تا 89 صفحه 1395 بهار 1 شماره 48 دوره Vol. 48, No. 1, Spring 2016, pp

Transcript

1 102 تا 89 صفحه 1395 بهار 1 شماره 48 دوره Vol. 48, No. 1, Spring 2016, pp مکانیک مهندسی - امیرکبیر پژوهشی علمی نشریه AmirKabir Jounrnal of Science & Research Mechanical Engineering (ASJR-ME) سازی بهینه در موتورگازسوز ظرفیت انتخاب ی نحوه ارزیابی ژنتیک الگوریتم از استفاده با CCHP سیستم آبی ورزشی مجتمع موردی: مطالعه *3 میم شفیعی حسین محمد 2 غفوریان مصطفی محمد 1 دستجرد توکلی فاطمه بلوچستان و سیستان دانشگاه مکانیک مهندسی ارشد کارشناسی دانشجوی 1- )ره(( خمینی )امام قاین ای حرفه فنی آموزشکده مکانیک مهندسی ای حرفه فنی دانشگاه مدعو استاد 2- قائنات بزرگمهر دانشگاه مکانیک مهندسی مهندسی فنی دانشکده استادیار 3- چکیده 1394/10/15( پذیرش: 1394/4/15 )دریافت: همزمان تولید سیستم تجهیزات نامی ظرفیت بهینهسازی به زیستمحیطی و اقتصادی انرژی تحلیل سه از استفاده با مقاله این در سناریوی دو برای آنالیزها است. شده پرداخته آبی ورزشی مجتمع یک برای موتورگازسوز اولیه محرک با برودت و حرارت برق طراحی پارامترهای بهینه تعیین نیز و )SNS فروش امکان عدم و SS الکتریسیته فروش )امکان شبکه با سیستم تداخل متفاوت الکتریکی چیلرهای سرمایشی ظرفیت بویلر گرمایشی ظرفیت آنها بارجزیی و نامی ظرفیت و موتورگازسوز تعداد شامل که )RAB( نسبی سودسالیانه که معیاره چند هدف تابع یک از استفاده با طراحی پارامترهای است. شده انجام میباشند جذبی و زا موتورگازسوز نامی ظرفیت انتخاب نحوهی بعدی گام در شدهاند. بهینه ژنتیک ازالگوریتم استفاده وهمچنین میشود نامیده ارزیابی مورد )NO x و CO 2 ) CO ا محیطی زیست و )FESR( سوخت مصرف در جویی صرفه و )RAB و PB( اقتصادی نظر ظرفیتهای )با موتورگازسوز دو الکتریسیته فروش امکان سناریوی در که میدهند نشان بهینهسازی نتایج است. گرفته قرار بیشترین 120=E( kw ظرفیت )با موتورگازسوز یک الکتریسیته فروش امکان نبود سناریوی در و E( 2 =150 kw و E 1 =130 kw نبود و امکان سناریوهای در اگر که داد نشان موتورگازسوز انتخاب نحوهی ارزیابی نتایج بعالوه دارند. همراه به را هدف تابع مقدار نسبی سالیانه سود و سرمایه بازگشت دوره شوند انتخاب بهینه ظرفیتهای جای به مشابه ظرفیت دو الکتریسیته فروش امکان در CO 2 آالینده انتشار کاهش نسبت و سوخت مصرف در صرفهجویی نسبت پارامترهای و مییابند کاهش و افزایش ترتیب به داشت. خواهند )افزایشی( کاهشی روند الکتریسیته فروش ) امکان )نبود امکان سناریوی کلیدی: کلمات برق فروش امکان سالیانه سود بیشینه وسرما برق حرارت همزمان تولید سیستم shafiei@buqaen.ac.ir مکاتبات: دار عهده و مسئول نویسنده *

2 ژنتیک... الگوریتم از استفاده با CCHP سیستم بهینهسازی در موتورگازسوز ظرفیت انتخاب نحوهی ارزیابی 1-1 مقدمه تقاضای و عرضه میان تعادل وجود شرط بر عالوه انرژی کارایی مدیریت استفاده در دولتها صحیح تصمیمگیری و سیاستگذاری نیازمند انرژی جمله از است. شده تعیین اهداف به رسیدن برای مناسب راهکارهای از در بسیاری پیشرفتهای که کشورهایی در استفاده حال در راهکارهای مصرف محل در سرمایش و حرارت برق همزمان تولید داشتهاند زمینه این و سرمایش و گرما برق مستقل و متمركز غير توليد با سیستمها این است. و توزيع تلفات از جلوگيري باعث اتالفی انرژیهای از دقیق بهرهوری با توليد در رقابت افزايش سوخت مصرف كاهش سراسری شبكه در انتقال ]1-4[. میشوند محيطي زيست آاليندههاي انتشار كاهش همراه به برق بر بسیاری مطالعات همزمان تولید سیستمهای گسترش و ظهور زمان از روی بر تحقیقات این عمده بخش که است شده انجام سیستمها این روی در انرژی تقاضای به توجه با سیستمها این بهینهسازی و ظرفیت تعیین ]5-7[. است مصرف محل همزمان توليد سيستم بخار توربين يک بهينهسازي به همکاران و گيبسون حالت سه معرفي با و مختلف اقتصادي شرايط با CHP حرارت و برق قيمت معرفي با که دادند نشان آنها پرداختند. استراليا در کربن قيمت موثرتر اقتصادي لحاظ از سيستمها از نوع اين اندازي راه و نصب کربن ]8[. میشود فرآیند از استفاده با ]10[ همکاران و هونگبو و ]9[ همکاران و وانگ که پراکنده تولید فناوریهای از ترکیبی 1 )AHP( مراتبی سلسله تحلیل میشود استفاده مسکونی بخش برای انرژی مختلف سیستمهای شکل به معیارهای به توجه با را سیستم مناسبترین و داده قرار ارزیابی مورد را شامل آنها تحقیق در استفاده مورد معیارهای کردند. معرفی موردنظر معیارهای بود. انرژی صرفهجویی و زیستمحیطی اقتصادی معیارهای سیستم عملیاتی هزینههای و سرمایهگذاری هزینههای شامل اقتصادی از یک هر برای CO 2 انتشار میزان زیستمحیطی بخش در است. انرژی صرفهجویی برای و است شده انتخاب معیار بهعنوان سیستمها شدهاند. لحاظ ارزیابی برای مالکی بهعنوان ورودی انرژی مصرف انتخاب برای را تصمیمگیری روش یک ]11[ کشاورز و ابراهیمی و آب مختلف مناطق در CCHP سیستم اندازه و عملیاتی استراتژی برای اولیه محرک انتخاب منظور به آنها همچنین کردند. ارائه هوایی چند تصمیمگیری روش دو از 2 ا) MCCHP ( CCHP میکرو سیستمهای مسکونی منزل یک در 4 خاکستری تحلیل و 3 )FMCDM( فازی معیاره ]12[. کردند استفاده ایران آبوهوایی منطقه پنج در )هتل ساختمان نوع تأثیر بررسی به ]13[ همکاران و وو کیونگ منطقه شش در CCHP سیستم پیادهسازی در اداره( و مغازه بیمارستان و اقتصادی معیارهای با تصمیمگیری روش از استفاده با ژاپن هوایی و آب هتل در CCHP سیستمهای که گرفتند نتیجه و پرداختند زیستمحیطی دارند. مطلوبتری عملکرد بیمارستان و برق همزمان تولید سیستم معیاره چند ارزیابی به ]14[ شفیعی و معرفت حرارتی بار تأمین و الکتریکی بار تأمین استراتژي دو تحت سرما و حرارت تهران در اداري ساختمان یک براي جداگانه تولید سیستم به نسبت اقتصادي و زیستمحیطی انرژي نظر از معیاره چند ارزیابی پرداختند. CCHP سیستم عملکرد حالت مناسبترین انتخاب برای است. شده انجام است. شده استفاده AHP روش از ارزیابی معیارهاي تمام مبناي بر همزمان توليد سيستم يک هدفه چند بهينهسازي همکاران و احمدي گازي توربين يک از متشکل سيستم اين دادند. انجام را حرارت و برق در برده نام حرارت و توليدي برق که بود حرارت بازيافت بويلر همراه به هزينهي کار اين در ميگرفت. قرار استفاده مورد چوبسازي کارخانهي گرفته نظر در هدف تابع دو عنوان به اکسرژي بازدهي همراه به سيستم ]15[. بودند شده محرک ظرفیت انتخاب نحوهی تاکنون میشود مشاهده که همانطور برای خصوص به CCHP سیستم بهینهسازی در )موتورگازسوز( اولیه مصرف عمومی مکانهای عمدهترین از یکی که آبی ورزشی مجتمع گرمایی انرژی تامین برای اماکن این است. نشده انجام هستند انرژی سیستمهای نیازمند تصفیه و تهویه جکوزی استخرها آب سرمایی و علت به طرفی از است. همراه انرژی باالی اتالفات با که هستند عظیمی مجتمع الکتریکی نیازهای تامین منظور به شبکه الکتریسیته از استفاده در منظور این به میدهد. رخ الکتریسیته انتقال از ناشی زیادی اتالفات این الکتریسیته و سرمایش گرمایش بخش بهینهسازی با مقاله این دو در بهینهسازی است. شده پرداخته CCHP سیستم ارزیابی به مجتمع و شده انجام آن امکان نبود و شبکه به الکتریسیته فروش امکان حالت مشابه غیر یا )مشابه گازسوز موتور ظرفیت انتخاب نحوهی و تعداد تاثیر نسبت سرمایه بازگشت دوره پارامترهای در اولیه محرک عنوان به بودن( دی کربن آالینده انتشار کاهش نسبت و سوخت مصرف در صرفهجویی است. گرفته قرار بررسی مورد اکسید سیستم 2-2 توصیف و میگیرند قرار استفاده مورد مختلفی کاربردهای برای شنا استخرهای سونای جکوزی شنا استخر استخر سالن جمله از بخشهایی دارای دوشها رختکن ورودی سرد آب حوضچههای بخار سونای خشک نیازمند شناگران برای مناسب محیط یک ایجاد هستند. دستشوییها و نام به فضایی در که است یکپارچه تاسیساتی سیستم یک بهینهی عملکرد گرمایش واحد دارای استخر موتورخانهی میشود. تعبیه استخر موتورخانه آبگرم دیگ تجهیزات شامل که میباشد پمپاژ و آب تصفیه سرمایش منبع حرارتی مبدل شنی فیلتر سرمایش سیستم سختیگیر بخار دیگ یک از نمایی 1 شکل در است. اتصاالت و شیر گیر مو پمپ کویلدار ]16[. است شده داده نشان معمولی موتورخانهی 1 Analytic hierarchy process 2 Micro Combined Cooling Heating and Power 3 Fuzzy Multi Criteria Decision Making 4 Grey Analysis 1395 بهار 1 شماره 48 دوره مکانیک مهندسی - امیرکبیر پژوهشی علمی نشریه 90

