2025年民用建筑室內(nèi)環(huán)境通風與空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計實戰(zhàn)訓(xùn)練試卷考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡述民用建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量對居住者健康和生產(chǎn)活動效率的影響。列舉至少三種常見的室內(nèi)空氣污染物及其主要來源。二、某辦公建筑首層大廳，層高4.0米，面積1200平方米，室內(nèi)要求維持溫度24±2℃、相對濕度50±10%，人員密度為0.08人/平方米，照明得熱為50W/平方米，人員散熱和潛熱散發(fā)合計為90W/人，圍護結(jié)構(gòu)冷負荷為150W/平方米。假設(shè)室外計算參數(shù)為：干球溫度30℃，濕球溫度28℃，風速3m/s。試計算該大廳的夏季空調(diào)冷負荷（顯熱+潛熱）是多少瓦？若采用全新風系統(tǒng)通風，所需新風量按每人60立方米/小時計算，問該大廳需要多少立方米/小時的新風量？若該建筑采用風機盤管加新風系統(tǒng)，假設(shè)大廳內(nèi)空氣通過吊頂上回風格柵與室外新風混合，混合后的空氣溫度為26℃，問每小時需要補充多少立方米的新風才能滿足大廳的溫濕度要求？（假設(shè)空氣密度為1.2kg/m3，干空氣定壓比熱為1.01kJ/kg·K）三、比較全空氣空調(diào)系統(tǒng)和風機盤管空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)缺點，并說明各自適用于何種類型的建筑空間。四、某商場建筑，其營業(yè)廳區(qū)域?qū)痈?.0米，面積800平方米，由于顧客流動和商品展示，室內(nèi)空氣要求常換氣。若根據(jù)《民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》要求，該區(qū)域機械通風換氣次數(shù)應(yīng)不小于多少次/小時？若設(shè)計采用全送風系統(tǒng)，風機選型風量為20000立方米/小時，系統(tǒng)總阻力為1200帕，問所選風機（假設(shè)其效率為70%）的軸功率至少需要多少千瓦？請說明計算依據(jù)。五、簡述置換通風的工作原理及其主要優(yōu)點。在哪些類型的建筑空間中應(yīng)用置換通風效果較好？六、在空調(diào)系統(tǒng)水力計算中，什么是水力失調(diào)度？其存在會對系統(tǒng)運行產(chǎn)生哪些不利影響？如何減小水力失調(diào)度？七、選擇與負荷特性相適應(yīng)的空調(diào)系統(tǒng)形式是空調(diào)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。試分析對于一個有大量朝西窗戶、內(nèi)部人員活動頻繁、對空氣品質(zhì)要求較高的辦公樓層，選擇風機盤管加新風系統(tǒng)相較于僅采用全空氣系統(tǒng)，在性能、控制、節(jié)能等方面各有哪些優(yōu)勢？八、簡述冷水機組在變工況運行時，其性能系數(shù)（COP）是如何變化的？影響其變工況性能的主要因素有哪些？九、通風空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計是綠色建筑的重要體現(xiàn)。請列舉至少五種有效的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能措施，并簡述其原理。十、根據(jù)《民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》（GB50736）的相關(guān)規(guī)定，建筑物的通風空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)進行風量平衡測試。請簡述進行風量平衡測試的目的、主要步驟以及常用設(shè)備。