2025年动力环境专业期末试卷及答案

2025年动力环境专业期末试卷及答案一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是最符合题目要求的）1.下列关于蒸汽压缩制冷循环的描述中，错误的是（）A.膨胀阀的作用是将高压液态制冷剂节流降压B.蒸发器中制冷剂吸收被冷却物体的热量C.冷凝器出口制冷剂状态为高温高压气态D.压缩机的功能是提高制冷剂的压力和温度2.在数据中心动力环境监控系统中，用于监测电池组剩余容量的关键参数是（）A.浮充电压B.内阻C.温度D.荷电状态（SOC）3.某商业综合体采用地源热泵系统，其COP（性能系数）计算时，输入功率应包含（）A.压缩机功率B.压缩机+循环泵功率C.压缩机+循环泵+风机功率D.仅压缩机和蒸发器风机功率4.低压配电系统中，当线路发生短路故障时，优先动作的保护装置是（）A.过负荷保护B.零序保护C.速断保护D.接地故障保护5.空气处理机组（AHU）中，用于去除空气中PM2.5的核心部件是（）A.表冷器B.加湿器C.初效过滤器D.中高效过滤器6.下列新能源与动力环境系统耦合的场景中，不符合“源网荷储一体化”原则的是（）A.光伏阵列直接为机房空调供电，多余电量存入储能电池B.风电通过逆变器并入市政电网，不设置本地储能C.地热能通过热泵为办公区供热，余热回收用于生活热水D.光储充一体化充电站，根据电价动态调节充电功率7.某机房精密空调的显热比（SHR）为0.8，说明其处理空气时（）A.潜热制冷量占总制冷量的80%B.显热制冷量占总制冷量的80%C.显热制冷量是潜热制冷量的0.8倍D.总制冷量中80%用于温度调节，20%用于湿度调节8.动力环境监控系统的通信协议中，支持实时性高、抗干扰强且广泛应用于工业现场的是（）A.ModbusRTUB.MQTTC.BACnetD.CAN总线9.关于UPS（不间断电源）的描述，正确的是（）A.在线式UPS正常工作时，逆变器始终处于工作状态B.后备式UPS切换时间为0ms，适用于关键负载C.高频机UPS体积大，主要用于工业场景D.UPS电池组的放电深度越深，使用寿命越长10.在“双碳”目标下，动力环境系统节能改造的关键措施不包括（）A.采用磁悬浮离心式冷水机组B.增大新风比以降低机械制冷需求C.安装智能照明控制系统D.对老旧电机进行变频改造二、填空题（本大题共10小题，每空1分，共20分）1.制冷循环中，制冷剂在蒸发器中发生的状态变化是__________（填“相变”或“非相变”），其热量传递方式主要为__________。2.供配电系统的三级负荷是指__________，其供电要求为__________。3.环境监测中，PM10的定义是__________，甲醛的国标限值（1小时均值）为__________mg/m³。4.地源热泵系统按换热方式分为__________和__________两类，其中__________系统对地下水资源影响较小。5.动力设备维护中，中央空调水系统的常见故障包括__________（至少2种），需定期进行__________以防止结垢。6.智能动力环境监控系统的三层架构是__________、__________和__________。7.蓄电池的主要性能指标有__________、__________和循环寿命。8.空气焓湿图中，等焓线表示__________过程，等相对湿度线表示__________过程。9.数据中心PUE（电源使用效率）的计算公式为__________，2025年新建大型数据中心PUE要求不高于__________。10.新能源汽车充电桩的电能质量要求中，谐波电流总畸变率（THDi）应≤__________%，功率因数应≥__________。三、简答题（本大题共5小题，每小题8分，共40分）1.简述蒸汽压缩制冷循环的四个核心部件及其功能。2.说明动力环境监控系统中“四遥”功能的具体内容，并举例说明其在机房管理中的应用。3.对比分析风冷式冷水机组与水冷式冷水机组的优缺点，指出各自适用场景。4.阐述低压配电系统中“三级配电两级保护”的含义，并说明其安全意义。5.结合“双碳”目标，提出数据中心动力环境系统的三项节能优化措施，并分析其技术原理。四、计算题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）1.某办公室采用分体式空调制冷，已知室内显热负荷为12kW，潜热负荷为4kW，空调送风量为3000m³/h，空气密度取1.2kg/m³，定压比热容取1.005kJ/(kg·℃)。求：（1）空调总制冷量（kW）；（2）室内外空气温差（℃）。2.