2023年注冊(cè)暖通工程師案例分析題及答案某商業(yè)綜合體項(xiàng)目位于上海市（夏熱冬冷地區(qū)），總建筑面積8.6萬(wàn)㎡，地上12層（1-4層為商場(chǎng)，5-12層為辦公），地下2層（地下1層為車(chē)庫(kù)及設(shè)備用房，地下2層為車(chē)庫(kù)）。建筑高度48m，商場(chǎng)區(qū)域?qū)痈?.4m，辦公區(qū)域?qū)痈?.6m，地下車(chē)庫(kù)層高3.9m。設(shè)計(jì)需滿(mǎn)足《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50736-2012）、《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB51251-2017）等規(guī)范要求。以下為具體設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的典型問(wèn)題及詳細(xì)解答。一、商場(chǎng)區(qū)域夏季空調(diào)冷負(fù)荷計(jì)算商場(chǎng)區(qū)域面積1.2萬(wàn)㎡，設(shè)計(jì)參數(shù)：夏季室內(nèi)溫度26℃，相對(duì)濕度60%；室外計(jì)算干球溫度34℃（上海地區(qū)夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度），濕球溫度28.2℃。需計(jì)算該區(qū)域夏季空調(diào)冷負(fù)荷，重點(diǎn)考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱、人員散熱、照明及設(shè)備負(fù)荷。1.圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱負(fù)荷商場(chǎng)外窗為L(zhǎng)ow-E中空玻璃（6+12A+6），傳熱系數(shù)K=2.0W/(㎡·℃)，外窗面積占外墻面積40%。外墻為200mm加氣混凝土砌塊（傳熱系數(shù)K=0.55W/(㎡·℃)），屋頂為50mm擠塑聚苯板保溫（傳熱系數(shù)K=0.45W/(㎡·℃)）。-東、西向墻面：各2000㎡（含外窗800㎡），計(jì)算時(shí)刻15:00（太陽(yáng)輻射最強(qiáng)），東向綜合溫度修正系數(shù)0.9，西向0.8；-南、北向墻面：各1800㎡（含外窗720㎡），南向太陽(yáng)輻射照度350W/㎡，北向無(wú)直射輻射；-屋頂面積：1200㎡，夏季屋頂外表面最高溫度45℃；計(jì)算過(guò)程：東向墻面?zhèn)鳠嶝?fù)荷：(2000-800)×0.55×(34-26)+800×2.0×(34-26)=1200×0.55×8+800×2×8=5280+12800=18080W西向墻面?zhèn)鳠嶝?fù)荷：(2000-800)×0.55×(34-26)×0.8+800×2.0×(34-26)×0.8=1200×0.55×8×0.8+800×2×8×0.8=4224+10240=14464W南向墻面?zhèn)鳠嶝?fù)荷：(1800-720)×0.55×(34-26)+720×[2.0×(34-26)+350×0.8（遮陽(yáng)系數(shù)）]=1080×0.55×8+720×(16+280)=4752+720×296=4752+213120=217872W北向墻面?zhèn)鳠嶝?fù)荷：(1800-720)×0.55×(34-26)+720×2.0×(34-26)=1080×0.55×8+720×16=4752+11520=16272W屋頂傳熱負(fù)荷：1200×0.45×(45-26)=1200×0.45×19=10260W圍護(hù)結(jié)構(gòu)總負(fù)荷：18080+14464+217872+16272+10260=276948W≈277kW2.人員散熱負(fù)荷商場(chǎng)人員密度按0.5人/㎡計(jì)算（GB50736-2012第6.2.5條），總?cè)藬?shù)6000人。成年男子顯熱散熱量70W/人（26℃時(shí)），潛熱散熱量60W/人。顯熱負(fù)荷：6000×70=420000W=420kW潛熱負(fù)荷：6000×60=360000W=360kW3.