3 میم شفیعی حسین محمد غفوریان مصطفی محمد دستجرد توکلی فاطمه )(( همراه به میتوانند که هستند باالیی گرمایشی بار نیازمند استخرها هم-زمان تولید سیستم توسط تجهیزات از بخشی الکتریسیتهی سیستم عملکرد از نمایی 2 شکل شوند. فراهم برودت و حرارت برق میدهد. نشان شبکه با تداخل و تجهیزات چیدمان اساس بر را CCHP مورد الکتریسیته که بوده صورت بدین سیستم این عملکرد استراتژی ساختمان و استخر نیاز مورد الکتریسیته مجموع که E( dem,t ساختمان) نیاز و شده تامین E( PM ( موتورگازسوز توسط است )سرایداری( آن به متصل خواهدشد. )E b ( تامین شبکه توسط باشد نیاز مورد اضافی الکتریسیته اگر شبکه به فروش امکان صورت در اضافی الکتریسیته این بر عالوه شد. خواهد E( s ( فروخته بنابراین: خنككاري سيستم از حاصله حرارت از ساختمان H( dem ( نیاز مورد گرمای از کمبود صورت در و H( PM ( تامین موتور روغنکاری و گازخروجي مورد سرمایش همچنین شد. خواهد تامین H( b ( پشتیبان بویلر طریق طریق از محرک تولیدی گرمای بودن اضافه صورت در C( dem ( نیاز اضافی الکتریسیته طریق از کمبود صورت در و C( ab ( جذبی چیلر شد. خواهد تامین C( ele ( الکتریکی چیلر توسط شبکه از خریداری یا طوری به میدهد. نشان فرمول صورت به را نامبرده استراتژی 2 رابطهی مجتمع نیاز مورد سرمای و گرما الکتریسیته کل C dem Eو dem,t H dem.t که شده فروخته و شده خریداری الکتریسیته ترتیب به E و E ساختمان و s b E b اولیه محرک از دریافتی گرمای و الکتریسیته H PM و E PM شبکه به الکتریکی و جذبی چیلر دو به مربوط سرمایش C ele و C بویلر گرمای ab ]17[. میباشند for HPM Hdem, t H H H = 0, C = C = C C PM dem, t b ab ele dem ab COPab b dem, t PM ab ele dem انرژی 3-3 تحلیل for HPM < Hdem, t H = H H, C = 0, C = C نیاز مورد سرمایی و حرارتی بار به مربوط محاسبات پر اماکن از یکی آبی ورزشی مجتمعهای شد بیان قبال که همانطور خود نیازهای تامین برای رو این از میآیند. حساب به انرژی مصرف محاسبه نیازمند بهینه انتخاب این هستند. تجهیزات بهینه انتخاب مستلزم است مصرف محل در الکتریسته و سرمایشی گرمایشی بارهای دقیق.]18[ گرمای و آب برای نیاز مورد گرمای شامل استخر نیاز مورد گرمایش بار نیاز مورد روزانه گرمایشی بار کلی طور به است. محیط برای نیاز مورد است: شده تشکیل زیر قسمت 5 از استخر آب برای H or C = H + H H H H)(( ( ) dem, t dem surface vapor feed conv rad + Hvapor + H feed + Hconv + H rad E = E E, E = 0 if E < E E = 0, E = E E if E E s dem, t PM b PM s s b PM dem, t PM s )(( استخر معمولی ی موتورخانه یک تجهیزات از لکششکشنمایی برودت و حرارت برق تولیدهمزمان سیستم تجهیزات از لکششکشنمایی بهار 1 شماره 48 دوره مکانیک مهندسی - امیرکبیر پژوهشی علمی نشریه

