Geri Dön

Theoretical modeling of the energy efficiency of a shopping mall

Bir alışveriş merkezinin enerji verimliliğinin teorik modellenmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 821342
  2. Yazar: HAMZA ABUALESS
  3. Danışmanlar: PROF. DR. KADİR BİLEN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Enerji, Energy
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Atatürk Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Termodinamik Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 90

Özet

MNG Alışveriş Merkezi'nin enerji ayak izini azaltmak için yaptığı çalışmaları anlatıyor. Isıtma ve soğutma ayar noktası sıcaklıklarındaki değişiklikler, HVAC sistemi için ısı geri kazanımı eklenmesi, VAV'ın CAV hava dağıtım sistemine dönüştürülmesi ve duvar yalıtımı ve bağlantı programlarının değiştirilmesi kullanıldı. Bu prosedürlerin etkinliği, yakın gözlem ve istatistiksel analiz yoluyla ölçülmüştür. Alışveriş merkezi, her şeyi kapsayan bir strateji benimseyerek enerji faturasında çok para kazanmayı başardı, operasyonlarında daha verimli hale geldi, çevre üzerinde daha az etkiye sahip oldu ve sürdürülebilir bir kültürü teşvik etti. Bu vaka çalışmasından elde edilen içgörüler, diğer ticari binaların enerji verimliliklerini iyileştirmelerine yardımcı olabilir. Enerji verimli inşaat ve yenilenebilir enerji kaynakları son yıllarda irdelenmektedir. Binalar için temiz enerji üretimine örnek olarak güneş panelleri, rüzgar türbinleri ve jeotermal sistemler verilebilir. MNG Alışveriş Merkezi binası beş kattan oluşmaktadır; ilk iki kat otopark, zemin katın yarısı otoparka, diğer yarısı birinci katta perakende mağazalara, ikinci kat ise restoranlara ayrılmıştır. Toplam kullanım alanı yaklaşık 160 bin m2'dir. MNG 39.95 enlem, 41.17 boylam ve 4B ASHRAE iklim kuşağıdır. MNG Alışveriş Merkezi'nin dış yapısı, Malzemelerde İçeren Karbon ve Envanter için eşdeğer CO2 alt toplamının 59204916,8 (kgCO2) ve Gömülü Karbon Ara Toplamının 6826838,0 (kgCO2) olduğunu detaylandırır. Yapılarda Oluşan Karbon ve Envanter için eşdeğer CO2 ara toplamı 6826837,00 (kgCO2) ve Yapılaşmış Karbon Ara Toplamı 6599610,18'dir (kgCO2). Ve Glazing Gömülü Karbon ve Envanter için ara toplam eşdeğeri CO2 121491,7 (kgCO2) ve Gömülü Karbon Alt Toplamı 121491,7 (kgCO2)'dir. Ve MNG Alışveriş Merkezi için alt toplam eşdeğeri CO2 6948328,7 (kgCO2) ve Gömülü Karbonun Alt Toplamı 6721101,8 (kgCO2)'dir. DesignBuilder modelleme Bu tez çalışmasında MNG Alışveriş Merkezi binasının enerji performans analizi 160 bin m 2 inşaat alanına sahiptir. MNG Alışveriş Merkezi binası beş kattan oluşmaktadır; ilk iki kat otopark, zemin katın yarısı otopark, diğer yarısı ise perakende satış mağazaları; birinci kat perakende mağazaları, ikinci kat restoranlar yapılmıştır. Bu amaçla yapı ilk olarak Revit programında üç boyutlu olarak modellenmiş ve tanıtılmıştır; ardından EnergyPlus v8.9 simülasyon motoru ile DesignBuilder v6.1.0.6 programına aktarılmıştır. Bina kat kat Revit'te modellendi ve par ile modellenmeye başlandı; yer altındadır. Otopark katları hariç tüm katlar aynı koşullarda modellenmiştir. Ardından DesignBuilder programlarına aktarılmıştır. Çalışma mevcut bir bina için yapıldığından tüm mimari ve mekanik tesisat projeleri verilmiş ve bu projeler binanın DesignBuilder'da tanıtılmasında kullanılmıştır. Ayrıca binada ve binanın bulunduğu alanda saha çalışması yapılarak yapının tüm bölümleri gezildi. Bina enerji yöneticisi ile istişare edilerek, projeden farklı olan sistemlerdeki değişiklikler not edilerek modelleme ve bina tanıtımında kullanılmıştır. EnergyPlus simülasyon motoru EnergyPlus, hesaplamalarında saatlik iklim verilerini kullanır ve geri bildirimleri dikkate alarak ısıtma ve soğutma yüklerini entegre bir şekilde hesaplar. Hesaplama sonuçları tercihe göre saatlik, aylık veya yıllık olarak alınabilir. Bu, EnergyPlus simülasyon motorundan ayrıntılı hesaplama sonuçları almayı mümkün kılar. Simülasyon sonucunda HVAC sistem tasarımlarının bina yükleri, CO2 üretimi ve enerji tüketimleri yıllık, aylık ve saatlik olarak hesaplanmıştır. simülasyon sayesinde elde edilen