总台2021 年春晚一号演播厅 空调系统方案

本文结合中央广播电视总台一号演播厅空调系统,阐述2021 年春节联欢晚会空调系统运行保障方案,分析了 空调系统的调控难点,介绍了智能化控制系统精准控温的控制策略及效果分析。

摘要

一 一号演播厅空调系统现状说明

一号演播厅位于中央广播电视总台复兴路办公区,自1998 年正式启用,成为春节联欢晚会的御用演播厅,为广大人民群众奉献了一场又一场精彩纷呈的电视节目。

一号演播厅(简称一号厅)总建筑面积4776 平方米,其中地下建筑面积为1209.1 平方米,地上建筑面积为3567.3 平方米,总建筑高度30.1 米。结构形式为框架结构,屋顶采用穹顶网架结构,基础采用大直径人工挖孔钢筋混凝土扩底桩。一号厅内采用集中冷源的中央空调系统,设有8 台集中式空调机组,分四端布置,每端有两组风机,共八组。配合一号厅整体造型特点,于演播厅内3 层和4 层分别设置两排圆形送风口,共计64 个,回风口统一位于2 层,为“侧送侧回”的气流组织方式。空调末端机组配置混风段、过滤段、表冷段、电机段、消声段和送风段,属于空气一次回风变风量系统,送、回风机均加装变频装置。

夏季利用设置在圆楼L 段的中央冷站,由冷水机组为空调末端提供供水温度为5℃,回水温度为10℃的空调冷冻水;过渡季时采用全新风机组运行模式调控厅内温度,以达到最佳节能效果。春晚期间一号厅空调保障则分为两部分,由常规空调机组负责为厅内供暖,同时设置若干台可调新风工况空调机组(无热水)向厅内供应经过滤后的新风,每台机组独立控制,通过空调自控系统对风量及水量的调节,达到较为精准地调节控制厅内整体温度的目的。

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二 2021 年春晚一号演播厅空调系统调控难点

2021 年,为配合节目效果,一号厅内的舞美造型较往年有很大的变化,根据春晚节目策划,一号厅内在舞台区设置三块弧形大屏造型,其中两侧两处大屏是可以旋转的,当三块大屏相连成一个完整造型时,舞台区空调侧送风的风口将被遮挡;同时,在观众区设置有半球型云观众大屏(表面为穿孔板墙面),遮挡了观众区三层的空调侧送风风口,导致整个演播厅内空调效果受到很大影响,气流组织发生了较大变化,厅内中心区域通风量不足,舞台区域的大量灯光、大屏等设备散热无法很快地被空调送风带走,厅内温度调控成为难点。

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此外,2021 年春节时间较晚,按照气象局发布的北京地区气温情况,室外温度较往年有较大幅度上平面布置图升,增加了厅内整体温度调控难度。通过与近四年彩排及直播期间室外最高温度的对比分析,2021 年彩排及直播期间室外温度基本都维持在7℃左右,较往年平均高3℃ ~4℃,尤其第三次彩排期间,室外最高达到15.3℃,突破北京近十年2 月上旬同期最高值。

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三 2021 年春节联欢晚会一号演播厅空调系统方案

针对上述技术难点,复兴路办公区一号厅空调系统采取应急改造措施,将原部分空调侧送风的方式改为舞台区域上送风方式,增加30000m3/h 的空调风量有效地输送到舞台演出区域,解决中心区域通风量不足的问题。

◆措施1:在灯栅层加装8 根、总长约200m 的临时空调送风道,将空调送风口延长至舞台表演区上空,并借用灯栅层设备吊装口向下延长1.2 米,增加送风距离。

◆措施2:重新调配四层空调机组各送风口的风量。通过封堵部分送风口,来实现加大延长送风道风口和未接延长风道送风口的送风量和空调服务半径。

临时送风管的布置参见图3。

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同时,根据2021 年春晚一号厅申报的各工种供电负荷需求,通过对空调系统运行数据计算和分析,核定消除这些热量所需的空调新风量。

参照表2,结合室外气象温度、演播厅排练时的空调负荷以及对前一阶段空调系统运行数据的分析和总结,合理优化空调系统运行模式:

◆ N 台带热水加热功能的空调机组(可提供送热风工况);

