بخشی از مقاله
چکیده
امروزه مشکلات و موانع موجود بر سر راه افزایش ظرفیت تولید انرژی، خصوصا انرژی الکتریکی و افزایش روز افزون تقاضاض برای آن موجب شده است که جوامع پیشرفته دنیا در پی راهکارهایی اساسی برای بهرهگیری مناسبتر از منابع تولید پراکنده، بهینهسازی انرژی و مدیریت سمت تقاضا باشند. امروزه با بهرهگیری از امکانات و فنآوریهای بکار رفته در خانههای هوشمند، مشترکین خانگی که سهم عمدهای از جامعه مصرف را تشکیل میدهند، نتنها قادر هستند تا هزینه مصرف انرژی خود را کاهش دهند بلکه بخشی از نیازمندی خود را نیز از طریق مدیریت منابع تولید محلی مرتفع سازند. بر اساس توضیحات داده شده هدف اصلی این پایاننامه ارائه مدلی جهت مدیریت انرژی و به عبارتی ارائه و بکارگیری راههای بهینه تولید، ذخیره و مصرف انرژی در خانههای هوشمند میباشد.
در این راستا مهمترین چالش هماهنگی و بهینهسازی همزمان منابع تولید و مصرف انرژی در یک خانه هوشمند میباشد. بنابراین در مدل ارائه شده مدیریت بهرهبرداری از ادوات خانگی و واحدهای محلی با توجه به قیود مختلف و اهداف گوناگون و گاها متناقض صورت می پذیرد. همچنین، زمانبندی عملکرد منابع تولیدی و بارهای قابل کنترل خانگی در بازه زمانی مورد مطالعه همزمان صورت میپذیرد چراکه عملکرد بهینه این دو مقوله به لحاظ زمانی بسیار به یکدیگر وابسته میباشد. از طرفی رفتار خانههای هوشمند در حوزههای الکتریکی و حرارتی به خوبی مدل شده و ارزیابی مناسبی از اقدامات کنترلی و بهینهسازی انرژی صورت میگیرد.
واژگان کلیدی: خانه هوشمند، مدیریت بهینه انرژی، بهینهسازی، منابع تولید پراکنده.
مدل حرارتی خانه انرژی صفر
به منظور ارائه راه کاری مناسب و عملی جهت کنترل تولید، ذخیره و مصرف انرژی حرارتی و برودتی در یک خانه انرژی صفر ضروری است تا درک درستی از منابع تولید و اتلاف انرژی موجود داشته باشیم. بیان دیگر، پیادهسازی هرگونه تدبیر مناسب در حوزه بهینهسازی انرژی حرارتی و برودتی خانه انرژی صفر در گرو شناسایی دقیق رفتار حرارتی آن و عوامل دخیل در تغییر این رفتار میباشد.
سیستم گرمایش/ سرمایش از کف
با در نظر گرفتن یک سیستم سرمایش یا گرمایش از کف بعنوان یک منبع حرارتی در خانه، میزان انتقال حرارت بین نقاط مختلف در هر ساعت عبارت است:که مطابق شکل 2 - ؛ - 3، میزان شارش حرارت از طریق مقاومت حرارتی و بین هوای داخل ساختمان و فضای بیرون از آن میباشد، میزان شارش حرارت از طریق مقاومت حرارتی و بین کف و هوای داخل ساختمان است و میزان شارش حرارتاز طریق مقاومت حرارتی و بین کف و زمین خانه میباشد. بطور مشابه، ، ، و به ترتیب بر دمای هوای داخل ساختمان، دمای بیرون خانه، دمای کف و دمای زمین دلالت دارند.
2؛1؛-3 تابش خورشید
اثر مستقیم و غیرمستقیم تابش خورشید برابر است با:
که در رابطه 6 - ؛ - 3، دمای معادل هوای بیرون ساختمان درنتیجه تابش خورشید و دمای سطح قرار کرفته در عرض تابش میباشد. چنانچه معین باشد، میزان انتقال حرارت از یک سطح خارجی ساختمان با ضریب انتقال حرارت کلی ، مقاومت حرارتی ومساحت به داخل ساختمان عبارت است از:
3؛1؛-3 وزش باد
.طبق پیشنهادات ارائه شده توسط [8]، ضریب انتقال حرارت تلفیقی - همرفت و تابشی - از سطوح خارجی ساختمان برای زمستان وتابستان و با فرض سرعت باد 7/6 و 4/3 متر بر ثانیه برای فصول مزبور عبارت است:به طور مشابه، ضریب انتقال حرارت از سطوح داخلی ساختمان که متاثر از نفود باد میباشد، برای تمامی فصول برابر است با:
4؛1؛-3 سطح فعالیت فیزیکی افراد
میتوان کل حرارت انتقال یافته مابین بدن و محیط را - از طریق همرفت و تابش - بطور سادهتر و در قالب یک شارش گرمایی بصورت رابطه 12 - ؛ - 3 تعریف نمود:که مقاومت حرارتی واحد پوشش بر حسب است و تاثیر شارشهای گرمایی به روشهای هدایت، همرفت و تابش ازپوست بدن تا سطح خارجی لباس را مدل میکند. بطور مشابه، دمای متوسط پوست بدن و مقاومت معادل حرارتی میباشد.
5؛1؛-3 عملکرد سیستم روشنایی، تجهیزات و وسایل خانگی
با در نظر گرفتن تأثیر کلیه عوامل عنوان شده در رفتار حرارتی و برودتی یک ساختمان، اینک میتوان رفتار حرارتی یک ساختمان را بر اساس مجموعه ای از معادلات کوپل شده انرژی که تغییرات زمانی دمای هوای داخل ساختمان و کف را نشان میدهند، مدل نمود: 15 - ؛ - 3که گام زمانی مورد مطالعه - مثلاً 1 ساعت - و به ترتیب جرم و ظرفیت گرمایی ویژه کف - هوای داخل ساختمان - میباشند.حرارت دریافتی در زمان از منابع نامحسوس داخلی شامل فعالیت فیزیکی افراد، سیستم روشنایی،