照明及設(shè)備負(fù)荷照明負(fù)荷按15W/㎡（商場(chǎng)一般照明），設(shè)備負(fù)荷按20W/㎡（收銀臺(tái)、展示設(shè)備等）。照明負(fù)荷：12000×15=180000W=180kW設(shè)備負(fù)荷：12000×20=240000W=240kW4.總冷負(fù)荷考慮各負(fù)荷同時(shí)使用系數(shù)0.8（人員、設(shè)備不同時(shí)滿(mǎn)負(fù)荷），總冷負(fù)荷=圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷+(人員顯熱+照明+設(shè)備)×0.8+人員潛熱=277+(420+180+240)×0.8+360=277+840×0.8+360=277+672+360=1309kW二、辦公區(qū)域新風(fēng)量確定及組合式空調(diào)機(jī)組選型5-12層辦公區(qū)域每層面積800㎡，共8層，總6400㎡。設(shè)計(jì)參數(shù)：夏季室內(nèi)溫度26℃，冬季20℃；人員密度0.1人/㎡（辦公人員），每人最小新風(fēng)量30m3/h（GB50736-2012第3.0.6條）；房間新風(fēng)換氣次數(shù)不小于2次/h（按層高3.6m計(jì)算，體積800×3.6=2880m3/層）。1.新風(fēng)量計(jì)算按人員計(jì)算：每層人數(shù)800×0.1=80人，新風(fēng)量80×30=2400m3/h按換氣次數(shù)計(jì)算：2880×2=5760m3/h取較大值，每層新風(fēng)量5760m3/h，8層總新風(fēng)量5760×8=46080m3/h2.組合式空調(diào)機(jī)組選型辦公區(qū)域采用全空氣系統(tǒng)，機(jī)組需處理新風(fēng)與回風(fēng)混合后的空氣。已知房間顯熱負(fù)荷80W/㎡（含圍護(hù)結(jié)構(gòu)、人員、設(shè)備），總顯熱負(fù)荷6400×80=512000W=512kW；潛熱負(fù)荷20W/㎡，總潛熱負(fù)荷6400×20=128000W=128kW。-送風(fēng)量計(jì)算：顯熱送風(fēng)量G=Q顯/(1.005×(t室內(nèi)-t送風(fēng)))，取送風(fēng)溫差8℃（t送風(fēng)=26-8=18℃），則G=512000/(1.005×1000×8)=63.6kg/s≈228960m3/h（空氣密度1.2kg/m3，換算：63.6/1.2=53m3/s=190800m3/h，此處需修正：1.005為空氣定壓比熱kJ/(kg·℃)，正確公式應(yīng)為G=Q顯/(c×ρ×Δt)，c=1.005kJ/(kg·℃)=1005J/(kg·℃)，ρ=1.2kg/m3，Δt=8℃，則G=512000/(1005×1.2×8)=512000/9648≈53.1m3/s=191160m3/h）-新風(fēng)比：新風(fēng)量46080m3/h，總送風(fēng)量191160m3/h，新風(fēng)比=46080/191160≈24.1%（符合規(guī)范最小新風(fēng)比要求）-機(jī)組冷量：需考慮新風(fēng)負(fù)荷，夏季新風(fēng)焓值h外=85kJ/kg（34℃，28.2℃濕球），室內(nèi)焓值h內(nèi)=50kJ/kg（26℃，60%相對(duì)濕度），新風(fēng)負(fù)荷Q新=G新×(h外-h內(nèi))×ρ=46080/3600×(85-50)×1.2=12.8×35×1.2=537.6kW房間負(fù)荷Q房=512+128=640kW（顯熱+潛熱），總冷量=Q新+Q房=537.6+640=1177.6kW-風(fēng)壓要求：風(fēng)管最不利環(huán)路阻力800Pa（含風(fēng)口、閥門(mén)），機(jī)組機(jī)外余壓需≥800Pa綜上，組合式空調(diào)機(jī)組選型參數(shù)：風(fēng)量192000m3/h（取整），冷量1180kW，機(jī)外余壓850Pa，配置初效+中效過(guò)濾器、表冷器、加熱器（冬季）、加濕器（可選）。