The economic feasibility of the choice of an air conditioning system for a shopping and office centre

Introduction.

An air conditioning system is the costliest engineering system in shopping and office centres. Buildings of this type have internal heat gains throughout the year. These heat gains are substantial because of the large number of people, the high level of artificial lighting, the availability of various items of equipment, and the heat gain from solar radiation. An air conditioning system known as ventilation cooling is of interest. It is not new; its energy assessment is quite high. The same system is under consideration, but it is evaluated from the economic perspective in the Moscow prices of 2021.

Materials and methods.

The problem is solved by applying a computational method to the case of a 35-storey office building in Moscow. Different values of the outdoor air temperature are studied to implement transition to ventilation cooling. Alternative options for the installation of dry coolers are compared, since they affect the length of routing of cooling circuits. Costs are calculated for all options under consideration.

Results.

Some results are presented as figures showing the costs of alternative air cooling systems.

Conclusions.

It is found that the location of dry coolers greatly affects the cost of pumping units. When comparing options 1 a, 1 b, and 1 c with the option that implies the installation of dry coolers on the building roof, the authors found that option 1 c is economically profitable at the 10 % discount. If options 2 a, 2 b, 2 c, are compared for the case when dry coolers are installed beside the building, option 2 c, that implies the transition from ventilation cooling to machine cooling at tn = 8 °C, is more economically profitable than option 2 b, when the transition occurs at tn = 5 °C, and option 2 a when the transition is triggered at tn = 0 °C.

1. Фролова А.А., Лухменев П.И. Энергетическое обоснование выбора системы кондиционирования воздуха для административно-торгового центра // Строительство: наука и образование. 2021. Т. 11. № 2. С. 38-45. DOI: 10.22227/2305-5502.2021.2.3

2. Frolova A. Determination of the amount of internal heat input in the office space // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. P. 012061. DOI: 10.1088/1757-899X/1030/1/012061

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

4. Цыганов А.И. Обоснование возможности строительства пассивных многоэтажных жилых зданий в климатических условиях Центральной России // Строительство: наука и образование. 2021. Т. 11. № 3. С. 58-78. DOI: 10.22227/2305-5502.2021.3.4

5. Daraghmeh H., 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

6. 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

7. 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. 2015. Vol. 95. Pp. 143-149. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2015.11.002

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

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

10. 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.

11. Малявина Е.Г., Фролова А.А. Выбор энергетически целесообразной теплозащиты офисных зданий с круглогодичным поддержанием теплового микроклимата // Жилищное строительство. 2019. № 1-2. С. 63-68. DOI: 10.31659/0044-4472-2019-1-2-63-68

12. Малявина Е.Г., Фролова А.А. Энергетическая и экономическая оценка теплозащиты офисного здания // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2017. № 8. С. 64-69. DOI: 10.12737/article_5968b4502ace93.00925434

13. 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.

14. 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.

15. 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

16. 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

17. Paiho S., Abdurafikov R., Hoang H. Cost analyses of energy-efficient renovations of a Moscow residential district // Sustainable Cities and Society. 2014. Vol. 14. Issue 1. Pp. 5-15. DOI: 10.1016/j.scs.2014.07.001

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

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

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