若測試發(fā)現(xiàn)某層風機盤管實際供風量遠小于設(shè)計風量，可能的原因有哪些？應(yīng)如何處理？十一、設(shè)計一個簡單的辦公室區(qū)域（約50平方米，層高3.5米）的舒適性空調(diào)方案。要求：說明選擇的空調(diào)系統(tǒng)類型及理由；確定冷負荷和熱負荷的大致范圍（無需精確計算）；描述送風方式、氣流組織形式的選擇及原因；簡述關(guān)鍵設(shè)備的選型考慮因素（如風機盤管、風口、送風機等）；提出至少兩項自動控制要求（如溫度控制、風機啟停控制等）。試卷答案一、民用建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量直接影響居住者的生理健康、舒適感，并影響工作、學習效率，甚至影響生產(chǎn)安全。常見的室內(nèi)空氣污染物包括：1.一氧化碳（CO）：主要來自燃氣燃燒、汽車尾氣滲透；2.二氧化碳（CO?）：主要來自人體呼吸、燃燒過程；3.氮氧化物（NOx）：主要來自燃氣燃燒、汽車尾氣滲透；4.總揮發(fā)性有機化合物（TVOC）：主要來自裝修材料、家具、清潔劑、香煙等。二、1.空調(diào)冷負荷計算：*圍護結(jié)構(gòu)冷負荷：150W/m2*1200m2=180,000W=180kW*照明得熱：50W/m2*1200m2=60,000W=60kW*人員冷負荷（顯熱+潛熱）：90W/人*0.08人/m2*1200m2=86,400W=86.4kW*總冷負荷：180kW+60kW+86.4kW=326.4kW*新風負荷計算：*新風量G=60m3/(h·人)*0.08人/m2*1200m2/3600s/h=1600m3/h*新風密度ρ=1.2kg/m3*新風質(zhì)量流量m=G*ρ/3600=1600*1.2/3600=0.533kg/s*室內(nèi)外空氣焓差Δh=(h_out-h_in)=(30.1-26.7)kJ/kg（查焓濕圖或表，t=30℃,φ=65%對應(yīng)焓值約30.1kJ/kg；t=26℃,φ=50%對應(yīng)焓值約26.7kJ/kg）*新風冷負荷Q_new=m*Δh=0.533kg/s*(30.1-26.7)kJ/kg≈0.533*3.4kJ/s≈1.81kW*總冷負荷（包含新風負荷）：326.4kW+1.81kW=328.21kW≈328kW2.新風量：1600立方米/小時。3.風機盤管所需處理空氣量G'=G=1600m3/h*風機盤管進風溫度（假設(shè)等于室內(nèi)混合溫度）t_in=26℃*風機盤管出風溫度t_out需滿足室內(nèi)溫度要求。假設(shè)送風溫度為14℃（24℃-(24-14)/1.1，考慮1.1倍的冷負荷計算系數(shù)）。*處理空氣焓差ΔhFP=(h_outFP-h_inFP)=(h_14℃-h_26℃)≈(14.7-26.9)kJ/kg≈-12.2kJ/kg（查焓濕圖或表）*風機盤管冷負荷Q_FP=G'*ρ/3600*ΔhFP=(1600*1.2)/3600*(-12.2)≈5.33*(-12.2)≈-65kW（負號表示制冷）*大廳所需的總冷負荷為328kW，其中新風承擔約1.81kW，風機盤管需承擔剩余冷負荷。假設(shè)風機盤管承擔總冷負荷的比例為0.85（通常大于0.8）。*風機盤管實際冷負荷需求：328kW*0.85-1.81kW≈279.2-1.81=277.39kW*所需補充新風量對應(yīng)的新風冷負荷為1.81kW。風機盤管需承擔277.39kW。*所需總風量G_total=(總冷負荷/風機盤管冷負荷系數(shù))/(ΔhFP/1.01)=(277.39kW/4.5kW/1000m3/h)/(12.2kJ/kg/1.01kJ/kg·K)≈(277.39/4.5)/12.02≈61.82/12.02≈5.14*1000m3/h≈5140m3/h*調(diào)整比例或考慮其他因素，更合理的補充新風量可能在1700-1800m3/h范圍，以保證濕度等。此處按計算比例反推，假設(shè)總風量與新風量成正比，則實際新風量G_new'=G_new*(G_total/G')=1600*(5140/1600)=5140m3/h。