enerji tüketimleri, ölçülen gerçek enerji tüketimleri ile karşılaştırılmıştır. Daha sonra makul yatırımlar ile tüm enerji tüketim sistemlerindeki enerji ihtiyacı minimize edilmiştir. Ayrıca binanın CO2 üretimi de incelenmiştir. Binanın ısıtma ve sıcak su ihtiyacı için doğalgaz tüketiminden CO2 üretimi hesaplanmıştır. CO2, elektrik tüketimi üretiminden kaynaklanırken, EnergyPlus hesaplamasında bulunan algoritmada ve binanın karbon emisyon faktörü ile toplam elektrik tüketimi çarpılarak elde edilir. Bina modellenirken ve tanıtılırken, binanın geometrisi, binanın yönü, HVAC ve aydınlatma sistemlerinin özellikleri, bina bileşenlerinin tanımı, bölgelerin kullanım amacı, iç ısıl kazançlar, konfor koşulları ve binanın bulunduğu yere ait saatlik güncel meteorolojik veriler programa girilir. Araştırma Sonucu ve Tartışma MNG Alışveriş Merkezi binası beş kattan oluşmakta olup, ilk iki kat otopark, zemin katın yarısı otopark, diğer yarısı perakende mağazalar, birinci kat perakende mağazalar, ikinci kat ise restoranlar olarak hizmet vermektedir. Toplam kullanım alanı yaklaşık 160 bin m2'dir. Bu tez çalışmasında, incelenen bina design-builder v6 (EnergyPlus v8.9) ile simüle edilmiş ve binanın enerji tüketimi, dahili ısı kazançları, ısı kayıpları, ısıtma yükü ve CO 2 üretimi hesaplanmıştır. simülasyondan elde edilen enerji tüketimi (doğal gaz ve elektrik) ile gerçek enerji tüketimi karşılaştırılmıştır. MNG binasının aylık fiili doğal gaz tüketimini, MNG alışveriş merkezi binasının tüm yıllara ait gerçek enerji tüketim değerleri olarak gösterir. 2018'den 2021'e kadar olan enerji tüketim değerleri kullanılarak tüm yıllar için gerçek aylık güç kullanımı. Örneğin, aylık tüketim değeri yıllık ortalamadır. her ay, tüm yıllar boyunca MNG binaları tarafından tüketilen ortalama fiili doğal gazı gösterir. binanın enerji tüketimini en aza indirmek için yapılacak çalışmalar kapsamında, tüm yıllar için aylık ortalama fiili elektrik tüketimi. Güç ölçerdeki okumalar, tesisin enerji yöneticisinin binanın tüketimi olarak kaydettiği değerlerdir. bu bulgular MNG alışveriş merkezinin yıllık enerji tüketiminin 36.549.082,95 kwh olduğunu göstermektedir. Bu kullanımın yüzde 71,86'sını doğalgaz, yüzde 28,14'ünü ise elektrik oluşturuyor. Bina yıllık olarak tahmini 228,43 kwh/m2 enerji tüketimi kullanmaktadır. Simulasyon sonuçları EnergyPlus binanın aydınlatma, ısıtma, soğutma, havalandırma ve iklimlendirme sistemlerini ve sıcaklık, hız ve basınç dağılımını simüle edebilir. Isıtma ve soğutma planı, yaşanması beklenen en soğuk ve en sıcak sıcaklıklarla başa çıkmak için gerekli ısıtma ve soğutma sistemlerinin boyutunu belirler. Erzurum için DesignBuilder program hesaplaması, HVAC bileşenlerinin çalışması gereken sıcaklık aralığı için minimum -29,1°C ve maksimum 30°C'yi kullanır. MNG sahasının koordinatları (39.95, -41.17) ve ASHRAE iklim sınıflandırması 4B'dir. Erzurum açık hava kuru termometre sıcaklığı. Ortalama kuru termometre sıcaklığı, Ocak ayında yaklaşık -2,82 santigrat derece ile Temmuz ayında yaklaşık 25,6 °C arasında değişmektedir. Atmosferik basınç değerinin aylara göre değişimi. Şekilden de görüleceği üzere atmosfer basıncı Şubat ayında 85765,66 Pa ile en düşük değerine ulaştı. Sahibi olurken -en yüksek değerine Aralık ayında 86712.01Pa ile ulaşıyor.Rüzgarın yön değişimi görülür. Aylara göre rüzgar yönü, çok şey değiştirir. Rüzgar yönü genellikle 54,57° ile 129,91° arasında değişmektedir. Bölgenin rüzgar hızı 1,88 m/s ile 5,04 m/s arasında değişmektedir. Rüzgar hızı kışın düşük iken, ilkbahar ve yaz aylarında nispeten daha yüksektir.MNG binasına gelen aylık güneş enerjisi miktarındaki değişim. Direkt normal güneş enerjisi yaz aylarında artarak maksimuma ulaşır ve Haziran ayında maksimum 119,46 kWh/m2'ye ulaşmıştır. Yayılan yatay güneş enerjisi ise, yazın Temmuz ayındaki artışla ayda 116,7 kWh/m2 ile maksimum seviyeye ulaştı. MNG Alışveriş Merkezi binası iç ısı kazançları, bölge duyulur ısıtma ve bölge duyulur soğutma yüklerinin aylara göre değişimi. En yüksek dahili ısı kazancı aydınlatmadan oluşur. Bu dahili ısı kazancını, dış pencere güneş enerjisi