三、地下車(chē)庫(kù)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)地下1、2層車(chē)庫(kù)總面積1.8萬(wàn)㎡，層高3.9m，設(shè)計(jì)為無(wú)外窗封閉車(chē)庫(kù)，需設(shè)置機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)（排風(fēng)和送風(fēng)）。規(guī)范要求：車(chē)庫(kù)通風(fēng)量按6次/h換氣次數(shù)計(jì)算（GB50736-2012第6.3.9條），且排風(fēng)量中1/2從上部排出，1/2從下部排出（CO密度略重于空氣）。1.排風(fēng)量計(jì)算車(chē)庫(kù)體積=18000×3.9=70200m3，排風(fēng)量=70200×6=421200m3/h2.送風(fēng)量計(jì)算送風(fēng)量不小于排風(fēng)量的80%（保證車(chē)庫(kù)微負(fù)壓，防止廢氣外溢），即421200×0.8=336960m3/h3.風(fēng)機(jī)選型排風(fēng)系統(tǒng)：設(shè)置4臺(tái)排風(fēng)機(jī)（2用2備），單臺(tái)風(fēng)量421200/2=210600m3/h（按2用1備時(shí)單臺(tái)210600m3/h，若4臺(tái)則單臺(tái)105300m3/h，需根據(jù)車(chē)庫(kù)分區(qū)確定，假設(shè)分4個(gè)防火分區(qū)，每區(qū)面積4500㎡，體積4500×3.9=17550m3，每區(qū)排風(fēng)量17550×6=105300m3/h，故每區(qū)設(shè)置1臺(tái)排風(fēng)機(jī)，風(fēng)量105300m3/h，風(fēng)壓根據(jù)風(fēng)管阻力計(jì)算：最不利環(huán)路長(zhǎng)度60m，比摩阻0.8Pa/m，局部阻力系數(shù)總和1.5，總阻力=60×0.8+1.5×(風(fēng)管動(dòng)壓)，動(dòng)壓=0.5×ρ×v2，風(fēng)管風(fēng)速8m/s（規(guī)范允許6-10m/s），動(dòng)壓=0.5×1.2×82=38.4Pa，總阻力=48+1.5×38.4=48+57.6=105.6Pa，風(fēng)機(jī)風(fēng)壓取120Pa。送風(fēng)系統(tǒng)：對(duì)應(yīng)4個(gè)防火分區(qū)，每區(qū)送風(fēng)量105300×0.8=84240m3/h（因總送風(fēng)量336960=421200×0.8，每區(qū)送風(fēng)量=排風(fēng)量×0.8=105300×0.8=84240m3/h），送風(fēng)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓計(jì)算類(lèi)似，風(fēng)管風(fēng)速8m/s，最不利環(huán)路阻力80Pa，風(fēng)機(jī)風(fēng)壓取100Pa。四、餐飲廚房區(qū)域排油煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)商場(chǎng)4層設(shè)置8間餐飲廚房，每間面積80㎡，層高5.4m。需設(shè)計(jì)排油煙系統(tǒng)，滿(mǎn)足《飲食業(yè)油煙排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18483-2001）要求（油煙排放濃度≤2.0mg/m3，凈化效率≥85%）。1.排風(fēng)量計(jì)算廚房排風(fēng)量按罩口面積計(jì)算：每間廚房設(shè)集氣罩（長(zhǎng)3m，寬1.2m，罩口面積3.6㎡），罩口風(fēng)速0.6m/s（規(guī)范要求0.5-0.7m/s），排風(fēng)量=3.6×0.6×3600=7776m3/h。另需考慮房間換氣次數(shù)（6次/h），房間體積80×5.4=432m3，換氣排風(fēng)量432×6=2592m3/h，取較大值7776m3/h，8間總排風(fēng)量7776×8=62208m3/h。2.