Application prospects of a central air conditioning system in an engine room at a waste water pumping station

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: Engineering support is crucial for controlling microclimate parameters in rooms experiencing high thermal excesses. It is necessary for mitigating the impact of technological processes on worker health. Recent instrumental research has classified the engine room of a high-voltage sewage pumping station as one such environment, owing to its specific technological conditions that result in significant heat generation. This has led to exploring the potential use of air conditioning systems for such type of rooms in buildings.

AIMS: The objectives are to assess the feasibility of implementing a central air conditioning system in the engine room of a city's high-voltage seweage pumping station and to calculate the capital costs for installing refrigeration elements.

MATERIALS AND METHODS: The study involved reviewing current scientific literature on the viability of air conditioning systems for such applications and conducting preliminary calculations of the required characteristics for refrigeration equipment. It was found that modern design solutions for refrigeration equipment can be integrated into the engine room.

RESULTS: The study found that installing an air conditioning system using an artificial cold source (refrigeration machines) for a structure operating with 5 pumps amounted to 49,450,000 rubles. For designs with 3 working units, the cost of the equipment was estimated at 25,650,000 rubles. Employing only air humidification strategies would reduce capital costs to 9,900,000 rubles (for 5 working pumps) and 5,800,000 rubles (with 3 working pumps).

CONCLUSIONS: Although implementing an air conditioning system in high-voltage sewage pumping stations is feasible, it requires large investments during the installation and operation processes. Operating costs during warmer months would be higher if only air humidifying equipment is used instead of installing refrigeration machines.

About the authors

Muhammet A. Razakov

Moscow Power Engineering Institute

Author for correspondence.
Email: RazakovMA@mpei.ru
ORCID iD: 0000-0002-0419-4522
SPIN-code: 8054-6877

researcher, Lecturer

Russian Federation, Moscow

References

  1. Nikolaeva LA, Khusnutdinov AN. A Study of the Absorption of Nitrogen Oxides from the Boiler Flue Gases. Thermal Engineering. 2018;65(8):575–579. (In Russ.) doi: 10.1134/S0040601518080049
  2. Korol E, Shushunova N. Analysis and Valuation of the Energy-Efficient Residential Building with Innovative Modular Green Wall Systems. Sustainability. 2022;14(11):6891. doi: 10.3390/su14116891
  3. Samarin O. Thermal mode of a room with integrated regulation of microclimate systems. Magazine of Civil Engineering. 2022;8(116):11610. doi: 10.34910/MCE.116.10
  4. Abdullin VV, Shnayder DA, Kurzanov SYu, Yavorovsky YuV. IOT technology applications to building heating: predictive control, distributed monitoring, smart hydraulic balancing. Plumbing, Heating, Air conditioning. 2018;8(200):54–58. (In Russ.)
  5. Banhidi L. Thermal comfort of rooms. Moscow: Stroyizdat; 1981. (In Russ.)
  6. Pozin GM, Ulyasheva VM. Distribution of air parameters in premises with heat release sources. Magazine of Civil Engineering. 2012;6:42–47. (In Russ.) doi: 10.5862/MCE.32.6
  7. Gasho EG, Prokhorov VI, Moroz AT, Frantsenyuk LI. Cooling conditions of hot rolled steel coils. Steel in the USSR. 1987;17(2):86–87. (In Russ.)
  8. Razakov MA. Engine room thermal density specials in heating systems shutdow process. Power engineering: research, equipment, technology. 2022;24(6):133–142. (In Russ.) doi: 10.30724/1998-9903-2022-24-6-133-142
  9. Starkova LG, Datsuk TA, Ulyasheva VM. Numerical simulation of aeration in a hot rolling workshop. Bulletin of civil engineers. 2022;5(94):76–82. (In Russ.) doi: 10.23968/1999-5571-2022-19-5-76-82
  10. Ulyasheva VM, Anisimov SM, Shamkolovich AN. Numerical simulation of ventilation processes in the welding shop. Bulletin of civil engineers. 2019;3(74):118–124. (In Russ.) doi: 10.23968/1999-5571-2019-16-3-118-124
  11. Melkumov VN, Kuznetsov SN. Dynamics of Formation of Air Streams and Temperatures Fields in Premise. Scientific Herald of the Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering. Construction and Architecture. 2009;1(1):25–34. (In Russ.)
  12. Grimitlin AM, Strongin AS. Assessment of the efficiency of the use of activating turbulent jets to eliminate the risk of the formation of unventilated zones in large. J. Phys. Conf. Ser. 2021;2131(1):052068. doi: 10.1088/1742-6596/2131/5/052068
  13. Belova EM. Central air conditioning systems in buildings. Мoscow: Euroclimate; 2006. (In Russ.)
  14. ASHRAE Handbook - Fundamentals. ASHRAE; 2017.
  15. Dement’eva МЕ, Kurokhtin АА. Features of operation of sewage pumping stations of heat and power stations in conditions the Far North. Vestnik MGSU. 2019;14(3):356–366. (In Russ.) doi: 10.22227/1997-0935.2019.3.356-366
  16. Yakovlev BN, Bondarev VV. Research of the air environment in different enterprises and industries sewage pumping stations. Manuscript №186-B2004 VINITI RAS; 2004. (In Russ.)
  17. Oblienko AV, Potapova SO, Sushko EA. Experimental investigation of explosive and flammable substances distribution in industrial premises. Russian Journal of Building Construction and Architecture. 2010;3(19):154–163. (In Russ.)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Potential destruction of the cold air jet in the engine room of the high-voltage sewage pumping station: 1 – exhaust ventilation system; 2 – pumping equipment; 3 – aeration windows; 4 – flow directions during cold and heated air mixing; 5 – downward cold air currents; blue color indicates cold air flows; red color indicates heated air flows.

Download (245KB)
3. Fig. 2. Air inlet locations No. 1 and No. 2 at the high-voltage sewage pumping station. 1 – boundaries of the above-ground part of the sewage pumping station (SPS); 2 – boundaries of the underground part of the SPS; 3 – location of air inlet unit No. 1; 4 – location of air inlet unit No. 2.

Download (305KB)
4. Fig. 3. Exterior view of the supply air handling unit No. 1 in its protected version, located in the machine hall (individual heat point (IHP) zone) of the high-voltage sewage pumping station.

Download (315KB)
5. Fig. 4. External view of protected supply unit No. 2, located in the machine hall (electric motor zone) of the high-voltage sewage pumping station.

Download (296KB)
6. Fig. 5. Principal scheme of equipment installation of the vapor–compression refrigeration system (VCRS). 1 – installation location of the internal unit of the VCRSin the ITP; 2 – installation location of the external unit of the VCRS on the roof of the engine room; 3 – IHP zone; 4 – pumping equipment.

Download (215KB)
7. Fig. 6. R410A refrigerant cycle of state changes. Points 1,1′,2,3,3′,4 represent the refrigerant state change cycle.

Download (337KB)
8. Fig. 7. Air conditioning system (ACS) processes on an i–d diagram for humid air across different pump operations. I – existing direct flow process for ventilation in cold season; II – possible scheme with a humidifier in the cold season; III – scheme of street air cooling with Freon cooler; IV – street air cooling with humidification.

Download (386KB)

Copyright (c) 2023 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».