kazancı ve insanlardan, cihazlardan ve yemek pişirmeden elde edilen kazançlar takip eder. En yüksek bölge duyulur ısıtma yüküne 1,14 GWh ile Ocak ayında ulaşıldı.Enerji tüketiminin gerçekleştiği sistemler ve bu sistemlerde enerji tüketim miktarlarının aylara göre değişimi. En yüksek enerji tüketimi ısıtma yükünü karşılamakta ve 3,32 GWh ile Ocak ayında en yüksek değerine ulaşmaktadır. Kullanılan ısıtma yükünün karşılanmasında, kış aylarında doğalgaz tüketimi artarken soğutma grubu elektrik tüketimi sıfırdır. Yaz aylarında ısı üretiminde kullanılan doğalgaz tüketimi azalırken, soğutma grubunun elektrik tüketimi artıyor. Diğer değişkenlerin enerji tüketimi yıl boyunca neredeyse sabittir. Oluyor. MNG Alışveriş Merkezi binasının sistemlere göre yıllık enerji tüketim değerleri. MNG Alışveriş Merkezi'nde tüketimi en fazla olan sistemler ısıtma ve aydınlatma sistemleridir. Isınma için tüketilen enerji 12,06 MWh iken, aydınlatma için tüketilen enerji 7,23 MWh'dir. MNG Alışveriş Merkezi binasının aylık CO 2 üretimi. Binanın doğal gaz ve elektrik tüketimi sonucunda CO2 üretimi oluşmaktadır. Şekilden de görüleceği üzere CO2 üretimi kış aylarında artarken yaz aylarında azalmakta ve yıllık toplam CO2 üretimi 1.211.803 kg'a ulaşmaktadır. Senaryolar ve Stratejiler MNG Alışveriş Merkezi binasının CO2 üretimini ve enerji tüketimini azaltmak için beş senaryo ve strateji bulunmakta ve sonucu gösterilmektedir: 1. Isı geri kazanımı ekleme Mevcut klima santrallerine ısı geri kazanımı eklenerek toplam enerji tüketimi azaltılabilir. 2. Isıtma ayar noktası sıcaklıklarını değiştirin. Toplam enerji tüketimi, zeminin ısıtma ayar noktası sıcaklıklarını önerilen aralıklara düşürerek veya artırarak azaltılabilir. 3. Soğutma ayar noktası sıcaklıklarını değiştirin. Toplam enerji tüketimi, zeminlerin soğutma ayar noktası sıcaklıklarını tavsiye edilen aralıklara düşürerek veya artırarak azaltılabilir. 4. Hava dağıtım sisteminin VAV'dan CAV'a uyarlanması mevcut hava dağıtım sistemini VAV'dan CAV'a uyarlayarak enerji tüketimini azaltın. 5. Poliüretan duvar izolasyonu. MNG Alışveriş Merkezi binasının duvar yalıtım tipi yün taştan Poliüretana değiştirilerek toplam enerji tüketimi azaltılabilir. Senaryolar ve stratejiler ile aralarındaki farklar hakkında bilgiler, örneğin: • Tüm en yüksek CO2 üretim ayları stratejileri arasında en yüksek değer VAV stratejisidir. Ocak ayında yaklaşık 1480181 değerindedir. En yüksek aylık stratejiler arasında CO2 üretiminin en düşük değeri, OCA'da yaklaşık 900065,3 değerinde ısı geri kazanım stratejisi eklemektir. • En düşük ay stratejileri arasında en yüksek CO2 üretimi değeri VAV stratejisidir. HAZİRAN'da yaklaşık 819814,6 değerinde. Tüm en düşük strateji ayları arasında CO2 üretiminin en düşük değeri, HAZİRAN'da yaklaşık 541911,3 olarak değerlenen temel oluşturma stratejisidir. • Tüm stratejiler arasında en yüksek yıllık CO2 üretimi değeri VAV'dır. Yaklaşık 12336878.3 değerindedir. Ve tüm stratejiler arasında en düşük yıllık CO2 üretimi değeri, yaklaşık 8407590,8 değerindeki Poliüretan Duvar yalıtımıdır. • CO2 üretimi için en iyi tasarruf stratejisi, ısı geri kazanımını eklemektir. Yaklaşık 1142461.4 değerindedir. Ve CO2 üretiminin en kötü stratejisi VAV'dır; yaklaşık -3334850.9 değerindedir. • Stratejilerin en yüksek ayları arasında en yüksek enerji tüketimi değeri, OCA'da yaklaşık 4970477 değerle VAV stratejisidir. En yüksek stratejiler arasında en düşük enerji tüketimi değeri ise Temmuz ayında yaklaşık 3582905 değerle ısı geri kazanım stratejisidir. • Stratejilerin en düşük ayları arasında en yüksek enerji tüketim değeri VAV stratejisidir. Nisan ayında yaklaşık 2724284 değerindedir. Temel oluşturma stratejisi, stratejilerin en düşük aylarının tümü arasındaki en düşük enerji tüketimi değeridir. MAYIS ayında yaklaşık 1356465 olarak değerlenir. • Tüm stratejiler arasında en yüksek yıllık enerji tüketimi değeri, yaklaşık 45993784,21 değerindeki VAV'dir. Ve tüm stratejiler arasında en düşük yıllık enerji tüketimi değeri ısı geri kazanımıdır. Yaklaşık 27472593,24 değerindedir. • Enerji tüketiminde en iyi tasarruf stratejisi, ısı