2025年勘察設(shè)計注冊公用設(shè)備工程師考試（暖通空調(diào)專業(yè)案例）仿真試題及答案一一、夏季空調(diào)冷負荷計算某辦公建筑位于北緯32°，夏季空調(diào)設(shè)計參數(shù)：室內(nèi)溫度26℃，相對濕度60%；室外計算干球溫度35℃，濕球溫度28℃。房間尺寸為6m×8m×3m（長×寬×高），南外墻為200mm厚加氣混凝土砌塊（導熱系數(shù)0.2W/(m·K)），外表面太陽輻射吸收系數(shù)0.8，內(nèi)表面換熱系數(shù)8.7W/(m2·K)，外表面換熱系數(shù)18W/(m2·K)；南外窗為6mm透明玻璃（面積12m2，遮陽系數(shù)0.8，傳熱系數(shù)3.0W/(m2·K)）；房間內(nèi)有10人辦公（顯熱散熱量60W/人，潛熱散熱量40W/人），設(shè)備總功率5kW（顯熱占90%），照明功率密度15W/m2（全部轉(zhuǎn)化為顯熱）。已知該日15:00時，南墻的逐時冷負荷溫度差Δt_c=8.5℃，南窗的太陽輻射得熱因數(shù)Dj·max=500W/m2，窗玻璃的日射得熱系數(shù)SHGF=0.7。計算該房間15:00時的夏季空調(diào)冷負荷（不考慮地面?zhèn)鳠峒捌渌S護結(jié)構(gòu)）。解答：1.南外墻傳熱冷負荷：外墻傳熱系數(shù)K=1/(1/α_n+δ/λ+1/α_w)=1/(1/8.7+0.2/0.2+1/18)=1/(0.115+1+0.056)=0.81W/(m2·K)外墻面積A=6×3×2（兩側(cè)長墻）+8×3×2（兩側(cè)寬墻）-12（外窗面積）=36+48-12=72m2（注：僅計算南墻，實際應(yīng)為單面墻面積=6×3=18m2，此處修正為單面墻）正確外墻面積A=長×高=6×3=18m2（南墻單面）外墻冷負荷Q1=K×A×Δt_c=0.81×18×8.5=124.77W2.南外窗傳熱冷負荷：Q2=K×A×(t_w-t_n)=3.0×12×(35-26)=3.0×12×9=324W3.南外窗太陽輻射得熱冷負荷：Q3=A×SHGF×SC=12×500×0.7×0.8=12×280=3360W（注：SHGF為太陽輻射得熱因數(shù)，SC為遮陽系數(shù)，Dj·max=500W/m2即SHGF）4.人員顯熱冷負荷：Q4=10×60=600W5.人員潛熱冷負荷：Q5=10×40=400W（需計入濕負荷，轉(zhuǎn)換為冷負荷時需通過焓差計算，此處假設(shè)直接計入）6.設(shè)備顯熱冷負荷：Q6=5000×0.9=4500W7.照明顯熱冷負荷：房間面積=6×8=48m2，Q7=48×15=720W總冷負荷=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7=124.77+324+3360+600+400+4500+720=9028.77W≈9029W二、機械通風系統(tǒng)補風量計算某丙類廠房內(nèi)設(shè)有噴漆工段，建筑面積1200m2，層高6m，設(shè)計排風量為48000m3/h。根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016，該工段采用防火墻與其他區(qū)域分隔，墻上設(shè)置1樘甲級防火門（尺寸1.2m×2.1m）。計算該工段機械補風系統(tǒng)的最小補風量及補風系統(tǒng)進風口與排風口的水平距離要求。解答：1.補風量計算：根據(jù)GB50016-2014（2018年版）第9.3.1條，機械排風系統(tǒng)的補風量不宜小于排風量的50%；對于人員密集場所、有爆炸危險的場所，補風量應(yīng)按不小于排風量的80%確定。噴漆工段屬于有爆炸危險的甲、乙類廠房（丙類廠房內(nèi)的噴漆工段若為甲、乙類生產(chǎn)，需按甲類考慮），但題目明確為丙類廠房，可能為非爆炸危險環(huán)境。