2025年暖通工程師考試練習(xí)題及答案之《專業(yè)案例》一、建筑供暖系統(tǒng)案例【案例背景】華北某市新建一棟28層辦公樓，總建筑面積46000m2，體形系數(shù)0.14，北向窗墻比0.42，其余朝向窗墻比0.28～0.35之間。室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度20℃，冬季室外計(jì)算溫度–9.6℃，采暖期121d，日平均溫度≤8℃的度日數(shù)2450℃·d。市政熱網(wǎng)可提供110℃/70℃高溫水，資用壓頭45kPa。業(yè)主要求采用散熱器系統(tǒng)，并滿足《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB501892015的限值?！締栴}1】1.計(jì)算該建筑傳熱系數(shù)限值，并判斷外圍護(hù)結(jié)構(gòu)是否需做保溫加強(qiáng)。2.若外墻采用200mm加氣混凝土＋80mm巖棉板，屋面采用150mm擠塑板，外窗為雙LowE充氬6+12A+6中空玻璃，計(jì)算實(shí)際傳熱系數(shù)，并給出結(jié)論?！敬鸢?】1.按GB501892015表3.3.1，嚴(yán)寒A區(qū)體形系數(shù)≤0.15時(shí)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)限值：屋面0.35W/(m2·K)，外墻0.45W/(m2·K)，外窗2.0W/(m2·K)。2.外墻：R=0.11+0.20/0.18+0.08/0.040+0.04=2.48m2·K/W，K=1/2.48=0.40W/(m2·K)<0.45，滿足。屋面：R=0.11+0.15/0.030+0.15=5.26m2·K/W，K=0.19W/(m2·K)<0.35，滿足。外窗：廠家檢測(cè)報(bào)告U值1.7W/(m2·K)<2.0，滿足。結(jié)論：外圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能滿足節(jié)能限值，無需額外加強(qiáng)?！締栴}2】1.采用散熱器系統(tǒng)，設(shè)計(jì)熱負(fù)荷指標(biāo)取42W/m2，計(jì)算總熱負(fù)荷。2.若選用鑄鐵四柱760型散熱器，標(biāo)準(zhǔn)散熱量136W/片（Δt=64.5℃），供回水溫度80℃/60℃時(shí)溫差修正系數(shù)0.92，片數(shù)附加5%，計(jì)算每層所需片數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)層面積1640m2）?！敬鸢?】1.Q=46000m2×42W/m2=1932kW。2.實(shí)際Δt=(80+60)/2–20=50℃，修正系數(shù)n=(50/64.5)^1.3=0.72，單片實(shí)際散熱量136×0.72×0.92=90.2W/片。標(biāo)準(zhǔn)層熱負(fù)荷1640×42=68.9kW，片數(shù)=68900/90.2×1.05=803片，取810片。【問題3】系統(tǒng)采用分戶計(jì)量、恒溫閥，立管異程式。最不利環(huán)路為28層北側(cè)末端，管道總長168m（含局部阻力當(dāng)量長度），比摩阻60Pa/m，散熱器恒溫閥3kPa，過濾器1kPa，換熱器25kPa，預(yù)留10%富余。計(jì)算循環(huán)水泵揚(yáng)程，并校核市政資用壓頭是否滿足?！敬鸢?】沿程阻力ΔP=168×60=10.08kPa；局部阻力按30%計(jì)，3.02kPa；設(shè)備阻力3+1+25=29kPa；系統(tǒng)總阻力10.08+3.02+29=42.1kPa；富余10%，泵揚(yáng)程H=46.3kPa。市政資用45kPa<46.3kPa，不滿足，需設(shè)加壓泵。二、空調(diào)系統(tǒng)案例【案例背景】華南某酒店建筑面積32000m2，夏季空調(diào)冷負(fù)荷4850kW，冬季熱負(fù)荷1900kW，同時(shí)使用系數(shù)0.85，全年供冷3200h，供熱1100h。能源價(jià)格：電0.85元/kWh，天然氣3.2元/m3，低位熱值8500kcal/m3，蒸汽220元/t。業(yè)主要求比選離心機(jī)+燃?xì)忮仩t、磁懸浮+空氣源熱泵、水冷多聯(lián)+市政蒸汽三種方案，按壽命周期15年、折現(xiàn)率7%計(jì)算，給出推薦方案?！