北京电视中心暖通空调设计

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北京电视中心暖通空调设计

北京电视中心暖通空调设计

北京市建筑设计研究院张铁辉m

摘要介绍了北京电视中心暖通空调设计中空调冷热源及水系统,电视工艺机房、U PS 室、剧场面光桥空调通风的设计方案。总结了北京电视中心暖通空调设计需要注意的一些问题。

关键词冷热源电视工艺机房工艺设备冷却伸缩风管

HVAC system design for Beijing Television Centre

B y Zhan g Tieh ui n

Abstract Pr ese nts the design o f cold and heat sources and wat er syste m,the air c onditioning a nd ventila tio n design o f the T V techno lo gy machine ro o ms,U P S r oo ms a nd f ace lights ro o m in the ater. Summar izes so me pro blems which dem and a ttention in t elev isio n center H V AC design.

Keywords co ld and hea t so ur ces,T V technolog y m achine r o oms,e quipment co o ling,e xtensio n air duct

n Beiji ng Ins titute of Architectural Design,Beiji ng,China

1工程概况

北京电视中心一期工程位于北京市朝阳区建国路,总用地面积44900m2,总建筑面积197326 m2。地下3层,建筑面积65806m2,由舞台设备用房、机电设备用房、后勤办公及汽车库组成。地上为3栋单体建筑,分别为综合业务楼、多功能演播中心和生活服务楼。综合业务楼建筑面积78830m2,高236m,共41层,由演播室、电视工艺机房、办公室、机电用房、避难层等组成;多功能演播中心建筑面积41110m2,共10层,由多功能演播剧场、演播室、录音室等组成;生活服务楼建筑面积11578m2,共8层,由电视购物商场、宿舍、餐厅、办公室、客房等组成。本文仅对空调冷热源和水系统以及一些特殊区域的空调通风方案进行介绍。

2空调冷热源及水系统

2.1冷源

夏季空调总冷负荷为17272kW。在地下3层制冷机房内设有5台制冷量为2900kW(825 rt)和2台制冷量为1406kW(400rt)的离心式冷水机组。冷水供回水温度为7e/12e。在综合业务楼20层换热机房内设有3台高区空调板式换热器,为高区空调系统提供8e/13e冷水。2.2热源

冬季空调通风、供暖总热负荷为15105kW。本工程由市政热网引入两根DN250管道为空调通风、供暖及生活热水系统提供一次热源。冬季供回水温度为125e/65e,夏季供回水温度为70 e/40e。热力站设在地下1层,站内设有3台低区板式换热器,为低区空调通风和供暖系统提供65e/45e热水。站内还设有2台高区一次板式换热器,为高区二次板式换热器及生活热水容积式换热器提供85e/60e热水;在综合业务楼20层换热机房内设有3台高区二次板式换热器,为高区空调系统提供65e/45e热水。在地下1层锅炉房内设有3台0.49MW燃气热水锅炉,作为市政热力管网检修期间生活热水备用热源。锅炉房内还设有1台1t/h的燃气蒸汽锅炉,为厨房提供0.8M Pa的蒸汽。

2.3空调水系统

1)采用二次泵系统,一次泵、冷却水泵与冷水1

m张铁辉,男,1964年11月生,大学,教授级高级工程师,4M1工作室主任,室总工程师

100045北京市南礼士路62号北京市建筑设计研究院

(010)88043143

E-mail:zth64@https://www.360docs.net/doc/b610826121.html,

收稿日期:2008-06-23

机组一一对应设置,二次泵按综合业务楼、多功能演播中心和生活服务楼分设。

2)空调水系统采用四管制、变流量运行。空调冷热水系统竖向按照使系统工作压力[ 1.6 MPa的原则划分为两个区。综合业务楼20层以上为高区,在20层换热机房内设有空调冷水板式换热器和空调热水二次板式换热器;其他为低区。空调冷水系统图见图1。

图1空调冷水系统图

3)空调冷水二次泵和采用板式换热器间接供冷、供热的二次水循环泵均采用变频泵,根据供回水压差控制变频泵的转速。

4)配置变频调速风机的超低噪声冷却塔设在多功能演播中心屋顶,与冷水机组对应设置,其中2台设有电加热装置,以保证冬季使用。冷却水循环泵与冷水机组一一对应设置。冷却水系统设自动加药排污和在线水质检测装置,通过加药对循环冷却水进行阻垢、缓蚀、杀菌、灭藻处理,通过水质检测装置来控制自动排污。冷却塔供、回水管之间设旁通阀,冷却塔出水管上设温度传感器,根据出水温度控制冷却塔风扇的转速及旁通阀开度。