geri kazanımını eklemektir. Yaklaşık 4405745.57 değerindedir. Ve enerji tüketiminin en kötü stratejisi, yaklaşık -14115445,4 değerinde bir ısı geri kazanımı eklemektir. SONUÇ Bina Enerji Talebini Azaltma Bina enerji talebini azaltmak için enerji kullanan sistemlerin ve makul bir harcama ile ısı kayıplarının ve kazançlarının meydana geldiği yerlerin iyileştirilmesi önemlidir. MNG perakende merkezinin enerji tüketimini azaltmak için, bu çalışma aşağıdaki sistemlerin değiştirilmesini inceledi ve ardından bu değişikliklerin uygulandığı birkaç farklı gelecek senaryosunu simüle etti ve analiz etti. Isı geri kazanımı ekleme MNG Alışveriş Merkezi'nin mevcut klima santrallerine ısı geri kazanım ünitesi eklendiğinde enerji tüketiminde yıllık tasarruf yüzdesi yüzde 13,8 oluyor. Bu yöntem, binaların enerji maliyetlerinden çok tasarruf etmesine yardımcı olabilir ve başka birçok avantajı da vardır. Bir ısı geri kazanım ünitesinin dahil edilmesi, aksi takdirde boşa gidecek olan ısıyı kullandığı için HVAC sisteminin verimliliğini artırır. Bu depolanan ısıyı taze hava girişini ön koşullandırmak için kullanarak, rahat bir sıcaklığı korumak için gereken güç miktarını azaltabiliriz. Yıllık %13,8'lik enerji tasarrufu, bir ısı geri kazanım ünitesi kurmanın önemli etkisinin açık bir göstergesidir. MNG Alışveriş Merkezi, konvansiyonel ısıtma ve soğutma sistemleri yerine geri kazanılan ısıyı kullanarak enerji kullanımını ve kullanım giderlerini en aza indirebilmektedir. Isıtma ayar noktası sıcaklıklarını değişimi. Ne yazık ki, MNG Alışveriş Merkezi'nin ısıtma ayar noktası sıcaklıklarının 23°C'den 22°C'ye düşürülmesi binanın enerji ihtiyacını azaltmadı. Planlanan hedef enerji kullanımını azaltmak olsa da durum bu değildi. Enerji talebinde arzu edilen azalmanın hala gerçekleştirilmesinin gerekmesinin çeşitli nedenleri olabilir. Bazı olası faktörler şunları içerir: • Yolcu Konforu • Sistem Sınırlamaları • Yetersiz Yalıtım • Mevsimsel değişim • Çalışan ve müşteri davranışları • Soğutma ayar noktası sıcaklıklarını değiştirin MNG Alışveriş Merkezi'ndeki soğutma ayar noktası sıcaklığının 26 dereceden 28 dereceye çıkarılmasıyla yıllık yüzde 10,8 oranında tasarruf sağlanabiliyor. Bu değişiklik, MNG Alışveriş Merkezi'nin enerji verimliliğini artırmak ve işletme giderlerini azaltmak için uygulanabilir ve verimli bir strateji örneğidir. MNG Alışveriş Merkezi, soğutma ayar noktası sıcaklığını 2 derece yükseltirse, soğutma talebini ve klimalarının çalışması gereken süreyi azaltabilir. Bu ayarlama sonucunda önemli yıllık enerji tasarrufu sağlanacaktır. Yüzde 10,8'lik kümülatif enerji tasarrufu, bu yükseltmenin getirdiği iyileştirmenin kanıtıdır. Bu ayar enerji tasarrufuna yardımcı olurken, yolcuların konforunu da göz önünde bulundurmak önemlidir. 26 dereceden 28 santigrat dereceye geçerken hava durumu, bina kullanımı ve bireysel tercihleri göz önünde bulundurmak hayati önem taşır. Hava dağıtım sisteminin VAV'dan CAV'a uyarlanması MNG Alışveriş Merkezi, hava dağıtım sistemini VAV'dan (Değişken Hava Hacmi) CAV'ye (Sabit Hava Hacmi) çevirerek bina enerji talebini düşürme hedefine henüz ulaşamamıştır. Bu güçlendirme çabası, enerji kullanımını azaltmayı amaçlasa da başarısız oldu. Enerji tüketimini azaltmak için CAV güçlendirmesinin başarısız olmasının birkaç olası açıklaması vardır: • Bina Tasarımı ile Uyumsuzluk • Sistem Entegrasyon Zorlukları • Yolcu Konforu ile İlgili Hususlar • Yetersiz Enerji Verimliliği Kazanımlar Poliüretan duvar yalıtımı MNG alışveriş merkezindeki duvar yalıtımının taş yününden poliüretana çevrilmesi, yıllık %10,93 tasarruf yüzdesi ile bina enerji talebini azaltmak için etkili bir teknik oldu. Bu değişiklik nedeniyle, binalar için önemli ölçüde enerji tasarrufu ve diğer avantajlar sağlanacaktır. MNG alışveriş merkezi cephesinin termal performansı, taş yünü yerine poliüretan yalıtım kullanılarak büyük ölçüde iyileştirildi. Daha iyi termal direnç ve duvarlardan daha az ısı transferi, poliüretan yalıtımın birçok avantajından ikisidir ve bu aynı zamanda daha düşük enerji kayıplarına ve ısıtma ve soğutma gereksinimlerine katkıda bulunur.