4 ژنتیک... الگوریتم از استفاده با CCHP سیستم بهینهسازی در موتورگازسوز ظرفیت انتخاب نحوهی ارزیابی کف و دیوارهها از هدایتی حرارت انتقال توسط اتالفی گرمای H surface نیاز مورد گرمای H feed آب تبخیر از ناشی اتالفی گرمای H vapor استخر انتقال از ناشی اتالفی گرمای H conv روزانه گرم آب آمادهسازی برای انتقال توسط اتالفی حرارت H rad و استخر سطح در جابجایی حرارت از: عبارتند کدام هر به مربوط روابط که میباشد تشعشعی حرارت و A roof استخر کف و دیواره کلی حرارت انتقال ضریب U roof و U wall که استخر آب دمای T water استخر دیوارهای سرتاسر و کف مساحت A wall و آرام استخر فرض )با استخر سطح از تبخیر نرخ W زمین دمای T ground سرعت ν استخر آب سطح دمای در آب تبخیر نهان گرمای Y فعال( air در اشباع بخار فشار P air آب دمای در اشباع فشار P water آب سطح در باد )اغلب روزانه تغذیه آب جریان نرخ q feed آب ویژه گرمای شبنم نقطهی تکمیلی تغذیه آب دمای T feed میباشد( استخر کل % 10 حجم تا 5% استفانبولتزمن ثابت σ آب سطح از انتشار قابلیت ε water 8 w ]16[. میباشند سالن دیوارهای دمای T wall و ) σ = ( mk نیاز مورد سرمای شامل بارگرمایی مشابه استخر نیاز مورد سرمایش بار به متصل خانگی ساختمان و محیط برای نیاز مورد سرمای و آب برای انرژی از بخش این محاسبه برای که است سال گرم فصلهای در استخر بود. خواهند صادق باال در شده ارائه روابط الکتریکی بار به مربوط محاسبات )E light ( روشنایی بخش چهار شامل استخر نیاز مورد الکتریسیته سرمایش تامین منظور به الکتریکی مصرفکننده تجهیزات الکتریسیته الکتریسیته که میباشد E( clean ( آب تصفیه و E( heat گرمایش) )E cool ( شامل را غیره و گیرها سختی الکتریکی چیلر پمپها مانند تجهیزاتی میشود. ارزیابی زیر رابطه توسط و شده مقدار الکتریکی( چیلر از استفاده عدم )یا جذبی چلیر از استفاده صورت در میباشد مجتمع سرمایش تامین جهت نیاز مورد الکتریسیته که E cool ]16-18[. شد خواهد حذف CCHP سیستم به مربوط محاسبات همزمان تولید سیستم برای شده گرفته نظر در تجهیزات که آنجایی از اعمال میباشند الکتریکی و جذبی چیلرهای و کمکی بویلر موتورگازسوز مربوط اطالعات است. تجهیزات این فنی اطالعات نیازمند انرژی تحلیل شاخصهاي همراه به جزئي بار در تجهيزات کارکرد شامل تحلیل این به و اتالفی حرارتهاي سوخت مصرف بازده همچون تجهيزات فني ]11 18[: است شده آورده زیر در که میباشد عملکرد ضريب سوز گاز موتور بویلر الکتریکی چیلر جذبی چیلر Enom ηnom = ηth, PL 2 = ) PL) ) PL) η th, nom m m f, PL f, nom ( PL) = exp ( PL) exp η η PL nom COP COP = + + PL nom PL 1.525PL = PL + PL COPPL PL = COP PL PL nom سوخت m f و عملکرد ضریب COP بازده η بارجزیی P L که طوری به تجهیزات عملکرد ضریب و بازده به مربوط نامی مقادیر میباشد. مصرفی است. شده آورده 1 جدول در به بوده واقعی تجهیزات( دیگر )و موتورگازی برای شده فرض شرایط بازده بودن پایین علت به درصد 20 از کمتر جزیی بار در که گونهای ازای به طرفی از شود. می فرض خاموش موتور خروجی گاز دمای و حرارتی به و بازده برای کاهش 0/03 حدود ارتفاع افزایش ) 1000 فوت( متر هر 303 محیط دمای در افزایش فارنهایت( درجه سانتیگراد) 10 درجه 5.5 هر ازای 18[. است] 19 شده گرفته نظر در خروجی قدرت در کاهش 1% محرک از دریافتی گرمای است شده داده نشان 2 شکل در که همانطور حرارت )H ex,pl ( اگزوز از خروجی حرارت شامل گازسوز( )موتور اولیه )H j,pl ( خنککاری از دریافتی حرارت و H( oil,pl ( روغنکاری از ناشی ]11 19[: میشوند ارزیابی زیر روابط توسط که میباشد H j, PL PL PL = m LHV 100 f, PL 2 ) ) ( ) H = U A + U A surface wall wall roof roof wall Hvapor = W Y ) T T ) wall Ground A W = ( vair ) ) Pwater Pair ) Y H feed Cwater qfeed ρ ) Twater Tfeed ) = 24 H = h A ) T T ) conv conv roof water air 4 4 ( ) H = ε A σ T T rad water roof water wall E = E + E + E Edem = Eclean + Elight dem, t dem heat cool roof )(( )(( )(( )(( )(( )(( 1395 بهار 1 شماره 48 دوره مکانیک مهندسی - امیرکبیر پژوهشی علمی نشریه 92

5 میم شفیعی حسین محمد غفوریان مصطفی محمد دستجرد توکلی فاطمه PL + 20 اقتصادی 4-4 تحلیل روش پیادهسازی منظور به مقاله این در شده انجام اقتصادی تحلیل تحلیلهای ارزش با روشهای از یکی که است سالیانه یکنواخت دریافت به سیستم هزینههای و درآمدها روش این در میباشد. اقتصادی دیگر به نسبت روش این مزایای از میشوند. تبدیل سالیانه پرداخت و میرود کار به پژوهشها تحلیل و مقایسه برای که اقتصادی روشهای با تکنیک این است. متفاوت عمر با پروژهها محاسبات یکسان نتیجه یا و EUAC سالیانه یکنواخت هزینه نام تحت طرح اطالعات به توجه بخش در که میشود شناخته EUAB سالیانه یکنواخت درآمد نام تحت ]25[. شد خواهد مدلسازی هدف تابع اوليهي سرمايهگذاري هزینههاي تحلیل این نیاز مورد اطالعات جمله از میباشد )M( سیستم تعميرات و )SV( اسقاطي هزینههای )In( تجهيزات است. شده ارایه تجهیزات نامی ظرفیت از توابعی صورت به ادامه در که دادههای اساس بر هزینهها این به مربوط اطالعات کلیه که است گفتنی ]26 27[. است آمده بدست المللی بین بازار در تجهیزات قیمت و تجاری سوز گاز موتور بویلر الکتریکی چیلر جذبی چیلر و نامی ظرفیت نشاندهنده )nom( اولی زیرنویس فوق روابط در جذبی چیلر دهنده نشان )ab( الکتریکی چیلر نشاندهنده )ele( زیرنویس میباشند. بویلر نشاندهنده )b( و تولید هزینه C f سوخت مصرف هزينهی شامل که عملکردی هزینههای C buy خرید هزینههای است( زیست محیط آنالیز نیازمند )که C env آالینده در باید که است هزینههایی دیگر از میباشد الکتریسیته C sell فروش و به مربوط روابط ادامه در شود. گرفته درنظر سیستم این اقتصادی تحلیل محیطی زیست و اقتصادی پارامترهای و است شده آورده هزینهها این ]26 27[. است شده ارایه جدول 1 در روابط این در نیاز مورد T C = ) m LHV ) τ f f f i= 1 T 3 Cenv = ) mk ξk ) i= 1 k= 1 T C = ) E ) τ buy b b i= 1 T C = ) E ) τ sell s s i= 1 محیطزیست 5-5 تحلیل CO گازهای شدهی تولید مقادیر اساس بر زیستمحیطی تحلیل معیار احتراق محفظههای در سوختگازی احتراق از ناشی NO x و CO 2 زیستمحیطی اطالعات از تحلیل این پیادهسازی منظور به میباشد. است. شده استفاده ]11[ منبع در مندرج به بویلر و گازسوز موتور خروجی گاز دمای سیستم فرضیات دیگر از کمتر سلسیوس درجه 121/2 و 149 از نباید ترتیب به که میباشد محیط و داده رخ آب بخار تقطیر فرایند دما شدن کمتر صورت در زیرا شوند ] [. میشوند تولید احتراق فرایند مضر محصوالت هدف 6-6 تابع و اسقاطی اولیه هزینههای کلیه همسنگسازی منظور به مقاله این در این حقیقت در است. شده استفاده 5 نسبی ساالنه سود تابع از عملکرد و اقتصادی انرژی تحلیل سه و انرژی تقاضای میزان درنظرگرفتن با تابع تولید سیستم ساالنه سود بر مبتنی شاخصی معرفی با نیز و زیستمحیطی بهینه ظرفیت سنتی سیستمهای به نسبت سرما و گرما برق همزمان انرژی حاملهای ماهانه قیمت که طوری به میکند. تعیین را سیستم عمر و )0/2=i( ساالنه بهره نرخ سوخت خرید و برق خرید و فروش نظیر پول زمانی ارزش به وابسته پارامترهای عنوان به )20=k( دستگاهها مفید ]27-29[. میباشند اثرگذار تابع این محاسبات در سنتی توليد سيستم کل هزينههاي اختالف از که نسبی سالیانه سود به میآید بدست AC CCHP همزمان توليد سيستم کل هزينههاي و AC trad میشود: تعریف زیر صورت RAB = ACtrad ACCCHP و سرمايش گرمايش توليد براي سنتي سيستم ساالنه هزينههاي ميشود: زده تخمين زير صورت به الکتريسيته 5 RAB (Relation Annual benefit) Hex, PL = 5 10 ) PL PL m LHV f, PL PL Hoil, PL = 7 10 ) PL PL m LHV f, PL 11 In = Enom M = SV = 0.2 C ( E nom ) ( ) 0.13, In = 482 H nom b M = $ / kwh SV = 0.2 C ( ) 0.128, In = 540 C nom el M = $ / kwh SV = 0.2 C ( ) , In = 482 C nom ab M = $ / kwh SV = 0.2 C بهار 1 شماره 48 دوره مکانیک مهندسی - امیرکبیر پژوهشی علمی نشریه