根據(jù)《工業(yè)建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GB50019-2015第6.3.9條，機械通風系統(tǒng)的補風量宜為排風量的80%~90%。結(jié)合防火規(guī)范，取補風量不小于排風量的50%。但需注意，若工段內(nèi)有燃燒或爆炸危險，補風應(yīng)滿足稀釋要求。本題假設(shè)為一般丙類廠房，補風量取排風量的50%：補風量=48000×50%=24000m3/h2.進排風口水平距離要求：根據(jù)GB50019-2015第6.3.12條，機械送風系統(tǒng)的進風口與機械排風系統(tǒng)的排風口的水平距離不宜小于20m；當水平距離不足20m時，排風口應(yīng)高出進風口6m以上。因此最小水平距離為20m。三、空氣處理機組選型計算某商場空調(diào)區(qū)域設(shè)計參數(shù)：室內(nèi)溫度26℃，相對濕度60%（焓h_n=58kJ/kg）；室外空氣設(shè)計參數(shù)：35℃，相對濕度65%（焓h_w=90kJ/kg）。要求新風比為20%，送風溫差8℃（送風溫度t_s=26-8=18℃），送風狀態(tài)點相對濕度90%（焓h_s=45kJ/kg）。已知該區(qū)域顯熱負荷Q_x=120kW，潛熱負荷Q_q=40kW。計算：（1）送風量；（2）新風量與回風量；（3）空氣處理機組的冷量需求（考慮風機溫升，風機全壓1000Pa，效率70%，空氣密度1.2kg/m3）。解答：1.送風量計算：顯熱送風量G_x=Q_x/(1.005×(t_n-t_s))=120000/(1.005×8)=14925.37m3/h（1.005為空氣定壓比熱，kJ/(kg·℃)，需轉(zhuǎn)換為體積流量，空氣密度1.2kg/m3，1.005×1.2=1.206kJ/(m3·℃)）正確公式：Q_x=G×ρ×c_p×(t_n-t_s)，其中ρ=1.2kg/m3，c_p=1.005kJ/(kg·℃)，則G=Q_x/(ρ×c_p×(t_n-t_s))=120000/(1.2×1.005×8)=120000/9.648≈12438m3/h潛熱送風量G_q=Q_q/(2501-2.385×t_s)×(d_n-d_s)，但更簡便的方法是通過焓差計算總送風量：總冷負荷Q=Q_x+Q_q=160kW=160000kJ/h總送風量G=Q/(h_n-h_s)=160000/(58-45)=160000/13≈12307.69kg/h≈12307.69/1.2≈10256.41m3/h（矛盾，需確認顯熱與總焓差的關(guān)系）正確方法：顯熱負荷Q_x=G×ρ×c_p×(t_n-t_s)=G×1.2×1.005×8=9.648G（kW），G=120/9.648≈12.438kg/s≈44776.8m3/h（單位錯誤，1.005kJ/(kg·℃)=1005J/(kg·℃)，Q_x=G×1005×(26-18)=G×8040W，G=120000/8040≈14.925kg/s≈53730m3/h（ρ=1.2kg/m3，14.925/1.2=12.4375m3/s=44775m3/h）潛熱負荷Q_q=G×(d_n-d_s)×2501×1000（J/kg），d_n=0.622×P_w/(B-P_w)，t_n=26℃，φ=60%，P_w=φ×P_ws=0.6×3.361=2.0166kPa（P_ws=3.361kPa為26℃飽和水蒸氣壓），d_n=0.622×2.0166/(101.325-2.0166)=0.0127kg/kgt_s=18℃，φ=90%，P_ws=2.063kPa，P_w=0.9×2.063=1.8567kPa，d_s=0.622×1.8567/(101.325-1.8567)=0.0116kg/kgQ_q=G×(0.0127-0.0116)×2501×1000=G×2751.1W已知Q_q=40000W，G=40000/2751.1≈14.54kg/s≈52344m3/h（與顯熱計算的14.925kg/s接近，取平均G≈14.7kg/s=52920m3/h）2.