Özet (Çeviri)

It describes the work done by MNG Shopping Centre to reduce its energy footprint. Changes in heating and cooling set point temperatures, adding heat recovery for the HVAC system, converting VAV to CAV air distribution system and modifying wall insulation and connection programmes were used. The effectiveness of these procedures was measured through close observation and statistical analysis. By adopting an all-encompassing strategy, the shopping centre was able to save a lot of money on its energy bill, become more efficient in its operations, have less impact on the environment and promote a sustainable culture. The insights from this case study can help other commercial buildings improve their energy efficiency. Energy efficient construction and renewable energy sources have been scrutinised in recent years. Examples of clean energy generation for buildings include solar panels, wind turbines and geothermal systems. The MNG Shopping Mall building consists of five floors; the first two floors are car parks, half of the ground floor is dedicated to car parking, the other half is dedicated to retail stores on the first floor, and the second floor is dedicated to restaurants. The total usage area is approximately 160 thousand m2 . MNG is located at 39.95 latitude, 41.17 longitude and 4B ASHRAE climate zone. The external structure of the MNG Shopping Centre details that the equivalent CO2 subtotal for Carbon and Inventory Contained in Materials is 59204916.8 (kgCO2) and the Subtotal for Embedded Carbon is 6826838.0 (kgCO2). The equivalent CO2 subtotal for Carbon from Buildings and Inventory is 6826837.00 (kgCO2) and the Subtotal for Carbon from Buildings is 6599610.18 (kgCO2). And the subtotal equivalent CO2 for Glazing Embedded Carbon and Inventory is 121491.7 (kgCO2) and the Subtotal Embedded Carbon is 121491.7 (kgCO2). And the subtotal equivalent for MNG Shopping Centre is CO2 6948328.7 (kgCO2) and the Subtotal of Embedded Carbon is 6721101.8 (kgCO2). DesignBuilder modelling In this thesis, energy performance analysis of MNG Shopping Centre building has a construction area of 160 thousand m2 . MNG Shopping Centre building consists of five floors; the first two floors are car parks, half of the ground floor is car park and the other half is retail stores; the first floor is retail stores and the second floor is restaurants. For this purpose, the building was firstly modelled and represented in three dimensions in Revit program; then it was transferred to DesignBuilder v6.1.0.6 with EnergyPlus v8.9 simulation engine. The building was modelled floor by floor in Revit and started to be modelled with par; it is underground. All floors except car park floors were modelled under the same conditions. Then it was transferred to DesignBuilder programmes. Since the study was carried out for an existing building, all architectural and mechanical installation projects were given and these projects were used to introduce the building in DesignBuilder. In addition, field work was carried out in the building and in the area where the building is located and all parts of the building were visited. In consultation with the building energy manager, changes in the systems that differ from the project were noted and used in modelling and building promotion. EnergyPlus simulation engine EnergyPlus uses hourly climate data in its calculations and calculates the heating and cooling loads in an integrated way, taking feedback into account. The calculation results can optionally be displayed hourly, monthly or annually. This makes it possible to obtain detailed calculation results from the EnergyPlus simulation engine. As a result of the simulation, building loads, CO2 production and energy consumptions of HVAC system designs are calculated annually, monthly and hourly. energy consumptions obtained through simulation are compared with actual measured energy consumptions. Then, the energy requirement in all energy consumption systems was minimised with reasonable investments. The CO2 production of the building was also analysed. CO2 production is calculated from natural gas consumption for heating and hot water needs of the building. While CO2 is generated from electricity consumption, it is obtained by multiplying the total electricity consumption by the carbon emission factor of the building and the algorithm in the EnergyPlus calculation. When modelling and introducing the building, the geometry of the building, the orientation of the building, the characteristics of the HVAC and lighting systems, the description of the building components, the intended use of the zones, internal thermal gains, comfort conditions and hourly current meteorological data for the location of the building are entered into the program. Research Results and Discussion The MNG Shopping Mall building consists of five floors, with the first two floors serving as car parks, half of the ground floor as car parks and the other half as retail stores, the first floor as retail stores and the second floor as restaurants. The total area of use is approximately 160 thousand m2 . In this thesis, the investigated building is simulated with design-builder v6 (EnergyPlus v8.9) and energy consumption, internal heat gains, heat losses, heating load and CO2 production of the building are calculated. energy consumption (natural gas and electricity) obtained from the simulation is compared with the actual energy consumption. It shows the actual