6 ژنتیک... الگوریتم از استفاده با CCHP سیستم بهینهسازی در موتورگازسوز ظرفیت انتخاب نحوهی ارزیابی ]24-19[ هدف تابع نیاز مورد محیطی زیست و اقتصادی لودججدجپارامترهای پارامتر ($/kg) NO x آالینده انتشار فاکتور ($/kg) CO آالینده انتشار فاکتور )$/kwh( الکتریسیته خرید قیمت میانگین )$/kwh( سوخت قیمت میانگین ا)$/ kg ( CO 2 آالینده انتشار فاکتور )$/kwh( الکتریسیته فروش قیمت میانگین بویلر)%( نامی بازده الکتریکی)%( چیلر نامی عملکرد ضریب جذبی)%( چیلر نامی عملکرد ضریب عالمت مقدار 6/853 0/ /084 0/154 0/024 0/088 0/89 3 0/7 ξ NOx ξ CO Ω b Ω f ξ CO2 Ω s η nom,b COP nom,ele COP nom,ab سرمايهگذاري اسقاطي تعميرات هزينههاي کليهي شامل هزینهها این و سوخت مصرف آالينده انتشار جريمهي به مربوط هزينههاي اوليه است. الکتریسیته خرید تعریف زیر صورت به همزمان توليد سيستم ساالنه هزينهی همچنین فروش در آن تفاوت اما میباشد سنتی سیستم رابطه مانند که شده است. سیستم تجهیزات و الکتریسیته نیاز مورد بار و سالیانه سود حداکثر براساس RAB تابع روش این در بویلر ظرفیت جزیی بار تعداد محرک ظرفیت سال طول در ساختمان میشود. تعیین چیلرها و پشتیبان ارزیابی 7-7 معیارهای )PB( سرمایه بازگشت دوره و طراحی در معیارها مهمترین از یکی سرمایه بازگشت دوره معیار )CCHP( برودت و حرارت برق همزمان تولید سیستمهای آیندهنگری دارای اقتصادی لحاظ از منطقی سیستمی طراحی که بهگونهای است سرمایه بازگشت دوره ادامه در است. سرمایه بازگشت زمان مدت کمترین انتخاب و تجهیزات اسقاطی ارزش پول زمانی ارزش گرفتن درنظر با ]30[: میشود تعریف زیر صورت به فعلی ارزش همسنگ مالی فرآیند ( ) NPWC ( y) 0 NPWB y = PB = y که بود خواهد زمانی سرمایه بازگشت دوره زمان مدت که طوری به آن پایان در 7 درآمدها خالص فعلی ارزش و 6 اولیه هزینههای فعلی ارزش شوند. برابر هم با سال و بوده اوليه سرمايهگذاري هزينههاي شامل هزينهها خالص فعلی ارزش تجهيزات اسقاطي هزينه-هاي از ناشي درآمد شامل درآمدها فعلی ارزش ناشي درآمد شامل نیز درآمدها فعلی ارزش است. سيستم ساالنه درآمد و رابطه که است سيستم ساالنه درآمد و تجهيزات اسقاطي هزينههاي از است. شده بیان ]30[ مرجع در آن دقیق 8 )FESR( سوخت مصرف صرفهجویی نسبت نسبت معیار همزمان تولید سیستمهای ارزیابی در مهم معیارهای دیگر از میشود: ارزیابی )33( رابطه توسط که میباشد سوخت مصرف صرفهجویی fuel FESR = fuel fuel trad trad CCHP نسبت CCHP سیستم مصرفی سوخت صرفهجویی درصد رابطه این در ارزیابی قبل قسمتهای در شده بیان عملکرد به توجه با سنتی سیستم به ]31[. میشود 9 )CDER( دیاکسید کربن آالینده انتشار کاهش نسبت آالینده انتشار میزان که دیاکسید کربن آالینده انتشار کاهش نسبت معیار میسنجد سنتی سیستم به نسبت CCHP سیستم در را دیاکسید کربن میشود: تعریف زیر صورت به 6 Net Present Worth of Cost investment (NPWC) 7 Net Present Worth Benefit (NPWB) 8 Fuel Energy Saving Ratio 9 Carbon Dioxide Emission Reduction )(3( )(3( ACtrad = Cbuy + Csell + C f + Cenv N k i( 1+ i) i ( k i) ( i) + M + C SV Nc k j n j= ACCCHP = Cbuy Csell + Cenv + C f ( i) i( 1+ i) k ( i) N k + M + C j= i SV Nc k j n 1+ 1 { } = ) ) optimum Max RAB n E j nom j )(3( )(3( j 1395 بهار 1 شماره 48 دوره مکانیک مهندسی - امیرکبیر پژوهشی علمی نشریه 94

