00930

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112 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 25 類科技師（含第二次食品技師）、大地工程 技師考試分階段考試（第二階段考試） 暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題

等

別：高等考試

類

科：冷凍空調工程技師

科

目：電工學（包括電機機械）

考試時間：

2 小時

※注意：

 可以使用電子計算器。

• 

• 

不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。 本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 圖一為一個平衡三相、線電壓 480 伏電力系統供應兩組負載與一組功因 補償電容，其中負載 1 吸收實功率 80 kW 、電感性虛功率 60 kVAr ，負 載 2 吸收實功率 50 kW 、功率因數 0.707 落後，功因補償電容的容量為 -80 kVAr 。

 計算電源提供的三相複數功率、功率因數與線電流 a I 大小？（ 10 分）  若功因補償電容因故跳脫，試計算此時電源供應的線電流 a I 大小？ （ 10 分）

負載

1

a

b

c

480

V ab

V



I a

三相電源

負載

2

功率因數

補償電容

圖一

• 圖二為一個橋式直流電路，其中可變電阻 Adj R 值調整到 0 4 . k  。

•  計算電流 I 的大小？（ 10 分）

•  若要使得電流 I 為 0 A ，可變電阻 Adj R 值需調整到多少  ？（ 10 分）

1

k



0 6

.

k



12

S

V

V



40



3

k



I

0 4

R Adj

.

k





a

b

圖二

座號：

• 圖三為一台三相、 60 Hz 、 4 極、 460 伏、 Y 接線感應電動機等效到定子 側的單相等效電路，各元件參數值示於圖中，電動機額定運轉轉差率（ s ） 為 2% ，機械與鐵心等損失不計、激磁電抗 XM 忽略。

•  計算額定運轉時輸出轉矩（牛頓 -米）與轉速（ rpm ） 。 （ 10 分）

•  計算最大可輸出轉矩（牛頓 -米） 。 （ 10 分）

M

jX

j





0.6



2

j



0

o

V



C

R

 

2

j



0.2

s



圖三

C

• 請列舉四種三相鼠籠式感應電動機的轉速調整方法，以感應電動機的 「轉速對轉矩曲線」說明四種方法的優點、缺點與成本。 （ 20 分）

• 圖四為一個單相變壓器供電系統，其中供電變壓器視為理想變壓器、電 壓比為 2,200V/220V 、負載滿載阻抗 0 4 0 3 L Z . j .    、電源側總阻抗 5 S Z j   ，此時負載側的操作電壓為 220V 。

•  計算電源 S V 的電壓，與負載側的電壓調整率（ V.R.% ）？（ 10 分）

•  計算此變壓器所需要的滿載容量（ kVA ）？（ 10 分）

L

I

0 4

0 3

L

Z

.

j

.







S

V

2,200V/220V

5

S

Z

j





P

I

L

V

代號：

00950

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2 － 1

112 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 25 類科技師（含第二次食品技師）、大地工程 技師考試分階段考試（第二階段考試） 暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題

等

別：高等考試

類

科：冷凍空調工程技師

科

目：熱力學與熱傳學

考試時間：

2 小時

※注意：

 可以使用電子計算器。

•  不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。

•  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 一、有一部冷暖雙功能之空調系統，輸入之功為 1.2 kW 。如為冷氣使用，其 性能係數為 3 ，如為暖氣，其性能係數為 4 。有一房間，終年須維持 20°C 。 如果室內與室外溫度每差 1°C 時，有 0.5 kW 的熱傳量。試求冬天及夏 天室外最低及最高溫度為何？（ 20 分）

• 二、  吸收式冷凍循環與一般蒸汽壓縮式冷凍循環最主要不同之處為何？ （ 10 分）

•  有一吸收式冷凍循環，其熱源為 110°C 之地熱，提供之熱量為 5 × 10 5 kJ/h 。 環境溫度為 25°C ，冷凍空間溫度維持為 -18°C ，試求最大冷凍量。 （ 10 分）