新風量與回風量：新風比=新風量/送風量=20%，新風量G_w=0.2×52920=10584m3/h，回風量G_r=52920-10584=42336m3/h3.空氣處理機組冷量需求（含風機溫升）：風機功率N=(L×P)/(3600×η×1000)，其中L=52920m3/h=14.7m3/s，P=1000Pa，η=0.7N=(14.7×1000)/(3600×0.7)=14700/2520≈5.833kW風機溫升Δt=N/(L×ρ×c_p)=5833/(14.7×1.2×1005)=5833/17771.4≈0.33℃（送風溫度升至18+0.33=18.33℃，但冷量需考慮處理到原始送風狀態(tài)點后，風機再加熱的熱量）空氣處理機組需處理的空氣狀態(tài)為混合空氣：h_c=0.2×h_w+0.8×h_n=0.2×90+0.8×58=18+46.4=64.4kJ/kg冷量需求Q_c=G×(h_c-h_s)=14.7kg/s×(64.4-45)kJ/kg=14.7×19.4=285.18kW（考慮風機功率5.833kW，實際冷量需覆蓋風機產(chǎn)熱，即Q_c=285.18+5.833≈291.01kW）四、冷水機組選型與部分負荷能耗計算某酒店空調(diào)設(shè)計冷負荷為2000kW，采用2臺相同的離心式冷水機組（單臺額定冷量1200kW，COP=5.5，部分負荷性能系數(shù)IPLV=5.8）。根據(jù)《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》GB50189-2015，冷水機組的綜合部分負荷性能系數(shù)（IPLV）應(yīng)滿足限值要求（表3.4.3-1，離心式機組IPLV≥5.1）。已知該酒店空調(diào)負荷率（實際負荷/設(shè)計負荷）分布為：100%負荷占5%，75%負荷占30%，50%負荷占50%，25%負荷占15%。計算：（1）冷水機組的臺數(shù)選擇是否合理；（2）冷水機組的年耗電量（按2000小時運行計算）。解答：1.臺數(shù)合理性：設(shè)計冷負荷2000kW，單臺1200kW，2臺總?cè)萘?400kW，冗余20%，符合規(guī)范要求（一般冗余10%~30%）。同時，部分負荷時可單臺運行（如50%負荷1000kW≤1200kW），故選擇合理。2.年耗電量計算：IPLV計算公式：IPLV=0.01×A+0.42×B+0.45×C+0.12×D，其中A、B、C、D為100%、75%、50%、25%負荷時的COP。題目中給出IPLV=5.8，可反推各部分COP：假設(shè)機組部分負荷特性符合ARI550/590標準，即IPLV=0.01×COP_100+0.42×COP_75+0.45×COP_50+0.12×COP_25=5.8已知額定COP=5.5（即COP_100=5.5），假設(shè)部分負荷COP隨負荷率降低而升高（離心機組特性），則：0.01×5.5+0.42×COP_75+0.45×COP_50+0.12×COP_25=5.8但題目直接給出IPLV=5.8，可簡化計算：年耗電量=Σ（負荷率×設(shè)計負荷×運行時間比例×運行時間）/（對應(yīng)負荷率下的COP）運行時間2000小時，各負荷率運行時間：100%：2000×5%=100小時，負荷=2000×100%=2000kW（需2臺運行，單臺負荷1000kW，負荷率1000/1200≈83.3%，但題目按負荷率100%對應(yīng)機組滿負荷，可能簡化為單臺滿負荷1200kW，剩余800kW由另一臺承擔800/1200≈66.7%負荷，此處按題目給定負荷率為系統(tǒng)總負荷率，即總負荷=2000×負荷率，由機組組合滿足）更簡便方法：系統(tǒng)總負荷率F，對應(yīng)冷水機組總輸入功率P=總冷負荷/(COP_F)，其中COP_F為對應(yīng)負荷率下的COP。