大功率發射機機房大廳環境溫度智能控制系統設計與實現

趙蕾　國家新聞出版廣電總局七二三臺　050408

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大功率發射機機房大廳環境溫度智能控制系統設計與實現

趙蕾國家新聞出版廣電總局七二三臺050408

【文章摘要】

為了進一步確保大功率發射機機房大廳的安全性和各類設備的性能，為人們提供更好的廣播、電視服務，本文以溫度智能控制系統作為主要研究對象，以實際案例分析的方式對500kW的大功率發射機機房大廳的智能溫度控制系統進行了全面的設計和分析。

【關鍵詞】

大功率發射機；機房大廳；環境溫度智能控制系統

0　前言

近年來，大功率發射機的引進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，但在發射機規模逐漸加大的同時，其機房的環境問題，特別是環境溫度的控制問題卻日漸凸顯，而由環境的溫度的不斷升高所導致的各類設備問題也屢見不鮮?；诖耍訌妼Υ蠊β拾l射機機房大廳環境溫度智能控制系統的設計已成為當前各發射臺需要著重開展的關鍵工作。

1　案例分析

目標發射臺位于河北省中部地區，夏季氣溫較高，且高溫持續時間較長，通常情況下，發射臺在夏季的室外溫度可高達35℃，地面溫度則高達46℃，高溫天氣導致發射機機房溫度過高，加之發射機自身在運行過程中又會所散發出較大的熱量，從而導致室內大廳的溫度達到35℃，而即便是在空調全開時，機房大廳的溫度也只是略低于室外溫度，即33℃。由于長期在高溫環境中運行，發射機工作的穩定性大幅下降，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，風沙多從正北方向吹來，從而導致機房大廳中極易進入大量灰塵，增加了發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，也使得發射機維護的工作量大幅增加。

2　溫度智能控制系統的熱量與換氣測算

就現階段而言，目標機房大廳需要改造的面積大約為450m2，機房內分布著6臺型號為DF100A的100kW短波發射機，考慮到發射機的散熱量較大，因此，對每一臺發射機分別進行單點降溫處理，預測單臺發射機每小時外溢至機房大廳空間的熱量為10kW，共6部發射機，散發熱量為60kW。機房全年溫度分布情況為夏季35℃，冬季25℃，對于夏季而言，設備使用過程中所產生的熱量和機房溫度將超出作業人員的可承受溫度并對發射機壽命和使用情況造成嚴重影響，因此，需要對制冷量需求和換氣次數進行準確測算，確保發射機的使用安全和機房的環境安全[2]。機房所需制冷量（kW）=單臺設備熱負荷×設備數量+環境熱負荷×機房面積，即10kW×6+15m×30×0.14kW/m2=123kW（其中0.14為熱環境負荷的估計值）。在換氣次數方面，由于機房大廳中的空氣體積V=450 m2×6=2700m3，而根據機房建設標準，機房單位時間（h）內換氣次數應為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　溫度智能控制系統設計與實現

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

在氣流的循環方式方面，目標機房大廳中，發射機的高度在2.5m內，而熱量逸散區域則分布在落差為3m的空間中對機房溫度產生影響，精密空調送風風道大都從3m-3.5m的高空吹出冷氣流，從而使其與下部機房環境的熱空氣進行混合，并由精密空調的強力回風機將混合后的空氣進行抽回，在機房大廳的各個過道內形成局部的氣流循環，由此，機房大廳中的熱量便被不斷帶走并經由精密空調處理成冷風持續對大廳內的溫度進行優化和控制。

在動力與環境監控拓撲方面，機組標配為RS485與RS232接口，能夠較為方便地接入到常規通用的溫度環境監控系統當中，此外，亦可直接引入BMS使用的MODBUS等相關樓宇協議，從而為發射機機房大廳中環境溫度的檢測情況提供技術支持。名義工況與參考工況的進、出水溫度分別為7℃/12℃以及10℃和15℃;過濾網類型為G4標準空氣過濾網;聲級測試設置在距離發射機機組1m的開闊區域。對此方案下的大功率發射機機房大廳溫度環境控制系統進行分析可知，其能夠較好地滿足夏季機房的降溫需求和室內風的循環換氣要求，由于系統機組并不與室外氣流進行空氣交換，且當機組正常運行過程中，機房大廳內的空氣每小時過濾較多次數（初步達到22次），故機房內部環境將隨著機組運行時間的延長而愈加潔凈，并減輕了機房維護人員頻繁清晰過濾網的工作量。

4　結論

本文以河北省中部地區的某一大功率發射機機房大廳為例，在對其內部環境溫度進行簡要分析的基礎上，結合溫度智能控制系統的參數測算，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和高效率熱交換的風冷模塊機組為主的大功率發射機機房大廳溫度環境控制系統做出系統探究。研究結果表明，本文所設計的機房大廳溫度環境控制系統能夠有效對目標機房的溫度和環境進行控制與優化，能夠較好地滿足降溫和凈化機房室內空氣的要求。

【參考文獻】

[1]何遷，王明剛，歐自剛，等.高原地區大功率廣播發射機房環境系統的設計[J].廣播電視信息，2012，05：70-73.

[2]楊征.未來智能化發射機房的總體設計[J].廣播電視信息，2012，11：87-89.

[3]孫旭.400kW中波發射機冷卻系統改造及機房環境溫度智能監控系統設計與實現[J].電子世界，2013，17：78-79.