李毅

（國(guó)家新聞出版廣電總局594臺(tái)，陜西 咸陽(yáng)712000）

1 機(jī)房大廳現(xiàn)狀

本發(fā)射臺(tái)地處陜西關(guān)中地區(qū)，夏季氣溫高，且高溫天氣持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，室外溫度可達(dá)41攝氏度，地面溫度可達(dá)60攝氏度。高溫天氣使得機(jī)房進(jìn)風(fēng)溫度很高，而發(fā)射機(jī)本身的散熱量又很大，從而導(dǎo)致機(jī)房大廳溫度可達(dá)38攝氏度，即便是在所有空調(diào)全開(kāi)的情況下大廳內(nèi)環(huán)境溫度也高達(dá)36攝氏度。在這種高溫環(huán)境下，發(fā)射機(jī)工作穩(wěn)定性明顯下降，特別是對(duì)于發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)的影響尤為巨大，嚴(yán)重影響安全播音工作順利進(jìn)行。再加之機(jī)房大廳朝向?yàn)檎?、正東，而北方多浮沉、揚(yáng)沙天氣，機(jī)房大廳內(nèi)極易進(jìn)入大量灰塵，容易引起發(fā)射機(jī)打火和元器件趴電，不僅導(dǎo)致元器件壽命縮短，而且大大增加了維護(hù)工作量。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 解決的辦法

解決我臺(tái)機(jī)房大廳環(huán)境問(wèn)題，必須從降溫、除塵、智能控制三個(gè)方面入手，才能予以徹底解決。同時(shí)要本著節(jié)約的原則，在保證有明顯效果的前提下，力爭(zhēng)達(dá)到節(jié)約資源、一次性投入少、運(yùn)行費(fèi)用低；系統(tǒng)具有自診斷告警功能，減少人員工作量；設(shè)計(jì)時(shí)要考慮系統(tǒng)冗余，制冷風(fēng)量要有一定的余量，保證在極端情況下系統(tǒng)也能正常工作；同時(shí)要考慮系統(tǒng)改造后哪些地方容易出現(xiàn)問(wèn)題，加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)。故對(duì)機(jī)房做如下相應(yīng)改造：

●機(jī)房大廳增設(shè)4臺(tái)100kW大功率恒溫恒濕冷凍水型機(jī)房精密空調(diào)，控制室內(nèi)溫濕度并加速室內(nèi)空氣循環(huán)達(dá)到30次/h。

●精密空調(diào)室外制冷主機(jī)采用高效率熱交換的風(fēng)冷模塊機(jī)組，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，整機(jī)制冷效率較高。

●在大廳內(nèi)架設(shè)風(fēng)管，將4臺(tái)100kW大功率冷凍水型機(jī)房精密空調(diào)出風(fēng)口并管并延伸至機(jī)房各個(gè)要道，多點(diǎn)定點(diǎn)矩陣化送風(fēng)，避免局部熱島效應(yīng)。

●建立分支風(fēng)管與PSM設(shè)備已建立的冷卻系統(tǒng)對(duì)接，利用現(xiàn)有的單點(diǎn)設(shè)備冷卻系統(tǒng)風(fēng)道輔助對(duì)設(shè)備進(jìn)行降溫以減少設(shè)備向室內(nèi)空間逸散的熱量。

●將甲機(jī)房大廳室內(nèi)全年溫度控制在30℃以下，適于設(shè)備正常運(yùn)營(yíng)環(huán)境及人員作業(yè)安全；同時(shí)將全年最高溫度控制在30℃內(nèi)，無(wú)需過(guò)度制冷，保證全年最大限度減少能耗。

●不與室外不可控氣流交換，機(jī)房?jī)?nèi)潔凈度在機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)下每小時(shí)室內(nèi)空氣被完全過(guò)濾30遍，機(jī)房?jī)?nèi)將越運(yùn)行越潔凈（運(yùn)維人員適度進(jìn)出），同時(shí)減輕運(yùn)維人員運(yùn)維成本。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的測(cè)算依據(jù)及說(shuō)明

目前需改造的甲機(jī)房大廳面積525平方左右，機(jī)房?jī)?nèi)布4臺(tái)TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)，由于設(shè)備發(fā)熱過(guò)大，故對(duì)每臺(tái)發(fā)射機(jī)做單點(diǎn)降溫處理。預(yù)計(jì)單臺(tái)發(fā)射機(jī)外溢至室內(nèi)空間中的熱能約為50kW，共計(jì)4部，致使機(jī)房目前室溫較高，全年冬季室內(nèi)平均達(dá)到27攝氏度，夏季室內(nèi)氣溫最高達(dá)40攝氏度，嚴(yán)重影響設(shè)備壽命、設(shè)備使用環(huán)境的安全可靠性并且夏季超出人員作業(yè)的可承受環(huán)境溫度，估測(cè)降溫需提供制冷量計(jì)算如下：