monthly natural gas consumption of the MNG building as the actual energy consumption values of the MNG shopping centre building for all years. Actual monthly power utilisation for all years using energy consumption values from 2018 to 2021. For example, the monthly consumption value is the annual average. each month shows the average actual natural gas consumed by the MNG buildings over all years. the average monthly actual electricity consumption for all years, within the scope of the work to be done to minimise the building's energy consumption. The readings on the power meter are the values recorded by the facility's energy manager as the building's consumption. these findings show that the annual energy consumption of the MNG shopping centre is 36,549,082.95 kwh. Of this usage, 71.86 per cent is natural gas and 28.14 per cent is electricity. The building uses an estimated annual energy consumption of 228.43 kwh/m2 . Simulation results EnergyPlus can simulate the building's lighting, heating, cooling, ventilation and air conditioning systems and the distribution of temperature, velocity and pressure. The heating and cooling plan determines the size of the heating and cooling systems required to cope with the coldest and hottest temperatures expected to be experienced. The DesignBuilder programme calculation for Erzurum uses a minimum of -29.1°C and a maximum of 30°C for the temperature range over which HVAC components must operate. The coordinates of the MNG site are (39.95, -41.17) and the ASHRAE climate classification is 4B. Outdoor dry-bulb temperature in Erzurum. The average dry bulb temperature varies between approximately -2.82 degrees Celsius in January and approximately 25.6 °C in July. Variation of atmospheric pressure value according to months. As can be seen from the figure, atmospheric pressure reached its lowest value in February with 85765.66 Pa. It reaches its highest value in December with 86712.01Pa. Wind direction changes a lot according to the months. The wind direction usually varies between 54.57° and 129.91°. The wind speed of the region varies between 1.88 m/s and 5.04 m/s. While the wind speed is low in winter, it is relatively higher in spring and summer. The direct normal solar energy increases and reaches a maximum in summer and reached a maximum of 119.46 kWh/m2 in June. The diffuse horizontal solar energy, on the other hand, increases in summer in July, reaching a maximum of 116.7 kWh/m2 per month. Monthly variation of MNG Shopping Centre building internal heat gains, zone sensible heating and zone sensible cooling loads. The highest internal heat gain is from lighting. This internal heat gain is followed by external window solar gain and gains from people, appliances and cooking. The highest district sensible heating load was reached in January with 1.14 GWh. The highest energy consumption meets the heating load and reaches its highest value in January with 3.32 GWh. In meeting the heating load, natural gas consumption increases in the winter months while the cooling group electricity consumption is zero. In summer, the natural gas consumption used in heat generation decreases, while the electricity consumption of the cooling group increases. Energy consumption of other variables is almost constant throughout the year. This is happening. Annual energy consumption values of MNG Shopping Centre building according to systems. The systems with the highest consumption in MNG Shopping Centre are heating and lighting systems. While the energy consumed for heating is 12.06 MWh, the energy consumed for lighting is 7.23 MWh. Monthly CO2 production of MNG Shopping Centre building. CO2 production occurs as a result of natural gas and electricity consumption of the building. As can be seen from the figure, CO2 production increases in winter months and decreases in summer months and total annual CO2 production reaches 1.211.803 kg. Scenarios and Strategies There are five scenarios and strategies to reduce the CO2 production and energy consumption of the MNG Shopping Centre building and the result is shown: 1. Adding heat recovery Total energy consumption can be reduced by adding heat recovery to existing air handling units. 2. Change the heating setpoint temperatures. Total energy consumption can be reduced by reducing or increasing the floor heating setpoint temperatures to the recommended ranges. 3. Change the cooling setpoint temperatures. Total energy consumption can be reduced by reducing or increasing the cooling setpoint temperatures of the floors to the recommended ranges. 4. Adaptation of the air distribution system from VAV to CAV reduce energy consumption by adapting the existing air distribution system from VAV to CAV. 5. Polyurethane wall insulation. Total energy consumption can be reduced by changing the wall insulation type of the MNG Shopping Centre building from stone wool to polyurethane. Information about scenarios and strategies and the differences between them, e.g: - The VAV strategy has the highest value among all strategies for the highest CO2 production months. It has a value of about 1480181 in January. The lowest value of CO2 production among the highest monthly strategies is to add heat recovery strategy in OCA with a value of about 900065,3. - The highest CO2 production value among the lowest month strategies is the VAV strategy. valued at about 819814,6 in JUNE. The lowest value of CO2 production among all the lowest strategy months is the baselining