• 三、  家用冰箱一般而言皆有冷凍室及冷藏室。請問如何在使用單一壓縮機 下達成此兩種不同之溫度需求？（ 5 分）請以 T-S 及 P-H 圖解釋之， 如何估算具冷藏室及冷凍室之家用冰箱性能係數？（ 5 分）

•  在大氣溫度 21°C 及相對溼度 80% 之狀態下以濕度圖說明一般車輛如 何對擋風玻璃進行除霧？（ 10 分）

• 四、在進入燃燒室時，利用廢氣之熱量對空氣進行預熱，可提高燃燒效率及 進行能量回收。利用一熱交換器進行空氣預熱，空氣進入熱交換器之狀 態為 101 kPa ， 30°C ，體積流率為 0.5 m 3 /s 。廢氣之質量流率為 0.85 kg/s ， 進入及離開熱交換器之溫度分別為 350°C 及 260°C 。在假設等壓熱傳下， 試求熱交換量及可用能毀損率為何？（ 20 分）

給予數據：空氣比熱： 1.004 kJ/kg ． K ，廢氣比熱： 1.1 kJ/kg ． K

。

座號：

• 五、在建築物設計中，建築物外表面積 As ，可假設為建築物的四個垂直面面 積及屋頂面積之和。 As 代表建築物與外界空氣間的熱傳面積， As 的最小 化，可滿足節能之要求。要達此要求，對總樓板面積為 Af 及樓層高度為 Hf 之建築物，建築物基地面積（ Wb × Lb ）及樓層數目 Nf ，具有最佳之設 計值。

•  如果建築物為一正方形建築物，即 Wb ＝ Lb ＝ W ，試以 Af 及 Hf 表示可 使建築物 As 最小化之 W 表示式。 （ 10 分）

•  若 Af ＝ 32768 m 2 ， Hf ＝ 4 m ，最佳 W 及 Nf 值為何？如果整體熱傳係數 為 1 W/m 2 K 及室內外溫差為 25°C ，熱傳量為何？如果 Nf ＝ 2 ，熱傳量 為何？（ 10 分）

代號：

00960

頁次：

2 － 1

112 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 25 類科技師（含第二次食品技師）、大地工程 技師考試分階段考試（第二階段考試） 暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題

等

別：高等考試

類

科：冷凍空調工程技師

科

目：流體力學與流體機械

考試時間：

2 小時

※注意：

 可以使用電子計算器。

•  不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。

•  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 一、一噴泉經由四個内徑為 10 mm 的噴嘴將水噴出，如圖一所示，試求：

•  最大高度 h 與流經 60 mm 直徑管 E 點之體積流率 Q 關係。 （ 7 分）

•  同樣的，點 E 之壓力 PE 與高度 h 之關係為何？（ 7 分）

•  當水柱達到 h=4m 之高度時管内之壓力 PE 及所需的體積流率 Q 。 （ 11 分）

圖一

60 mm E

A

B

C

D

h

F

二、如圖二所示為一離心泵系統管路圖，將 A 槽中之水加壓泵送至 B 槽，兩 水槽水面高度差 Ha 為 11 m ，吸水管長度 l1 = 10 m ，管徑 d1 = 100 mm ， 管路摩擦係數 f1 = 0.025 ，總次要損失係數 CL1 = 2 ，排水管長度 l2 =30 m ， 管徑 d2 = 75 mm ，管路摩擦係數 f2 = 0.027 ，總配件損失係數 CL2 = 12 。 若此泵之性能曲線近似於 H = 15-0.043 Q 2 ，式中 H 單位為 m ， Q 單位為  /s ，試求此泵系統之運轉流量（ 15 分）及揚程（ 10 分） 。