2.2.1 對(duì)于制冷量需求的測(cè)算

單臺(tái)設(shè)備熱負(fù)荷*臺(tái)數(shù)+環(huán)境熱負(fù)荷*面積=需要的制冷量(kW)

即：50kW*4+15m*35m*0.14kW/m2=273.5kW（備注：0.12—0.18kW/m2為機(jī)房環(huán)境熱負(fù)荷的估算范圍，由于我臺(tái)機(jī)房空間較大，設(shè)備密度較小，單機(jī)功率過(guò)大，故按照熱密度0.14kW/m2估值。）

補(bǔ)充說(shuō)明：機(jī)房層高6米，3米以上的空間氣溫對(duì)人員及設(shè)備影響較小，所以不需過(guò)多考慮對(duì)3米以上空間正常氣溫的處理。

2.2.2 對(duì)于換氣次數(shù)需求的測(cè)算

甲機(jī)房打廳內(nèi)空氣體積：35*15*6=3150m3，依照機(jī)房建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)房?jī)?nèi)每小時(shí)換氣應(yīng)保證20-30次，即2-3分鐘一次。故需求量為3150*20~30=63000~94500m3/h

2.2.3 熱負(fù)荷估算原則

表1 熱負(fù)荷估算表

2.2.4 負(fù)荷特點(diǎn)

現(xiàn)階段設(shè)備的集成度越來(lái)越高，精密性也越來(lái)越高，使得機(jī)房的負(fù)荷特點(diǎn)更加顯著地表現(xiàn)為：機(jī)房設(shè)備散熱量的95%是濕熱，熱負(fù)荷大、濕負(fù)荷小、熱濕比極大。單位體積發(fā)熱量越來(lái)越大。在這種情況下，空氣處理可近似作為一個(gè)等濕降溫過(guò)程。在這種情況下的焓差小，要消除余熱必然是大風(fēng)量。此外，因?yàn)樵O(shè)備24小時(shí)不間斷運(yùn)行，所以需要空調(diào)系統(tǒng)一年四季不間斷地運(yùn)行。

●余熱量大：機(jī)房?jī)?nèi)95%以上的熱量來(lái)自設(shè)備；

●余濕量?。簷C(jī)房?jī)?nèi)潛熱量來(lái)自人體出汗蒸發(fā)以及新風(fēng)含濕量，由于人員較少且新風(fēng)是經(jīng)過(guò)熱交換后進(jìn)入機(jī)房，余濕量很??；

●循環(huán)風(fēng)量大：需要較大的風(fēng)量來(lái)解決機(jī)房?jī)?nèi)散熱；

●焓差?。河捎谑覂?nèi)溫濕度允許變化率較小，所以焓差?。?/p>

●熱負(fù)荷大，冬季仍需制冷。

機(jī)房專(zhuān)用空調(diào)正是依據(jù)上述特點(diǎn)研制開(kāi)發(fā)而成的，顯熱比可達(dá)到90%以上，并可通過(guò)中央控制器調(diào)節(jié)溫度及相對(duì)濕度，溫度精度可控制在±1℃，相對(duì)濕度可控制在±5%，充分保障使用功能，并達(dá)到節(jié)能目的。

2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.3.1 設(shè)備及風(fēng)管布局圖如圖1

●增設(shè)4臺(tái)100kW大功率恒溫恒濕冷凍水型機(jī)房精密空調(diào)，控制室內(nèi)溫濕度并加速室內(nèi)空氣循環(huán)達(dá)到30次/h。

●精密空調(diào)室外制冷主機(jī)采用高效率熱交換的風(fēng)冷模塊機(jī)組，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，整機(jī)制冷效率較高。

●建立風(fēng)管將4臺(tái)100kW大功率冷凍水型機(jī)房精密空調(diào)出風(fēng)口并管并延伸至機(jī)房各個(gè)要道，多點(diǎn)定點(diǎn)矩陣化送風(fēng)，避免局部熱島效應(yīng)。

●建立分支風(fēng)管與PSM設(shè)備已建立的冷卻系統(tǒng)對(duì)接，利用現(xiàn)有的單點(diǎn)設(shè)備冷卻系統(tǒng)風(fēng)道輔助對(duì)設(shè)備進(jìn)行降溫以減少設(shè)備向室內(nèi)空間逸散的熱量。

圖1 設(shè)備及風(fēng)管布局圖

圖2 氣流循環(huán)方式

精密空調(diào)回風(fēng)口帶溫濕度探頭，如果回風(fēng)口（即混合氣流）測(cè)定溫度達(dá)到所限定的溫度標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)組停止制冷，僅風(fēng)機(jī)運(yùn)作帶動(dòng)氣流循環(huán)，極為節(jié)能。

2.3.3 動(dòng)力與環(huán)境監(jiān)控拓?fù)鋱D

機(jī)組標(biāo)配:RS485接口及232接口，可以方便接入常規(guī)通用的監(jiān)控系統(tǒng)中，也可直接選擇BMS所使用的樓宇協(xié)議（如MODBUS等)，便于監(jiān)管機(jī)房運(yùn)行情況。

