KFUPM ePrints

The Impact of HVAC System Operation and Selection on Energy Efficiency in Office Buildings in Hot Climates

Mohammed, Abdul Najid (2010) The Impact of HVAC System Operation and Selection on Energy Efficiency in Office Buildings in Hot Climates. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]PDF (PDF copy of my thesis)
Restricted to Registered users only until 15 February 2011.

3849Kb

Arabic Abstract

إزداد استخدام الطاقة في جميع أنحاء العالم بمعدلات مثيرة للقلق في العقود الأخيرة، و يساهم قطاع البناء والذي يتضمن المباني التجارية والسكنية بشكل رئيسي في ارتفاع معدل استهلاك الطاقة العالمية. ومن بين هذه المباني تمثل المباني المكتبية نوع من المباني المتعاظم الاستهلاك للطاقة بشكل رئيسي حيث تساهم أنظمة تكييف الهواء بها بحصة كبيرة من إجمالي الطاقة الكهربائية المستخدمة. و يهدف هذا البحث لدراسة أثر التدابير البديلة لحفظ و ترشيد استهلاك الطاقة (ECMs) على كفاءة استخدام الطاقة الكهربائية المستهلكة بواسطة أنظمة تكييف الهواء في المباني المكتبية في المناطق ذات المناخ الحار والرطب من المملكة العربية السعودية. ومن أجل تحقيق هدف هذا البحث، تمت دراسة حالة أحد المباني المكتبية الواقعة في مدينة الخبر بالمملكة العربية السعودية. ولقد أجريت لهذا المبنى مراجعة و تدقيق سبل استهلاك المبنى للطاقة الكهربائية بشكل مفصل. ومرت هذه المراجعة على خمس مراحل هى: تحليل خصائص المبنى، جمع المعلومات اللازمة من خلال التجول و الملاحظة داخل المبنى، ودراسة وتحليل فواتير استهلاك الطاقة الكهربائية، وتقييم مستوى راحة الموظفين لدرجة الحرارة داخل المبنى وكذالك القيام بمحاكاة مفصلة لاستهلاك الطاقة الكهربائية في ذلك المبنى. وكان الغرض الرئيسي من عملية المراجعة هو الحصول على توصيف واضح عن حالة استخدام الطاقة في المبنى، و من ثم تحليل تلك الحالة لاستخلاص مؤشرات عن مكونات المبنى التي تستهلك معظم الطاقة الكهربائية، مما يؤدي إلى إيجاد التدابير البديلة والمحتملة لحفظ و ترشيد استهلاك الطاقة. ولقد جرى تقييم عشرة تدابير بديلة لحفظ و ترشيد الطاقة (ECMs) متعلقة بتشغيل وتصميم أنظمة تكييف الهواء باستخدام برنامج محاكاة الطاقة (Visual-DOE). وُصنفت تلك التدابير البديلة لحفظ و ترشيد الطاقة إلى ثلاث فئات هي: تدابير غير مكلفة مالياً، وتدابير منخفضة التكاليف وأخرى عالية التكاليف. وتشمل الفئة الأولى على التدابير المتعلقة بتحديد بدرجة حرارة تكييف الهواء في فراغات المبنى، وساعات تشغيل نظام تكييف الهواء ومعدل التهوية. أما التدابير ذات التكلفة المنخفضة فشملت على الحاجة إلى التحكم بالتهوية، وأنظمة تقليل استهلاك الطاقة، وأما الفئة ذات التكلفة العالية فشملت على التدابير ذات الصلة بنوع نظام تكييف الهواء. و خلصت الدراسة الى أن المعدل السنوي لتوفير استهلاك الطاقة الكهربائية المستخدمة في المبنى المكتبي محل الدراسة يصل إلى13,3٪ باستخدام جميع التدابير غير المكلفة، في حين يصل المعدل السنوي لتوفير استهلاك الطاقة إلى41,4٪، باستخدام جميع التدابير المحتملة لحفظ و ترشيد الطاقة. واستنادا إلى النتائج ، تم تحديد أسس و إرشادات لمبادئ تصميم وتشغيل أنظمة تكييف الهواء ذات كفاءة عالية في استخدام الطاقة في المباني المكتبية في المناطق ذات المناخ الحار.

English Abstract

The global energy use has been rising at alarming rates in recent decades. The building sector, which mainly includes commercial and residential buildings, is one of the main contributors to rise in global energy use. Among these, office buildings are one of the major users of energy. Furthermore, HVAC systems contribute a major share of the total energy used in office buildings. The objective of this thesis is to present the results of studying the impact of alternative energy conservation measures (ECMs) on energy efficiency of HVAC systems in office buildings in the hot humid climate of Saudi Arabia. In order to achieve the objectives of this research, a case study office building located in Al-Khobar, Saudi Arabia, was selected. A detailed energy audit of the selected building was performed. The audit consisted of five stages: building characteristics analysis, a walk-through survey, analysis of the electric energy utility bills, thermal comfort assessment and detailed building energy simulation. The main intent of the audit was to develop an energy use profile of the building. The analyses of the energy profile gives an indication of the components of the building in which most energy is used, leading to potential measures for energy savings. Ten ECMs related to both operation and design of HVAC systems were evaluated using Visual-DOE energy simulation software. The evaluated ECMs were divided into three categories, zero investment, low investment and high investment measures. The zero investment category included ECMs regarding the setpoint temperature, the HVAC system operation hours and the ventilation rate. The low investment category included ECMs such as Demand Controlled Ventilation and Economizers and the high investment category included ECM related to the type of HVAC system. The annual energy savings obtained for the combination of potential zero investment ECMs was upto 13.3%, whereas the annual energy savings obtained for combination of all potential ECMs was 41.4%, for the case study building. Finally, based on the results, guidelines were developed for energy efficient design and operation of HVAC systems in office buildings in hot climates.



Item Type:Thesis (Masters)
Date:26 May 2010
Date Type:Completion
Subjects:Engineering
Architectural
Divisions:College Of Environmental Design > Architectural Engineering Dept
Creators:Mohammed, Abdul Najid
Email:manajid@kfupm.edu.sa
Committee Advisor:Al-Homoud, M.
Committee Members:Abdou, Adel A. and Budaiwi, Ismail M.
ID Code:136417
Deposited By:MOHAMMED ABDUL NAJID
Deposited On:19 Feb 2011 08:58
Last Modified:30 Apr 2011 17:11

Repository Staff Only: item control page