7 میم شفیعی حسین محمد غفوریان مصطفی محمد دستجرد توکلی فاطمه CDEtrad CDECCHP CDER = )(3( CDEtrad برای دیاکسید کربن آالینده انتشار ترتیب به CDE CCHP و CDE trad که ]32[. میباشند همزمان تولید سیستم و سنتی سیستم بهینهسازی و تصمیمگیری 8-8 متغیرهای بویلر گرمایشی ظرفیت اولیه محرکهای تعداد و نامی توان حاضر کار در در اولیه محرک عملکرد به مربوط جزئی بار و چیلرها سرمایشی ظرفیت که اند شده گرفته نظر در طراحی متغیرهای عنوان به سال ماه دوازده روش ژنتیک الگوریتم شد. خواهند بهینه ژنتیک الگوریتم از استفاده با از مجموعهای الگوریتم این در است. بیولوژیک تکامل پایه بر بهینهسازی فرضیههای با متناوب بطور و تولید میشود نامیده 10 جمعیت که فرضیهها استفاده با فرضیهها تمامی تکرار بار هر در میگردند. جایگزین جدیدی بهترین از تعدادی آنگاه میگیرند. قرار ارزیابی مورد 11 تناسب تابع یک از را جدید جمعیت و شده انتخاب احتمال تابع یک از استفاده با فرضیهها صورت همان به شده انتخاب فرضیههای این از تعدادی میدهند. تشکیل مانند ژنتیکی اپراتورهای از استفاده با مابقی و شده واقع استفاده مورد 2 جدول در میروند. بکار فرزندان تولید برای 13 جهش و 12 همگذری است شده آورده طراحی پارامترهای بهینهسازی منظور به نیاز مورد قیود تمام در تجهیزات ظرفیت محدوده و هدف تابع بودن مشخص با که متغیرهای بهینه مقدار به دستیابی برای عملکرد استراتژی جستجو مراحل شد. خواهد دنبال هدف تابع بیشینه هدف با طراحی قیود و ژنتیک الگوریتم تصمیمگیری لودججدجمتغیرهای سیستم بهینهسازی مقادیر قیود و تصمیمگیری متغیرهای 80 جمعیت تعداد 10-6 توقف معیار انتخاب نحوه مقیاس تناسب یکنواخت رندم 0/85 ژنی ترکیب احتمال جهش نوع به وابسته محدودیت 1 تا 3 اولیه محرک تعداد 1000 تا 50 )کیلووات( اولیه محرک نامی ظرفیت تغییرات 1000 تا 0 )کیلووات( بویلر گرمایشی ظرفیت تغییرات 1000 تا 0 )کیلووات( تراکمی چیلر سرمایشی ظرفیت تغییرات 1000 تا 0 )کیلووات( جذبی چیلر سرمایشی ظرفیت تغییرات 100 تا 20 )درصد( اولیه محرک جزیی بار تغییرات میزان بررسی مورد 9-9 مسئله حدودی مساحت به ورزشی آبی مجتمع یک مقاله این در موردی مطالعه فنی مشخصات همراه به مجتمع منطقهای شرایط که است 2500 m 2 و حرارتی الکتریکی بارهای است. شده آورده 3 جدول در ساختمان موردنیاز الکتریسیته است. شده داده نشان 3 شکل در مجتمع سرمایشی محل در الکتریکی تجهیزات مصرفی برق و روشنایی شامل مجتمع بهداشتی آب گرم استخرها آب گرمایش شامل نیاز مورد گرماي مصرف فصول در تهویه و سرد استخرهای آب شامل سرمایش و مطبوع تهویه و میباشند. گرم مورد سرمایش و گرمایش الکتریسیته تامین فرض با سیستم این در محرک از دریافتی گرمای موتورگازسوز توسط ترتیب به مجتمع نیاز شد. خواهد تامین 2 بخش در شده بیان استراتژی به بنا چیلرها و اولیه خرید با سرمایش و گرمایش الکتریسیته کمبود صورت در است گفتنی چیلر و گرمایش( )برای کمکی بویلر از استفاده با شبکه از الکتریسیته میشوند. رفع کمبودها این سرمایش( )برای تراکمی نتایج و 1010 بحث اعتبارسنجی ]6[ همکاران و صنایع تحقیقات از رو پیش پژوهش اعتبارسنجی منظور به سود هدف تابع با انرژی و اقتصادی تحلیل دو با را بهینهسازی فرآیند )که اولیه محرک نوع سه است. شده استفاده دادهاند( انجام )AAB( واقعی سالیانه سیستم تجهیزات کمکی بویلر همراه به توربینگاز و موتوردیزل موتورگازسوز موتور اولیه محرک حاضر کار اعتبارسنجی منظور به که بود آنها فرضی نهایت در و است شده مدلسازی 14 اقتصادی شرایط فرض با سیستم و گازسوز موردی مطالعه برای و واقعی سالیانه سود هدف تابع با سازی بهینه فرآیند همکاران و صنایع کار و شده انجام مطالعه به مربوط نتایج گردید. انجام آنها که همانطور است. شده داده نشان 4 شکل در واقعی سالیانه سود هدف تابع با ظرفیتهای در هدف تابع مقدار نتایج بین خوبی بسیار تطابق میشود مشاهده دارد. وجود است( بهینه ظرفیت نشاندهنده )که موتورگازسوز باالی 14 Economical mode 10 Population 11 Fitness 12 Crossover 13 Mutation ساختمان سرمایش و حرارتی الکتریکی بار لکششکشمنحنی بهار 1 شماره 48 دوره مکانیک مهندسی - امیرکبیر پژوهشی علمی نشریه

8 ژنتیک... الگوریتم از استفاده با CCHP سیستم بهینهسازی در موتورگازسوز ظرفیت انتخاب نحوهی ارزیابی مشخصات جغرافیایی عرض و طول دریا سطح از ارتفاع مجتمع کل مساحت مساحت آبی)بدون ورز شی مسکونی( ساختمان آبی ورزشی مجتمع لودججدجمشخصات مقدار و نوع شرایط این و داشته را شبکه با الکتریسیته فروش و خرید امکان سیستم که زمانی اما میشود. الکتریسیته فروش از حاصل درآمد ایجاد باعث سیستم میشود فرض S( NS ( شبکه با سیستم طرفه یک تداخل سناریوی به اضافی الکتریسیته فروش امکان اما داشته را شبکه از خرید امکان ) E s الکتریسیته) 0 = فروش از حاصل درآمد یعنی داشت. نخواهد را شبکه به مربوط تجهیزات ظرفیت بهینه نتایج میشود. حذف حالت این برای نتایج است. شده آورده 4 جدول در موردی مطالعه برای سناریو دو این )با موتورگازسوز دو الکتریسیته فروش امکان سناریوی در میدهد نشان امکان عدم سناریوی در و E( 2 =150 kw و E 1 =130 kw ظرفیتهای بیشترین 120=E( kw ظرفیت )با موتورگازسوز یک الکتریسیته فروش داشت. خواهند همراه به هدف تابع مقدار خرید هزینههای کل CCHP سیستم از استفاده بدون کلی طور به 413/ $/year برابر سرما و گرما تولید شبکه از الکتریسیته در که است سنتی سیستم یک تولیدی هزینه کل مقدار این میباشد. بدست )29( رابطه از استفاده با و است ثابت مقداری سناریو دو هر هدف تابع مقدار سناریو دو هر در میشود مشاهده که همانطور میآید. نقش نشاندهنده این که آمده بدست مثبت است نسبی سالیانه سود که و سرمایش گرمایش تامین هزینههای کاهش در CCHP سیستم موثر بدست هزینههای دیگر عبارت به میباشد. نظر مورد مجتمع الکتریسیته نبود و امکان سناریوی در سنتی سیستم مقدار از سیستم این برای آمده هزار 233/241 و 164/08 ترتیب به شبکه به الکتریسیته فروش امکان میشود. کمتر سال بر دالر سناریوی در سیستم عملکرد که دریافت میتوان سناریو دو مقایسه با اولیه هزینهی که هرچند است بوده بهتر سوددهی نظر از فروش امکان درآمد اما است شده متقبل اولیه محرک دو انتخاب علت به را باالیی است. داده پوشش را هزینهها این الکتریسیته فروش از حاصل نشان S NS و S S سناریوهای در را ماه هر در جزیی بار مقادیر 5 شکل گرمای و تولیدی الکتریسیته مقدار تعیینکننده مقادیر این میدهد امکان سناریوی در که همانطور میباشند. موتورهایگازسوز از دریافتی )7 تا )12 سال انتهای و 2( تا )1 اول ماههای در میشود مشاهده فروش شرقی 60/51 شمالی ۲۹/۳۰ 1189 m 2100 m m 2 مسکونی ساختمان مساحت سقف ارتفاع میانگین 2/9 m مسکونی ساختمان استخر سقف ارتفاع میانگین 5 m 468/7 kg/m 2 ساختمان وزن حرارتی هدایت کلی ضریب دیوارها حرارتی هدایت کلی ضریب های مکان برای ( سقف قابل غیر و تهویه قابل تهویه( پنجره هر مساحت و تعداد استخر پنجره هر مساحت و تعداد مسکونی ساختمان استخر های پنجره نوع ساختمان های پنجره نوع مسکونی طراحی دمای شبنم نقطه دمای هوا حرکت سرعت استخر)استخرجکوزی( تعداد استخرها مشخصات 1/53 W/(m 2 K) 2/839 W/(m 2 K) (0/568 W/(m 2 K)) 4m 2 مساحت با پنجره 16 2m 2 مساحت با پنجره 5 آرگون میلیمتری 18 فاصله با )معمولی( فاصله بدون 29 ºC 25 ºC 0/3m/s و بزرگساالن استخر استخرشامل 2 آب استخر شامل استخر )2 استخرکودکان گرم( آب استخر و سرد جکوزی استخر گرم)سرد( بزرگساالن استخر کودکان( )استخر 2113 )55( m 2 22 )22( m 2 استخر آب حجم )شعاع استخر طول 64 )18/3( m 1363/2 )109/8( 27 )27( ºC 2 )2( m 12/56 )12/56( 39 )33( ºC جکوزی( m 2 استخر سطح مساحت استخر برای طراحی دمای دوسناریوی در همزمان تولید سیستم بهینهسازی نتایج S NS و S s متفاوت میشود فرض )SS( شبکه با سیستم طرفه دو تداخل سناریوی که زمانی واقعی سودسالیانه تابع سنجی اعتبار لکششکشمنحنی 1395 بهار 1 شماره 48 دوره مکانیک مهندسی - امیرکبیر پژوهشی علمی نشریه 96

