The use of seasonal accumulation of natural cold in modern air conditioning as a technology to reduce greenhouse gas emissions

封面

如何引用文章

全文:

详细

Air conditioning systems are one of the main consumers of electric energy during the warmer months. Natural cold has been used for indoor air conditioning since ancient times. The possibility of harvesting snow and using accumulated cold for various purposes during the warm season is being studied in a number of countries, such as the USA, Canada, Japan, Sweden, Norway, China. The purpose of the article is to review the existing natural sources of cold for air conditioning systems, their classification and analysis of the reduction of CO2 emissions when using natural cold for an airport air conditioning system. There are two main types of natural sources of cold: permanent action and accumulators of natural cold. The classification of air conditioning systems with seasonal accumulation of ice or snow, methods of insulation of open snow storage facilities are considered. The calculation of the reduction of CO2 emissions was performed when using an open-type cold storage facility as a source of cold for the fan coil system at the Yuzhno-Sakhalinsk airport. The reduction in annual emissions is up to 61 tons of CO2 per year, with an installed cooling system capacity of 157.4 kW or 0.39 tons per 1 kW of power. Thus, seasonal accumulation of snow or ice is a technology that makes it possible to reduce energy consumption and reduce greenhouse gas emissions.

作者简介

V. Korotynskaya

Far Eastern Federal University, Polytechnic Institute, Department of Energy Systems

Email: korotynskaia.vs@dvfu.ru
ORCID iD: 0009-0007-2303-2135

E. Tarasova

Far Eastern Federal University, Polytechnic Institute, Department of Energy Systems