締栴}1】計(jì)算三種方案全年一次能耗（kWhce）?！敬鸢?】1.離心機(jī)+燃?xì)忮仩t制冷：COP=6.2，耗電量4850×0.85×3200/6.2=2.12×10?kWh；制熱：鍋爐效率0.92，耗氣量1900×0.85×1100×860/8500/0.92=1.84×10?m3；一次能耗：電2.12×10?×0.31=6.57×10?kgce，氣1.84×10?×1.214=2.23×10?kgce，合計(jì)8.80×10?kgce。2.磁懸浮+空氣源熱泵制冷：COP=8.0，耗電量4850×0.85×3200/8.0=1.64×10?kWh；制熱：熱泵COP=3.2，耗電量1900×0.85×1100/3.2=5.54×10?kWh；一次能耗：(1.64×10?+5.54×10?)×0.31=6.80×10?kgce。3.水冷多聯(lián)+市政蒸汽制冷：IPLV=4.5，耗電量4850×0.85×3200/4.5=2.93×10?kWh；制熱：蒸汽耗量1900×0.85×1100/600=2.96×103t；一次能耗：電2.93×10?×0.31=9.08×10?kgce，蒸汽2.96×103×0.129=3.82×102kgce，合計(jì)9.12×10?kgce?！締栴}2】計(jì)算三種方案壽命周期總成本（初投資+運(yùn)行+維護(hù)）?！敬鸢?】1.離心機(jī)+鍋爐初投資：離心機(jī)4850×1200=582萬元，鍋爐1900×800=152萬元，合計(jì)734萬元；年運(yùn)行費(fèi)：電2.12×10?×0.85=180萬元，氣1.84×10?×3.2=59萬元，合計(jì)239萬元；年維護(hù)費(fèi)30萬元；15年現(xiàn)值：734+∑(239+30)/(1+7%)^t=734+2120=2854萬元。2.磁懸浮+熱泵初投資：磁懸浮4850×1600=776萬元，熱泵1900×1000=190萬元，合計(jì)966萬元；年運(yùn)行費(fèi)：電(1.64×10?+5.54×10?)×0.85=186萬元；年維護(hù)費(fèi)25萬元；15年現(xiàn)值：966+∑(186+25)/(1+7%)^t=966+1890=2856萬元。3.水冷多聯(lián)+蒸汽初投資：多聯(lián)機(jī)4850×1400=679萬元，換熱站120萬元，合計(jì)799萬元；年運(yùn)行費(fèi)：電2.93×10?×0.85=249萬元，蒸汽2.96×103×220=65萬元，合計(jì)314萬元；年維護(hù)費(fèi)35萬元；15年現(xiàn)值：799+∑(314+35)/(1+7%)^t=799+2760=3559萬元?！締栴}3】綜合一次能耗與壽命周期成本，給出推薦方案并說明理由?！敬鸢?】磁懸浮+空氣源熱泵方案一次能耗最低，壽命周期成本與離心機(jī)方案幾乎相等，但年CO?排放減少1260t，且無需設(shè)置鍋爐房，節(jié)省機(jī)房面積260m2，可獲得綠色三星加分6分，故推薦采用磁懸浮+空氣源熱泵方案。三、通風(fēng)與防排煙案例【案例背景】華東某120m高層醫(yī)院，地下3層、地上28層，總建筑面積85000m2，其中地下二層為4200m2的藥品庫，最大凈空5.4m，設(shè)計(jì)為機(jī)械排煙＋補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)。庫內(nèi)存儲(chǔ)丙類液體，火災(zāi)荷載800MJ/m2，最大一排貨架高度3.6m，長48m。規(guī)范要求排煙量按60m3/(h·m2)且不小于150000m3/h，補(bǔ)風(fēng)量按50%排煙量?！締栴}1】計(jì)算藥品庫最小機(jī)械排煙量及補(bǔ)風(fēng)量，并校核是否滿足規(guī)范?！敬鸢?】面積4200m2，排煙量4200×60=252000m3/h>150000m3/h，取252000m3/h；補(bǔ)風(fēng)量0.5×252000=126000m3/h；滿足GB512512017第4.6.3條?！締栴}2】若采用4臺(tái)70000m3/h軸流排煙風(fēng)機(jī)并聯(lián)，單臺(tái)風(fēng)機(jī)全壓720Pa，效率82%，計(jì)算總裝機(jī)功率及火災(zāi)時(shí)運(yùn)行電流（380V，功率因數(shù)0.87）?！