بهینه سازی سیستم سرمایش ترکیبی خنک کننده تبخیری مستقیم- برج خنک کننده به منظور کمینه کردن هزینه های عملکرد با استفاده از الگوریتم ژنتیک

Abstract

به‌منظور افزایش گستره کارایی خنک‌کننده‌های تبخیری از سیستم‌های ترکیبی استفاده می‌شود. در این تحقیق، سیستم ترکیبی خنک‌کننده تبخیری مستقیم با سرمایش تبخیری غیرمستقیم شامل برج خنک‌کننده و کویل سرمایشی مطالعه شده‌است. هدف اصلی از به‌کارگیری سیستم‌های ترکیبی، مصرف انرژی کمتر در مقایسه با سایر روشهای سرمایش می‌باشد. لذا در این تحقیق، نحوه طراحی بهینه سیستم ترکیبی مذکور بررسی شده‌است. ابتدا هریک از اجزای سیستم به صورت عددی مدل شده و با نتایج آزمایشگاهی اعتبارسنجی شده‌اند. سپس به کمک روش الگوریتم ژنتیک به تعیین مقدار بهینه پارامترهای طراحی سیستم پرداخته شده‌است. در مطالعه بهینه‌سازی، علاوه بر مصرف انرژی سیستم، توجه به میزان آب مصرفی نیز هدف بوده است. بنابراین برای اعمال همزمان این دو مهم در فرآیند بهینه‌سازی، تابع هدف به‌صورت کمینه‌کردن مجموع هزینه های آب و انرژی مصرفی درنظر گرفته‌شده‌است. در مطالعه موردی انجام‌شده، ابتدا سیستم ترکیبی، بدون محاسبات بهینه‌سازی برای شهر تهران طراحی شده‌است. سپس در ادامه با انجام محاسبات بهینه‌سازی، سیستم بهینه با سیستم اولیه مقایسه شده‌است. مقایسه این دو سیستم نشان می‌دهد که در سیستم بهینه، مصرف آب و برق به میزان چشمگیری کاهش یافته‌است. نتایج بهینه‌سازی نشان می‌دهد که در حالت بهینه، دبی جرمی آب برج خنک‌کننده از دبی جرمی هوای برج بیشتر است. هم‌چنین در این حالت، سرعت هوای عبوری از پد تبخیری، کمترین مقدار مجاز و سطح مقطع برج خنک‌کننده، بیشترین مقدار ممکن با توجه به قیدهای مربوطه به دست آمده‌است. در پایان، با توجه به مسئله کمبود آب در برخی مناطق، به بررسی اهمیت آب و برق در طراحی سیستم بهینه پرداخته شده‌است.