20007

۲۰۰۰۷

مدل‌سازي و بهينه‌سازي سيستم ذخيره انرژي در مصارف سرمايش

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

۱۳۹۴

۱۳۹۷/۰۸/۱۳

دكتر سپهر صنايع

مكانيك

ذخيره‌سازي انرژي از جمله مهم‌ترين سرفصل‌هاي تحقيقاتي در زمينه بهينه‌سازي توليد و مصرف انرژي مي‌باشد به‌گونه‌اي كه امروزه روش‌هاي مختلف ذخيره‌سازي انرژي با هدف مديريت توليد و مصرف انرژي بسيار رايج گرديده است. ذخيره‌سازي انرژي سرمايشي گروه مهمي از بخش تأسيسات ساختمان‌ها است كه در آن انرژي به صورت گرماي محسوس يا گرماي نهان ذخيره مي‌شود. انگيزه اصلي استفاده از سيستم‌هاي ذخيره سرمايش، كاهش هزينه‌هاي برق مصرفي ساختمان‌ها به واسطه استفاده بيشتر از برق در دوره كم باري است. از جمله سيستم‌هاي ذخيره سرمايش مي‌توان به سيستم ذخيره يخ داخل كپسول و سيستم ذخيره سرمايش در مواد تغييرفازدهنده اشاره نمود. در اين پژوهش، به مقايسه عملكرد سيستم ذخيره يخ داخل كپسول و سيستم ذخيره سرمايش در نمك هيدرات در سيكل‌هاي شارژ و دشارژ براي استراتژي ذخيره‌سازي پاره‌اي پرداخته شده است. روش تحقيق مورد استفاده، تحليل ترموديناميكي، زيست‌محيطي و اقتصادي سيستم‌هاي ذخيره سرمايش است. آناليزهاي انرژي و اگزرژي براي اين سيستم‌ها به‌عنوان اصلي‌ترين بخش‌هاي تحليل ترموديناميكي، مطرح هستند. تحليل زيست‌محيطي و تحليل اقتصادي نيز به ترتيب هزينه‌هاي ناشي از آلاينده‌ها به منظور توليد برق و هزينه‌هاي سيستم را در بر مي‌گيرند. سپس، بهينه‌سازي اين سيستم با استفاده از الگوريتم ژنتيك مرتب‌شده نامغلوب در متلب براي مطالعه‌اي موردي انجام گرديد. مقادير بهينه متغيرهاي طراحي با در نظر گرفتن بازده اگزرژي به عنوان تابع هدف اول و هزينه ساليانه كل به عنوان تابع هدف دوم به دست آورده شد. با انجام بهينه‌سازي، بازده اگزرژي كلي سيستم ذخيره يخ داخل كپسول 44.2 درصد و هزينه ساليانه كل آن 705364 دلار بر سال دست آمد. در حالي كه بازده اگزرژي كلي و هزينه ساليانه كل در سيستم ذخيره سرمايش در نمك هيدرات به ترتيب 47.77 درصد و 413205 دلار بر سال محاسبه شد. سپس، تحليل حساسيت نتايج بهينه‌سازي سيستم ذخيره يخ داخل كپسول نسبت به تغيير قيمت واحد برق نيز انجام گرديد. واژه‌هاي كليدي: ذخيره‌سازي سرمايش، كپسول، مواد تغييرفازدهنده، انتقال مصرف از ساعات پيك به غيرپيك

1397/11/07

Modeling and optimization of cold thermal energy storage systems

1/27/2019 12:00:00 AM

Energy storage is one of the most important subjects in the realm of electricity production optimization and electricity use such that nowadays different methods have become common for production management and energy use. Cold thermal energy storage is an important group in HVAC systems of buildings including encapsulated ice storage system and encapsulated cold storage system in hydrated salt. In this paper, performance of encapsulated ice storage system and encapsulated cold storage system in hydrated salt are analyzed during charging and discharging modes in partial storage strategy. In this study, thermodynamic, environmental and economic analyses are used. Energy and exergy analyses are the main parts of thermodynamic analyses. Environmental analysis and economic analysis consider the penalty cost due to electricity production and costs of the system respectively. Then, optimization of these systems are carried out by the aid of Non-dominated Sorting Genetic Algorithm, second edition (NSGA II) in MATLAB for a case study. Optimum values of decision variables are reported based on exergy efficiency and total annual cost as objective functions of the optimization. The optimization results show that total exergy efficiency of encapsulated ice storage system is 44.2% with total annual cost of 705364 [$/year]. While, total exergy efficiency and total annual cost of encapsulated cold storage system in hydrated salt are 47.77% and 413205 [$/year] respectively. Finally, sensitivity analysis of the optimization results of encapsulated ice storage system to the change in electricity unit cost is conducted. Keywords: Cold thermal energy storage, Encapsulated, Phase change material, Hydrated salt, From onpeak to offpeak hours