大功率發(fā)射機機房大廳環(huán)境溫度智能控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

趙蕾　國家新聞出版廣電總局七二三臺　050408

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大功率發(fā)射機機房大廳環(huán)境溫度智能控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

趙蕾國家新聞出版廣電總局七二三臺050408

【文章摘要】

為了進(jìn)一步確保大功率發(fā)射機機房大廳的安全性和各類設(shè)備的性能，為人們提供更好的廣播、電視服務(wù)，本文以溫度智能控制系統(tǒng)作為主要研究對象，以實際案例分析的方式對500kW的大功率發(fā)射機機房大廳的智能溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行了全面的設(shè)計和分析。

【關(guān)鍵詞】

大功率發(fā)射機；機房大廳；環(huán)境溫度智能控制系統(tǒng)

0　前言

近年來，大功率發(fā)射機的引進(jìn)和使用有效滿足了人們在電視、廣播等方面的精神文化需求，但在發(fā)射機規(guī)模逐漸加大的同時，其機房的環(huán)境問題，特別是環(huán)境溫度的控制問題卻日漸凸顯，而由環(huán)境的溫度的不斷升高所導(dǎo)致的各類設(shè)備問題也屢見不鮮。基于此，加強對大功率發(fā)射機機房大廳環(huán)境溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計已成為當(dāng)前各發(fā)射臺需要著重開展的關(guān)鍵工作。

1　案例分析

目標(biāo)發(fā)射臺位于河北省中部地區(qū)，夏季氣溫較高，且高溫持續(xù)時間較長，通常情況下，發(fā)射臺在夏季的室外溫度可高達(dá)35℃，地面溫度則高達(dá)46℃，高溫天氣導(dǎo)致發(fā)射機機房溫度過高，加之發(fā)射機自身在運行過程中又會所散發(fā)出較大的熱量，從而導(dǎo)致室內(nèi)大廳的溫度達(dá)到35℃，而即便是在空調(diào)全開時，機房大廳的溫度也只是略低于室外溫度，即33℃。由于長期在高溫環(huán)境中運行，發(fā)射機工作的穩(wěn)定性大幅下降，且安全播音工作的順利開展也受到了較大阻礙。此外，由于機房大廳的走向為正西正東，風(fēng)沙多從正北方向吹來，從而導(dǎo)致機房大廳中極易進(jìn)入大量灰塵，增加了發(fā)射機打火與元器件趴電的幾率，在縮短各類元器件壽命的同時，也使得發(fā)射機維護(hù)的工作量大幅增加。

2　溫度智能控制系統(tǒng)的熱量與換氣測算

就現(xiàn)階段而言，目標(biāo)機房大廳需要改造的面積大約為450m2，機房內(nèi)分布著6臺型號為DF100A的100kW短波發(fā)射機，考慮到發(fā)射機的散熱量較大，因此，對每一臺發(fā)射機分別進(jìn)行單點降溫處理，預(yù)測單臺發(fā)射機每小時外溢至機房大廳空間的熱量為10kW，共6部發(fā)射機，散發(fā)熱量為60kW。機房全年溫度分布情況為夏季35℃，冬季25℃，對于夏季而言，設(shè)備使用過程中所產(chǎn)生的熱量和機房溫度將超出作業(yè)人員的可承受溫度并對發(fā)射機壽命和使用情況造成嚴(yán)重影響，因此，需要對制冷量需求和換氣次數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確測算，確保發(fā)射機的使用安全和機房的環(huán)境安全[2]。機房所需制冷量（kW）=單臺設(shè)備熱負(fù)荷×設(shè)備數(shù)量+環(huán)境熱負(fù)荷×機房面積，即10kW×6+15m×30×0.14kW/m2=123kW（其中0.14為熱環(huán)境負(fù)荷的估計值）。在換氣次數(shù)方面，由于機房大廳中的空氣體積V=450 m2×6=2700m3，而根據(jù)機房建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，機房單位時間（h）內(nèi)換氣次數(shù)應(yīng)為20-30次，即2-3min/次，因此，所換制冷空氣的需求量為2700×20-30=54000-81000m3/h。

