北京电视中心暖通空调设计

筑 龙 网 ww w. zh ul on g. co m 北京电视中心暖通空调 北京市建筑设计研究院 　张铁辉☆ 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。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 HVA C s ys t e m d e s i g n f or B e iji n g Te l e vis i o n C e ntr e By Zhang Tiehui ★ Abs t r a ct 　 Presents t he design of cold and heat sources and water system , t he air conditioning and ventilation design of t he TV technology machine rooms , U PS rooms and f ace lights room in t heate r . Summarizes some p roblems which demand at tention in television cente r HVA C design. Keywords 　cold and heat sources , TV technology machine rooms , equip ment cooling , extension air duct ★Beijing Institute of Architectural Design , Beijing , China ① 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 44 900 m2 ,总建筑面积 197 326 m 2 。地下 3 层 ,建筑面积 65 806 m2 ,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 78 830 m2 ,高 236 m ,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 41 110 m2 ,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 11 578 m2 ,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 17 272 kW。在地下 3 层制冷机房内设有 5 台制冷量为 2 900 kW (825 rt)和 2 台制冷量为 1 406 kW (400 rt) 的离心式冷 水机组。冷水供回水温度为 7 ℃/ 12 ℃。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 8 ℃/ 13 ℃冷水。 2. 2 　热源 冬季空调通风、供暖总热负荷为 15 105 kW。 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 125 ℃/ 65 ℃,夏季供回水温度为 70 ℃/ 40 ℃。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 65 ℃/ 45 ℃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 85 ℃/ 60 ℃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 65 ℃/ 45 ℃热水。在地下 1 层锅 炉房内设有 3 台 0. 49 MW 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 1 t/ h 的燃气蒸汽锅炉 ,为厨房提供 0. 8 MPa 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 ·09· 工程实例 　　　　暖通空调 HV &A C 　2008 年第 38 卷第 9 期 　　　 　　　　 ①☆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 E2mail : zth 64 @126. com 收稿日期 :2008206223 user 新建图章 筑 龙 网 ww w. zh ul on g. co m 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 1 406 kW 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。 ·19·　　 　　　　　暖通空调 HV &A C 　2008 年第 38 卷第 9 期 　　　　工程实例 筑 龙 网 ww w. zh ul on g. co m 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 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/ kW 46. 4 机组冷凝水量/ (kg/ h) 9. 0 机柜发热量/ kW 40 机柜产湿量/ (g/ h) 0 机柜热湿比 ∞ 送风温差/ ℃ 15 送风量/ (m3/ h) 7 816 总回风量/ (m3/ h) 7 035 表冷风量/ (m3/ h) 6 143 一次回风量/ (m3/ h) 5 362 二次回风量/ (m3/ h) 1 673 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/ ℃ 湿球温度/ ℃ 相对湿度/ % 含湿量/ (g/ kg) 比焓/ (kJ / kg) 新风状态点 W 33. 20 26. 40 58. 93 18. 98 82. 04 回风 (机柜出风)状态点 H 33. 00 20. 10 30. 00 9. 41 57. 31 送风状态点 O 18. 00 15. 01 73. 16 9. 41 41. 96 一次回风混合点 C 33. 03 21. 00 33. 76 10. 63 60. 46 机器露点 L 13. 91 13. 44 95. 00 9. 41 37. 78 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。 4 　UPS 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 U PS 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 25 ℃。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 U PS 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 U PS 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 - 5 ℃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 - 40～45 ℃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 ·29· 工程实例 　　　　暖通空调 HV &A C 　2008 年第 38 卷第 9 期 　　　 　　　　 筑 龙 网 ww w. zh ul on g. co m 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 4 m ,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. 4 m ,额定行程 为 4 m ,最小通径 300 mm ;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 ,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. 365 m ,额 定行程为 4 m ,最大行程为 4. 25 m ,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和 功能特性[J ] . 照明工程学报 ,2004 ,15 (4) ·39·　　 　　　　　暖通空调 HV &A C 　2008 年第 38 卷第 9 期 　　　　工程实例