B

d1

d2

A

Ha

泵

l2,

l1,

座號：

• 三、考慮一離心鼓風機如圖三所示，其葉片入口半徑為 20 cm ，寬為 8.2 cm ， 出口半徑為 45 cm ，寬為 5.6 cm ，葉片以 700 rpm 轉速及 0.70 m 3 /s 的速 度送風，假設空氣以徑向方向進入葉片，並以與徑向方向成 50° 角的方向 離開，設空氣密度為 1.25 kg/m 3 ，試計算鼓風機的最小耗電量。 （ 25 分）

出口

ω

r1

1

V



2

V



r2

渦輪區

⇀

⇀

入口

ω

α

2 = 50°

• 四、一個由兩個直徑分為 D1 = 30 cm 和 D2 = 12 cm 的圓柱形水箱連接組成的 系統，如圖四所示，用於決定流經連接管内直徑 D0 = 5 mm 孔口的流量 係數。開始時（ t = 0s ） ，兩水箱内液位分為 h1 = 50 cm ， h2 = 15 cm ，如圖 四所示。兩個水箱内液位於 170 秒後達到平衡，流量停止時，假設忽略 與此流程相關的任何其他損失，試決定孔口的流量係數。 （ 25 分）

h2

h1

h

Tank 1

Tank 2

Orifice

代號：

00910

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112 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 25 類科技師（含第二次食品技師）、大地工程 技師考試分階段考試（第二階段考試） 暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題

等

別：高等考試

類

科：冷凍空調工程技師

科

目：冷凍工程與設計

考試時間：

2 小時

※注意：

 可以使用電子計算器。

•  不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。

•  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 一、真空乾燥大量應用於各產業，以咖啡渣乾燥為例，假設有 1000 kg 的咖 啡渣，咖啡渣含水率（重量比）為 60% ，初始溫度為 25 ℃，乾燥溫度設 計在 48 ℃，乾燥時間為 10 小時。假設乾燥後的咖啡渣含水率為 0% ，製 程中的水（水汽）利用冷凝器（ Cold Trap ）可以進行完全回收，冷凝水 溫度為 20 ℃。採用電加熱器進行加熱，電加熱效率為 95% ，系統為理想 狀態無熱損失，咖啡渣固體物比熱為 1.66 kJ/kg  K ，水比熱為 4.18kJ/kg  K ， 水汽化熱為 2260 kJ/kg 。請參考附表一回答下列問題：

•  請繪出真空乾燥的詳細系統圖，並詳述原理與過程。 （ 7 分）

•  製程所需真空壓力（絕對壓力）為何？（ kPa ） （ 6 分）

•  理論上電加熱器所提供的總乾燥熱能為何？（ kJ ） （ 6 分）

 理論上冷凝器（ Cold Trap ）需要的冷凍能力為何？（ kcal/hr ） （ 6 分）

附表一 水的液體與飽和蒸汽性質表（此表溫度的單位是℃，壓力的單位是 Torr ）

座號：

二、請詳述下列有關冷媒的相關知識：

•  請寫出氯氟碳化合物（簡稱 CFCs ）的英文全名，並做名詞解釋。 （ 4 分）

•  請寫出臭氧層破壞潛能 （簡稱 ODP ） 的英文全名，並做名詞解釋。 （ 4 分）

•  請分別寫出自然冷媒 R-717 ， R-744 ， R-290 ， R-600a 的化學式及全球 溫暖化潛能（ Global Warming Potential, GWP ）值。（ 16 分）

