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摘要介绍了嘉峪关市大剧院的供暖、空调、通风及排烟系统的设计，并对设计中的一些经验和问题进行了总结。
关键词大剧院 供暖系统 通风空调系统 设计
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
工程概况
嘉峪关市大剧院位于嘉峪关市雄关路南侧、文化路东侧，与酒钢医院及嘉峪关市老年公寓相邻。大剧院为可举办群众文体活动和会议，同时满足歌舞剧演出的多功能剧场。建筑物平面布局为矩形，建筑面积19406m2。建筑物主体二层，局部四层。其中地下室主要为设备用房及舞台台仓，一层设有咖啡屋、茶吧、舞台及化妆间等，二层为观众厅和休息大厅。观众厅座位数1160座，属二类公共建筑乙等剧场。
设计参数及冷热源设计
室内外设计参数（见表1,2）
表1
表2
大剧院冬季采用市政热网供热，市政热网供水温度95℃，回水温度70℃，市政热源一次水供回水管道采用直埋敷设，直接接至冷热源机房。空调和低温地板辐射供暖系统与市政热网采用间接连接，经换热机组换热后提供空调和低温地板辐射供暖系统用热水，二次水供水温度60℃，回水温度,50℃。值班散热器供暖系统采用市政热网直供。计算总热负荷为1650KW（包括新风负荷），热负荷指标为150W/m2。空调及低温地板辐射供暖系统补水为市政自来水经全自动软水器处理后的软化水，由低位闭式膨胀定压罐自动补给。
冷源
夏季集中空调系统设计计算总冷负荷为1350 KW（包括新风负荷），冷负荷指标为123W/m2。选用2台690KW水冷螺杆式冷水机组，冷水供回水温度为7℃/12℃，冷却水供回水温度为32℃/37℃，冷水机组设置在地下室设备机房内。
供暖系统设计
供暖方式
剧院建筑组成复杂，有高大空间的观众厅，有内部设施复杂的舞台，有休息厅、化妆室、贵宾接待室等用途各不相同的房间，并且主要厅室是间歇使用，工作时间具有不确定性，使用频率较低。当没有演出或活动时，为节省运行费用，其内部的空调系统一般停止工作，这样，在北方尤其是冬季时会出现室内温度不足的问题，严重时会出现室内管道冻结的情况。本工程考虑此问题时结合了外部供热条件，市政热网冬季可提供95℃/70℃的热水。这样在需要设值班供暖的房间设置市政热网直供的散热器供暖系统，满足冬季房间内最低温度的要求。当冬季剧院演出或活动时，采用空调系统和散热器供暖系统联合供暖的运行模式，在没有演出或活动时，仅利用散热器供暖系统进行供暖，满足值班供暖温度。
舞台后侧外墙处在冬季会产生下沉的冷气流与冷辐射，在舞台大幕处会形成强烈的内外热压差，将大幕“吹”的外鼓。而当大幕拉开时，冷气流会直接“冲”向观众厅，使前排观众及舞台演出人员产生吹冷风感。为避免此问题，设计在后墙的地面及舞台台仓处设置散热器，这样散热器产生的上升气流可以完全阻挡下沉冷气流及少量冷辐射对舞台人员及前排观众的影响，散热器兼做值班供暖。
观众厅未设置值班供暖。观众厅基本没有外围护结构，且内部隔墙上设置的吸声隔断本身即为保温材料。墙面做法保温吸声材料一般为25mm玻璃棉和其他一定厚度的墙体等材料。这样，经过核算，观众厅的热负荷很小，可忽略不计。
对于位于建筑出入口的观众休息大厅，考虑到建筑空间高度和使用功能及落地玻璃窗的装修要求，采用散热器供暖系统难以满足使用要求，设计采用低温地板辐射供暖系统，以满足大空间的供暖效果和建筑美观要求；建筑出入口处设电热风幕以隔绝室内外空气。