◆(8-N)台无热水加热功能的空调机组(可提供全新风工况)。

空调系统运行策略是根据室外温度变化和厅内空调负荷需求,搭配空调智能化控制系统,采用系统调控及人工干预相结合的方式,逐步调整空调机组的新风比和加大新风的输送量,确保演播厅内舒适的环境温度和空气质量。

四 空调智能化控制系统精准控温

总台复兴路办公区空调智能化控制系统于2019年1 月正式上线,结合总台空调监控系统使用特点,采用云平台超融合技术搭建私有云平台,集成了数据采集和监视控制系统、视频监控系统和北斗授时系统等,根据总台各演播室、机房的不同使用需求,智能化设定多重控制模式,达到安全稳定、合理高效、环境舒适的使用效果。

针对一号厅,空调智能化控制系统预设有多种空调群控模式,判定过程依据室内外负荷、场景模式、气流组织特点、控制目标等进行综合考虑,设定不同控制策略,通过空调设备组合形式的多样性,实现厅内温度调控最优化。

场景1:演播厅场地搭景等非重要场景。全新风模式下,可以只开启空调机组的送风机进行送风,而为了防止演播厅的高正压,可以通过多个出入口通道进行排风。该模式可在保证室内环境需求的前提下,降低风系统运行能耗。

场景2:演播厅局部使用需求场景(如排练等)。当观众席无人或无环境调节需求,如舞台设备调试时。此时只有舞台端需要进行环境调节,而观众席无需进行环境调节。此时可以只开启舞台端的空调机组,使得舞台端满足环境调节效果。

场景3:大型、重要活动的录播、直播场景。为了保证演播厅环境调节效果及场地各处环境参数均匀度(观众席、舞台各种温湿度、风速、压力等),采用空调机组全部开启的组合模式。

场景4:会议模式。为了保证演播厅在大型会议模式场景下环境调节效果,可着重考虑观众席环境参数均匀度,根据现场需求,开启任意台数的空调机组,确保观众席温度和风速适宜。

春晚搭景、彩排及直播期间,均分别按照上述模式进行对应调控,同时,根据实际调控数据及往年调控经验,对局部空间空调送风进行人工干预,实现厅内的精准控温。同时,还兼顾厅内空气品质监视,春晚及彩排录制播出期间,厅内还有许多观众及演职人员,为保障人员健康舒适,通过厅内CO2 传感器,实时监控控制区域内的CO2 浓度,参与调节室内新风量,保障空气品质。

空调智能化控制系统在控制策略设计阶段,还分别对大空间演播室气流组织的温度场、风速场、空气品质等进行分析。

五 一号演播厅空调系统运行策略效果

在彩排和直播期间根据天气情况调整空调系统设定参数,利用空调智能化控制系统,针对一号厅大空间结构和多台空调机组组合运转的特点,预设控制参数及群控模式,实现系统的远程精准调控,合理应用内置私有云平台提高系统安全等级,适时调整厅内温度。以下为彩排时的运行策略思路:

第一次彩排:采用2 台送热风工况空调机组和6台可调新风工况空调机组(无热水)的运行模式,即采用2 台常规空调机组送热风,6 台(无热水)空调机组根据需求调整新风比来送新风,并实现彩排期间演播厅的室内设计温度。同时,一边监测室外气象参数的数值及变化,一边采集演播厅室内不同区域的空气温度,并将以上数据和空调机组运行参数进行记录和汇总,以便进行经验总结和积累。

第n 次彩排:在每一次彩排中,不断调整、完善和优化空调系统的运行模式和工况控制,让空调系统管理更接近春晚直播的实际,同时提高应对新问题的解决能力,确保正常演出和安全播出。

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图4 为2021 年春节联欢晚会一号演播厅五次彩排和直播的平均温度和室外最高温度汇总曲线图,由图可见,第三次彩排室外最高温度达到15.3℃,空调系统设定参数在前两次彩排数据基础上进行调改,增加上送风风口流量,加大空调机组送、回风频率,按照控制方案对未泄水机组采用全新风运行模式,增加冷风送风量,控制厅内平均温度稳定在26.1℃。

在2 月11 日春节联欢晚会直播中,空调系统设定参数参照五次彩排数据,采用系统调控及人工干预方式精准调控,控制厅内整体温度始终保持在23℃ ±2℃范围内,平均温度稳定在23.4℃。圆满完成2021 年春晚一号厅空调保障工作。

转载请注明来源:《现代电视技术》 作者:中央广播电视总台 梁倩 刘伯华