**作者：孫濤陳俊國
關鍵詞： 劇院空調系統改造
杭州劇院始建於2023年，它是***總理生前在2023年親自批准建造的一座大型綜合性藝術劇院。建成後的23年來，杭州劇院共接待了1000多個國內外藝術團體的3000多場演出，電影放映場次累計2萬餘場，多年來一直是杭州最為重要和知名的文化設施。由於年久，建築和裝置日顯陳舊，在省委、省**的支援下2023年開始立項改擴建。
由於上世紀70年代建設初期的技術經濟條件限制和裝置的老化，原來的杭州劇院的**空調系統存在以下不足：
1. 觀眾區前排座位尤其是樂池空調溫度不滿意，夏季偏高，冬季偏低；
2. 冬季樓座和池座垂直溫度梯度過大，池座不熱，樓座過熱。據了解，冬天觀眾在池座穿棉襖時而樓座觀眾卻熱得連穿襯衫都穿不住。
3. 舞台空調不足。
杭州劇院空調系統的改造主要是針對以上問題展開的，但限於篇幅，本文僅討論與前述二條相關的問題。
杭州劇院觀眾廳原設計空調風系統採用吊頂送風，分區域下回風的設計。空調送風系統分為樓座系統、池座前排系統和池座後排系統三個系統，回風則樓座為獨立的系統，池座前排和後排回風共用一套土建地下風道，吊頂送風和回風均為350x300固定百葉。吊頂風口的分布如平面圖1。
氣流分析得知樂池區和前排區域空調效果不良與下列因素有關：1.池座前部送風量不足；2.
送風氣流射程不足,復算得知熱氣流射程僅為2.5－3公尺，氣流遠不能到達座席（吊頂距地面13公尺）；3.地面回風口過於偏向於後排座位，使得前排區域性座位成為氣流死區。
考慮到建築的歷史和投資、工期等因素，杭州劇院的改擴建立足於原有建築，決定了空調系統無法改為採用座椅下送風方式。最終的改造方案是在原有管道系統的基礎上展開的，沿用了大部分的原有主送風和回風道。
問題1的解決，改善前排和樂池空調效果採取的措施有：
1. 增加前排座位的總送風量，原設計為27000立方公尺／時，調整為36000立方公尺／時。
2. 在樂池上空增加送風口，原設計為一排共3只600x300百葉風口，改為φ400風口二排共10只。
3. 在樂池內增設1500x600 回風口二只，避免低於地平面的樂池成為氣流死區，該回風口與地下土建回風道接通，引導氣流進入樂池內。
4. 調整風口式樣，前二排靠近樂池的區域改用送風角度可調旋流風口，夏季道葉片45-60°（座席區風速0.12公尺／秒），冬季90°垂直下送。
後面若干排送風口結合原有吊頂，採用帶導流葉片的條形噴口。這些風口在冬季的射程為5.6公尺（此時風口雜訊lwa32db,nc26，送風溫差8℃）。
修改後的管道平面見圖2。由於風口高於人員活動區11.9公尺,上述調整後的送風口在冬季仍然不能滿足氣流射程的要求,進一步加大送風速度則雜訊超過劇場標準。
為此，設計考慮了以下執行策略來解決這一問題：首先在演出開始前的預熱時，通過電動裝置關閉部分送風管道，使總共30隻風口中14只(或19)停止送風，將風量集中到剩餘的風口中，以此提高風口的出風風速，經過計算此時的送風射程可達到11公尺，基本滿足送風要求。同時應可顯著縮短空場的預熱時間，減緩吊頂附近熱空氣層的形成速度。
演出開始後再電動開啟全部送風口。
問題2的解決：池座與樓座的熱空調垂直溫度梯度本質上是由熱空氣浮公升力引起的，這是在劇場建築中採用頂送風方式時面臨的又乙個技術難點。目前新建的影劇院多採用下送風，如座椅送風的方式，能在很大程度上解決這一難題。
採用頂送風要完全消除熱空氣的垂直溫度梯度是不現實的。以下是本專案改造時採取的技術措施，以期最大程度緩解這個矛盾：
1. 取消原設計設定在樓座後部的回風口，將回風口改在池座貼近地面處，以加大樓座區空氣迴圈範圍，希望由此形成樓座和池座間上下強制對流氣流，並藉此降低樓座空氣處理機入風溫度。