根據(jù)IPLV定義，年平均COP=IPLV=5.8，故年耗電量=總冷量/IPLV=（2000×0.05×2000+2000×0.3×2000+2000×0.5×2000+2000×0.15×2000）/5.8=2000×2000×(0.05+0.3+0.5+0.15)/5.8=2000×2000×1/5.8≈689655kWh五、防煙樓梯間加壓送風量計算某18層住宅建筑（層高3m），防煙樓梯間設(shè)有一部疏散門（尺寸1.0m×2.1m），樓梯間與走道之間的壓差要求為40Pa。根據(jù)《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標準》GB51251-2017，采用門洞風速法計算該樓梯間的加壓送風量（門洞風速取0.7m/s，漏風附加率10%）。解答：1.門洞總有效漏風面積：每層1樘門，共18層，但火災(zāi)時僅開啟著火層及其上下層門，通常取2層（著火層+1層），但GB51251規(guī)定，對于住宅建筑，開啟門的數(shù)量n=1（僅著火層）。門洞面積A=1.0×2.1=2.1m22.門洞漏風量：L1=A×v×3600=2.1×0.7×3600=5292m3/h3.樓梯間縫隙漏風量：樓梯間圍護結(jié)構(gòu)縫隙漏風量L2=0（題目未提供縫隙參數(shù)，按標準簡化計算）4.總送風量：L=1.1×(L1+L2)=1.1×5292=5821.2m3/h根據(jù)GB51251表3.4.2-1，18層住宅樓梯間加壓送風量最小為16000m3/h（開啟門數(shù)量n=1時，表中數(shù)值為16000~20000m3/h），因此實際計算值5821m3/h小于規(guī)范最小值，應(yīng)取規(guī)范值16000m3/h。六、地源熱泵地埋管長度計算某建筑采用地源熱泵系統(tǒng)，夏季設(shè)計釋熱量Q_s=500kW，冬季設(shè)計吸熱量Q_w=400kW，地埋管單U型垂直埋管（管徑De32，埋管間距4m，埋深100m），土壤導熱系數(shù)λ=2.0W/(m·K)，鉆孔內(nèi)熱阻R_b=0.15m·K/W，設(shè)計熱泵機組COP夏季5.0，冬季4.0。計算地埋管總長度（取夏季與冬季中較大值，修正系數(shù)1.1）。解答：1.夏季地埋管換熱量：Q_s'=Q_s×(1+1/COP_s)=500×(1+1/5)=600kW2.冬季地埋管換熱量：Q_w'=Q_w×(1-1/COP_w)=400×(1-1/4)=300kW（冬季熱泵為制熱，吸熱量=制熱量-輸入功率，制熱量=Q_w×COP_w=400×4=1600kW，輸入功率=1600-400=1200kW，故地埋管吸熱量=400kW=制熱量-輸入功率=1600-1200=400kW，正確公式應(yīng)為Q_w'=Q_w×(COP_w/(COP_w-1))=400×(4/3)=533.33kW，之前錯誤）修正后：夏季：Q_s'=Q_s×(1+1/COP_s)=500×(1+0.2)=600kW（正確，因為熱泵制冷時，冷凝器散熱量=制冷量+輸入功率=Q_s+Q_s/COP_s=Q_s(1+1/COP_s)）冬季：熱泵制熱時，制熱量Q_h=Q_w×COP_w（Q_w為建筑熱負荷），地埋管吸熱量=Q_h-輸入功率=Q_h-Q_h/COP_w=Q_h(1-1/COP_w)=Q_w×COP_w×(1-1/COP_w)=Q_w×(COP_w-1)題目中Q_w=400kW為建筑熱負荷，即制熱量需等于Q_w，故Q_h=Q_w=400kW（可能題目設(shè)定為熱泵直接提供400kW制熱量），則輸