发射机房通风系统的综合改造.docx

发射机房通风系统的综合改造文 / 国家新闻出版广电总局 491 台刘奎富如果用恒温水提供给水洗风系统用水，可以解决水温随环境温度变化 的问题，地下水则是恒温水的最理想 来源。用地下恒温水（一般 15）对 室外风进行过滤，冬季时，水可对室 外风进行升温 ；夏季时，水可对室外 风进行降温。具体做法是，室外的自 然空气通过粗效过滤后，通过风机加 速，强制通过水幕，对空气进行水洗 高效过滤和温度调节，最后把新鲜洁 净的空气送入到机房室内。水洗风进 风系统工程设计，既考虑了设备产生 热能的再利用，又考虑了水洗通风技 术的四季使用 ；既考虑了设备的安全 使用，又考虑了人体的舒适感觉。该风冷冷凝器所排出的热风通过管道为机房整体供暖，该热风是由自然风通 过冷凝器时，被加热形成，但是由于 空气干燥，且粉尘比较大，直接供暖， 人体无法适应，使用不久就被迫停用。2009 年，我们对发射机房进行了 水洗通风系统的改造，机房南北各建 造了一个风量为 75000m3/h 变频风机 的水洗风进风系统。改造前的水洗通 风系统设计原理如图 1 所示。在近 4 年的实际使用过程中，我 们发现当室外环境温度在 520 之 间时，水洗风实行后，环境的干湿度 基本符合使用要求，起到降温、除尘的作用 ；但是当室外温度大于 25时，摘要 ：本 文对发射机房原 通风系统存在的问题进行了剖析， 并介绍了发射机房水洗通风和热 能综合利用改造的实施方案，最 后对改造前后的节能情况进行了 分析对比。关键词 ：发射机房通风系统存在问题 综合改造 节能分析1 引言发射机房运行系统一般都具有多 部发射机及其附属设备，其特点是设 备体积大、功率大，而且在运行中会 产生大量的热量。为了保证设备的正 常运行，必须采用相应的冷却方式维 持环境系统的温度平衡。传统的做法 是通过通风系统或者空调系统进行热 交换。虽然这两种方法都可以维持环 境系统的温度平衡，但是都存在一定 的局限性。只有保证进风空气洁净低温，才 能确保通风系统高效节电。而北京地 区的夏季很难保证进风低温，冬季也 很难保证进风洁净。使用空调系统虽然对使用条件要求不 高，能够保证 系统使用后，维护简便，运行耗能低， 由于进风湿度过大，机房需要使用空北方冬季和夏季可以放心使用，对机房环境系统空气质量的改善非常明显。调进行辅助除湿，才能够符合使用要求 ；当室外温度低于 5时，由于接近 水的冰点，无法形成水幕，该系统无 法进行使用。2.2 改造前发射机房水洗风通 风系统存在的主要问题原发射机房水洗风通风系统通过 几年的使用，发现存在如下几个问题。（1）使用时间上的局限性原水洗风机组中所使用的 3m3 循 环水槽位于地表平面上，水槽中的水2 改造前发射机房的通风冷却系统2.1 改造前发射机房设备的运 行环境491 台大功率短波发射机房建造 于 2005 年，建筑面积 2619m2，其中 设备区 1789m2，办公区 830m2，装有 8部 100kw 短波发射机。改造前发射机房配置有 140kw 电锅炉用于冬季取暖， 温与环境温度基本一致。在北京地区室内洁净、低温，但是系统耗电量大、 152kw 空调用于夏季降温。炎热的夏 季，环境温度高过 30 时，水温也接近 30的环境温度，水无法运行维护成本高。原设计 中，曾考虑使用发射机 106. 责任编辑：李玉薇邮箱：2013年12月 月刊总第260期20000m3/h，散热量为 80kw，电机功率3kw 的冷凝器，分别放置在发射机房的 南北两侧，每侧 4 台，共计 8 台。冷 凝器均安装在室外，这样做，空间大， 风阻小，利于设备的维护。（4）在机房室内南北两侧冷凝室， 各安装 1 台风量为 8000 m3/h 的低噪 音离心风作为排送风机，用于冬季为 机房送热风使用，通过管道将低噪音 离心风机的排风箱与一台冷凝器的排 风管道连接起来，冬季使用时，通过 管道将冷凝器排出的热风或机房大厅 的热风送到办公区，用于采暖。3.1.2 进风系统为解决系统冬季使用的问题，将一级二级水洗风机组的耗电 ；冬季温度过低时，由 于水洗风机组无法使 用，导致机房处于负 压状态，室内热量极 易被带走，造成设备 区和办公区温度都偏 低，需使用 140kw 电供暖锅炉满负荷运行， 进风系统按照图 3 所示进行改造。