Email: tarasova.ev@dvfu.ru
ORCID iD: 0000-0003-0955-5363

参考

  1. Willibald F., Kotlarski S., Ebner P.P., Bavay M., Marty C., Trentini F.V. et al. Vulnerability of Ski Tourism Towards Internal Climate Variability and Climate Change in The Swiss Alps // Science of The Total Environment. 2021. Vol. 784. P. 1–18. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.147054.
  2. Tiismus H., Maask V., Astapov V., Korotko T., Rosin A. State-of-the-Art Review of Emerging Trends in Renewable Energy Generation Technologies // IEEE Access. 2025. Vol. 13. P. 10820–10843. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2025.3528640.
  3. Stec A., Słys D., Ogarek P., Bednarz K., Bartkowska I., Gwoździej-Mazur J. et al. Assessment of Possibilities of Using Local Renewable Resources in Road Infrastructure Facilities – A Case Study from Poland // Energies. 2024. Vol. 17. Iss. 24. P. 1–22. https://doi.org/10.3390/en17246351.
  4. Игнащенко О.О., Коврина О.Е. Обеспечение комфорта и энергосбережения в жилых зданиях // Инженерный вестник Дона. 2021. № 7. С. 496–502. EDN: TSYASD.
  5. Стронгин А.С. Оценка эффективности систем холодоснабжения общественных зданий. Часть 2. Экономическая и экологическая эффективность // Энергосбережение. 2020. № 3. С. 64–68.
  6. Некрасов С.А., Клименко В.В. О путях снижения издержек энергоснабжения в России // МИР (Модернизация. Инновации. Развитие). 2024. Т. 15. № 3. С. 356–370. https://doi.org/10.18184/2079-4665.2024.15.3.356-370. EDN: AWWEFQ.
  7. Haiwen Chen, Feng Zheng, Rongcai Song, Chao Zhang, Ben Dong, Jiahao Zhang et al. Geothermal Resource Assessment and Development Recommendations for the Huangliu Formation in the Central Depression of the Yinggehai Basin // Sustainability. 2024. Vol. 16. Iss. 16. P. 1–24. https://doi.org/10.3390/su16167104.
  8. Руденко Н.Н., Пирожникова А.П., Коробов В.А. Использование аккумуляции холода в системе кондиционирования воздуха спортивного комплекса // Инженерный вестник Дона. 2021. № 11. С. 242– 250. EDN: SFADRX.
  9. Xing Wang, Feiteng Wang, Jiawen Ren, Dahe Qin, Huilin Li Assessing The Key Concerns In Snow Storage: A Case Study For China // The Cryosphere. 2024. Vol. 18. Iss. 7. P. 3017–3031. https://doi.org/10.5194/tc-18-3017-2024.
  10. Chengchu Yan, Wenxing Shi, Xianting Li, Shengwei Wang A Seasonal Cold Storage System Based on Separate Type Heat Pipe for Sustainable Building Cooling // Renewable Energy. 2016. Vol. 85. P. 880–889. https://doi.org/10.1016/j.renene.2015.07.023.
  11. Kumar V., Hewage K., Haider H., Sadiq R. Sustainability Evaluation Framework for Building Cooling Systems: A Comparative Study Of Snow Storage and Conventional Chiller Systems // Clean Technologies and Environmental Policy. 2017. Vol. 19. P. 137–155. https://doi.org/10.1007/s10098-016-1198-8.
  12. Chengchu Yan, Wenxing Shi, Xianting Li, Yang Zhao Optimal Design and Application of A Compound Cold Storage System Combining Seasonal Ice Storage and Chilled Water Storage // Applied Energy. 2016. Vol. 171. P. 1–11. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.03.005.
  13. Hamada Y., Nagata T., Kubota H., Ono T., Hashimoto Y. Study on A Snow Storage System in A Renovated Space // Renewable Energy. 2012. Vol. 41. P. 401–406. https://doi.org/10.1016/j.renene.2011.11.012.
  14. Persson J., Westermark M. Low-Energy Buildings and Seasonal Thermal Energy Storages from a Behavioral Economics Perspective // Applied Energy. 2013. Vol. 112. P. 975–980. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2013.03.047.
  15. Hamada Y., Nakamura M., Kubota H. Field Measurements and Analyses for A Hybrid System for Snow Storage/Melting and Air Conditioning by Using Renewable Energy // Applied Energy. 2007. Vol. 84. Iss. 2. P. 117–134. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2006.07.002.
  16. Chengchu Yan, Fengling Wang, Yan Pan, Kui Shan, Risto Kosonen A Multi-Timescale Cold Storage System within Energy Flexible Buildings for Power Balance Management of Smart Grids // Renewable Energy. 2020. Vol. 161. P. 626–634. https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.07.079.
  17. Maex Moe J. Using Stored Snow as Cooling at Oslo Airport, Norway // Proceedings of the Institution of Civil Engineers – Civil Engineering. 2018. Vol. 171. Iss. 5. P. 11–16. https://doi.org/10.1680/jcien.17.00041.
  18. Alaiwi Y., Al-Omari S.B. Types of Cooling Towers: A Review // Babylonian Journal of Mechanical Engineering. 2024. Vol. 2024. P. 106–114. https://doi.org/10.58496/BJME/2024/013.
  19. Abdullah A.K., Qasim M.S., Ahmed M.Q. Thermal Characteristics Investigation of Natural Draft Hybrid (Wet/Dry) Cooling Tower // International Journal of Modern Manufacturing Technologies. 2022. Vol. 14. Iss. 3. P. 10–15. http://doi.org/10.54684/ijmmt.2022.14.3.10.
  20. Skogsberg K., Nordell B. The Sundsvall Hospital Snow Storage // Cold Regions Science and Technology. 2001. Vol. 32. Iss. 1. P. 63–70. https://doi.org/10.1016/S0165-232X(00)00021-5.
  21. Weiss H.S., Bierman P.R., Dubief Y., Hamshaw S.D. Optimization of Over-Summer Snow Storage At Midlatitudes and Low Elevation // The Cryosphere. 2019. Vol. 13. Iss. 12. P. 3367–3382. https://doi.org/10.5194/tc-13-3367-2019.
  22. Тарасова Е.В., Штым А.С. Схемы и конструкции аккумуляторов естественного холода в системах кондиционирования воздуха // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. 2012. № 4. С. 70–78. EDN: PKMVSD.
  23. Xing Wang, Da-He Qin, Jia-Wen Ren, Fei-Teng Wang Numerical Estimation of Thermal Insulation Performance of Different Coverage Schemes at Three Places for Snow Storage // Advances in Climate Change Research. 2021. Vol. 12. Iss. 6. P. 903–912. https://doi.org/10.1016/j.accre.2021.10.003.
  24. Di Liu, Xiaofeng Li, Yuexia Dong, Lihua Zhu, Xin Peng Performance Research and Application Progress of Thermal Insulation Materials for Cold Storage // Academic Journal of Science and Technology. 2023. Vol. 8. Iss. 2. P. 114–120. https://doi.org/10.54097/ajst.v8i2.15052.
  25. Ильина К.В., Моисеенко А.С., Губенко А.Л. Материалы, используемые при отделке фасадов в северных климатических условиях // Молодежь и системная модернизация страны. Сб. науч. статей 7-й Междунар. науч. конф. студентов и молодых ученых (г. Курск, 19–20 мая 2022 г.). Курск, 2022. С. 165– 168. EDN: HWJWXA.
  26. Омурзаков А., Сарбаева Н. М. Сравнительный анализ современных теплоизоляционных материалов // Наука и инновационные технологии. 2023. № 2. С. 201–204. https://doi.org/10.33942/sit042322. EDN: VKCCON.
  27. Халиков Д.А., Халикова Г.С., Гончарова Т.В., Исламов К.Ф. Эволюция теплоизоляционных строительных материалов // Фундаментальные исследования. 2015. № 10-3. С. 529–533. EDN: UNXWJR.
  28. Grünewald T., Wolfsperger F., Lehning M. Snow Farming: Conserving Snow Over The Summer Season // The Cryosphere. 2018. Vol. 12. Iss. 1. P. 385–400. https://doi.org/10.5194/tc-12-385-2018.
  29. Туляков Е.И. Теплоизоляционный рулонный материал на основе вспененного полиэтилена // Образование. Наука. Производство. Сб. докладов XIV Междунар. молодежного форума (г. Белгород, 13– 14 октября 2022 г.). Белгород, 2022. Т. 14. С. 174–179. EDN: UPMCLC.
  30. Абильдинова С.К., Бейсен Д.М., Байдюсенов Г.Н. Оценка эффективности теплоизоляционных конструкций из пенополиуретана при различных способах прокладки теплосетей // Вестник Алматинского университета энергетики и связи. 2019. № 4. С. 28–33. https://doi.org/10.51775/1999-9801_2019_47_4_28. EDN: BNAPWP.
  31. Галдина В.Д., Сатюк М.С. Особенности структуры и свойств керамзита и керамзитобетона // Архитектурно-строительный и дорожно-транспортный комплексы: проблемы, перспективы, инновации. Сборник материалов VIII Международной научно-практической конференции (г. Омск, 23–24 ноября 2023 г.). Омск, 2023. С. 516–519. EDN: HRQMUG.
  32. Min Li, Yafei Guan Study on Preparation and Heat Storage Performance of Paraffin-Expanded Vermiculite-Based Phase Change Concrete // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2024. Vol. 149. P. 14605–14614. https://doi.org/10.1007/s10973-024-13832-y.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载


Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名 4.0国际许可协议的许可

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».