另在地下室设备机房及卫生间等处设散热器值班供暖系统，以保证冬季用水房间不结冻。
供暖系统
散热器供暖系统采用市政热网直供，系统形式以下供下回双管同程式为主。低温地板辐射供暖系统设计换热机组，换热机组和系统定压补水装置集中设置在冷热源机房内，系统采用低位闭式膨胀定压罐自动补水定压，系统定压点位于循环水泵吸入口处。
设备机房、舞台台仓等无美观要求的房间采用铸铁四柱760型散热器，其余房间均采用铜铝复合散热器。管道系统采用镀锌钢管，低温地板辐射供暖管道采用PE-RT耐高温聚乙烯管材，埋地管道不允许有接头。穿过非采暖房间及其他需保温的供暖管道，其保温材料采用外包铝箔保护层的离心玻璃棉。
空调系统设计
观众厅空调系统设计
在设计剧院观众厅空调系统时，方案的核心是采用合理的气流组织。本设计基于以下几个方面确定采用置换通风、座椅下送风的方式。
送风气流分布要均匀，在观众区的速度与温度符合规范要求。
夏季送冷风时，不得直接吹向观众，不应产生吹冷风感；冬季送热风时，要送至观众区，不应产生空气分层现象，导致上下温差过大。
当负荷变化时，送风量的变化不得影响原设计的气流组织分布。
送、回风口的布置要合理，以避免人员活动区形成“死角”。
节能，即以最小的冷量与热量来保证观众的温湿度要求。
本工程观众厅为2层，长33.3m，宽38.4m，一层池座座位数760，二层楼座座位数400，池座及楼座下部为管道夹层。此种建筑形式比较有利于设计座椅下送风系统，利用管道夹层设置送风管道及静压箱，从而实现了座椅送风，有利于保证观众区域的舒适度。送风口设于每个座椅下，为￠100钢管，钢管与座椅整體固定在静压仓结构板上，钢管壁上设有多个￠6mm送风孔，孔口风速控制在0.5m/s左右，夏季送冷风时温差控制在5℃以内。当气流到达观众身体处时，风速衰减到0.3m/s以下，满足使用及规范要求。而当冬季送热风时，送风口在人员脚部和腿部，热舒适性很好。送风静压箱利用管道夹层，夹层内壁敷设绝热材料，起到保温及降低噪声的作用。空调系统池座的回风口设在观众厅侧墙上，楼座的回风口设在观众厅后墙上。观众厅回风通过回风口及风管回至空调机组。
本方案观众厅气流组织如图1所示，空调系统送风由座椅下送出，将负荷带走后通过回风口回至空调机组，污浊空气则通过观众厅屋顶上设的排风兼排烟系统排出。从图1中可以看出，此循环非全室换气。这样的气流组织可实现在较小的循环风量下使人员处保持良好的空气状态，因此比较节能。空调机组设计为二次回风系统，风机采用变频风机，机组运行时可根据入场人数和负荷情况调整送
风量，以达到最佳使用与节能效果。
舞台空调系统设计
舞台通风及空调的设计主要是受到舞台的布置、大幕、机械设备等的限制，在现有的条件下保证舞台工作区域舒适度要求。本设计中主舞台及后台建筑平面布置为矩形，开间38.4m，进深34.6m。两个侧台进深22.6m,开间最大处25.8m，最小处15 m。舞台采用二次回风系统，受二次施工要求限制，气流组织最终确定为主舞台及后台两侧设置喷口对喷，侧台顶部设旋流风口下送，两侧下回风的方案。考虑到主舞台布置演出使用的大幕，两侧喷口布置时已经规避了此区域，以防止空调系统运行时气流扰动导致大幕抖动。设置于1层天桥下的喷口选用可调节角度的电动球形喷口，可根据使用情况调节角度。喷口距地面高度9m，水平射程17m。经过计算，当夏季送冷风时喷口与水平成0℃时，送风到达工作区（表演区）时风速可以控制在0.3m/s以内；冬季送热风时喷口如水平向下45℃，送风到达工作区（表演区）时风速可以控制在0.3～0.4m/s。实际使用时可根据具体情况调节风口的角度，确保工作区域风速不至于过大。