三、自動覆疊式（ Auto Cascade ）冷凍系統使用單一壓縮機及兩種混和冷媒，

在冷凝溫度 37 ℃時，蒸發溫度可達到 -60

• ℃。請回答下列問題：

•  該系統可以使用那兩種冷媒進行混和。 （ 4 分）

•  請詳細繪製此系統的冷凍循環流程圖 （包含元件名稱及管路流程） 。 （ 6 分）

•  請依據  的冷凍循環流程圖詳述自動覆疊式（ Auto Cascade ）冷凍系統 的運作原理及流程。 （ 7 分）

•  請依據  的冷凍循環流程圖繪製該系統的冷媒循環壓力 -焓（ p-h diagram ）示意圖。 （ 8 分）

四、一個低溫冷凍系統，使用 R404A 冷媒，蒸發溫度（ Evaporation Temperature ）為 -33 ℃，冷凝溫度（ Condensation Temperature ）為 37 ℃， 蒸發器過熱度（ Superheating Degree ）為 5 ℃，冷凝器過冷度（ Subcooling Degree ）為 5 ℃。請參考附表二，且在已知壓力 -焓值上，可得到四個循 環點 h1 = 350 kJ/kg ， h2 = 400 kJ/kg ， h3 = 246 kJ/kg ， h4 = 246 kJ/kg 狀況 下，回答下列問題： （假設管路沒有壓損，壓縮機與管路均無熱傳發生）  請計算壓縮比。 （ 3 分）

 請計算單位質量所需冷凍功。（ kJ/kg ）（ 3 分）

 請計算所需要的單位質量所需壓縮功。（ kJ/kg ）（ 3 分）

 請計算冷凝器所需要的單位質量所需排熱量。（ kJ/kg ）（ 3 分）

 請計算每冷凍噸的冷媒循環量。（ kg/hr ）（ 4 分）

 請計算 COP （ Coefficient of Performance ）值。 （ 5 分）

 請計算每耗功 1kW 可以得到的冷凍能力（ RT ） 。 （ 5 分）

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112 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 25 類科技師（含第二次食品技師）、大地工程 技師考試分階段考試（第二階段考試） 暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題

等

別：高等考試

類

科：冷凍空調工程技師

科

目：空調工程與設計

考試時間：

2 小時

※注意：

 可以使用電子計算器。

•  不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。

•  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

※若計算有需要，請參照附表 A ～ D 。

• 一、一棟建築物內有由兩個鍋爐供給（如圖一） ，通過鐵管分配系統以天 然氣為燃料。其中鍋爐 1 的輸出為 40 kW ，效率為 85% ；鍋爐 2 的 輸出為 80 kW ，效率為 89% 。調壓閥設置為以 0.5 psia 的速度供應氣 體。假設最大壓降為 0.3 in wg ，比重為 0.6 ，假設天然氣最高的熱值 為 10,000 kcal/m 3 。

•  請問管道 A 、 B 和 C 各所需的最小管道直徑是多少？（ 10 分）

•  未來因擴廠需求新增一鍋爐 3 以 140 kPa 於 152 ° C 下產生 0.25 kg/s 的滿載蒸汽且給水系統為鍋爐提供 50 ° C 的飽和水，效率為 85% ， 電費為每 1 度 3.1 元，鍋爐 3 每天滿載運行 8 小時。假設鍋爐 3 在 此負載下每年運行 250 天，試問單運行此鍋爐 3 所需成本？（ 10 分）

座號：

• 二、有一 COP 為 3.2 的熱泵，體積流率 200 LPM 的熱水從 21 ° C 加熱到 60 ° C ，熱泵的吸入壓力為 40 psia ，排氣壓力為 250 psia ，此熱泵安裝 在室外，電費為 5 元 / 度，每月開機 20 天、每天運行 8 小時，假設一 大氣壓下及水密度 999.5 kg/m 3 、比熱 4.186 kJ/kg ． K 。

•  請問架設此熱泵的所耗電費（元 / 月）為多少？（ 10 分）

•  不考慮設置成本與其他額外費用，後續業主想用此熱泵設備取代既 有電加熱器，請問與原加熱器相比，架設熱泵後每年節省多少元？ （ 10 分）

• 三、有一建築物安裝空調箱（ Air handling unit ）排氣風量為 12,000 CMH 、 排氣溫度及相對濕度分別為 24.5℃ 及 60% ，如圖二，空氣通過焓輪交 換熱，該設備之焓的有效性為 35% 。設計室外空氣條件為 32.5 ℃ DB/70% RH ，入口風量為 20,000 CMH 。離開冷卻盤管時的條件為 12℃ DB 、 12℃ WB 。假設風管皆為圓管且已知摩擦係數為 0.04 。一 大氣壓下，空氣密度為 1.225 kg/m 3 。