對應(yīng)的冷負荷為5140*1.2/3600*3.4≈5.7m3/s*3.4kJ/kg≈19.3kW?？偫湄摵?28kW，風機盤管需承擔328-19.3=308.7kW。所需處理風量G_FP'=308.7/4.5≈68.5*1000m3/h=6850m3/h。此結(jié)果與簡單計算矛盾，說明比例分配簡化或假設(shè)有誤。更精確需聯(lián)立方程或迭代。按原思路，若新風量按比例增加，則新風量約為1600*(5140/1600)/1.1≈4664/1.1≈4236m3/h。對應(yīng)的冷負荷約15.2kW?？偫湄摵?28，風機盤管需308.8kW。G_FP''=308.8/4.5≈68.4*1000m3/h。仍較大。重新審視，原計算中新風量1600m3/h對應(yīng)的冷負荷計算有誤，焓差應(yīng)查表更準確。查表：t_in=26℃,φ=50%h_inFP≈56.5kJ/kg；t_out=14℃,φ=50%h_outFP≈38.5kJ/kg。ΔhFP=(38.5-56.5)=-18kJ/kg。Q_FP=1600*1.2/3600*(-18)=-8kJ/s*18=-144kW?？傌摵?28，新風負荷15.2，F(xiàn)P負荷=312.8kW。比例=312.8/4.5≈69.5。G_FP'''=312.8/4.5≈6944m3/h。新風量G_new'''=1600*6944/5140≈2160m3/h。對應(yīng)冷負荷2160*1.2/3600*3.4≈22.3kW。FP負荷=328-22.3=305.7kW。G_FP''''=305.7/4.5≈6793m3/h。趨近穩(wěn)定?？山迫⌒嘛L量G_new≈2160m3/h。所需補充新風量為2160-1600=560m3/h。三、全空氣系統(tǒng)優(yōu)點：空氣分配系統(tǒng)（風管）投資相對較低（若風量大）；空氣處理設(shè)備（集中式）效率較高；易于實現(xiàn)大空間全新風送風，空氣品質(zhì)較好。缺點：風管占用空間大；系統(tǒng)靈活性差，不易滿足各區(qū)域個體需求；分區(qū)調(diào)節(jié)不精確；停止供冷/供熱時，室內(nèi)通常全部換氣（全空氣）。風機盤管系統(tǒng)優(yōu)點：系統(tǒng)靈活，可獨立控制各房間溫度；占用建筑空間?。ㄖ饕O(shè)備在吊頂內(nèi)）；分區(qū)控制精確；停止供冷/供熱時，可僅開啟新風閥（部分系統(tǒng)），減少冷/熱損失。缺點：冷水（或熱水）管路投資相對較高；各房間空氣處理設(shè)備分散，單臺容量小，運行效率相對較低；若設(shè)計不當或新風量不足，可能存在短循環(huán)；對空氣品質(zhì)的保證程度依賴于新風量設(shè)計和風口布置。四、根據(jù)《民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》（GB50736）第6.2.2條，商場營業(yè)廳屬于人員密集的公共建筑，其通風換氣次數(shù)應(yīng)≥6次/小時。計算風機軸功率：*風機軸功率P=Q*H/(η*3600)=(20000m3/h*1.2kg/m3)/(70%*3600s/h)*(1200Pa/9.81m/s2*1kgf/m·Pa)=(24000kg·m/h)/(0.7*3600s/h)*(122.4kgf·m/s2)/(9.81kgf·m/s2)=(24000/2520)*12.48≈9.52*12.48≈118.8W≈0.119kW。*注意：風量單位換算20000m3/h=20000/3600m3/s≈5.56m3/s；阻力單位換算1200Pa=1200N/m2=122.4kgf/m2。*P=5.56*122.4/(0.7*3600)≈679.7/2520≈0.27kW。此計算結(jié)果與理論計算（軸功率=有效功率）有顯著差異，可能原因：*假設(shè)的效率（70%）可能過高或過低，實際風機效率需查閱產(chǎn)品樣本。*計算中阻力單位換算到公斤力可能引入誤差，通常直接用帕斯卡計算軸功率P=Q*H/(η*3600)。P=5.56*1200/(0.7*3600)≈667.2/2520≈0.264kW。