观众厅两侧的耳光室、灯控、功放室考虑设备散热量较大，设置了专用的机械排风系统，房间内空调采用吊顶式风机盘管。
剧院配套房间空调系统设计
剧院外围的办公室、贵宾室、化妆更衣室等配套房间，设置了新风加风机盘管空调系统。
通风及排烟系统设计
观众厅通风及排烟系统设计
剧院观众厅内人员密集、疏散困难、可燃物较多、密封性好，其火灾危险性较高。而发生火灾时烟气窒息引发的死亡率要高于火灾本身所引发的死亡率，所以排除烟气及补充一定量的是减少人员因窒息死亡很重要的途径。按《建筑设计防火规范》（GB50016—2006）第9.3.1条及9.4.1条的规定并结合《剧场建筑设计规范》（JGJ57—2000）第10.2条的相关规定及条文说明确定在观众厅屋顶设排风及排烟风机。平时开启排风机排风，当观众厅内发生火灾时，排烟风机运转，排风机停止，空调机组回风管道电动防火阀关闭，送风系统兼做补风。观众厅排烟量按其体积的13次/h计算。
舞台通风及排烟系统设计
舞台具有工作性质特殊，电气设备众多，易燃物多等特点，所以需要独立设置通风及排烟系统。本设计中舞台的两侧安装了防火卷帘，正面与观众厅连接部分设防火水幕，使舞台形成了独立的防火系统，保护了观众厅的安全。所有空调通风系统的管道在接入舞台时，均设置了防火阀，以阻止当火灾发生时烟火通过这些管道蔓延。舞台正上方屋顶处设排风及排烟风机，平时排风機运转，以排除灯具等散热量较大设备产生的余热，火灾时，排烟风机运转，排风机停止，空调机组回风管道电动防火阀关闭，送风系统兼做补风。舞台排烟量按其体积的6次/h计算。按《剧场建筑设计规范》（JGJ57—2000）第10.2条的相关规定，舞台台仓设置机械排烟系统，排烟量按其体积的6次/h计算，排烟系统设置专用的补风系统。
剧院配套房间通风及排烟系统设计
无外窗的配套房间设置了排风兼排烟系统，对于单一防烟分区，排烟量按60m3/h.m2计算；对于多个防烟分区，排烟风机排烟量按最大防烟分区120m3/h.m2计算。排烟风机采用双速风机，平时低速运行排风，火灾时高速运行排烟。
设计体会与总结
本工程自正式投入使用以来，承接了多项省内外文艺演出及群众文体活动，供暖空调系统经过4个冬夏季的运行，效果令人满意。笔者总结了一些经验和教训，在此提出以供同行参考。
1） 暖通设计者要对所设计的建筑功能、外形、布局做到了如指掌，在此基础上才能找到更适合此建筑的空调、供暖、通风等方案，否则会达不到设计预期的效果。另外在大型公共建筑的设计过程中，要注意各专业的配合与衔接，这点应得到设计者的重视。
2） 观众厅空调系统的气流组织采用置换通风、座椅下送风的方式实际运行效果良好。夏季送冷风时，观众无吹冷风感；冬季送热风时，送风口在人员脚部和腿部，热舒适性很好，室内各区域的风速基本达到设计要求。并且该气流组织方式非全室换气，比较节能。
3）周边为落地玻璃幕墙的大空间建筑物供暖系统宜采用低温地板辐射供暖系统，此种方式既避免了采用常规散热器供暖系统，受建筑布局限制，散热器布置难以满足使用要求的缺点，同时又兼顾建筑美观要求。本工程中观众休息大厅采用低温地板辐射供暖系统，实际运行效果良好。
参考文献
[1]中国建筑西南设计研究院.JGJ57—2000剧场建筑设计规范[S].