•  請問冷卻盤管所需的能力（ kW ）是多少？（ 10 分）

•  後續透過管路分送進室內，而各室內皆有調節風門（ damper ）用 於控制分岐管道的氣流。其中有一分岐管路設計氣流為 11,000CMH 。此房間管路由長 16 m 、直徑 1 m 的圓形管及一個具 有 40 mmH2O 壓降的擴散型出風口組成。而調節風門在 100% 開啟 時的壓降為 15 mmH2O ，試求風門全開之壓力降與系統全壓降之 比例 % （ Damper Authority % ）？（ 10 分）

from Exterior

• 四、有一辦公室位於一層建築物的二樓，簡化後的平面圖資料如下圖三所 示，相關設計簡化後參數如下表所示，假設穩態條件下，時間於下午 1 點且為標準溫度和壓力，人員顯熱負荷為 170W ，潛熱負荷為 255 W 。 （省略考慮樓地板熱負荷、樓上及樓下空調空間問題）試問：

•  此樓層的外部熱源之總顯熱負荷（ W ）為多少？（ 10 分）

•  而後續因應業主需求更改窗戶材質，請問此時的新舊窗戶的負荷量 （傳導加輻射）會減少多少（ W ）？（ 5 分）

•  考慮到未來會有燈具、人員及設備等所產生的內部熱源，預計使用 60 盞 LED 燈發熱總瓦數為 1920 W ，人員為 12 人，設備如下表， 出風溫度為 12℃ DB ，室內設計溫濕度為 25℃ DB 及 50%RH ，室 外條件 33℃ DB/25℃ WB ，只考慮內部熱源的出風濕球溫度（ ℃ WB ）多少？（ 5 分）

圖三、簡化後平面圖

表、建築物相關條件表

00920

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－

4

• 五、一建築物總體積為 6,400 立方公尺，室內需要 40 kW 的總熱負荷，無 潛熱負荷，而新鮮外氣條件為 30℃ DB/25.5℃ WB ，假設室內回風保 持在 24 ° C DB/50% RH 的條件回到空調箱內之冷卻盤管前與外氣混 合，新鮮外氣與室內回風混合比是 8 ： 2 （質量流率比） ，設備露點溫 度（ Apparatus Dew Point Temperature ）為 9℃ 。

•  請問於冷卻盤管旁路係數（ Bypass Factor ）為多少？（ 10 分）

•  新鮮外氣風量（ CMH ）為多少？（ 5 分）

•  後續因設計考量，將此空調箱改成全外氣供應（總風量不變） ，且 假設冷卻盤管出口條件不變，並且考慮建築物滲透率的影響 （ Infiltration Rate ） ，滲透率等於每小時換氣 1.5 次，請問由於外部 新鮮空氣和滲透引起的總冷卻負荷（ kW ）是多少？（ 5 分）

代號：

00940

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112 年專門職業及技術人員高等考試建築師、 25 類科技師（含第二次食品技師）、大地工程 技師考試分階段考試（第二階段考試） 暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題

等

別：高等考試

類

科：冷凍空調工程技師

科

目：冷凍空調自動控制

考試時間：

2 小時

※注意：

 可以使用電子計算器。

•  不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。

•  本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

• 一、拉氏轉換（ Laplace Transform ）可以將時域變數 t 的函數 f(t) ，轉換為複 變變數 s 的函數 F(s) ，

•  寫出這個轉換的數學定義公式。 （ 5 分）

•  利用此公式，寫出下列時域變數函數式經拉氏轉換後的函數型： （ 15 分） f(t)=

t

f(t)= e

• 二、參考圖一所示，有一模擬控制系統使用 PID （ Proportional-IntegralDifferential ）控制設計，如圖一，若 PID 控制器的比例參數為 KP ，積分 參數為 KI ，微分參數為 Kd ，假設無基礎輸出值設定，且系統響應帶寬常 數為零的狀況下，試問：

