浅谈空调技术在多媒体广播电视领域的实践应用

2020-01-07英男

科学技术创新 2020年9期

英男

（中央广播电视总台，北京100866）

多媒体广播电视行业中，直播节目的录制是最为重要的工作保障，本文通过空调技术在多媒体行业制播工作中实践应用发挥的作用，借鉴工作实践经验，浅谈两个不同专业领域之间内在的技术联系，以及相互影响的潜在因素和调控技术手段。

1 空调的相关概念

空调（Air Conditioner）：是空气调节的简称，是指通过人工方法，对某一特定空间或环境内空气的温度、湿度、气流速度、洁净度进行调节和控制。空调有制冷、制热、去湿、加湿、净化、消声六大功能。用来处理并实现此空气各项指标参数的系统称之为空调系统。

2 空调发展简史

1901 年，美国人开利（Willis H. Carrier）创建了第一所暖通空调方面的试验研究所，提出了好几个实践验证理论的计算方程式。1902 年他通过试验结果，设计和安装了彩色印刷厂的全年性空气调节系统。他把喷嘴和档水板装置在喷水室内，改善了温度、湿度的控制的效果，使全年性空调系统能够满意地应用于200 种以上不同类型的工厂。1890 年以后，空调技术获得初步成就，既有了工艺性空调，又有了舒适性空调。舒适性空调目的是创造一个舒适的工作或生活环境，以利于提高工作效率或维持良好的健康水平。工艺性空调是为研究、生产、医疗或检验等过程提供一个有特殊要求的室内环境。广播电视行业中的空调系统要求，需要同时满足工艺性空调和舒适性空调的双重标准。

3 空调系统常见分类

3.1 根据处理设备的集中和分散形式不同，可分为集中式、半集中式、分散式（局部式）空调系统。

3.2 根据冷媒形式可分为：风系统、水系统、氟系统。

风系统：转换通风空调、定风量、变风量、蒸发冷却、除湿空调。

水系统：风机盘管、辐射空调、水环热泵。

氟系统：分体式空调、多联机、水环热泵。

4 空调系统主要组成

空调系统主要组成通常包括：主机、冷媒管道、分歧管、内机、膨胀水箱、冷却塔、循环水泵、水过滤器，辅助设备有风机、空气过滤器、加热器、加湿器、去湿器等。

5 空调系统情况

5.1 系统初建情况

以某多媒体广播电视单位业务楼空调系统为例。多媒体广播电视制播过程复杂繁琐，制作场地、空间、环境都有非常严格的技术要求。该业务楼空调系统，是同大楼建设工程一并组建的，大楼总建筑面积近50000 平方米，空调工况负荷面积约40000 平方米，夏季空调总负荷峰值可达1390RT（4900kw），工作区域根据制播工作特点，分为：公共区域、办公室区域、直播、编播区域、技术设备机房、档案存储。全楼采用的中央空调集中处理+风机盘管系统进行空气调节，属于半集中半分散式空调系统。系统核心主机初始设计装机容量1350RT，由3 台Carrier 19XL 450RT 冷机组成供冷机组群联合供冷。后因所在地区电力供应紧张，供电局严控用电指标，且行业当时提倡冰蓄冷技术，因此设计更改选用由两台核心制冷机组构成，一台是上海合众开利公司生产的Carrier 19XL 500RT 速度型离心式冷水机组，制冷量1760kw，负责空调工况供冷。另一台是美国YORK 公司生产的440RT 容积型螺杆式冷水机组，制冷量1550kw，负责空调工况和制冰工况双工况供冷。搭配安装美国Fafco 冰槽10台，其中需冷量560RTH 冰槽8 台，280RTH 冰槽2 台，总蓄冷容量保持在4500RTH，设计最大输出冷量450 RT/h（1600kw），以实现设备错峰运行时的供冷保障。除了核心机组外，整个系统还配有空调机组新风系统、冷却塔、水泵、软化水处理装置等，辅助设施设备配套运行。大楼供暖热源，则主要来源于市政外网管线的一次水引入，再经过二次水热交换传导，完成全楼供暖保障。

5.2 系统特性与不足

随着多媒体广播电视行业事业的快速发展和壮大，该楼内新增设部门和开播节目的增加，使楼内部环境布局、办公室、机房区域也发生很大改变。各冷热负荷空间的变化调整，内部冷热负荷的分配调控，需要技术应对上更加灵活多变，能源需要更加节能环保。仅靠原始设计的工况，无法满足这些新的技术要求。针对不同的工作区域和房间，各种设备环境的技术参数要求各不相同。该系统建设初期以满足编播区域的温度、湿度、风量和风速等基本参数为主。后期调控依靠人为调节，初始设计虽有一部分集中控制的智能系统，但在实际应用上，可调控范围有限。工况设计一次成形，无法做到随负荷变化及时调整。录音制作机房初建数量少，且单个机房面积均在40 平米～50 平米之间，按照原始设计技术要求，无法实现精准把控各机房配置设备和人员散热负荷，不能做到随负荷变化时时调控。虽然总体指标能够符合技术要求，但在智能化控制上不够灵活，多需依靠技术人员现场巡查，再随之调节。