北京：中国建筑工业出版社，2001
[2]陆耀庆. 实用供热空调设计手册[M]. 北京：中国建筑工业出版社，
1993
[3]中国有色工程设计研究总院. GB50019—2003 采暖通风与空气调节设计规范[S].北京：中国计划出版社，2004
[4]电子工业部第十设计研究院. 空气调节设计手册[M].2版.北京：中国建筑工业出版社，1995
[5]李惠风，王鸿章， 影剧院空调设计[M]北京：中国建筑工业出社，
1991
关键词大剧院 供暖系统 通风空调系统 设计
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
工程概况
嘉峪关市大剧院位于嘉峪关市雄关路南侧、文化路东侧，与酒钢医院及嘉峪关市老年公寓相邻。大剧院为可举办群众文体活动和会议，同时满足歌舞剧演出的多功能剧场。建筑物平面布局为矩形，建筑面积19406m2。建筑物主体二层，局部四层。其中地下室主要为设备用房及舞台台仓，一层设有咖啡屋、茶吧、舞台及化妆间等，二层为观众厅和休息大厅。观众厅座位数1160座，属二类公共建筑乙等剧场。
设计参数及冷热源设计
室内外设计参数（见表1,2）
表1
表2
大剧院冬季采用市政热网供热，市政热网供水温度95℃，回水温度70℃，市政热源一次水供回水管道采用直埋敷设，直接接至冷热源机房。空调和低温地板辐射供暖系统与市政热网采用间接连接，经换热机组换热后提供空调和低温地板辐射供暖系统用热水，二次水供水温度60℃，回水温度,50℃。值班散热器供暖系统采用市政热网直供。计算总热负荷为1650KW（包括新风负荷），热负荷指标为150W/m2。空调及低温地板辐射供暖系统补水为市政自来水经全自动软水器处理后的软化水，由低位闭式膨胀定压罐自动补给。
冷源
夏季集中空调系统设计计算总冷负荷为1350 KW（包括新风负荷），冷负荷指标为123W/m2。选用2台690KW水冷螺杆式冷水机组，冷水供回水温度为7℃/12℃，冷却水供回水温度为32℃/37℃，冷水机组设置在地下室设备机房内。
供暖系统设计
供暖方式
剧院建筑组成复杂，有高大空间的观众厅，有内部设施复杂的舞台，有休息厅、化妆室、贵宾接待室等用途各不相同的房间，并且主要厅室是间歇使用，工作时间具有不确定性，使用频率较低。当没有演出或活动时，为节省运行费用，其内部的空调系统一般停止工作，这样，在北方尤其是冬季时会出现室内温度不足的问题，严重时会出现室内管道冻结的情况。本工程考虑此问题时结合了外部供热条件，市政热网冬季可提供95℃/70℃的热水。这样在需要设值班供暖的房间设置市政热网直供的散热器供暖系统，满足冬季房间内最低温度的要求。当冬季剧院演出或活动时，采用空调系统和散热器供暖系统联合供暖的运行模式，在没有演出或活动时，仅利用散热器供暖系统进行供暖，满足值班供暖温度。
舞台后侧外墙处在冬季会产生下沉的冷气流与冷辐射，在舞台大幕处会形成强烈的内外热压差，将大幕“吹”的外鼓。而当大幕拉开时，冷气流会直接“冲”向观众厅，使前排观众及舞台演出人员产生吹冷风感。为避免此问题，设计在后墙的地面及舞台台仓处设置散热器，这样散热器产生的上升气流可以完全阻挡下沉冷气流及少量冷辐射对舞台人员及前排观众的影响，散热器兼做值班供暖。
观众厅未设置值班供暖。观众厅基本没有外围护结构，且内部隔墙上设置的吸声隔断本身即为保温材料。墙面做法保温吸声材料一般为25mm玻璃棉和其他一定厚度的墙体等材料。这样，经过核算，观众厅的热负荷很小，可忽略不计。
对于位于建筑出入口的观众休息大厅，考虑到建筑空间高度和使用功能及落地玻璃窗的装修要求，采用散热器供暖系统难以满足使用要求，设计采用低温地板辐射供暖系统，以满足大空间的供暖效果和建筑美观要求；建筑出入口处设电热风幕以隔绝室内外空气。