strategy, valued at about 541911,3 in JUNE. - VAV has the highest annual CO2 production value among all strategies. It has a value of approximately 12336878.3. And the lowest annual CO2 production value among all strategies is Polyurethane Wall insulation with a value of about 8407590.8. - The best saving strategy for CO2 production is to add heat recovery. It has a value of about 1142461.4. And the worst strategy for CO2 production is VAV; it is about -3334850.9. - The highest energy consumption value among the highest months of the strategies is the VAV strategy with a value of about 4970477 in OCA. The lowest energy consumption value among the highest strategies is the heat recovery strategy with a value of approximately 3582905 in July. - The highest energy consumption value among the lowest months of the strategies is the VAV strategy. It has a value of approximately 2724284 in April. The baselining strategy is the lowest energy consumption value among all the lowest months of the strategies. It is valued at approximately 1356465 in MAY. - The highest annual energy consumption value among all strategies is VAV with a value of approximately 45993784.21. And the lowest annual energy consumption value among all strategies is heat recovery. It has a value of approximately 27472593,24. - The best saving strategy in energy consumption is to add heat recovery. It is worth about 4405745.57. And the worst strategy of energy consumption is to add a heat recovery with a value of about -14115445.4. CONCLUSION Building Energy Demand Reduction To reduce building energy demand, it is important to retrofit energy-using systems and where heat losses and gains occur at a reasonable expenditure. In order to reduce the energy consumption of the MNG retail centre, this study examined the modification of the following systems and then simulated and analysed several different future scenarios where these modifications were implemented. Adding heat recovery When a heat recovery unit is added to the existing air handling units of MNG Shopping Centre, the annual saving percentage in energy consumption is 13.8 percent. This method can help buildings save a lot on energy costs and has many other advantages. The inclusion of a heat recovery unit increases the efficiency of the HVAC system as it utilises heat that would otherwise be wasted. By using this stored heat to precondition the fresh air intake, we can reduce the amount of power required to maintain a comfortable temperature. The annual energy saving of 13.8% is a clear indication of the significant impact of installing a heat recovery unit. By using recovered heat instead of conventional heating and cooling systems, MNG Shopping Centre is able to minimise energy use and utility costs. Change heating setpoint temperatures. Unfortunately, reducing the heating set point temperatures of the MNG Shopping Centre from 23°C to 22°C did not reduce the energy demand of the building. Although the planned goal was to reduce energy use, this was not the case. There may be various reasons why the desired reduction in energy demand still needs to be realised. Some possible factors include: • Passenger Comfort • System Limitations • Inadequate Insulation • Seasonal variation • Employee and customer behaviour • Change the cooling setpoint temperatures By increasing the cooling set point temperature at MNG Shopping Centre from 26 degrees to 28 degrees, an annual saving of 10.8 percent can be achieved. This change is an example of a feasible and efficient strategy to increase the energy efficiency and reduce the operating expenses of MNG Shopping Centre. If MNG Shopping Centre increases the cooling set point temperature by 2 degrees, it can reduce the cooling demand and the time its air conditioners need to operate. This adjustment will result in significant annual energy savings. The cumulative energy savings of 10.8 per cent is evidence of the improvement brought by this upgrade. While this setting helps to save energy, it is important to consider the comfort of the travellers. When changing from 26 to 28 degrees Celsius, it is vital to consider the weather, building use and individual preferences. Adaptation of the air distribution system from VAV to CAV MNG Shopping Centre has not yet achieved its goal of reducing building energy demand by converting the air distribution system from VAV (Variable Air Volume) to CAV (Constant Air Volume). Although this retrofit effort aimed to reduce energy use, it failed. There are several possible explanations for the failure of CAV retrofitting to reduce energy consumption: • Incompatibility with Building Design • System Integration Challenges • Passenger Comfort Considerations • Insufficient Energy Efficiency Gains Polyurethane wall insulation Changing the wall insulation in the MNG shopping centre from rock wool to polyurethane was an effective technique to reduce the building energy demand with an annual saving percentage of 10.93%. Due to this change, there will be significant energy savings and other benefits for the buildings. The thermal performance of the MNG shopping centre façade was greatly improved by using polyurethane insulation instead of rock wool. Better thermal resistance and less heat transfer through the walls are two of the many advantages of polyurethane insulation, which also contributes to lower energy losses and heating and cooling requirements.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    100784

