hp,( 其中新风量为 12m 3 /h), 冷负荷为 290W/p. 在观众厅座椅下设大空间的送风静压箱 , 为减小建筑蓄冷量大的问题 , 在静压层内壁抹 20mm 厚复合硅酸盐保温材料 .
剧场使用时 , 空调风送到人的活动区内 , 受热上升至顶棚 , 通过水平设置的回风管被抽回到空调机房 , 另一部分上升空气直接进入天棚面光室 , 在起到降温作用之后被屋顶的排风机排出室外 . 楼座两侧﹑后侧及堂座两侧均设有回风口 , 回风与排风即时分流 , 提高了能量利用率 ( 见图 2 、 3).
由于观众厅的潜热负荷大 , 热湿比小 , 空气处理过程的机器露点低 , 观众厅采用诱导空调椅送风 , 大温差送风不适合本系统 , 因此产生了再热的必要 . 本工程通过二次回风系统的设计达到节省夏季再热量的目的 . 二次回风系统的夏季空气处理过程如下图 :
为避免夏季再热 , 采用二次回风系统有显著的节能效果 . 结合诱导送风方式 , 使送风温度更接近室温 , 减小观众的不舒适感 .
3. 舞台空调方式
主舞台和侧舞台合用二套 20000m 3 /h 的空调系统 . 因舞台对背景噪声要求比观众厅要低 , 舞台设喷口送风能满足噪声要求 , 故在侧舞台设固定式球形喷口下送风 , 主舞台设可调式球形喷口侧送风 , 根据舞台演出需要通过电动风门来改变侧台和主台的送风量 ( 见图 2 、 3).
舞台回风分两部分 , 小部分回风通过舞台缝隙进入下部台仓 , 将台仓内的部分热量带走 , 大部分回风通过设在舞台两侧下部的回风口回到空调机房 . 另一部分缓慢上升 , 并带走灯光散热量由屋顶排风机排出室外 . 采用以下回风为主部分上排风的方式 , 更易解决冬季时舞台处上热下冷问题 .
4. 剧场内的风压平衡问题
剧场内观众厅与舞台的风压平衡与否 , 直接关系到舞台幕布是否飘动 , 而风压平衡取决于风量平衡 . 传统作法见图 4 , 通过阀门 1,2,3 的调节来达到风压平衡 , 因场内风压的平衡易受到过滤器阻力增大后风量变化的破坏 , 故此方法在一些实际工程中较难实现 , 且回风和排风不能就地分流 , 能量利用率低 . 因此本工程采用图 5 形式的送排风方式 , 且观众厅与舞台的送排风机均采用了变频调速装置 , 根据实际情况手动控制 . 虽然本工程尚未完工 , 据一些工程实际运用证明 , 手动控制也是一种灵活而有效的方法 [3].
5. 通风与消防排烟
由于建筑外观的特殊要求 , 外墙不能随意开设外露风口 , 故剧场内的新风口均设在 k-1-1 机房的外墙上 ( 正好位于阶梯下 ), 而剧场的排风及周边辅助用房的新风及排风均由通出屋面的竖井解决 . 在过渡季节 , 开启空调机组 ( 制冷系统停止工作 ) 和排风机组 , 关闭回风管上的风阀 , 充分利用室外新风冷负荷来冷却室内 . 室外新风先进入人员活动区 , 再将废气和废热从剧场上部排走 , 此种方式节能效果明显 .
在本工程中 , 组合式空调机组和组合式排风机组均采用变频风机 , 水系统采用变水量系统 , 无论在过渡季节 , 还是在空调季节 , 均能作到节能运行和剧场内的风压平衡 . 剧场内观众厅与舞台分为两个防烟分区 , 均采用机械排烟、自然补风方式 . 排风管与排烟管合用 , 火灾时 , 通过电动阀门的启闭由排风系统转换到排烟系统 . 观众厅设有两个新风竖井 , 舞台设有一个新风竖井 , 火灾时作补风用 .
参考文献
[1]. 《剧场建筑设计规范》 .(JGJ57-2000)
[2]. 《影剧院空调设计》 . 王鸿章 . 李惠风著 中国建筑出版社 1991.11.
[3]. 《暖通空调新技术》 (1). 中国建筑工业出版社 .1999.
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