2. 樓座空氣處理機視樓座溫度，增減空氣加熱量，必要時全新風執行，引入不經過加熱處理的室外冷風，以抵消樓座區區域性的熱量堆積。
3. 對吊頂上設定的排風口重新排布，加強了樓座區域的排風量和總排風量，以排出吊頂附近的熱氣層。
圖1. 改造前吊頂送風、排風管道平面
圖2. 改造後吊頂送風、排風管道平面
杭州劇院改擴建竣工距今已有15個月，在2023年6月和2023年1月對空調系統的供冷和供熱工況進行測試，總共測試了5種執行模式，見表1。測試日室外氣溫分別為34℃和2℃左右，其中4號執行模式,由於當天排風機電源故障,與2、3、5項測試不是在同一天進行。所有資料的記錄是在公開演出中進行的。
由於樓宇自控系統尚未開通，水側電動調節閥開度無法調節，閥門均處於全開狀態，溫度控制暫時改為風機開環變頻調節。樂池溫度由於演出原因，未能測試。測試結果見表2。
可見，供冷工況時室內溫度是令人滿意的，供熱工況，在同樣的裝置配置下，採用不同的執行方式對室內溫度分布產生的影響是顯著的。最壞的執行模式下，室內不同區域的最大溫差達11.6℃，經過初步優化後，溫差減小為4.
9℃。表1. 空調系統執行模式表
表2. 不同執行模式下的室內溫度分布
1) 通過採用若干技術措施，結合執行模式的初步優化，杭州劇院空調送風系統的改造總體達到了預期的目標，夏季室內溫度分布均勻，主觀感覺舒適，冬季樓座、池座溫差顯注減小。同時測試表明，這一目標是在良好的雜訊控制水平下實現的，全部空調通風裝置同時滿負荷執行時附加室內雜訊符合nr30評價曲線；變頻執行時符合nr25評價曲線。
2) 測試表明，冬季空調系統的執行效果與裝置的執行方式有極大的關係，因此，在實驗總結的基礎上，通過樓宇自控系統建立一套合理的系統調控模式是必須的。
3) 冬季演出中室內空調熱負荷很小，通過改變水側電動閥開度，減小送風溫差，加大送風量（風機工頻）的方法，可望在現有的3、4號執行模式下進一步提高前排、樂池區域的室溫，並減小室內垂直溫度梯度，但具體能否達到目的仍須試驗驗證。
4) 由於3、4號執行模式測試時關閉池座二台空氣處理機的新風門，導致前排池座空氣質素下降，前排部分觀眾反映空氣混濁，因此，即使在樓座引入全新風，池座前排的空氣處理機仍需引入適量的新風。
5) 本專案採用了綜合的技術措施後冬季空調垂直溫度梯度控制在可以接受的範圍內，但系統的能耗與座椅下送風或地板加熱方式相比仍是不理想的。設想將吊頂排出的熱空氣中的熱量通過熱**技術提取到池座前排空調系統中，將改善冬季空調能源利用率。
本專案的的設計方案的最終確立，融匯了我院多位專家的建議及其他參與本專案暖通工程設計同事的心血和智慧型，在此向這些同志致謝。
劇院觀眾須知
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編號 20100915 甲方 歌舞劇院演藝 位址 開戶銀行 銀行帳號 乙方 位址 經甲乙雙方友好協商，就甲方向乙方提供歌劇院演出場地事宜達成如下協議 一 場地使用時間及演出專案內容 時間 2010年 12月18日至2011年1月5日 內容 2011 30周年慶典晚會 週末劇場等一系列演出專案的演出 ...
大劇院測量方案
一 工程概況 本工程位於天安門和人民大會堂西側，長安街以南，石碑胡同以東。工程主體為乙個超橢球體，0.000以上混凝土結構外是鋼結構殼體，內設 廳 歌劇院和戲劇院。工程占地約12公頃，建築面積為172000m2。0.00標高相當於絕對標高44.75m,基坑最深為 35m，建築物簷高為46.28m。由...