Энергетическое обоснование выбора системы кондиционирования воздуха для административно-торгового центра

Введение.

Главным потребителем электроэнергии в административно-торговых зданиях является система кондиционирования воздуха. Потребность в холоде в такого рода зданиях возникает в течение всего года ввиду высоких значений теплопоступлений от людей, оборудования (компьютеры, оргтехника, кассовое оборудование), солнечной радиации (большая часть таких зданий имеет наружные ограждающие конструкции в качестве сплошного остекленного фасада), источников искусственного освещения. В классической схеме охлаждения находятся компрессор и конденсаторные агрегаты. Важнейшим шагом к оптимизации и малозатратной в виде энергии системе охлаждения стал отказ от компрессора, конденсаторных агрегатов, помимо этого, в системе применили холод наружного воздуха. Такая схема охлаждения называется система свободного охлаждения. Климатические особенности России позволяют масштабно применять технологию охлаждения естественным холодом. Однако в первоначальном приближении принято решение рассмотреть не северные районы РФ, а центральный с локализацией в г. Москве.

Материалы и методы.

Задача решается расчетным путем на примере 35-этажного административно-офисного здания в г. Москве. Рассматриваются различные варианты температуры наружного воздуха для перехода на свободное охлаждение. Сравниваются различные варианты установки сухих охладителей, что, в свою очередь, влияет на длину трассировки холодильных контуров. Для всех рассматриваемых вариантов проводится расчет годовой потребности в холоде.

Результаты.

Некоторые результаты представлены в виде таблиц годового энергопотребления различными вариантами системы охлаждения воздуха.

Выводы.

Установлено, что расположение сухих охладителей сильно влияет на потребление электроэнергии системы холодоснабжения. Из оценки электропотребления системами охлаждения получено, что переход на машинное охлаждение при более высокой наружной температуре +8 °C энергетически более выгоден, чем переход при +5 и 0 °C.

1. Фролова А.А. Влияние теплозащиты офисного здания с большими теплоизбытками на мощность и энергопотребление системами отопления-охлаждения // Интеграция, партнерство и инновации в строительной науке и образовании : сб. мат. Междунар. науч. конф. М., 2017. С. 794-799.

2. Цой А.П., Бараненко А.В., Грановский А.С., Цой Д.А., Корецкий Д.А., Джамашева Р.А. Компьютерное моделирование годового цикла работы комбинированной системы хладоснабжения с использованием ночного радиационного охлаждения // Омский научный вестник. Серия: Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2020. Т. 4. № 3. С. 28-37. DOI: 10.25206/2588-0373-2020-4-3-28-37

3. Гаряев А.Б., Коротке Ю.В. Оценка масштабов и перспектив использования холода окружающей среды для экономии энергии // Вестник Московского энергетического института. Вестник МЭИ. 2018. № 4. С. 58-70. DOI: 10.24160/1993-6982-2018-4-58-70

4. Paiho S., Abdurafikov R., Hoang H. Cost analyses of energy-efficient renovations of a Moscow residential district // Sustainable Cities and Society. 2015. Vol. 14. Pp. 5-15. DOI: 10.1016/j.scs.2014.07.001

5. Малявина Е.Г., Фролова А.А., Силаев А.С. Энергетическая и экономическая оценка систем свободного и машинного охлаждения для кондиционируемых помещений офисов // АВОК: Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. 2014. № 1. С. 42-46.

6. Малявина Е.Г., Фролова А.А., Силаев А.С. Энергетическая и экономическая оценка систем свободного и машинного охлаждения для кондиционируемых помещений офисов // АВОК: Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. 2014. № 2. С. 68-72.

7. Ермолов Д.А. Использование естественного холода в качестве нетрадиционного источника холодоснабжения // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. № 12-1. С. 223-225.

8. Серегин А.И. Энергоэффективные решения для торговых центров // АВОК: Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. 2019. № 1. С. 30-37.

9. Евушкин А.И., Шереметьев С.С. Энергоэффективные решения кондиционирования серверных помещений // Наука, техника и образование. 2017. № 3 (33). С. 61-63.

10. Евушкин А.И., Шереметьев С.С. Энергоэффективные решения кондиционирования серверных помещений в климатических условиях московского региона // Политехнический молодежный журнал. 2017. № 3 (8). С. 3. DOI: 10.18698/2541-8009-2017-3-83

11. Поликарпов Е. Высокоточные системы кондиционирования. М. : Медиа Технолоджи, 2013. 82 с.

12. Боломатов В.Н. Вентиляция и кондиционирование воздуха: проблемы отрасли // АВОК: Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. 2019. № 3. С. 50-57.

13. Hani A., Koiv T.-A. Energy consumption monitoring analysis for residential, educational and public buildings // Smart Grid and Renewable Energy. 2012. Vol. 3. Issue 3. Рp. 231-238. DOI: 10.4236/sgre.2012.33032

14. Колесников М.С., Ильина Т.Н. Инновационные способы создания микроклимата в помещениях значительного объема // Альманах мировой науки. 2020. № 1 (37). С. 86-89.

15. Daraghmeh H.M., Wang C.-C. A review of current status of free cooling in datacenters // Applied Thermal Engineering. 2017. Vol. 114. Pp. 1224-1239. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2016.10.093

16. Yang Y., Wang B., Zhou Q. Energy saving analysis of free cooling system in the data center // Procedia Engineering. 2017. Vol. 205. Pp. 1815-1819. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.10.239

17. Ma Y., Ma G., Zhang S., Zhou F. Cooling performance of a pump-driven two phase cooling system for free cooling in data centers // Applied Thermal Engineering. 2016. Vol. 95. Pp. 143-149. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2015.11.002

18. Суханкин В.П., Финкельштейн Б.И. Как увеличить энергоэффективность климат-контроля телекоммуникационных объектов // Главный энергетик. 2017. № 5-6. С. 83-87.

19. Panchabikesan K., Vellaisamy K., Ramalingam V. Passive cooling potential in buildings under various climatic conditions in India // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017. Vol. 78. Pp. 1236-1252. DOI: 10.1016/j.rser.2017.05.030

20. Бройда В.А., Дорофеенко Н.С. Эффективность прямого естественного охлаждения в системе кондиционирования воздуха для помещений со значительными поступлениями тепла // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2019. № 4 (50). С. 279-287.