另在地下室设备机房及卫生间等处设散热器值班供暖系统，以保证冬季用水房间不结冻。
供暖系统
散热器供暖系统采用市政热网直供，系统形式以下供下回双管同程式为主。低温地板辐射供暖系统设计换热机组，换热机组和系统定压补水装置集中设置在冷热源机房内，系统采用低位闭式膨胀定压罐自动补水定压，系统定压点位于循环水泵吸入口处。
设备机房、舞台台仓等无美观要求的房间采用铸铁四柱760型散热器，其余房间均采用铜铝复合散热器。管道系统采用镀锌钢管，低温地板辐射供暖管道采用PE-RT耐高温聚乙烯管材，埋地管道不允许有接头。穿过非采暖房间及其他需保温的供暖管道，其保温材料采用外包铝箔保护层的离心玻璃棉。
空调系统设计
观众厅空调系统设计
在设计剧院观众厅空调系统时，方案的核心是采用合理的气流组织。本设计基于以下几个方面确定采用置换通风、座椅下送风的方式。
送风气流分布要均匀，在观众区的速度与温度符合规范要求。
夏季送冷风时，不得直接吹向观众，不应产生吹冷风感；冬季送热风时，要送至观众区，不应产生空气分层现象，导致上下温差过大。
当负荷变化时，送风量的变化不得影响原设计的气流组织分布。
送、回风口的布置要合理，以避免人员活动区形成“死角”。
节能，即以最小的冷量与热量来保证观众的温湿度要求。
本工程观众厅为2层，长33.3m，宽38.4m，一层池座座位数760，二层楼座座位数400，池座及楼座下部为管道夹层。此种建筑形式比较有利于设计座椅下送风系统，利用管道夹层设置送风管道及静压箱，从而实现了座椅送风，有利于保证观众区域的舒适度。送风口设于每个座椅下，为￠100钢管，钢管与座椅整體固定在静压仓结构板上，钢管壁上设有多个￠6mm送风孔，孔口风速控制在0.5m/s左右，夏季送冷风时温差控制在5℃以内。当气流到达观众身体处时，风速衰减到0.3m/s以下，满足使用及规范要求。而当冬季送热风时，送风口在人员脚部和腿部，热舒适性很好。送风静压箱利用管道夹层，夹层内壁敷设绝热材料，起到保温及降低噪声的作用。空调系统池座的回风口设在观众厅侧墙上，楼座的回风口设在观众厅后墙上。观众厅回风通过回风口及风管回至空调机组。
本方案观众厅气流组织如图1所示，空调系统送风由座椅下送出，将负荷带走后通过回风口回至空调机组，污浊空气则通过观众厅屋顶上设的排风兼排烟系统排出。从图1中可以看出，此循环非全室换气。这样的气流组织可实现在较小的循环风量下使人员处保持良好的空气状态，因此比较节能。空调机组设计为二次回风系统，风机采用变频风机，机组运行时可根据入场人数和负荷情况调整送
风量，以达到最佳使用与节能效果。
舞台空调系统设计
舞台通风及空调的设计主要是受到舞台的布置、大幕、机械设备等的限制，在现有的条件下保证舞台工作区域舒适度要求。本设计中主舞台及后台建筑平面布置为矩形，开间38.4m，进深34.6m。两个侧台进深22.6m,开间最大处25.8m，最小处15 m。舞台采用二次回风系统，受二次施工要求限制，气流组织最终确定为主舞台及后台两侧设置喷口对喷，侧台顶部设旋流风口下送，两侧下回风的方案。考虑到主舞台布置演出使用的大幕，两侧喷口布置时已经规避了此区域，以防止空调系统运行时气流扰动导致大幕抖动。设置于1层天桥下的喷口选用可调节角度的电动球形喷口，可根据使用情况调节角度。喷口距地面高度9m，水平射程17m。经过计算，当夏季送冷风时喷口与水平成0℃时，送风到达工作区（表演区）时风速可以控制在0.3m/s以内；冬季送热风时喷口如水平向下45℃，送风到达工作区（表演区）时风速可以控制在0.3～0.4m/s。实际使用时可根据具体情况调节风口的角度，确保工作区域风速不至于过大。
