廣播電視發(fā)射機房風冷系統設計方案

何強

【摘要】此設計方案是在原有的發(fā)射臺站風冷系統的基礎上進行了大幅改進，主要增加了對機房環(huán)境、潔凈度的要求，根據參數要求設計了配套的系統，同時采用了一種更高效的送冷方式，以上措施通過采用自動控制系統，最終達到了節(jié)能增效、提高設備運行環(huán)境指標的目的。

【關鍵詞】發(fā)射機房;風冷系統;潔凈度;冷凝器;自動控制

中圖分類號：TN94? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2020.21.014

廣播電視發(fā)射臺站的主要設備是廣播電視發(fā)射機，由于設備功率大、發(fā)熱量高，直接空調制冷效果差、能耗高，為降低能耗，優(yōu)化機房運行成本，一般均采用管道式送排風方式進行降溫，工作方式主要是把凈化過的室外風送入發(fā)射機房，將設備運行產生的熱量輸送排出機房，降低機房運行溫度。送風系統主要包括進風口、空氣凈化裝置、送風風機、送風管道、風量調節(jié)閥，排風系統主要包括排風管道、排風風機、排風口、防雨裝置。這種系統有很大的局限性，主要表現在：①當室外溫度低于室內溫度時，送排風系統能夠實現給設備降溫的效果，但是當室外溫度高于室內溫度時（比如夏季），就只能通過加裝室內空調的方法進行降溫。在夏季直接使用空調降溫，能耗高，經濟性不好。②發(fā)射機房產生熱量大，需要較大的通風量才能實現風冷降溫，這就對進風口空氣凈化裝置提出了較高的要求，如果空氣凈化裝置凈化效果不達標，會造成機房粉塵含量大，對發(fā)射機運行穩(wěn)定性和使用壽命造成影響。如果空氣凈化裝置通風量不夠，會造成機房降溫效果不好，也會形成負壓，機房粉塵含量也會加大。③系統缺乏自動控制系統，不能夠根據機房降溫需要適時調整風機工作狀態(tài)，造成能源浪費，或者形成負壓，機房不能保證潔凈度。

為了解決傳統進排風制冷系統存在的問題，我們設計了一套新的風冷系統，對原有機房進行了改造，此次風冷系統改造方案主要優(yōu)點體現在以下幾個方面：

①設計方案引入《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》GBJ19-87標準和《通風與空調工程施工及驗收規(guī)范》GB50243-2002標準，根據設備運行要求對機房潔凈程度提出了具體標準，并根據標準對機房裝修、結構、空氣凈化裝置、風機參數等提出了量化指標。②設計方案采用下送風上排風的方式，進風通過地板下空間直接送入發(fā)熱設備內部，降低空間冷量散失，冷卻效果好，效率高，節(jié)能減耗。③設計方案采用水冷空調，利用地下水制冷，電能消耗僅相當于普通空調的三分之一。④設計方案將冷凝器直接置于每臺設備下部，通過送風系統將冷量送入設備，制冷效率高。⑤設計方案中包含自動控制系統，通過風壓傳感器、溫度傳感器、無極調速器、微電腦控制器實現對系統的自動化控制，保證機房正壓，并能夠根據機房降溫的需求適時調節(jié)所有進排風風機運行轉速，達到節(jié)能降耗的目的，也大大節(jié)省了空氣凈化耗材的消耗。⑥空調采用全送全排/送回風切換模式，在保證設備正常運轉的同時，最大限度節(jié)約運行功率，節(jié)約能源。

本次系統改造的發(fā)射機房位于海拔260米的山頂，屬于典型北溫帶大陸性氣候，冬季寒冷干燥，氣溫長時間在零上8度到零下10度之間，夏季炎熱少雨，氣溫在30度到40度之間。由于山體植被覆蓋差，附近生產活動多，造成常年空氣質量差，空氣中粉塵含量大，這些環(huán)境條件都對機房運行產生不利影響。

本次改造的機房區(qū)域中設備運行間共三間，分別為1號機房，發(fā)射設備8臺，2號機房，發(fā)射設備5臺，3號機房，發(fā)射設備6臺。設計潔凈間區(qū)域總面積280平方米，其中凈化送風面積為200平方米，現場吊頂高度3米。整體三十萬級凈化，溫度恒溫25攝氏度，相對濕度在50%±15%RH。方案設計要點共包括三部分：

1.設備運行間的結構改造

為了達到降耗節(jié)能的要求，設計方案首先從物理結構上對設備運行間進行改造，主要改造要點如下：

①三個設備運行間按照指定位置安裝從地到頂的隔墻，劃分為運行區(qū)和觀察區(qū)。隔墻材質可選用鋼化玻璃或凈化專用板材。要求隔墻表面光滑，不起塵，縫隙處采用無味密封膠填充，無死角，無積塵，最終達到氣閉隔離的效果。②每道隔墻中間按照指定位置安裝一扇檢修單門，可選用成品門，也可現場制作，厚度50mm，帶不銹鋼合頁，帶觀察窗，觀察窗尺寸400*300，不銹鋼執(zhí)手鎖。要求門體與隔墻整體風格保持一致，不得破壞美感。③隔墻及門體按照要求，選用鋁型材或不銹鋼配件，表面處理為光面。④機房地面、墻面、房頂均按照防塵要求使用環(huán)氧樹脂材料處理。⑤所有防靜電地板高度提升50cm，預留下送風空間和冷凝器安裝空間，注意保證下部空間的密閉性。⑥預留進排風管道進出口、饋線出口、送風夾墻、空調管道進出口。