才能保证适合的室温。与原系统原理图 1 比较，增加了机房室内散热器（冷凝器）热风回送 通道，将后置变频风机改为前置，增 加了红外线灯和紫外线杀菌灯。冬季室外冷风（新风）与发射机 室内散热器热风混合一次升温后（0 左右），通过地下水（15左右）形成 的水幕降尘加湿，进行二次升温，将 风的温度控制在 10左右。其中，一 部分风进入机房设备区对发射机进行 降温 ；另一部分洁净湿润的风，经室 内冷凝器三次升温（见图 2），通过机 房原有的风道为机房办公区正常供暖。 在新水洗风机组中加装红外线灯，用 于冬季极端情况下辅助升温使用。夏季使用时，通过风阀关闭室内散 热器热风，室外自然风通过地下水形成 的水幕，降温降尘，利用风通道把降温 后的洁净低温风送到机房设备区。为减少水气对风机的腐 蚀，把 变频进风机由水幕后移至水幕前。在 新水洗风机组中安装了紫外线杀菌灯，. 107起到对进风的有效降温 ；另外，水槽中的水宜于有害菌类的繁殖，造成风 有腥味 ；北京地区水质较硬，高温水 蒸发会在水幕上形成碱垢，时间长了， 使得水幕上结碱垢严重，造成水流不 畅。该系统受气候影响，每年只有 4 月至 9 月符合使用条件，每年的 10 月 至次年 3 月，有近 6 个月的时间无法 使用。（2）操作繁琐原风控阀门是由人为手动进行调 节，操作繁琐，缺乏人性化。（3）耗电量大原设计室内冷凝器进风通道风阻 大，为了保证良好的散热效果，冷凝 器不但要使用自身标配 0.75kw 的风 机通风散热，同时，还需使用 3kw 轴 流风机进行接力辅助排风散热，耗电 量很大。夏季需利用水洗风机组补风 来保持机房内风压的平衡，加大了 3水洗风进风系统的改造3.1 系统改造的设计与实现图 2 为我台改造后的进出风系统 整体平面图。我台发射机房为东西向 建造，建筑结构南北对称，机房的设 备也是按照南北对称进行放置。3.1.1 冷凝器系统（1）考虑到原有空间位置和对原有 设备的再利用，决定将原 8 套（机房南 北各 4 套）室内风量为 1680m3/h、散热 量为 20kw、电机功率 0.75kw 的冷凝器 保留，用于冬季时，将部分热量送到机 房设备区及办公区取暖。（2）撤销原功率为 3kw 二级接力 轴流风机，并停用 140kw 电锅炉取暖 设备。（3）为了进一步提高冷凝器夏 季散热效 果，同时能确保机房设备 区无负压，新增加 8 套室外型风量为责任编辑：李玉薇邮箱：图 2 发射机房改造后的进出风系统平面图滤尘网挡水板 水幕水幕发射机房 变频循环水槽风机 新风图 1 改造前机房水洗风进风系统设计原理图无线发射与传输技术wireless technologytechnology subject技术专题用电量情况对比。3.2.2 改造前后系统用电、节电 情况计算（1）改造前后发射机冷凝器风机 用电情况计算改造前发射机冷凝器风机用电 ：30kw24 小 时 365 天 =262800 kwh（度），改造后发射机冷凝器风机用电6kw130 天 24 小 时 +24kw235 天24 小时 =154080 kwh（度）电。设备 改造前后节电 108720kwh（度），每度电0.8 元，合计少支出电费 8.69 万元。（2）改造前后机房取暖耗电减少 情况改造前机房取暖耗电140kw20小 时/天130天=364000kw h（度），改造 后机房取暖耗电 0kwh（度）。设备改造前 后节电364000kwh（度），每度电0.8元，合 计少支出电费29.1万元。（3）改造前后机房 7-8 月份空调 使用情况计算改造 前 机 房 的 空 调 用 电 量 为152kw12小时/天6 0天=10 94 4 0kw h（度 ），改 造 后 空 调 的 用 电 量 为75 k w 1 2 小时/天6 0 天= 5 4 000 kw h（度）。设备改造前后节电55 4 4 0 kw h（度），每度电0. 8元，合计少支出电费4.43万元。（4）改造前后机房水洗风用电情通过紫外线可杀死 99% 的细菌，起到净化空气的作用。