观众厅两侧的耳光室、灯控、功放室考虑设备散热量较大，设置了专用的机械排风系统，房间内空调采用吊顶式风机盘管。
剧院配套房间空调系统设计
剧院外围的办公室、贵宾室、化妆更衣室等配套房间，设置了新风加风机盘管空调系统。
通风及排烟系统设计
观众厅通风及排烟系统设计
剧院观众厅内人员密集、疏散困难、可燃物较多、密封性好，其火灾危险性较高。而发生火灾时烟气窒息引发的死亡率要高于火灾本身所引发的死亡率，所以排除烟气及补充一定量的是减少人员因窒息死亡很重要的途径。按《建筑设计防火规范》（GB50016—2006）第9.3.1条及9.4.1条的规定并结合《剧场建筑设计规范》（JGJ57—2000）第10.2条的相关规定及条文说明确定在观众厅屋顶设排风及排烟风机。平时开启排风机排风，当观众厅内发生火灾时，排烟风机运转，排风机停止，空调机组回风管道电动防火阀关闭，送风系统兼做补风。观众厅排烟量按其体积的13次/h计算。
舞台通风及排烟系统设计
舞台具有工作性质特殊，电气设备众多，易燃物多等特点，所以需要独立设置通风及排烟系统。本设计中舞台的两侧安装了防火卷帘，正面与观众厅连接部分设防火水幕，使舞台形成了独立的防火系统，保护了观众厅的安全。所有空调通风系统的管道在接入舞台时，均设置了防火阀，以阻止当火灾发生时烟火通过这些管道蔓延。舞台正上方屋顶处设排风及排烟风机，平时排风機运转，以排除灯具等散热量较大设备产生的余热，火灾时，排烟风机运转，排风机停止，空调机组回风管道电动防火阀关闭，送风系统兼做补风。舞台排烟量按其体积的6次/h计算。按《剧场建筑设计规范》（JGJ57—2000）第10.2条的相关规定，舞台台仓设置机械排烟系统，排烟量按其体积的6次/h计算，排烟系统设置专用的补风系统。
剧院配套房间通风及排烟系统设计
无外窗的配套房间设置了排风兼排烟系统，对于单一防烟分区，排烟量按60m3/h.m2计算；对于多个防烟分区，排烟风机排烟量按最大防烟分区120m3/h.m2计算。排烟风机采用双速风机，平时低速运行排风，火灾时高速运行排烟。
设计体会与总结
本工程自正式投入使用以来，承接了多项省内外文艺演出及群众文体活动，供暖空调系统经过4个冬夏季的运行，效果令人满意。笔者总结了一些经验和教训，在此提出以供同行参考。
1） 暖通设计者要对所设计的建筑功能、外形、布局做到了如指掌，在此基础上才能找到更适合此建筑的空调、供暖、通风等方案，否则会达不到设计预期的效果。另外在大型公共建筑的设计过程中，要注意各专业的配合与衔接，这点应得到设计者的重视。
2） 观众厅空调系统的气流组织采用置换通风、座椅下送风的方式实际运行效果良好。夏季送冷风时，观众无吹冷风感；冬季送热风时，送风口在人员脚部和腿部，热舒适性很好，室内各区域的风速基本达到设计要求。并且该气流组织方式非全室换气，比较节能。
3）周边为落地玻璃幕墙的大空间建筑物供暖系统宜采用低温地板辐射供暖系统，此种方式既避免了采用常规散热器供暖系统，受建筑布局限制，散热器布置难以满足使用要求的缺点，同时又兼顾建筑美观要求。本工程中观众休息大厅采用低温地板辐射供暖系统，实际运行效果良好。
参考文献
[1]中国建筑西南设计研究院.JGJ57—2000剧场建筑设计规范[S].
北京：中国建筑工业出版社，2001
[2]陆耀庆. 实用供热空调设计手册[M]. 北京：中国建筑工业出版社，
1993
[3]中国有色工程设计研究总院. GB50019—2003 采暖通风与空气调节设计规范[S].北京：中国计划出版社，2004
[4]电子工业部第十设计研究院. 空气调节设计手册[M].2版.北京：中国建筑工业出版社，1995
[5]李惠风，王鸿章， 影剧院空调设计[M]北京：中国建筑工业出社，
1991