6 技术改进措施

6.1 多媒体广播电视技术新需求

近年来，业务楼为适应网络智能化办公的需求，陆续进行了数次施工改造，除了办公环境变化外，制播机房的改造工作也是重中之重。业务楼中部分机房主要以播音广播为主，对声音收纳采集处理的要求非常高。专业技术要求上，除了严格执行国家规范的要求，还对音响效果、混响系数、声响均匀度、噪声评价曲线等技术参数追求更高的标准。改造后新的直播室混响时间要求为0.20-0.30 秒（100Hz～4KHz 频率范围内）；导播室混响时间0.25-0.35 秒（100Hz～4KHz 频率范围内）。直播室、演播室在通风、空调设备等正常运转条件下噪声级的限值不超过NR30 噪声评价曲线NR 所规定的数值。其他一般技术房间的背景噪声不大于NR35 噪声评价曲线所规定的数值。同行业有的录音室、广播剧效果室甚至需要达到要求不大于NR25 噪声评价曲线数值。

6.2 主要技术处理方法

6.2.1 声波：声波是影响和组成声音的重要技术指标。物体振动时期周围介质分子交替产生密集稀疏状向外传播而成的波动，称为声波。空气调节除了要做好风速、风量控制，减少风压、风噪，对播音机房内技术参数的影响。若在直播录制中，风压忽高忽低，风量忽大忽小，都会直接影响播音机房内声波的变化，造成声波的色散和激波的产生，破坏线性波的声波方程，导致录传音过程中声音采集质量的下降。对此，除了施工建设中对墙体、天花板、地板进行吸声方面的技术处理外，在空调系统设计上，对空调机组和连接风道、送回风口设计布局上，也重新设计加入降噪减震技术处理，缓解机器和空气流动产生的噪音干扰。机房温度控制在23℃，湿度Φ=50%，空调精度分别为±2℃和±10%，空气加湿采用优质品牌的湿膜加湿器，保证空气湿度调节控制。

6.2.2 噪声：为了解决空调设备的动力噪声和风道的再生噪声问题、风管相连而引起的房间之间的串音问题、空调设备的震动问题。设计中采用高效低噪的空调通风设备，空调系统的总送、回风干管设置消声器，消声器置于吊顶内。空调设备底部做重板隔震基础，上设弹簧减震器，空调机房内壁做吸声处理。风管穿墙或楼板处均做隔震和软连接处理，风管采用减震吊架吊装。风管内风速、风口风速及风口型式严格按照噪声标准要求设计安装。还在直播室、视频演播室、导播室的送风管采用消声风筒或固定百叶风口，风口尽量做到无遮挡的布置。组合式空调机组箱体内外保温壁板均采用0.6mm 厚热镀锌彩色钢板，内底板采用1.0mm 厚不锈钢板。机组采用铝合金骨架框梁式结构，保温板厚度不小于30mm，中间充注密实的聚氨酯发泡阻燃性保温材料。机组箱体的断面尺寸保证电子（静电）过滤器的迎面风速在2.0～2.5m/s 范围内，机组静压700Pa 时，机组噪声低于80dB（A）。风机电机采用进口优质品牌，风机和电机的轴承采用进口优质SKF 或NSK 自润滑密封免维护型轴承。皮带轮采用锥套自锁结构，传动皮带采用进口窄V 带，结合弹簧减震。

6.2.3 洁净度：近年来，各类空气污染源、雾霾等污染问题越发严重，导致大量呼吸系统及免疫系统疾病的发生。有越来越多的播音员、主持人、工作人员均患有不同程度鼻炎、咽炎等呼吸系统疾病。播音主持的根本，是靠主持人来发声，清新洁净的空气是主持人工作的基本需求保障，一切影响人体舒适的客观因素，都将直接影响整个制播工作。新的空调系统为了避免污染物对人体及精密设备的危害，进行了针对性的技术改进。设计中加入了对空气中雾霾物的处理和消除，除了对技术空调机组的空气过滤采用初效过滤器（G4）+电子（静电）过滤器（F7）两级过滤方式。初效过滤器采用铝合金框架结构板式过滤器，并采用标准模数化尺寸610mm×610mmm。空气电子过滤器采用静电式集尘器，对于0.5μm 的尘粒计数效率达到85%（相当于欧洲标准F7）。

6.3 系统改造

机房布局通过改造后，增设了若干个10 平方米左右的录制机房，同时固定配置具备后期编辑功能的设备。相对固定均匀的空间环境和硬件配置，对于房间内冷热负荷的计算和设置智能化调控，提供了相对固定的技术指标参考保证。采用集中监控管理系统。改造后的空调自控系统与业务楼空调自控系统联网集成，由统一计算机集中控制。

机组设备更换，对空调机房进行改造，拆除系统初始建设的冰蓄冷技术冰槽10 台，添加了YORK 冷水机组一台，制冷量1122kw，弥补供冷量的缺口。对原始空调系统的两台核心制冷机组也进行了更换，新换置2 台特灵空调系统（中国）有限公司生产的RTHG400 型水冷螺杆式冷水机组，制冷量分别为1389kw和1383kw，占地面积更小，设备总功耗更低。加装配置VRV 多联机空调系统，代替分体空调以及老式空调系统的空调方式，实现更加灵活的系统组合形式。减少热交换介质的热传导中间环节，节省成本和能量消耗损失，且运行噪声更低。在-20C 时依然能够正常运行。通过这些精细化的技术改进，新的播音制播机房实现了智能化集中监测控制，降低了人员巡视监测的时间成本。