某小区配电变压器容量为500kVA，功率因数为0.85（滞后），现需增加一组电动汽车充电桩，总功率为150kW（功率因数0.95，滞后）。假设变压器负载率不超过85%，问是否需要增容？（计算中视在功率S=P/cosφ，变压器额定容量为500kVA）五、综合分析题（本大题共1小题，20分）某企业机房现有动力环境系统存在以下问题：①精密空调能效比（EER）仅为2.8，高于行业平均水平（3.5）；②UPS电池组使用5年，容量衰减至额定值的70%；③照明系统为传统荧光灯，功率密度12W/m²（国标限值为9W/m²）；④未设置环境监测系统，温湿度波动大。请针对上述问题，设计一套改造方案，要求包含技术措施、预期效果及成本效益分析（需量化关键指标）。答案一、单项选择题1.C2.D3.B4.C5.D6.B7.B8.D9.A10.B二、填空题1.相变；热交换（或“潜热传递”）2.不重要的一般负荷；无特殊供电要求（或“单回路供电”）3.空气动力学当量直径≤10μm的颗粒物；0.104.地埋管（土壤源）；地下水（水源）；地埋管5.管道堵塞、水泵气蚀、冷却塔效率下降（任意2种）；水质处理（或“加药除垢”）6.感知层（设备层）；网络层（传输层）；应用层（平台层）7.容量（Ah）；电压（V）8.绝热加湿（或“等焓加湿”）；等温加湿（或“等温度变化”）9.数据中心总耗电量/IT设备耗电量；1.310.5；0.95三、简答题1.四个核心部件及功能：①压缩机：将低温低压气态制冷剂压缩为高温高压气态，提供循环动力；②冷凝器：将高温高压气态制冷剂冷却为高压液态，向外界放热；③膨胀阀（节流阀）：将高压液态制冷剂节流降压为低温低压液态，控制流量；④蒸发器：低温低压液态制冷剂蒸发吸热，冷却被处理介质（空气/水）。2.“四遥”功能及应用：①遥测：远程测量设备参数（如温度、电压），例如实时监测机房精密空调出风口温度；②遥信：远程获取设备状态（如开关通断），例如监测UPS是否处于逆变模式；③遥控：远程控制设备动作（如启停），例如夜间无人时远程关闭非关键机房空调；④遥调：远程调整设备参数（如设定温度），例如根据负荷变化自动调整冷水机组出水温度。3.风冷与水冷冷水机组对比：优点：风冷无需冷却水系统，安装简单，适用于缺水地区；水冷能效比高（EER可达5.0以上），冷却效率稳定。缺点：风冷受环境温度影响大（高温时制冷量下降），噪声较高；水冷需配置冷却塔、循环水泵，维护复杂。适用场景：风冷用于小型建筑或无冷却水条件的场所；水冷用于大型商场、数据中心等负荷大且持续的场景。4.“三级配电两级保护”含义及安全意义：三级配电：总配电箱→分配电箱→开关箱，形成层级配电结构；两级保护：总配电箱设短路、过载保护（如断路器），开关箱设漏电保护（漏电断路器）。安全意义：分级保护避免故障范围扩大，漏电保护防止人员触电，短路保护快速切断故障电流，保障设备和人身安全。5.数据中心节能措施及原理：①采用自然冷却技术（如间接蒸发冷却）：利用室外低温空气或水与室内热空气换热，减少机械制冷时间，降低PUE；②部署智能群控系统：通过AI算法动态调节冷水机组、水泵、风机的运行台数和频率，使系统运行在最佳能效点；③应用余热回收技术：将机房排热通过热泵回收，用于生活热水或冬季供暖，实现能量梯级利用，提高综合能效。四、计算题1.（1）总制冷量Q=显热+潜热=12+4=16kW（2）显热计算公式：Q显=ρ×V×c×ΔTΔT=Q显/(ρ×V×c)=12×1000/(1.2×3000×1.005)≈3.32℃2.原负载视在功率S1=P1/cosφ1=500×0.85/0.85=500kVA（注：原变压器已满载？需修正）正确计算：原负载有功功率P原=S额×负载率×cosφ=500×0.85×0.85=361.25kW（假设原负载率85%）新增负载视在功率S新=P新/cosφ新=150/0.95≈157.89kVA总视在功率S总=361.25/0.85+157.89≈425+157.89=582.89kVA变压器额定容量500kVA×0.85=425kVA（最大允许负载），582.89>425，需增容。五、综合分析题（示例）改造方案：1.精密空调更换：选用磁悬浮离心式空调（EER=4.2），制冷量保持100kW，原功率100/2.8≈35.7kW，新功率100/4.2≈23.8kW，年省电（35.7-23.8）×8760≈104,244kWh（按年运行8760小时计）。2.UPS电池组更换：采用磷酸铁锂电池（循环寿命3000次），容量恢复至100%，减少因容量不足导致的备用时间缩短风险，年维护成本降低20%（原铅酸电池年维护费1.5万元）。3.照明改造：更换为LED灯（功率密度6W/m²），机房面积200m²，原功率200×12=2400W，新功率200×6=1200W，年省电(2.4-1.