敬鸢?】單臺(tái)功率P=70000×720/(3600×0.82×1000)=17.1kW；總功率4×17.1=68.4kW；運(yùn)行電流I=68.4×1000/(√3×380×0.87)=119A?！締栴}3】補(bǔ)風(fēng)機(jī)設(shè)置在地下一層，通過豎井向地下二層補(bǔ)風(fēng)，豎井風(fēng)速限值15m/s，計(jì)算最小井道截面積。若實(shí)際井道為3m×2.5m，校核風(fēng)速并給出整改措施?！敬鸢?】最小面積A=126000/3600/15=2.33m2；實(shí)際3×2.5=7.5m2，風(fēng)速126000/3600/7.5=4.67m/s<15m/s，滿足；但井道過大，可改為2個(gè)2m×1.2m井道，風(fēng)速8.75m/s，節(jié)省空間。四、熱泵與可再生能源案例【案例背景】西南某數(shù)據(jù)中心余熱1600kW，全年穩(wěn)定45℃，擬采用水源熱泵為周邊12萬m2住宅供暖，末端地暖，要求供水45℃/35℃，冬季熱負(fù)荷指標(biāo)38W/m2，熱泵蒸發(fā)側(cè)進(jìn)水12℃，出水7℃，制熱COP5.2，電加熱備用?！締栴}1】計(jì)算熱泵可回收余熱占熱負(fù)荷比例，并判斷是否需要調(diào)峰?！敬鸢?】總熱負(fù)荷120000×38=4560kW；可回收1600kW，占比1600/4560=35.1%；剩余2960kW需調(diào)峰，可再設(shè)3臺(tái)1000kW熱泵并聯(lián)。【問題2】若熱泵蒸發(fā)側(cè)流量按5℃溫差設(shè)計(jì)，計(jì)算最小流量，并選管徑（鋼管，經(jīng)濟(jì)流速1.2m/s）?！敬鸢?】Q=1600kW，Δt=5℃，G=0.86×1600/5=275m3/h；經(jīng)濟(jì)流速1.2m/s，截面積A=275/3600/1.2=0.063m2；管徑d=√(4×0.063/π)=0.28m，選DN300，實(shí)際流速1.08m/s，滿足?！締栴}3】若居民電價(jià)0.55元/kWh，天然氣2.8元/m3，鍋爐效率92%，比較熱泵+電加熱與燃?xì)忮仩t調(diào)峰的年運(yùn)行費(fèi)（調(diào)峰負(fù)荷2960kW，供熱期110d，24h連續(xù)）?！敬鸢?】熱泵+電加熱：調(diào)峰熱量2960×110×24=7.81×10?kWh；電加熱COP按0.98，耗電量7.98×10?kWh；費(fèi)用7.98×10?×0.55=439萬元。燃?xì)忮仩t：耗氣量7.81×10?×860/8500/0.92=8.58×10?m3；費(fèi)用8.58×10?×2.8=240萬元。燃?xì)忮仩t調(diào)峰年省199萬元，推薦采用燃?xì)忮仩t調(diào)峰。五、潔凈空調(diào)案例【案例背景】某芯片廠潔凈區(qū)ISO5級(jí)，面積1200m2，層高4.5m，工藝排風(fēng)12000m3/h，室內(nèi)發(fā)熱25kW，散濕8kg/h，要求溫度22℃±1℃，相對(duì)濕度45%±5%，采用MAU+FFU+DC系統(tǒng)，新風(fēng)經(jīng)MAU處理至10℃/95%，再與回風(fēng)混合后經(jīng)干盤管降溫，F(xiàn)FU循環(huán)過濾?！締栴}1】計(jì)算潔凈區(qū)換氣次數(shù)并校核是否滿足ISO5級(jí)。【答案1】ISO5級(jí)粒子限值3520顆/m3(≥0.5μm)，規(guī)范推薦換氣次數(shù)300～600h?1；體積1200×4.5=5400m3；按400h?1計(jì)算風(fēng)量400×5400=2.16×10?m3/h；FFU單臺(tái)1170m3/h，需2.16×10?/1170≈1846臺(tái)，布置率0.35臺(tái)/m2，滿足?！締栴}2】計(jì)算MAU新風(fēng)量，需滿足人員、排風(fēng)、壓差三項(xiàng)最大值。人員120人，每人40m3/h；排風(fēng)12000m3/h；壓差15Pa，縫隙面積28m2，漏風(fēng)量公式L=0.827×A×(ΔP)^0.5×3600。【答案2】人員120×40=4800m3/h；排風(fēng)12000m3/h；漏風(fēng)量0.827×28×15^0.5×3