●名義工況：進(jìn)/出水溫度7℃/12℃

●參考工況：進(jìn)/出水溫度10℃/15℃

●參考工況：進(jìn)/出水溫度12℃/18℃

●G4標(biāo)準(zhǔn)空氣過(guò)濾網(wǎng)

●聲級(jí)測(cè)試在距機(jī)組1m開(kāi)闊地帶

圖3 拓?fù)淇臻g圖

2.3.4 技術(shù)特點(diǎn)

●大風(fēng)量、小焓差、高顯熱比專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)。

●蒸發(fā)器采用親水鋁箔，高效內(nèi)螺紋管設(shè)計(jì)，耐腐蝕、長(zhǎng)壽命、高效率。

●電極式加濕器，避免干燒的危險(xiǎn)，能快速產(chǎn)生純凈蒸汽，具有自動(dòng)清洗功能，檢修時(shí)不停機(jī)。

●智能除濕保證除濕速度快、精度高。

●風(fēng)機(jī)選用后傾無(wú)殼式第三代高效EC風(fēng)機(jī)以達(dá)到節(jié)能的要求。

●金屬框架G4標(biāo)準(zhǔn)過(guò)濾器，過(guò)濾效率高達(dá)90%，確保機(jī)房潔凈要求，可反復(fù)清洗降低運(yùn)行成本。

●機(jī)組全正面維護(hù)設(shè)計(jì)，不受安裝環(huán)境限制，維護(hù)更方便。

●高品質(zhì)制冷配件確保機(jī)組在各種條件下穩(wěn)定運(yùn)行，壽命10年以上。

●智能控制器融合完善控制邏輯、實(shí)現(xiàn)多重保護(hù)。

●大屏幕4行*30列LCD液晶全中文圖形顯示，機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)、溫濕度曲線(xiàn)、報(bào)警記錄等。

●提供500條歷史告警記錄。

●群組控制，實(shí)現(xiàn)備份、輪巡、層疊、避免競(jìng)爭(zhēng)運(yùn)行功能。

●遠(yuǎn)程監(jiān)控，提供RS485、MODBUS、SUNRISE-PLUS、TCP/IP監(jiān)控方式。

2.3.5 方案特點(diǎn)

●能完全滿(mǎn)足降溫需求及室內(nèi)風(fēng)循環(huán)換氣需求。

●不與室外氣流交換，機(jī)房?jī)?nèi)潔凈度在機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)下每小時(shí)室內(nèi)空氣完全過(guò)濾24遍，機(jī)房?jī)?nèi)將越運(yùn)行越潔凈，同時(shí)減輕運(yùn)維人員換洗過(guò)濾網(wǎng)的工作量。

●機(jī)組可方便接入各種通用監(jiān)控系統(tǒng)，便于運(yùn)營(yíng)管理。

●可隨意設(shè)定機(jī)組溫度，例如設(shè)定至30度，那么機(jī)組在30度以下將停止制冷，只有風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)保持室內(nèi)空氣流通，高效節(jié)能。

●機(jī)組設(shè)計(jì)使用壽命15年，運(yùn)行穩(wěn)定性高，運(yùn)維成本很低。

●對(duì)機(jī)房外觀及內(nèi)部主體構(gòu)造沒(méi)有任何改動(dòng)。

3 總結(jié)

項(xiàng)目改造完后能保證在現(xiàn)有機(jī)房主體結(jié)構(gòu)不被破壞的前提下，將機(jī)房大廳室內(nèi)全年溫度控制在30℃以下，適于設(shè)備正常運(yùn)營(yíng)環(huán)境及人員作業(yè)安全；同時(shí)將全年最高溫度控制在30℃內(nèi)，無(wú)需過(guò)度制冷，保證全年最大限度減少能耗在夏季能有效將整個(gè)大廳溫度控制在25°～30°之間，同時(shí)在機(jī)房大廳形成正壓，避免灰塵進(jìn)入，保證室內(nèi)空氣的潔凈度。后期空調(diào)設(shè)備可接入通用監(jiān)控系統(tǒng)，可做相應(yīng)的動(dòng)環(huán)監(jiān)控或消防聯(lián)動(dòng)。

通過(guò)該系統(tǒng)的降溫、除塵可以延長(zhǎng)發(fā)射機(jī)各元器件的老化時(shí)間，特別對(duì)控制系統(tǒng)各板卡、工控機(jī)和真空元器件的使用壽命均有很大提高，可為國(guó)家節(jié)約大量資金。

［1］GB50174-2008電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范[S].7-8,10-11.

［2］GB/T2887-2000電子計(jì)算機(jī)場(chǎng)地通用規(guī)范[S].

［3］TIA942標(biāo)準(zhǔn)(Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers)[S].

［4］GB/T 19413-2010計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)處理機(jī)房用單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].

［5］朱思洪,主編.機(jī)電一體化技術(shù)[M].中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2004.

［6］夏德鈐,翁貽方,編.自動(dòng)控制理論[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2007,2.