風(fēng)管設(shè)計(jì)主風(fēng)管風(fēng)速控制在8-10m/s（防止油煙沉積），62208m3/h=17.28m3/s，風(fēng)管截面積=17.28/10=1.728㎡，采用矩形風(fēng)管1600mm×1080mm（1.6×1.08=1.728㎡）。支管風(fēng)速6-8m/s，單間廚房支管風(fēng)量7776m3/h=2.16m3/s，截面積=2.16/8=0.27㎡，采用600mm×450mm（0.6×0.45=0.27㎡）。3.油煙凈化設(shè)備選型總排風(fēng)量62208m3/h，選擇靜電式油煙凈化器，處理風(fēng)量≥62208m3/h，凈化效率≥85%。設(shè)備阻力約300Pa，需計(jì)入風(fēng)機(jī)風(fēng)壓計(jì)算。4.風(fēng)機(jī)選型系統(tǒng)總阻力包括風(fēng)管沿程阻力、局部阻力（彎頭、變徑等）及設(shè)備阻力。假設(shè)最不利環(huán)路長(zhǎng)度40m，比摩阻0.5Pa/m（油煙風(fēng)管比摩阻略高），局部阻力系數(shù)總和2.0，動(dòng)壓=0.5×1.2×102=60Pa（主風(fēng)管風(fēng)速10m/s），沿程阻力=40×0.5=20Pa，局部阻力=2.0×60=120Pa，設(shè)備阻力300Pa，總阻力=20+120+300=440Pa。風(fēng)機(jī)風(fēng)量62208m3/h，風(fēng)壓500Pa（安全系數(shù)1.1），選擇離心式風(fēng)機(jī)（耐溫≥80℃）。五、高層建筑防煙樓梯間加壓送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)建筑高度48m（12層），防煙樓梯間（凈寬1.2m，長(zhǎng)6m，層高3.6m）需設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)。根據(jù)GB51251-2017，建筑高度≤50m的公共建筑，防煙樓梯間可采用自然通風(fēng)或機(jī)械加壓送風(fēng)，本項(xiàng)目因樓梯間外窗可開(kāi)啟面積不足（僅1.5㎡/層，規(guī)范要求≥2.0㎡/層），故采用機(jī)械加壓送風(fēng)。1.送風(fēng)量計(jì)算規(guī)范規(guī)定，樓梯間加壓送風(fēng)量按開(kāi)啟1層門(mén)時(shí)的壓力差計(jì)算。門(mén)的尺寸：寬1.0m，高2.1m，面積2.1㎡，漏風(fēng)系數(shù)0.6（門(mén)縫隙漏風(fēng)）。樓梯間體積：6×1.2×3.6×12=311.04m3（總高度43.2m）。根據(jù)公式L=0.827×A×ΔP^(1/2)×1.25×N1（GB51251-2017第3.4.6條），其中A為門(mén)的面積（2.1㎡），ΔP為壓力差（50Pa，樓梯間與走道），N1為同時(shí)開(kāi)啟門(mén)的數(shù)量（1層），則L=0.827×2.1×(50)^(1/2)×1.25×1≈0.827×2.1×7.07×1.25≈15.1m3/s=54360m3/h。同時(shí)，規(guī)范給出的表格數(shù)據(jù)（表3.4.2-1）中，建筑高度≤50m的公共建筑樓梯間加壓送風(fēng)量為35000-40000m3/h（開(kāi)啟2層門(mén)時(shí)），本項(xiàng)目取中間值37500m3/h。對(duì)比兩種計(jì)算，取較大值54360m3/h（因公式計(jì)算更精確）。2.風(fēng)口選型樓梯間采用常開(kāi)式加壓送風(fēng)口（每層設(shè)1個(gè)），風(fēng)口面積按風(fēng)速≤7m/s計(jì)算，總送風(fēng)量54360m3/h=15.1m3/s，每層風(fēng)口面積=15.1/12/7≈0.18m2（12層），選擇尺寸600mm×300mm（0.6×0.3=0.18㎡），風(fēng)速=15.1/(12×0.18)=15.1/2.16≈7.0m/s（符合規(guī)范≤7m/s要求）。3.風(fēng)機(jī)選型系統(tǒng)阻力包括風(fēng)管沿程阻力、局部阻力及風(fēng)口阻力。風(fēng)管從屋頂風(fēng)機(jī)到1層樓梯間，總長(zhǎng)度50m（垂直風(fēng)管），風(fēng)速10m/