الگوریتم بهینه سازی فنی-اقتصادی سیستم تولید همزمان سرمایش، گرمایش و برق با موتور احتراق داخلی در یک ساختمان خانگی نمونه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

2 استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران

چکیده

در این تحقیق بر حسب میزان نیاز حرارتی، برودتی و توان مورد استفاده یک ساختمان نمونه خانگی اقدام به طراحی یک سیستم تولید همزمان توان، گرمایش و سرمایش (CCHP) شده است. با توجه به تغییر پارامترهای موثر در طراحی سیستم از جمله شرایط محیطی، تغییرات در بارهای گرمایش، سرمایش و برق در طی روزهای مختلف سال و ... تعیین شرایط بهینه عملکرد سیستم تولید همزمان از اهمیت بسزایی برخوردار می­باشد. بر این اساس، یک الگوریتم بهینه سازی برای پیدا کردن بهینه ترین عملکرد سیستم تولید همزمان براساس راندمان الکتریکی موتور (محرک اولیه) پیشنهاد شده بنحویکه هزینه سوخت مصرفی سیستم تولید همزمان به عنوان تابع هدف، در هر گام زمانی کمترین باشد. این الگوریتم برای ظرفیت­های مختلف واحد تولید توان از 1 کیلووات تا 20 کیلووات به کار گرفته شد. نتایج الگوریتم پیشنهادی مشخص نمود که واحد تولید توان با ظرفیت 12 کیلووات، با 3/3 سال کمترین بازگشت سرمایه و واحد تولید توان با ظرفیت 5 کیلووات، با 57% بیشترین نسبت صرفه جویی در هزینه سوخت مصرفی را دارد.

کلیدواژه‌ها


[1]  Deng J., Wang R.Z., A review of thermally activated cooling technologies for combined cooling, heating and power systems, Progress in Energy and Combustion Science, Vol. 37, pp. 172-203, 2011.
[2]  Heejin Cho, Rogelio Luck, Cost-optimized real-time operation of CHP systems, Energy and Buildings, Vol. 41, pp. 445–451, 2009.
[3]  Mississippi  Micro-CHP  and  Bio-fuel  Center,  Cooling,  Heating,  and  Power  for Buildings  (CHP-B)  Instructional  Module,  Mississippi  State,  MS,  USA,  2005, http://microchp.msstate.edu/index.php, http://microchp.msstate.edu/pdf/chp-b_instructional_module.pdf.
[4]  Mississippi Micro-CHP and Bio-fuel Center, Micro-Cooling, Heating, and Power Instructional Module, Mississippi State, MS, USA, 2005, http://www.chpcenterse.org/pdfs/CHP_Brochure.pdf, http://microchp.msstate.edu/pdf/m-CHP%20Instructional%20Module.pdf.
[5]  Hui Li, Lin Fu, Energy utilization evaluation of CCHP systems, Energy and Buildings, 38, 2006, pp. 253–257.
[6]  Hongbo Ren., Weijun Gao., Economic and environmental evaluation of micro CHP systems with different operating modes for residential buildings in Japan, Energy and Buildings, Vol. 42, pp. 853–861, 2010.
[7]  Hycienth I., Onovwiona V., Ismet Ugursal, Modeling of internal combustion engine based cogeneration systems for residential applications, Applied Thermal Engineering, Vol. 27, pp. 848–861, 2007.
[8]  Masood Ebrahimi , Ali Keshavarz, Sizing the prime mover of a residential micro-combined cooling heating and power (CCHP) system by multi-criteria sizing method for different climates, Volume 54, 1 June 2013, Pages 291–301.
[9]  مهدی معرفت، پیام شفیعی، طراحی سیستم CCHP برای ساختمان های اداری در تهران و ارزیابی ترمودینامیکی، زیست محیطی و اقتصادی آن نسبت به سیستم مرسوم، مجله مهندسی مکانیک مدرس، شهریور 1393، دوره 14، شماره 6، ص ص 124-134.
[10]  معرفت، پیام شفیعی، ارزیابی چند معیاره سیستم CCHP تحت استراتژی های عملکرد مختلف برای یک ساختمان اداری در تهران با تکنیک AHP، مجله مهندسی مکانیک مدرس، آبان 1393، دوره 14، شماره 8، ص ص 37-48.
[11]  فاطمه توکلی دستجرد، محمد مصطفی غفوریان، سعید فراهت، مقایسه تاثیر انتخاب بهینه سازی زیست محیطی و بهینه سازی چند معیاره؛ انرژی، اقتصادی و زیست محیطی بر عملکرد سیستم CCHP، مجله مهندسی مکانیک مدرس، آذر 1394، دوره 15، شماره 9، ص ص 69-77.
[12]  هادی جعفری، علی بهبهانی نیا، امین انگارنویس، بهینه سازی دوهدفه تولید گرمایش از تلقات نیروگاه های سیکل ترکیبی، مجله مهندسی مکانیک مدرس، آبان 1391، دوره 12، شماره 4، ص ص 120-132.
[13]  محمدرضا عصاری، افشین قنبرزاده، سید سجاد موسوی اصل، احسان طاهری پور، بهینه سازی ترمودینامیکی پارامترهای عملکردی سیکل تولید همزمان با استفاده از الگوریتم ژنتیک، نشریه تبدیل انرژی، پاییز 1389 , دوره  1, شماره  2، ص ص 17- 23.
[14] Sanaye S., Mohammadi Nasab A., Modeling and optimizing a CHP system for natural gas pressure reduction plant, Energy, Vol. 40, pp. 358–369, 2012.
[15]  طباطبائی، مهندس سید مجتبی، محاسبات تاسیسات ساختمان، چاپ دوم، انتشارات روزبهاران،تهران، 1371.
[16]  شایقی، حسین، خلاصه مباحث تأسیسات برقی به انضمام مجموعه سؤالات آزمونهای تأسیسات برقی نظام مهندسی ساختمان (با پاسخ تشریحی) از اولین دوره تا سال 82، چاپ اول، موسسه فرهنگی یاوریان (انتشارات)، 1383.
[17] Farzaneh-Gord M., Arabkoohsar A., Feasibility of employing solar energy in natural gas pressure drop stations, Journal of the Energy Institute, Vol. 84, pp. 165-173, 2011.
[18] Weather Forecast & Reports - Long Range & Local, http://www.wunderground.com.
[19]  شرکت ملی گاز ایران www.nigc.ir.
[20]  شرکت گاز استان خراسان رضوی  http://www.nigc-khrz.ir/
[21]  پورتال وزارت نیرو www.moe.org.ir.
[22] Educogen, The European educational tool on                   cogeneration, University of Dundee, December 2001.