2. 風冷系統設計要點

2.1 凈化空調及風量計算

本項目凈化區(qū)域要求為30萬級標準，標準凈化機組即可實現要求。因為機房設備總功率為25kw，且設備需要吸取室內潔凈氣流降溫，根據《暖通空調設計指南》規(guī)定，每個潔凈空間滿足正壓要求，所需要風量為3600CMH，運行區(qū)設備吸風總量為18500CMH，實現換氣8次/h。三個凈化區(qū)所需總制冷量為4.82萬大卡。經計算，本工程配置三臺凈化機組，第一臺、第二臺送風量均為21000CMH。第三臺送風量為20000CMH，配置制冷機組一臺，制冷量為5萬大卡。室內降溫采用風機盤管降溫。每臺發(fā)射機均需要一一對應一臺專用風機盤管，抽取送入室內的潔凈氣流進行降溫，同時將潔凈氣流經過降溫后送至精密設備下部，供設備降溫所用。

2.2 制冷系統平面設計圖：

2.3 通風管道設計要點

①工程施工前將原有的排風管道拆除一部分，并根據平面設計圖要求將發(fā)射機排列完畢，再進行設備排風口的改裝、連接。每臺設備安裝獨立的排風管道，根據設備排風量管道直徑340mm至670mm不等，外部安裝防雨罩，內部與設備排風口的連接。管道采用鍍鋅鋼板材質角鐵法蘭風管，吊裝安裝，同時在管道外部做好降噪和保溫，施工時應特別注意轉角和過墻處理。②凈化送風機組在室外安裝，安裝底部采用鍍鋅鋼管制作的底架支撐，安裝完畢后，采用風管連接機組，并送至室內。穿越墻體位置需開洞，預埋鋼制體過墻套管，開洞完畢需回填、密封、恢復原狀。③根據風速要求，本工程所配置風管采用鍍鋅鋼板材質角鐵法蘭風管。④送風模式為為地下送風。機組連接的風管管道，通過送風豎井，將氣流送入室內地下技術夾層內，通過格柵送風地板，將清潔的氣流送至設備處，便于設備降溫。經過設備循環(huán)后的高溫氣流通過排風管道排出室外，保證室內溫度。

3. 自動控制系統設計要點

自動控制系統是整套風冷系統的核心，根據設定的要求和外部環(huán)境變化，完成對系統各部分的調度，包括調整風機轉速，調整制冷模塊工作狀態(tài)等，保證機房內部環(huán)境達到設計要求。其結構主要包括室外＼室內溫度傳感器、室外＼室內風壓傳感器、濕度傳感器、ECU、排風＼送風風機電子調速器、可編程控制面板等，并連接制冷模塊控制總線和空氣凈化裝置，其實現的功能主要如下：

3.1 當室外溫度低于設定值時，關閉制冷模塊：

①室內溫度高于設定值時，同步提高送＼排風風機轉速;②室內溫度低于設定值時，同步降低送＼排風風機轉速。

3.2 當室外溫度高于設定值時，打開制冷模塊：

①室內溫度高于設定值時，同步提高送＼排風風機轉速;②室內溫度低于設定值時，同步降低送＼排風風機轉速。

3.3 實時監(jiān)控室內外風壓差，通過調整送＼排風風機轉速，保證風壓差達到設定值，保持機房正壓。

3.4 接收空氣凈化裝置告警信號，并告警。

自動控制系統原理圖如下：

4. 結束語

這套風冷系統的設計還涉及到無塵機房裝修，工業(yè)金屬管道工程施工，通風與空調工程施工，壓縮機、風機、泵安裝，制冷設備安裝和工程施工，后期設備和管道的保溫工程，水冷制冷設備的調試要點等等多個方面，涉及的技術要點很多，由于篇幅限制，不再展開。

此次設計引入了制造領域潔凈廠房建設的思路、方法、規(guī)范和設備，并結合廣播電視發(fā)射臺站實際要求進行設計，實現了廣播電視發(fā)射臺站技術裝備的與時俱進。這套風冷系統投入運行，將能夠顯著提升發(fā)射臺站機房潔凈度，提高設備運行穩(wěn)定性，使停機率大大下降。同時節(jié)能效果顯著，特別是在冬季、春季、秋季，即使在夏季也比以前節(jié)省四分之一的能耗。同時由于機房不再需要人工除塵，也降低了值機人員的工作量。

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