发射机房的通风与余热利用技术

发射机房的通风与余热利用技术摘要结合工程实际对北京某广播发射台通风与余热利用、发射机冷却等方面进行了阐述，同时着重强调了自控系统与通风系统、余热利用系统的结合在发射台工程中的优越性，这种与自控系统相结合的方式在国内工程的运用尚属首次。关键词通风与余热利用发射机冷却自控系统进入21世纪，国家在西部大开发的总体战略中，已明确地将广播电视列为重要的基础设施之一，同时把广播电视网作为国家信息化建设的重要组成部分。2000年以西部大开发为契机，以加强边远民族省区广播电视建设为目的的“西新工程”全面启动。广播发射台是整个“西新工程”中的重要组成部分。广播发射台不同于一般的民用建筑，其中的空调通风系统主要是为发射机能够正常工作而服务的，所以在这类工程中空调通风系统设计的好坏，对发射机的正常使用有着至关重要的影响。本工程是国内目前发射机装机容量最大的发射台之一，担负着为国内外听众传送广播节目的重要任务。该发射台共设置了甲、已、丙三个机房，其中甲、乙机房中各设有4台发射功率为500KW的发射机，丙机房设有3台发射功率为150KW的发射机。一般发射机房主要由高低压配电室、总控室、机房大厅、冷凝器室及一些配套的用房组成。发射机在工作时产生大量的热量需要带走，带走热量的方式为水冷式风冷冷凝器（发射机自带设备），利用风冷冷凝器将发射机的热量散到室外环境中。如下图所示附图一。以往国内在发射台通风冷却系统的设计存在着以下比较突出的几个问题1、机房大厅负压很大，导致冬、夏季机房大厅室温达不到设计要求，其次机房大厅极易积尘，不仅增加了机房的清洁工作量而且影响发射机的使用寿命。产生的原因是机房大厅与冷凝器室之间气流组织混乱。2、时常因发射机水冷式风冷冷凝器冬季防冻问题解决的不好，影响发射机的正常传送工作。即便能够解决也是采取加大冷凝器室的供暖量，做法极不节能。3、发射机的冷却系统均采用手动装置控制，相对国外使用技术落后。针对以上存在的这些问题，我们在本次设计中采用了各自独立的气流组织并且降尘、过滤、余热利用相结合的设计思路，同时运用自控技术很好的解决了上述问题。发射机内部全年正常工作的环境温度应在40以下，这样冬夏季、过度季发射机的冷却系统水冷式风冷冷凝器的工作状态是不同的，但是由发射机自带的风冷冷凝器的排风量是固定的。所以在设计上我们首先保证了冷凝器室的进风与排风的气流组织，完全与机房大厅隔开。机房大厅内设有独立的机械送、排风系统，作用是将发射机散发室内的少部分热量带出室外。送风量和排风量相互匹配，使送风量略小于排风量，保证机房处于30PA微正压。当夏季高温天气时，机械送排风系统已不能满足机房大厅室内温度的要求时，机械送排风系统关闭，开启设置的辅助柜式空调机，来实现机房降温的目的。考虑北京风沙较大，机械送风系统增加了初、中效过滤器，室外空气经由初、中效过滤器后，送至室内，有效地降低了送入室内空气中的含尘量，保证了机房大厅有一个良好的运行环境。冷凝器室设置了进风小室,该小室的主要作用是降尘，同时将进风小室与风冷冷凝器的进风、排风，按使用季节的不同，形成一种互为切换的关系，如下图所示BBA冬季当室外气温低于0以下时，室外空气直接进入风冷冷凝器时，极易发生风冷冷凝器内的冷却盘管被冻的情况。在设计中设置的进风小室此时为混风小室，冷凝器室位于尘降室的上部，气流方向为室外空气新风遮雨百叶初效过滤器中效过滤器冷凝器室混风小室遮雨百叶室外。这个空气流程最大的好处是，室外空气进入进风小室，可以使室外空气中的灰尘有一明显的沉降过程。在冬季时，停机检修时A、B、C阀门都是处于关闭状态，当发射机开机运转时，阀门B、C一开始处于关闭状态，阀门A打开，首先使冷凝冬季当室外气温低于0以下时，室外空气直接进入风冷冷凝器时，极易发生风冷冷凝器内的冷却盘管被冻的情况。在设计中设置的进风小室此时为混风小室，冷凝器室位于尘降室的上部，气流方向为室外空气新风遮雨百叶初效过滤器中效过滤器冷凝器室混风小室遮雨百叶室外。这个空气流程最大的好处是，室外空气进入进风小室，可以使室外空气中的灰尘有一明显的沉降过程。在冬季时，停机检修时A、B、C阀门都是处于关闭状态，当发射机开机运转时，阀门B、C一开始处于关闭状态，阀门A打开，首先使冷凝器室内的空气（冷凝器室内有采暖）自循环，使冷凝器的温度越来越高，当达到一定的温度时，阀门B、C逐渐打开，使室外空气进入了混风小室，同时阀门A逐渐关小，使有一部分室内空气旁通到混风小室，室内外空气在混风小室内混合，在送入冷凝器室，从而避免了在寒冷季节，冷凝器发生冻裂的情况。需要注意的是冷凝器室的风速不能太大，尽量营造一种对冷凝器的散热效果好的自然环境。采用这种设计方案，不仅充分利用了发射机的余热，而且彻底解决了前述的两个一直无法解决的问题，即使室外空气的含尘量有效降低，减少了冷凝器室的清扫频率，另一个是使冷凝器在寒冷季节发生冻裂的问题从根本上得到解决。国内发射台目前的发射机通风冷却系统的控制基本还是采用手动调节，在工程竣工验收前进行调试后，实际使用中基本不再进行调节。由此造成了一些不可避免的先天不足，首先是人力资源的浪费，增加管理人员的工作量和运行成本；其二由于是人工管理，对现场实际情况反应比较滞后，增加了发射机的故障率。现如今国外发射机机房基本上都是采用自动控制技术，并已经取得了良好的使用效果，所以我们在本次的设计中也引入了相应的自动控制系统，采用的是PLC单片机控制技术。具体的控制原理可以见下图在新风阀门C、旁通阀门A，排风阀门B的开启均受感温元件的控制，感温元件设置在混风小室内，设定温度的一个范围值。当温度低于设计值时，先开通阀门A，关闭阀门B、C；在设计值范围内，根据温度的变化不同，逐渐关小阀门A，同时开大阀门B、C；超过设计值范围时，关闭阀门A，同时阀门B、C全开。在施工过