9 میم شفیعی حسین محمد غفوریان مصطفی محمد دستجرد توکلی فاطمه الکتریسیته فروش عدم و امکان سناریوی دو در CCHP سیستم سازی بهینه لودججدجنتایج الکتریسیته فروش امکان سناریوی الکتریسیته فروش امکان عدم سناریوی هدف تابع همراه به طراحی پارامترهای موتوگازسوز موتوگازسوز اولیه محرک نوع 2 1 اولیه محرک تعداد )kw(1 اولیه محرک نامی ظرفیت 150 نیاز عدم )kw(2 اولیه محرک نامی ظرفیت نیاز عدم نیاز عدم )kw(3 اولیه محرک نامی ظرفیت 5 شکل 5 شکل جزیی)%( بار تغییرات بویلر) kw ( گرمایشی ظرفیت تراکمی) kw ( چیلر سرمایشی ظرفیت 115 نیاز عدم جذبی) kw ( چیلر سرمایشی ظرفیت 249/ /657 )$/year( 10 3 نسبی سالیانه سود جزیی بار 9 تا 7 و 3 تا 1 ماههای در فروش امکان نبود سناریوی در و بهتر پوششدهی میتوان را روند این علت که میشوند انتخاب درصد 80 گرمای بیشینه زیرا دانست. بهینهسازی اهداف راستای در بار منحنیهای میآید. بدست جزیی بار این در )موتورگازسوز( توان تولید واحد از دریافتی شده فروخته الکتریسیته همراه به تولیدی الکتریسیته میزان 6 شکل رد میشود مشاهده که همانطور میدهد. نشان را محرکها توسط )E 2 =150 kw و E 1 130= kw ظرفیتهای )با فروش امکان سناریوی )به ساختمان نیاز مورد میزان از بیشتر شده تولید الکتریسیته سال کل در الکتریسیته فروش اما میباشد سرمایش( برای نیاز مورد الکتریسیته جز در سرمایش حداکثر وجود آن علت نمیشود. دیده میانی ماههای در تامین برای سیستم شده باعث که است دیگر ماههای نسبت ماهها این و نماید استفاده توان تولید واحد الکتریسیته از خود نیاز مورد سرمایش نبود سناریوی در اما مییابد. کاهش الکتریسیته فروش میزان نتیجه در تولیدی الکتریسیته میزان که میشود مشاهده الکتریسیته فروش امکان کمبود مقدار این و بوده کمتر سال ابتدای ماهای در درخواست میزان از الکتریسیته میزان 10 و 9 8 ماههای در اما میشود. تامین شبکه از که است آن توجه مورد نکته میباشد. تقاضا منحنی از بیشتر تولیدی شکل این در شده داده نشان E( dem ( نیاز مورد الکتریسیتهی میزان جز به الکتریکی تجهیزات دیگر و روشنایی برای نیاز مورد الکتریسیته نیاز مورد الکتریسیتهی که صورتی در اما میباشد سرمایشی تجهیزات باید میشود نیز سرمایش بخش الکتریسیتهی شامل که مصرف محل تجهیزات مصرف به اضافی تولیدی الکتریسیته نتیجه در گردد تامین میرسد. الکتریکی سرمایش تولیدشده گرمایشی بار همراه به نیاز مورد ساالنه گرمایشی بار 7 شکل حرارت مجموع تولیدی گرمایشی بار میدهد. نشان را سناریو هر در روغنکاری توسط شده توليد حرارت و خروجی گاز حرارت آب ژاكت بدست محرکها برای شده انتخاب بارجزیی به توجه با که میباشد سرد فصلهای در میشود مشاهده شکل این از که همانطور میآید. نبود سناریوی اولیه محرک توسط تولیدشده حرارت میزان 12( تا )7 سال درخواست مقدار از کمتر 120=E( ا) kw S NS الکتریسیته فروش امکان سال طول در انتخابی های محرک لکششکشبارجزیی الکتریسیته و تولیدی ساالنه الکتریسیته لکششکشمیزان اولیه های محرک توسط شده فروخته بهار 1 شماره 48 دوره مکانیک مهندسی - امیرکبیر پژوهشی علمی نشریه

10 ژنتیک... الگوریتم از استفاده با CCHP سیستم بهینهسازی در موتورگازسوز ظرفیت انتخاب نحوهی ارزیابی گرمایشی بار همراه به نیاز مورد ساالنه گرمایشی لکششکشبار تولیدشده این در کند. فراهم را ساختمان موردنیاز حرارت نمیتواند و بوده ساختمان این بیشینه که میکند فراهم را حرارت کمبود مقدار پشتیبان بویلر حالت تولیدی حرارت مقدار طرفی از میباشد. بویلر ظرفیت تعیینکننده مقدار S_S الکتریسیته فروش امکان سناریوی در اولیه محرک-های توسط حرارت این از که است نیاز مورد حرارت میزان از بیش گرم فصلهای در استفاده چیلرجذبی توسط سرمایش تولید برای ماهها این در اضافی میشود. اولیه محرک اتالفی گرمای توسط شده مهیا سرمایی بار میزان 8 شکل اختالف اتالفی گرمای از منظور میدهد. نشان را CCHP سیستم در ماههای در که میباشد ساختمان تقاضای مورد حرارت و تولیدی حرارت تامین برای جذبی چیلر از استفاده با حرارت این میدهد. رخ سال گرم تعیینکننده مقدار این ماکزیمم که طوری به میشود مصرف سرمایی بار سناریوی در میشود مشاهده که همانطور میباشد. جذبی چیلر ظرفیت این در اتالفی گرمای بودن ناچیز علت به الکتریسیته فروش امکان عدم شده فراهم سرمای به مربوط سرمایش منحنی سال( گرم )ماههای ماهها فرآیند سناریو این در دیگر عبارت به میشود صفر جذبی چیلر توسط چیلرهای توسط نیاز مورد سرمایش کل که میدهد ترجیح بهینهسازی از ندارد. اقتصادی توجیه جذبی چیلر از استفاده و گردد تامین الکتریکی از استفاده با جذبی چیلر توسط شده تامین سرمایش کمبود که آنجایی نسبت را معکوسی روند آن عملکرد و میشود تامین الکتریکی چیلرهای تامین الکتریکی چیلر طریق از نیز نیاز مورد سرما مابقی دارند همدیگر به الکتریکی چیلر توسط شده تامین سرمایی بار لکششکشمیزان از تولیدی مقدار از کمبود صورت در مقادیر این الکتریسیتهی میشود. شد. خواهد خریداری شبکه اولیه محرک ظرفیت انتخاب نحوهی ارزیابی نحوهی همزمان تولید سیستمهای بهینه انتخاب مهم مسائل از یکی متقاضیان که طوری به میباشد. اولیه محرکهای نامی ظرفیت انتخاب مصرف محل نیاز مورد بارهای فنی محاسبه از بعد سیستمها این مراکز اکثر در میپردازند. E( opt ( اولیه محرک بهینه ظرفیت تعیین به )بهینه( نامی ظرفیت این انتخاب جای به که میشود مشاهده صنعتی و E 2 ( مشابه کوچکتر ظرفیت دو از اولیه محرک اصلی ظرفیت عنوان به اول بهینه ظرفیت برابر دو این مجموع که طوری به میشود استفاده E( 1 بهرهبرداری و دائم نیاز را امر این دلیل مراکز این است. E( opt =E 1 +E 2 ( دارد( تعمیر به نیاز محرکها از یکی که زمانی )در سیستم از بهتر انتخاب نحوهی این مقایسه به مقاله از بخش این در میکنند. توجیح نظر نقطه از RAB روش توسط شده ارایه ظرفیتهای بهینه انتخاب با صرفهجویی سرمایه( بازگشت دوره و نسبی سالیانه )سود اقتصادی )CO 2 ( دیاکسید کربن آالینده انتشار و سوخت) FESR ( مصرف در میشود. پرداخته سالیانه سود مقادیر همراه به پارامترهایارزیابی از حاصل نتایج 5 جدول مشابه ظرفیتهای انتخاب و RAB روش بهینه ظرفیتهای برای نسبی را الکتریسیته فروش امکان عدم و امکان سناریوی دو در موتورگازسوز میدهد. نشان سناریو محیطی زیست و سوخت مصرف اقتصادی ارزیابی از ناشی آمده بدست لودججدجنتایج موتورگازسوز نامی ظرفیت نسبی 103 سالیانه سود )سال/دالر( بازگشت دوره )سال( سرمایه آالینده انتشار کاهش مصرف در جویی صرفه )%( CO 2 )%( FESR سوخت 35/2 22/1 8/2 249/818 E opt1 =130 & E opt2 150= فروش امکان شبکه به الکتریسیته )kw( 29 19/6 8/3 243/817 E 1 =140 & E 2 =140 44/1 36/8 10/6 180/657 E opt1 120= فروش امکان عدم شبکه به الکتریسیته 51 39/7 11/9 167/312 E 1 =60 & E 2 = بهار 1 شماره 48 دوره مکانیک مهندسی - امیرکبیر پژوهشی علمی نشریه 98

