بخشی از مقاله
چکیده
سیستم مدیریت انرژی هوشمند با بکارگیری آخرین تکنولوژی درصدد آن است که شرایط ایده آل همراه با مصرف بهینه انرژی ساختمان ها پدید آورد. از آنجائیکه محدود بودن منابع انرژی همواره یکی از مشکلات بزرگ بوده است و شهرسازی در نقاط مختلف کشور از جمله عوامل مهمی می باشد که در اتلاف انرژی در ساختمان دارای اهمیت بسیاری می باشد.در نتیجه یک سری تغییرات در ساختمان قادر به جلوگیری از هدر رفت منبع مختلف مورد استفاده در بخش گرمایشی/ سرمایشی وغیره می باشد.
با طراحی سیستم های مختلف هوشمند که مقدار مصرف انرژی در ساختمان را به طور درست مدیریت کرده و یا از انرژی پاک مانند خورشید و باد و... استفاده می کنند میزان مصرف انرژی را به حداقل می رسانیم در این مقاله شبیه سازی شهرهوشمند و بهینه سازی مصرف انرژی با استفاده از ترکیب دو الگوریتم فراابتکاری ژنتیک و شبکه عصبی و مدیریت مصرف انرژی از طریق محاسبه بار حرارتی ساختمان ها هوشمند درشهر مورد بررسی قرار گرفته و در ضمن مقایسه تطبیقی به ارائه پیشنهادی در جهت بهبود اشاره می گردد.
مقدمه
جای تردیدی نیست که یکی از مهمترین چالشها و موضوعات جنجال برانگیز قرن جاری در سراسر جهان مسئله انرژی است. ، به طور کلی روش های گوناگونی برای حفظ منابع انرژی وجود دارد . معمول ترین روش صرفه جویی می باشد که از طریق فرهنگ سازی میسر است .جدیدترین ایده برای حفظ انرژی استفاده از تجهیزات و سیستم های جدید می باشد که به همین منظور در نظر گرفته شده اند ، سیستم های مدیریت انرژی ساختمان از این جمله اند . ساختمان هوشمند ساختمانی است که دربردارنده محیطی پویا و مقرون به صرفه بوسیله یکپارچه کردن چهار عنصر اصلی یعنی سیستم ها ، ساختار و سرویس ها و مدیریت و رابطه میان آنها می باشد.
یک ساختمان هوشمند این مزایا را از طریق سیستم های کنترلی هوشمند ارائه می نمابد در این مقاله ضمن معرفی سیستم های مدیریت انرژی در ساختمان به بررسی انواع آن ،روش های پیاده سازی موارد کاربرد و همچنین میزان تاثیر آن در مدیریت مصرف و بهینه سازی انرژی می پردازیم . مدیریت انرژی در تعریف به معنای استفاده مقرون به صرفه و کارآمد از انرژی است . بسته به نوع مصرفی که یک ساختمان دارد دستگاههای پرمصرف متفاوتند.
در جهت کاهش هزینه های صنعت ساختمان و ی استفاده بهینه از تکنولوژی و بکارگیری فناور ارتباطات و رایانه عملکرد سیستمهای مدیریت و اتوماسیون ساختمان چشمگیرتر می گردند که در مجموع صرفه جویی انرژی را در بر خواهد داشت در واقع مزیت استفاده از سیستم های جدید کاهش مصرف 1 قابلیت نصب ساده آنها بر روی شبکه کامپیوتری و کنترل سیستم بدون نیاز به کابل کشی پر هزینه و استفاده از تجهیزات گران قیمت می باشد.
با در نظر گرفتن میزان مصرف انرژی و باتوجه به روشنایی روز و دمای بیرون، سیستم قادر است یک روش ارزان قیمت را همراه با صرفه جویی در انرژی ا نتخاب نماید . در نظر گرفتن دمای مطلوب ساختمان براساس نوع استفاده ای که از ان می شود . مصرف انرژی را تا حد بسیار زیادی محدود می کند. .ه این کار بادر نظر گرفتن اطلاعات اولیه ای که کارفرما به سیستم می دهد و و همچنین داده هایی که سیستم به عنوان پیش فرض دارد از جمله تغییرات روزانه و فصلی شرایط طرح و نحوه انتخاب تجهیزات صورت می گیرد و در نتیجه پروسه مصرف تصاعدی انرژی و ایجاد هزینه های بالا برای نگهداری ساختمان از بین می رود ، به این ترتیب سیستم مدیریت انرژی در ساختمان تعریف می شود .