若按電機功率計算需考慮電機效率。*題目要求“至少需要多少千瓦”，此處計算結(jié)果遠小于千瓦級別，可能題目條件或計算假設(shè)需調(diào)整。若按風機銘牌軸功率理解，需確認。此處按公式計算結(jié)果為0.264kW。若需千瓦級別功率，風量或阻力需大幅增加，或效率極低。五、置換通風的工作原理：利用冷空氣密度大、自然下沉的物理特性，將冷空氣沿地面或靠近地面的送風管道（射流）送入室內(nèi)，形成垂直溫度梯度，冷空氣在下沉過程中逐漸混合，置換室內(nèi)warmer熱空氣。優(yōu)點：1.能效高：利用冷輻射和對流換熱，減少空氣輸送能耗；2.空氣品質(zhì)好：污染物在下沉冷空氣區(qū)域被限制，不易擴散到人員呼吸區(qū)；3.可實現(xiàn)個性化控制：人員可調(diào)節(jié)個人附近的新風量或溫度。適用于：1.對空氣品質(zhì)要求高的場所（如實驗室、醫(yī)院）；2.對溫度敏感或需要個性化環(huán)境的場所（如辦公室、數(shù)據(jù)中心）；3.空間較高、允許地面布置送風口的場所。六、水力失調(diào)度（SystemCurveShift/PressureDropIncrease）：指由于系統(tǒng)運行工況變化（如末端裝置（如風口、閥門）關(guān)小、新增末端、管路堵塞等），導(dǎo)致系統(tǒng)總阻力（或比摩阻）增加，從而使在相同流量下系統(tǒng)所需壓差增大，或相同壓差下流量減小。不利影響：1.風機/水泵實際運行效率降低；2.系統(tǒng)輸送能耗增加，運行費用上升；3.可能導(dǎo)致末端實際風量/水量不足，影響使用效果；4.對于變流量系統(tǒng)，可能導(dǎo)致壓差超限保護。減小水力失調(diào)度措施：1.合理進行水力計算和管路設(shè)計，保證足夠的管徑；2.正確選擇和設(shè)置調(diào)節(jié)閥門（如采用自力式壓差調(diào)節(jié)閥）；3.定期清洗風機盤管濾網(wǎng)、風機葉輪、風機盤管表冷器翅片、風管等；4.避免系統(tǒng)設(shè)計和運行中出現(xiàn)氣蝕；5.采用合理的系統(tǒng)控制策略。七、對于該辦公樓層：1.性能：風機盤管加新風系統(tǒng)可精確控制每個辦公室的溫度，滿足個體舒適需求。新風系統(tǒng)可保證室內(nèi)空氣質(zhì)量，應(yīng)對朝西窗戶的太陽輻射得熱和人員散熱，維持良好的空氣品質(zhì)。全空氣系統(tǒng)難以滿足各辦公室個體溫度需求，且若新風量不足或分配不當，朝西房間可能過熱。2.控制：風機盤管系統(tǒng)可實現(xiàn)各房間獨立控制，靈活方便。全空氣系統(tǒng)通常區(qū)域控制或二通閥控制，調(diào)節(jié)精度低。3.節(jié)能：風機盤管系統(tǒng)停機時（若設(shè)計允許），可僅開啟新風閥，減少冷/熱損失。全空氣系統(tǒng)停止供冷/供熱時，若采用再循環(huán)方式，需處理大量室內(nèi)空氣，能耗高。若采用全新風，則需處理大量室外新風，能耗也高。若采用變風量系統(tǒng)，雖然節(jié)能，但初投資和系統(tǒng)復(fù)雜性較高。對于人員活動頻繁的辦公樓層，風機盤管系統(tǒng)分區(qū)供冷/供熱，相對更節(jié)能。八、冷水機組在變工況運行時，其性能系數(shù)（COP）通常隨著制冷量的減少而下降。主要原因是：1.部分負荷運行性能系數(shù)（PLF/COP）低于滿負荷COP：大多數(shù)冷水機組（如螺桿、渦旋）在部分負荷下，其制冷量與功耗的比例（即COP）會低于在滿負荷或較高負荷率時的比例。這是由于壓縮機效率、換熱器傳熱效率等在部分負荷下并非最優(yōu)。2.冷凝溫度影響：隨著負荷減少，冷凝器出水溫度（冷凝溫度）通常會升高（若冷卻介質(zhì)溫度不變）。冷凝溫度升高會直接導(dǎo)致COP下降。3.蒸發(fā)溫度影響：在某些機組類型或控制策略下，部分負荷時蒸發(fā)溫度也可能略有下降，影響COP。影響其變工況性能的主要因素：1.機組類型（不同類型機組變工況性能差異顯著）；2.負荷率大??；3.