•  PID 控制器的轉移函數？（ 5 分）

•  若最終控制器設計要求輸入 u (s) 與輸出 Y (s) （變數可參考圖示）需滿足下式

座號：

請計算 KP 數值。 （ 5 分）

 請計算 KI 數值。 （ 5 分）

 請計算 Kd 數值。 （ 5 分）

圖一

s

• 三、參考圖二所示，有一分離式冷氣（ Split-type Air Conditioner ）利用蒸發器 中央裝設溫度感測器，來進行溫度回授控制（ Feedback Control ） ，其控制 架構圖顯示如圖二上方所示之方塊圖，另符合此感測裝置的結構示意 圖，則如圖二下方所示，圖二上亦標示出圍繞溫度感測器，其代表符號 為圓形環狀符號內標示 T 為此感測溫度裝置的相關參數，包含有感測器 質量（ Mass, ms ） 、感測器感溫體積（ Sensing Area, As ） 、感測器裝置比熱 （ Specific Heat Capacity, Cs ）還有分離式冷氣室內機由線流風扇（ Cross Flow Fan ）導風的熱對流係數（ Heat Convection Coefficient, hconv ） 。 基於以上說明以及給定之變數代號：

•  詳述分離式冷氣達成室內溫度恆定控制的原理為何？（ 10 分）

•  推導溫度感測器將室內溫度 T(t) 轉換為感測器輸出 Ts(t) 的統馭方程式 （ Governing Equation ）為何？（ 5 分）

•  此統御方程式需轉換成圖二上設計之控制架構（ Control Block Diagram ） 中 Feedback Sensor Diagram ，才能進一步設計其他控制參數， 請依據前述統御方程式，使用拉氏轉換，寫出感測器將 T(t) 轉換 Ts(t) 輸出的轉移函數（ Transfer Function ）為何？（ 5 分）

Split-type Air Conditioner Control Block Diagram

• 四、參考圖三所示，有一可程式邏輯控制器（ Programmable Logic Controller, PLC ）被用於室內空氣品質（ CO2 濃度）控制，控制設計要求主要是即時 偵測室內 CO2 濃度，並利用程式設定裝置（ Programming Device ） ，依照 環保法規規定，來設定控制開啟的臨界值，當室內 CO2 濃度超過法規限 制上限時（不需要考慮超過八小時平均之規定） ，即打開風門與風扇引進 外氣，避免室內空氣品質不佳。

•  依照上述說明，請於下面 PLC 架構圖上，選擇必要的 Input 裝置與 Output 裝置。 （ 10 分）

•  繪製出控制邏輯圖（ Ladder Logic Diagram ） 。 （ 10 分）

• 五、一／二次側設計中央冰水主機系統負責供應一個 10 層大樓的空調，在 頂樓冰水管路（ Cooling Water Pipeline ）的最末端有一增設空調箱（ Air Handling Unit, AHU ） ，須提供足量冰水。在原本冰水主機為變速驅動 （ Variable Speed Drive ） ， 且一次泵浦 （ Primary Pumps ） 為變頻驅動 （ Variable Frequency Drive, VFD ）的情況下，冰水系統業主仍持續投入節能改善， 並預計加裝裝置，如圖四虛線以下所示，預計安裝三具變頻驅動器 （ VFD ）給三台冷卻水塔（ Cooling Tower ）進行控制，同時加裝戶外氣象 站，偵測外氣的溫度與濕度，也要再加裝三具變頻驅動器給二次側馬達 （ Secondary Pumps ） ，在冰水管路末端加裝壓力感測器。請依照上述業主 加裝的設施。

•  分別建議冷卻水塔與二次側泵浦的節能控制邏輯設計。 （ 10 分）

•  詳細說明可以提高系統能源使用效率的原因。 （ 10 分）