11 فاطمه توکلی دستجرد محمد مصطفی غفوریان محمد حسین شفیعی میم مشابه )برابر( عملکرد ضعیفتری از لحاظ اقتصادی نسبت به انتخاب دو ظرفیت نامشابه در هر دو سناریو دارد به طوری که با انتخاب دو ظرفیت مشابه به جای ظرفیتهای بهینه سود سالیانه نسبی و دوره بازگشت سرمایه در هر دو سناریو به ترتیب کاهش و افزایش مییابند. هر چند در سناریوی عدم امکان فروش الکتریسیته پارامتر نسبت صرفهجویی در مصرف سوخت و نسبت کاهش انتشار آالیندهها افزایش مییابند. فهرست عالئم )m 2 ( مساحت A نتایج سناریو امکان فروش الکتریسیته نشان میدهد که با انتخاب دو E opt1 و ظرفیت مشابه 140 کیلووات برای موتورگازسوز به جای 150= E opt2 کیلووات دوره بازگشت سرمایه افزایش اما سود سالیانه =130 نسبی نسبت کاهش انتشار آالینده کربن دیاکسید و نسبت صرفهجویی در مصرف سوخت کاهش مییابند که علت این تغییرات را میتوان عدم پوششدهی مناسب منحنیهای بار و مصرف سوخت بیشتر دانست. نتایج سناریو نبود امکان فروش الکتریسیته نشان میدهد که با انتخاب E opt دو ظرفیت مشابه 60 کیلووات برای موتورگازسوز به جای 120= کیلووات سود سالیانه نسبی کاهش دوره بازگشت سرمایه نسبت کاهش انتشار آالینده کربن دیاکسید و نسبت صرفهجویی در مصرف سوخت افزایش مییابند که علت این تغییرات را میتوان میزان گرمای دریافتی از واحدهای تولید توان دانست زیرا با افزایش محرک اولیه میزان گرمای دریافتی افزایش مییابد که این باعث پوششدهی بیشتر منحنی-های بار گرمایی )و در صورت اضافه بودن بار سرمایشی( صرفهجویی در مصرف سوخت و در نتیجه کاهش انتشار آالینده کربن دیاکسید خواهد شد نتیجهگیری ایجاد شرايط مناسب برای افراد مستقر در محوطه استخر تصفیه آب استخر و نیز تهویه هوای مجتمعهای ورزشی نیازی دائمي و ضروري است که بايد بطور همزمان مورد بررسي قرار بگیرند و این صرفا با مصرف باالی انرژی و در نتیجه اتالفات باالی موتورخانه همراه است. در این مقاله با استفاده از سه تحلیل انرژی اقتصادی و زیستمحیطی به بهینهسازی ظرفیت نامی تجهیزات سیستم تولید هزمان برق حرارت و برودت برای یک مجتمع ورزشی آبی پرداخته شده است. تعداد موتور گازسوز و ظرفیت نامی آنها بار جزیی ظرفیت گرمایشی بویلر ظرفیت سرمایشی چیلرهای الکتریکی و جذبی پارامترهای طراحی بودند که در S NS S S نبود امکان فروش آن دو سناریوی امکان فروش الکتریسیته و با استفاده از سودسالیانه نسبی )RAB( و الگوریتم ژنتیک بهینه گردیدند. در انتها نحوهی انتخاب ظرفیت نامی موتور گازسوز از نظر اقتصادی,RAB( )PB و صرفهجویی در مصرف سوخت )FESR( و زیستمحیطی )CO 2 مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با استفاده از ( سیستمهای تولید همزمان برق حرارت و برودت به جای سیستم سنتی عالوه بر پوششدهی کامل انرژی مورد نیاز سودآوری مناسبی را میتوان برای این مجتمع ایجاد کرد. به طوری که در هر دو سناریو سود سالیانه نسبی مثبت بدست میآید. در حقیقت با انتخاب دو موتورگازسوز )با E( 2 در سناریوی امکان فروش =150 kw و E 1 ظرفیتهای =130 kw الکتریسیته و یک موتورگازسوز )با ظرفیت 120=E( kw در سناریوی نبود امکان فروش الکتریسیته میتوان هزینهها را به ترتیب در مدت 8/2 و 10/6 سال بازگشت داد. از طرفی نتایج ارزیابی نحوهی انتخاب ظرفیتهای موتور گازسوز به عنوان محرک اولیه نشان داد که انتخاب محرکهای اولیه با ظرفیت کل هزینه سالیانه )$/year( سرمایش )kw( AC C CCHP سیستم تولید همزمان برق حرارت و برودت CDER نسبت کاهش انتشار آالینده کربن دی اکسید )%( COP ضریب عملکرد )%( الکتریسیته )kw( E FESR نسبت صرفهجویی در مصرف سوخت )%( حرارت )kw( i نرخ بهره )%( H In NC m هزینه اولیه )$/kw( ظرفیت نامی )kw( NPWB ارزش فعلی درآمدها )$( NPWC ارزش فعلی هزینهها )$( M N nj P PB نرخ جرمی )kg/s( هزینه تعمیر و نگهداری )$/kwh( تعداد کل تجهیزات سیستم تعداد کل از هر تجهیز فشار دوره بازگشت سرمایه )سال( PL بار جزیی )%( PM RAB S محرک اولیه سود سالیانه نسبی )$/year( سناریو هزینه اسقاطی )$/kw( 8760 ساعت SV T W Y عالیم یونانی Ω نرخ تبخیر سطحی گرمای نهان تبخیر فاکتور خرید و فروش )$/kwh( نشریه علمی پژوهشی امیرکبیر - مهندسی مکانیک دوره 48 شماره 1 بهار