مدیریت انرژی در ساختمان تنظیم عملکرد ساعتی و یا دوره ای تجهیزات از مصر ف بی رویه آن جلوگیری می نمایند. EMS ها سیستم کنترلی هستند که با تنظیم عملکرد ساعتی و یا دورهای تجهیزات از اتلاف انرژی جلوگیری مینماید. به این معنا که زمان و رنج خاموش و روشن شدن دستگاه را با توجه به دادههای از پیش تعیین شدهای براساس یک سیستم یکتا و به کمک ساعتهای کنترلی کنترل می کند.
پیشینه پژوهش
در سال های اخیر روش ، های محققین از روش های مختلفی مانند روشهای اقتصاد سنجی و الگوریتم های فرا ابتکاری برای پیش بینی بخش تقاضای انرژی در×بخش های مختلف مصرف استفادهکرده اند اهداف روش های اقتصادسنجی را به طور کلی می توان اعطای محتوای تجربی به روابط اقتصادی برای آزمودن نظریه های اقتصادی، پیش بینی، تصمیم گیری و ارزیابی ، پیش بینی یک سیاستگذاری یا تصمیم دانست . × روش های اقتصادسنجی صرفا زمانی که برای متغیرهای مدل، مشاهدات تاریخی به اندازه کافی وجود داشته باشد قابل اجرا هستند.
در این مدل داده ها با استفاده ازداده های های تاریخی کلی، رفتار گذشته متغیر ها برون یابی به آینده تسری داده می شود . از آنجایی که در روش های اقتصادسنجی، رابطه آینده بین متغیرها بر روابط روش ، گذشته آنها استوار است بگارگیری این روش ها مستلزم وجود ثبات در واکنش رفتار اقتصادی است .این مدل ها برای پیش بینیکوتاه مدت بسیار مناسب می باشند و با استفاده از مدلها می توان تعامل بین بخش انرژی و سایر بخش های اقتصادی را تجزیه و تحلیل نمود مواقعی و بیشتر مواقعی که روابط حاکم بین متغیرها خطی بهتر
عمل می کنند[12 ] .
اما زمانی که متغیرها از یک روند پرنوسان و غیرخطی پیروی میکنند الگوریتم های های فراابتکاری توفیق بیشتری پیدا می کنند . روش و ها الگوریتم های بهینه سازی به دو دسته الگوریتم های دقیق و الگوریتم های تقریبی تقسیم بندی می شوند. الگوریتم دقیق قادر به یافتن جواب بهینه به صورت دقیق هستند اما درمورد مسائل بهینه سازی سخت، کارایی ندارند و زمان حل آنها در این مسائل به صورت نمایی افزایش می یابد . الگوریتم تقریبی قادر به یافتن جواب های خوب تقریبی - نزدیک به بهینه - در زمان حل کوتاه برای مسائل بهینه سازی سخت هستند و به دو دسته الگوریتم های ابتکاری و فراابتکاری تقسیم بندی می شوند.
دو مشکل اصلی الگوریتم های ابتکاری، قرار گرفتن آنها در بهینه های محلی و عدم قابلیت آنها برای کاربرد در مسائل مختلف است .الگوریتم های فرابتکاری یا متاهیوریستیک ها برای حل این مشکلات الگوریتم های ابتکاری ارائه شده اند .در واقع الگوریتم های فراابتکاری، یکی از انواع بهینه های سازی تقریبی هستند که دارایسازوکارهای خروج از بهینه محلیمی باشند و قابل کاربرد در طیف وسیعی از مسائل هستند . [2 ] با توجه به موضوع پایان نامه حاضر در ادامه به تعدادی از مطالعات انجام شده با استفاده از الگوریتم های فرابتکاری پرداخته می شود.