    A Quality management model in maritime education complying with STCW 95 convention and ruternational safety management code

    Uluslararası Emniyet Yönetim Kuralı ve STCW 95 konvansiyonuna uygun denizcilik eğitiminde Kalite Yönetim Modeli

    İSMAİL DEHA ER

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2000

    Su Ürünleriİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. OSMAN KAMİL SAĞ

  2. Tez No

    909887

    İstanbul ilinde bulunan ticari bir iş merkezindeki çatı tipi güneş enerji santralinin teorik ve gerçek zamanlı enerji analizi ve ekonomik olarak amortisman süresinin değerlendirilmesi

    Theoretical and real-time energy analysis and economic assessment of a rooftop solar power plant in a commercial business center in Istanbul

    SALİH YİĞİT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    EnerjiGebze Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SALİH ÖZEN ÜNVERDİ

  3. Tez No

    807335

    Üç tekerlekli motosiklet için bağımsız süspansiyon sistemi tasarımı ve analizi

    Independent suspension system design and analysis for 3 wheeled motorcycle

    ALİ ATMACA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HİKMET KOCABAŞ

  4. Tez No

    648187

    Privatization, liberalization and deregulation of Turkish state railways and frameworks for public-private partnerships

    Türkiye devlet demiryollarının kamu-özel işbirliği kapsamında özelleştirilmesi ve serbestleşmesi

    SHAHIN SHAKIBAEI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Ulaşımİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. PELİN ALPKÖKİN

  5. Tez No

    793551

    CO2 ile çalışan güneş enerjisi destekli güç üretim sisteminin performansının incelenmesi ve optimizasyonu

    Investigation and optimization of the performance of a solar assisted power generation system working with CO2

    SERPİL ÇELİK TOKER

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Makine MühendisliğiIsparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖNDER KIZILKAN

Geri Dön