12 ارزیابی نحوهی انتخاب ظرفیت موتورگازسوز در بهینهسازی سیستم CCHP با استفاده از الگوریتم ژنتیک منابع [1] F. Tavakoli Dastjerd, M. Tavakoli Dastjerd, S. Farahat, Investigated of the performance of CCHP system in reducing pollutants emission NOx, CO 2 and CO, in the 23rd annual international mechanical engineering conferenc, Tehran, IRAN, 2015(In Persian) [2] H. Hajabdollahi, A. Ganjehkaviri, J. Mohammad Nazri Mohd, Assessment of new operational strategy in optimization of CCHP plant for different climates using evolutionary algorithms, Applied Thermal Engineering, Vol. 75, pp , [3] H. Ghasemzadeh, M. Maerefat, A. Azimi, Design combined cooling, heating and power system for residential buildings in Tehran climate, Modares Mechanical Engineering, Vol. 13, No. 2, pp , 2013 (In Persian) [4] Ashrae Handbook, Chapter S7, Cogeneration systems and engine and turbine drives, pp. 7-46, 1999 [5] M. Maerefat, P. Shafie, Design of CCHP system for office buildings in Tehran and thermodynamical, environmental and economical evaluation in comparison to conventional system, Modares Mechanical Engineering, Vol. 14, No. 6, pp , 2014 (In Persian) [6] S. Sanaye, M. A. Meybodi, S. Shokrollahi, Selecting the prime movers and nominal powers in combined heat and power systems, Apply Thermal Energy, Vol. 28, pp , 2008 [7] M. Ghafooryan, F. TavakoliDastjerd, M. H. ShafieeMayam, Comparison three methods in designing CCHP system for an Industrial of case study, in the second National Application Researches in Electrical, Mechanical and Mechatronic Conference, Tehran, IRAN, 2015 [8] C. A. Gibson, M. A. Meybodi, M. Behnia, Optimisation and selection of a steam turbine for a large scale industrial CHP (combined heat and power) system under Australia s carbon price, Energy, Vol. 34, pp. 1-17, 2013 [9] J-J. Wang, C-F Zhang, Y-Y. Jing, Multi-criteria analysis of combined cooling, heating and power systems in different climate zones in China, Applied Energy, Vol. 87, pp , [10] R. Hongbo, G. Weijun, Zh. Weisheng, N. Ken ichi, Multi-criteria evaluation for the optimal adoption of distributed residential energy systems in Japan, Energy Policy, Vol. 37, pp , [11] M. Ebrahimi, A. Keshavarz, Sizing the prime mover بازه زمانی فاکتور جریمه انتشار آالینده )$/kg( ضریب استفان بولتزمن ( 4 l(w/m 2 k قابلیت انتشار از سطح آب هوا جذبی بویلر/ خرید مربوط به انتقال حرارت جابهجایی تصفیه مورد نیاز کل مورد نیاز الکتریکی خروجی زیستمحیطی سوخت گازی مربوط به تغذیه تکمیلی زمین تولید شده آب خنککن/ شمارنده نوع تجهیز نوع آالینده / عمر مفید تجهیزات روشنایی نامی عدم امکان فروش الکتریسیته روغنکاری نرخ جریان آب مربوط به انتقال حرارت تششع مربوط به سقف یا کف فروش )امکان فروش الکتریسیته( مربوط به سطح سیستم سنتی سرعت حرکت هوا انتقال حرارت ناشی از تبخیر مربوط به دیوارهها مربوط به آب τ ξ σ ε زیرنویسها A ab B/b conv clean dem dem,t ele ex env f feed ground Gen J K light Nom NS oil Q rad roof S surface trad V vapor Wall Water نشریه علمی پژوهشی امیرکبیر - مهندسی مکانیک دوره 48 شماره 1 بهار

13 فاطمه توکلی دستجرد محمد مصطفی غفوریان محمد حسین شفیعی میم January [22] Price of electricity, http,//bahaye_bargh.tavanir.org. ir/ visited in 10 January [23] Price of fuel and electricity in worth, http,// gov/ visited in 10 January [24] Price of Carriers of Energy, http,// access in 10 January [25] M.M. Oskoonejad. Engineering Economy. 4th ed. Amirkabir University, Tehran, Iran, Amirkabir Publishing, pp , (In Persian) [26] S. Sanaye, N. Khakpaay, Simultaneous use of MRM (maximum rectangle method) and optimization methods in determining nominal capacity of gas engines in CCHP (combined cooling, heating and power) systems, Energy, pp , 2014 [27] M. Carvalho, M.A. Lozano, L.M. Serra, V. Wohlgemuth. Modeling simple trigeneration systems for the distribution of environmental loads. Environmental Modelling & Software 30, pp , 2012 [28] K.K. Humpherys, project and cost engineers HandBook, Marcel Dekker, New York, pp. 1 60, [29] A. Mostafaeipour., B. Bardel., K. Mohammadi., A. Sedaghat., Y. Dinpashoh, Economic evaluation for cooling and ventilation of medicine storage warehouses utilizing wind catchers, Renewable and Sustainable Energy Reviews 38, pp ,2014. [30] F. Tavakoli Dastjerd, M. M. Ghafuoryan, S. E. Shakib, Tech economic optimization of CCHP system with rely the time value of money, in payback period, Modares Mechanical Engineering, Vol. 99, No. 9, pp. 9-99, 2015 (In Persian) [31] M. Ebrahimi, A. Keshavarz, Climate impact on the prime mover size and design of a CCHP system for the residential building, Energy and Buildings, Vol. 54, pp , 2012 [32] P. Ahmadi, I. Dincer, Exergoenvironmental analysis and optimization of a cogeneration plant system using Multimodal Genetic Algorithm (MGA), Energy, doi, /j.energy , 2010 of a residential microcombined cooling heating and power (CCHP) system by multi-criteria sizing method for different climates. Energy, Vol. 54, pp , [12] M. Ebrahimi, A. Keshavarz, Prime mover selection for a residential micro-cchp by using two multicriteria decision-making methods. Energy Build, Vol. 55, pp , [13] W. Qiong, R. a. Hongbo, G. b. Weijun, R. Jianxing, Multi-criteria assessment of combined cooling, heating and power systems located in different regions in Japan, Applied Thermal Engineering, doi, /j. applthermaleng [14] M. Maerefat, P. Shafie, Multi-criteria evaluation of CCHP system under different operating strategies for an office building in Tehran using AHP method, Modares Mechanical Engineering, Vol. 14, No. 8, pp , (In Persian). [15] P. Ahmadi, A. Almasi, I. Dincer, Multi Objective exergoenvirnomental Optimization of a Combined Heat and Power (CHP) System in a Paper Mill using Evolutionary Algorithm. International Journal of Energy Research (IJER), Vol. 1, pp , [16] T. T. Chow, et al. Analysis of a solar assisted heat pump system for indoor swimming pool water and space heating, Applied Energy, Vol. 100, pp , [17] M Liu, Y. Shi, F. Fang, A new operation strategy for CCHP systems with hybrid chillers, Applied Energy Vol. 95, pp , [18] J. Woolley, et al. Swimming pools as heat sinks for air conditioners, Model design and experimental validation for natural thermal behavior of the pool. Building and Environment, Vol. 46, pp , [19] S. Sanaye, H. Hajabdollahi, 4E analysis and Multiobjective optimization of CCHP using MOPSOA, Proceedings of the institution of Mechanical Engineers, Part E, Vol. 228, No. 1, pp , [20] Catalogue of CHP Technologies, US Environmental Protection Agency, February, pp. 1-33, 2014 [21] Price of Fuel, http,// in 10 نشریه علمی پژوهشی امیرکبیر - مهندسی مکانیک دوره 48 شماره 1 بهار

14