冷凝器進水溫度（冷卻水溫度）；4.蒸發(fā)器進水溫度（冷凍水溫度）；5.機組運行時間（部分機組有“記憶效應(yīng)”）；6.控制策略的優(yōu)化程度。九、有效的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能措施及其原理：1.合理選擇冷熱源：優(yōu)先選用能效比高的冷水機組、鍋爐，采用地源熱泵、空氣源熱泵等可再生能源。2.優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計：*合理選擇系統(tǒng)形式（如風機盤管+新風系統(tǒng)適用于需要分區(qū)控制的多房間建筑）。*保證管徑足夠大，減小水力損失。*優(yōu)化風管/水管設(shè)計，降低阻力。*選擇高效的末端設(shè)備（如變頻風機盤管、高效換熱器）。3.加強保溫隔熱：對冷/熱水管道、風管、水箱等設(shè)備進行良好保溫，減少冷/熱量損失或gains。4.利用自然冷源：在冬季或過渡季節(jié)，利用室外空氣冷卻冷凍水（免費冷卻）；在夏季，利用夜間通風降低室內(nèi)溫度（自然通風）。5.采用智能控制策略：如變風量（VAV）系統(tǒng)、變流量（VRF）系統(tǒng)，根據(jù)實際負荷需求調(diào)節(jié)風量/水量；實施溫度分區(qū)控制、時間程序控制、基于參數(shù)（如CO?濃度、日照強度）的聯(lián)動控制。6.提高新風利用效率：在保證室內(nèi)空氣品質(zhì)前提下，盡量回收排風中的冷/熱量（熱回收/冷回收裝置）。7.定期維護保養(yǎng)：清潔濾網(wǎng)、風機葉輪，檢查設(shè)備運行狀況，及時維修泄漏點。十、目的：驗證通風空調(diào)系統(tǒng)實際風量是否滿足設(shè)計要求，系統(tǒng)風量平衡是否合理，確保滿足室內(nèi)空氣品質(zhì)、節(jié)能、消防排煙等需求，并為系統(tǒng)調(diào)試和運行提供依據(jù)。主要步驟：1.系統(tǒng)風量計算：依據(jù)設(shè)計圖紙和規(guī)范進行風量計算。2.準備測試設(shè)備：常用有風量罩（測量點風量）、皮托管（測量管內(nèi)平均風速）、畢托管、壓力計、溫度計、濕度計、流量孔板等。3.選擇測試斷面：選擇能代表系統(tǒng)風量的典型斷面（如送/回風總管、支管）。4.測量參數(shù)：在選定點測量風速、靜壓、動壓、溫度、濕度。5.計算風量：根據(jù)測量值和公式計算斷面平均風速和風量。6.數(shù)據(jù)整理與平衡計算：匯總各測點風量，計算各分支管路和總管的風量平衡。7.編制風量平衡測試報告。常用設(shè)備：風量罩、皮托管/畢托管、壓力計（微壓計、斜管壓力計）、溫度計、濕度計、計算機及數(shù)據(jù)采集軟件。若測試發(fā)現(xiàn)某層風機盤管實際供風量遠小于設(shè)計風量，可能原因：1.風機盤管風機葉輪或風道堵塞（積塵）；2.風機盤管電機故障或轉(zhuǎn)速過低；3.風管系統(tǒng)漏風或堵塞；4.風管末端風口或風閥未全開或損壞；5.系統(tǒng)總壓差不足（如冷水機組、水泵故障或流量不足）；6.風機盤管控制器故障，未達到設(shè)定轉(zhuǎn)速；7.設(shè)計選型風量偏大。處理：1.清潔風機盤管濾網(wǎng)、葉輪、風道；2.檢查并修復(fù)風管；3.檢查并修復(fù)或更換風口、風閥；4.檢查并修復(fù)冷水機組、水泵、閥門，保證系統(tǒng)總壓差；5.檢查并修復(fù)風機盤管控制器；6.重新評估設(shè)計風量是否合理，必要時進行調(diào)整。十一、設(shè)計一個簡單的辦公室區(qū)域（約50平方米，層高3.5米）的舒適性空調(diào)方案：1.系統(tǒng)類型及理由：選擇風機盤管（FCU）加獨立新風系統(tǒng)。理由：滿足辦公室各區(qū)域個體溫度控制需求，占用建筑空間小，靈活方便，初投資適中。新風系統(tǒng)確保室內(nèi)空氣品質(zhì)。2.冷負荷和熱負荷（大致范圍）：*夏季冷負荷：主要來自人員、照明、設(shè)備。大致范圍可為80-120W/m2。總冷負荷Q_c=8