5)为工艺用房供冷的2台1406kW冷水机组及对应的水泵、冷却塔等设备在市电断电时可由自备柴油发电机组供电。

6)为演播系统供冷的空调水系统采用双路供水,以保证不间断供冷。

7)空调冷热水系统定压膨胀均采用开式膨胀水箱。

8)空调机组、新风机组水路电动阀采用动态平衡电动调节阀;风机盘管水路电动阀采用动态平衡电动两通(双位)阀。

3电视工艺机房空调系统

电视工艺机房包括演播中心机房、总控室、编辑机房、节目制作及传送机房、播出机房等,是电视中心的核心部分。其空调系统设计是电视中心空调设计的重点。通过对已建成的电视工艺机房空调系统方案的分析、比较,并结合本工程的特点和投资情况,最终确定采用工艺设备冷却送风与房间空调分别设置系统的方案。

3.1工艺机房工艺设备冷却送风空调系统

为避免过多地增加投资和占用面积,同时结合本工程工艺机房设置比较集中、各机房内机器运行环境和时间基本相同的特点,采用多个机房内的工艺设备合用二次回风全空气系统方案。系统横向按朝向划分,竖向按不超过5层划分。为减小噪声和振动的影响,组合式空气处理机组集中设在位于6层和20层的空调机房内。为提高系统可靠性,每个系统采用2台空调机组并联运行。由于考虑到房间空调系统在工艺设备冷却送风系统故障时可起到一定的备用作用及减少投资,空调机组未按一用一备设置,而是按每台可负担60%的负荷量选型,在1台机组检修或故障时,系统仍可满足60%的负荷量。同时,空调机组在市电断电时可由柴油发电机组供电。

为确保工艺设备冷却效果,气流组织采用下送上回形式。每个机房内的水平送风管均接自位于竖井内的送风竖管,进入机房后,敷设在架空地板内,与设于机架正下方的可调送风口连接,如架空地板内无风管安装空间,则以架空地板作为送风静压箱;为避免机器排风对室内环境的影响,机器排风通过软管与设于吊顶内的回风管连接,然后接入位于竖井内的回风竖管。

为保证房间空调停止运行时机柜处为正压,系统引入10%的新风。由于送风口位于机柜正下方,如果采用一次回风系统,将冷却处理后的空气直接送入,会出现送风温度偏低、相对湿度偏高的情况。为避免这种情况,可通过再热来解决,但这样会带来冷热抵消,增加能耗。因此,为满足合理的送风温湿度、避免冷热抵消、节省能源,确定采用二次回风系统。由于各机房内机器的运行时间基本相同,空调机组不设变频调速装置,按定风量运行。

一般的二次回风系统,在确定了室内状态点、热湿比后,只要确定送风温差即可确定空气处理过程及送风量。但由于本工程工艺专业仅提供了送、回风温湿度范围且对送风温差无限制,如果按照在满足机器送、排风温湿度要求的前提下,尽量加大送风温差、减小送风量的思路通过试算确定空气处理过程,对减少投资和降低能耗都是有利的。为了确定合理的送、回风温湿度和送风量,利用笔者所在设计院编制的软件,通过试算、分析、对比,确定了最佳的空气处理过程。计算结果见表1,2。夏季空气处理过程见图2。

表1夏季空气处理过程计算结果

机组冷却量/kW46.4机组冷凝水量/(kg/h)9.0机柜发热量/kW40机柜产湿量/(g/h)0机柜热湿比]

送风温差/e15送风量/(m3/h)7816总回风量/(m3/h)7035表冷风量/(m3/h)6143一次回风量/(m3/h)5362二次回风量/(m3/h)1673新风量/(m3/h)781新风比/%10二次回风比/%21

表2夏季空气处理状态点参数

状态点干球温度/e湿球温度/e相对湿度/%含湿量/(g/k g)比焓/(kJ/k g)新风状态点W33.2026.4058.9318.9882.04

回风(机柜出风)状态点H33.0020.1030.009.4157.31

送风状态点O18.0015.0173.169.4141.96

一次回风混合点C33.0321.0033.7610.6360.46

机器露点L13.9113.4495.009.4137.

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图2夏季空气处理过程

由于机器全年均需冷却且冬季盘管无冻结可能,空调机组仅设置表冷器。为满足洁净度要求,空调机组设置粗效和中效过滤器。

3.2工艺机房空调系统设计

由于各工艺机房室内设计参数不尽相同,同时考虑到各室单独运行的灵活性,房间空调系统采用各室单独设置,由各房间温、湿度控制水路调节阀和湿膜加湿器供水阀。空调机房位于工艺机房邻室。为避免占用过多的建筑面积,采用了超薄型空调机组。房间空调采用一次回风单风机系统。为保持空气的洁净度,空调机组设置粗效和中效过滤器。送、回风管均设于吊顶内,气流组织形式为上送上回。

4UPS室空调系统

为了保证制作、播送等设备在市电电源停电或意外中断时不间断供电,工艺机房的配电系统采用了在线式UPS配电系统。由于U PS发热量大、运行时间长(一旦投入使用将不能停止工作)、对环境温度要求高,因此,U PS室空调系统设计是电视中心空调设计的另一个重点。