3　溫度智能控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

對目標(biāo)機房大廳溫度智能控制系統(tǒng)進(jìn)行如下設(shè)計：（1）在機房大廳中增設(shè)4臺功率為100kW大功率恒溫恒濕冷凍水型機房精密空調(diào)，從而對機房的溫度和濕度進(jìn)行控制，同時，加快機房大廳內(nèi)的空氣循環(huán)，使空氣循環(huán)頻率達(dá)到30次/h ;（2）引入高效率熱交換的風(fēng)冷模塊機組充當(dāng)精密空調(diào)的室外制冷主機，在確保其運行穩(wěn)定性和可靠性的基礎(chǔ)上，提高整機制冷效率;（3）建立風(fēng)管，把新增的4臺功率為100kW的冷凍水型機房精密空調(diào)出風(fēng)口進(jìn)行并管，并將其延伸至機房大廳的不同要道當(dāng)中，以多點定點矩陣化進(jìn)行送風(fēng)，從而有效避免局部產(chǎn)生的熱島效應(yīng);（4）增設(shè)分支分風(fēng)管，使其與以PSM設(shè)備為主的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行對接，并借助現(xiàn)有的單電設(shè)備冷卻系統(tǒng)風(fēng)道輔助設(shè)備將為，從而使設(shè)備向發(fā)射機機房大廳散發(fā)的熱量得到有效控制。

在氣流的循環(huán)方式方面，目標(biāo)機房大廳中，發(fā)射機的高度在2.5m內(nèi)，而熱量逸散區(qū)域則分布在落差為3m的空間中對機房溫度產(chǎn)生影響，精密空調(diào)送風(fēng)風(fēng)道大都從3m-3.5m的高空吹出冷氣流，從而使其與下部機房環(huán)境的熱空氣進(jìn)行混合，并由精密空調(diào)的強力回風(fēng)機將混合后的空氣進(jìn)行抽回，在機房大廳的各個過道內(nèi)形成局部的氣流循環(huán)，由此，機房大廳中的熱量便被不斷帶走并經(jīng)由精密空調(diào)處理成冷風(fēng)持續(xù)對大廳內(nèi)的溫度進(jìn)行優(yōu)化和控制。

在動力與環(huán)境監(jiān)控拓?fù)浞矫?，機組標(biāo)配為RS485與RS232接口，能夠較為方便地接入到常規(guī)通用的溫度環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，此外，亦可直接引入BMS使用的MODBUS等相關(guān)樓宇協(xié)議，從而為發(fā)射機機房大廳中環(huán)境溫度的檢測情況提供技術(shù)支持。名義工況與參考工況的進(jìn)、出水溫度分別為7℃/12℃以及10℃和15℃;過濾網(wǎng)類型為G4標(biāo)準(zhǔn)空氣過濾網(wǎng);聲級測試設(shè)置在距離發(fā)射機機組1m的開闊區(qū)域。對此方案下的大功率發(fā)射機機房大廳溫度環(huán)境控制系統(tǒng)進(jìn)行分析可知，其能夠較好地滿足夏季機房的降溫需求和室內(nèi)風(fēng)的循環(huán)換氣要求，由于系統(tǒng)機組并不與室外氣流進(jìn)行空氣交換，且當(dāng)機組正常運行過程中，機房大廳內(nèi)的空氣每小時過濾較多次數(shù)（初步達(dá)到22次），故機房內(nèi)部環(huán)境將隨著機組運行時間的延長而愈加潔凈，并減輕了機房維護(hù)人員頻繁清晰過濾網(wǎng)的工作量。

4　結(jié)論

本文以河北省中部地區(qū)的某一大功率發(fā)射機機房大廳為例，在對其內(nèi)部環(huán)境溫度進(jìn)行簡要分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合溫度智能控制系統(tǒng)的參數(shù)測算，對以4臺功率為100kW大功率恒溫恒濕冷凍水型機房精密空調(diào)和高效率熱交換的風(fēng)冷模塊機組為主的大功率發(fā)射機機房大廳溫度環(huán)境控制系統(tǒng)做出系統(tǒng)探究。研究結(jié)果表明，本文所設(shè)計的機房大廳溫度環(huán)境控制系統(tǒng)能夠有效對目標(biāo)機房的溫度和環(huán)境進(jìn)行控制與優(yōu)化，能夠較好地滿足降溫和凈化機房室內(nèi)空氣的要求。

【參考文獻(xiàn)】

[1]何遷，王明剛，歐自剛，等.高原地區(qū)大功率廣播發(fā)射機房環(huán)境系統(tǒng)的設(shè)計[J].廣播電視信息，2012，05：70-73.

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[3]孫旭.400kW中波發(fā)射機冷卻系統(tǒng)改造及機房環(huán)境溫度智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].電子世界，2013，17：78-79.