3.1.3 水路系统机房有一个消防水窖，相当于体 积 250m3 的地下水窖，替代原有的地面3m3 循环水槽，水窖水面离地面深度约3.1.4 进出风通道的电控系统新系统进风风道口加装了温度传 感器和 plc 辅助控制器，系统可以自 动根据设置温度实现自动控制阀门开 关和风机的启停。系统也可以通过计 算机远程手动控制风阀门开启，控制2.5m。依据地下水自身的调节温度功能， 进风量和对风机进行变频改变进风量， 况计算改造前水洗风风机用电44kw24小时/天180天=190080 kwh（度），改造后 水洗风风机用电22kw24小时/天365天=192720kw h（度）。设备改造前后多耗电2640kwh（度），每度电0.8元，合计多支出 电费0.2万元。（5）改造前后的一年中节电率及节约电费情况水窖中的水常年恒温在 15左右，此温度相对于外界温度变化而言，夏季低实现了远程控制能力。3.2 发射机房改造前后的运行温，冬季高温，且地下低温水洁净避光， 情况对比可以有效减少水的蒸发，减少有害菌类繁殖产生异味。在地下 1m 深处，直埋 上水和回水管道同消防水窖相连形成闭 循环水路，通过水窖内的循环变频水泵 将水送给水洗风使用。3.2.1 系统改造前后用电、节电情况对比表 1 为该系统一年 365 天 24 小时 使用情况统计，耗电以每 kwh（度）0.8 元电费计算，得出改造前后不同阶段108. 责任编辑：李玉薇邮箱：室内散热器热风滤尘网 挡水板 一级 二级 紫外线灯 水幕 水幕红外线灯机房 变频风机 地漏新风地下水窖图 3 改造后水洗风进风系统设计原理图上水下水水泵2013年12月 月刊总第260期改造 前 后 的 一 年 中 节 约 电 费8.69+29.1+4.43-0.2=42.02万元；根据上面 对用电量的计算，改造前后的一年中总节 电率（改造前用电总量改造后用电总 量）/改造前用电总量100%（926320-400800）/926320 100%57%。3.2.3 改造前后通风系统的优点（1）系统全年可以使用，保证了 机房全年无负压，机房更干净，发射 机设备尘土附着量降低，洁净度得到 明显改善，发射机除尘维护由每周一 次改为每两周一次，降低了发射机维 护频率。发射机房运行温度明显降低， 设备工作状态更稳定，能够解决设备 平稳度夏问题。（2）水路循环系统在地下，可解决水的防冻问题，安全可靠 ；可充分利用地热能自然资源更节能环保。（3）使用冬夏两季冷凝器进一步 降低系统耗电，更节能。综合考虑机 房整体热能利用，配合水洗风对空气 的除尘加湿，解决了机房和办公区取 暖问题，机房设备整体进一步降低了 电力消耗。（4）使用温度传感器和 plc 通过 计算机远程控制，实现低温越线时自动保护关闭阀门，操作更简易。量运用，进一步降低了系统能耗 ；系统设计考虑了设备运行因素及人体舒 适感的因素。新的通风系统技术成熟，运行稳 定，运行维护成本低，经过冬夏季两 季使用，节能减排效果显著。工程总 投资 90 万元，工程完成后，每年节约电费 42.02 万元，2 至 3 年即可收回所用投资成本。参考文献 ：1 王海滨 , 杨佩鑫 . 发射机 房通风改造工程介绍 . 广 播电视信 息 ,2009.08.2 张明杰 , 刘光伟 . 浅谈自来 水水泵变频调速技术的应用 . 中国科技博览 ,2012.25.4 小结发射机房通风系统的改造，借鉴 了民用深井自来水变频水泵技术在水 循环中使用，降低了运维成本 ；利用 地热对水温进行调节，解决了水与环境温度之间的矛盾 ；综合考虑系统热装一台型号为 fp-108ex 风扇对其强制冷却。 假负载的冷却是试验平台冷却系统最为关键的一个环节，4kw 的输出功率全部耗散在负载电阻上，负载电阻+12v 直接送至母板，接入模块内可调稳压块输出 +5.5vdc，为模块的隔 离芯片及检测电路提供供电电压。（3）+48v 供电+48v 直接送至母板，接入模块内4 结语由于篇幅所限，试验平台的机械 制图与加工在本篇不作介绍。总之，4kw 数字式直接驱动功放模 块试验平台是研发多频中波发射机的专 用试验平台，其体积小、重量轻、工作 稳定、使用方便、机柜设计合理、无高 频残波辐射、移动方便、冷却系统良好， 可以对被测试模块长时间加电测试。试 验平台自模块的研发至今共试验测试近300 块模块，未出现任何故障，完全符 合设计要求。另外，在模块的