Dr. Sci. (Engineering), Professor
д-р техн. наук, профессор
Cand. Sci. (Engineering), Assistant Professor
канд. техн. наук, доцент
This paper presents an analysis and comparison of the energy and cost effectiveness of year-round liquid cooling systems that could be used in the climate of Saint Petersburg. An analysis of average monthly outdoor air temperatures over the past 10 years and the calculation of the seasonal energy performance ratio of a standard chiller and a chiller with an integrated free cooling system allowed to calculate the cost effectiveness of the free cooling technology.
The study showed that a chiller with an integrated free cooling system has a significantly higher (by approximately 30%) seasonal energy performance ratio compared to a standard chiller. A cost estimate has confirmed that, despite higher initial capital costs, the free cooling system provides annual energy savings of approximately 1.5 million RUB. Economic benefits (return on additional investment) are already achieved in the first year of operation due to a significant reduction in operating costs.
This study analyzes and provides design solutions for cooling systems based on real-life climate data for Saint Petersburg (average annual temperature = 7.1 °C) and the parameters of specific systems, enhansing the applicability of the findings in desiging energy-efficient systems in this region.
В данной работе представлен анализ и сравнительная оценка энергетической и экономической эффективности систем круглогодичного охлаждения жидкости, применимых в климатических условиях г. Санкт-Петербурга. На основе анализа среднемесячных температур наружного воздуха за последние 10 лет и расчета сезонного коэффициента энергоэффективности для стандартного чиллера с и чиллера со встроенным фрикулингом, выполнен расчет экономической эффективности внедрения технологии свободного охлаждения.
Результаты исследования показали, что чиллер со встроенным фрикулингом обладает значительно более высоким (примерно на 30%) значением сезонного коэффициента энергоэффективности по сравнению со стандартным чиллером. Экономический расчет подтвердил, что несмотря на более высокие первоначальные капитальные затраты, система с фрикулингом обеспечивает годовую экономию на электроэнергии около 1,5 млн. руб. Экономическая выгода (окупаемость дополнительных инвестиций) достигается уже в первый год эксплуатации за счет существенного снижения эксплуатационных расходов.
Новизна работы заключается в проведении анализа и расчетов для систем охлаждения с учетом специфики реальных климатических данных Санкт-Петербурга (среднегодовая температура 7,1°C) и параметров конкретных установок, что повышает практическую применимость полученных результатов для проектирования энергоэффективных систем в данном регионе.