根据电气专业的要求,U PS室室内温度全年均应低于25e。结合本工程的具体情况,U PS室空调系统采用全年供冷的全循环全空气系统加通风系统。在夏季和过渡季采用全循环全空气系统;冬季开启通风系统,利用室外冷空气降温,从而达到节能的目的。由于受建筑条件限制,通风系统风量在UPS满载时,无法满足降温要求,因此,在U PS满载时同时开启全循环全空气系统和通风系统联合降温,以满足室温要求。

为避免空调机组和空调水管检修时对室内温度的影响,确保U PS的正常使用,根据业主使用要求,为UPS室设置了备用空调系统。在选择备用空调系统时,比较了两个方案:方案一,采用自带冷源的分体空调机,此方案投资较少,但在室外温度低于-5e时不能制冷;方案二,采用自带冷源的机房专用空调机,此方案投资高,但在室外温度为-40~45e时均可正常制冷。经比较,最终采用机房专用空调机作为备用空调系统。

平时使用的空调机组和作为备用的机房专用空调机在市电断电时可由柴油发电机组供电。

5多功能演播剧场面光桥通风

由于演播剧场集电视综艺晚会、歌舞、舞剧、戏剧、音乐等多项演出功能于一体,为实现各项功能,其舞台工艺配置具有许多与常规剧场不同之处,升降式面光桥便是其中之一。升降式面光桥不

使用时(桥底反射板与观众厅顶棚闭合状态)为音乐厅形式;使用时(下降到一定高度)为剧场形式[1]。

由于面光桥上灯具多、电器线路多、发热量大,操作人员工作条件恶劣,因此,应采取降温措施。根据使用部门提供的发热量和环境温度要求,经计算确定采用机械通风方案。通过机械通风,既可改善工作条件,又可减少火灾隐患。

经过多种方案比选及专家论证会论证,确定了通风系统方案:为避免通风机噪声的影响,将风机设于吊顶通风机房内,并做消声隔振处理;在面光桥顶部设排风口,通过伸缩风管与吊顶内风管及通风机连接,将热空气排出室外。由于面光桥升降高度达4m,因此,采用何种伸缩风管实现面光桥顶部排风口与吊顶内风管连接成为了通风系统设计的重点和难点。

根据现场情况,对伸缩风管提出了技术要求:伸缩风管的额定收藏高度应小于1.4m,额定行程为4m,最小通径300mm;风管应采用A级不燃材料制作;应可随面光桥的升降同步伸缩;应采取有效的密封措施;颜色、外形应美观。

根据上述技术要求,施工单位经多方调研、咨询,在市场上无法找到符合此要求的成品管道。为解决此问题,通过与业主、监理、施工单位多次协商,决定由笔者所在设计院负责技术支持、舞台机械生产厂根据技术要求自行研制并负责施工安装。经多次试验,最终研制出了符合技术要求的刚性伸缩风管并圆满地完成了安装、调试工作,获得了业主的好评。现场安装的刚性伸缩风管技术参数为:伸缩风管的额定收藏高度为1.365m,额定行程为4m,最大行程为4.25m,最小通径300 mm;管材为钢板;可随面光桥的升降同步伸缩;上部风管靠自重有效密封,最下面一节靠迷宫密封;表面喷塑,颜色同面光桥钢结构。伸缩风管收藏和伸展状态见图3,4。

6体会

6.1应针对工艺性空调和舒适性空调不同的特点,采用不同的设计思路和设计手法。

6.2在工艺性空调系统的设计中,应考虑空调冷源设备、空调水系统、空调风系统的电力保障和备用问题。在确保工艺设备安全运行的前提下,考虑节能环保措施。

6.3

电视工艺机房空调系统方案的选择应结合工程的重要性、场地条件、投资等情况综合确定。大型、重点工程建议采用房间空调与机器冷却送风分别设置系统的方案。

6.4工艺机房机器冷却送风系统是电视中心空调设计的重点。其系统应按照在能够使工艺设备长期、稳定、可靠运行的前提下兼顾经济性为原则进行设计。为满足合理的送风温湿度,避免冷热抵消,节省能源,建议机器冷却送风系统采用二次回风系统。

6.5在满足工艺设备温湿度要求的前提下,还应结合场地、投资等情况考虑在室工作人员的舒适度问题,使工作人员能有一个良好的工作环境。

7致谢

在本工程设计中,中广电广播电影电视设计研究院谢拯民、刘滨同志在消声隔振设计中给予了大力协助,在此表示衷心的感谢。对在本工程设计中付出辛勤劳动的北京市建筑设计研究院宋晓英、林伟、方勇、杨扬、王威、贾洪涛、黄季宜、徐舒、王世民、陈媛等同志表示衷心的感谢。

参考文献:

[1]鲁高潮.北京电视中心多功能大剧院的设计思想和

功能特性[J].照明工程学报,2004,15(4)

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