دانلود پایان نامه بهینه‌سازی مصرف انرژی در خانه‌های هوشمند با بهره گرفتن از رویکرد برنامه‌ریزی ریاضی دان...

فصل6نتیجه‌گیریوپیشنهادات 104

فهرست اشکال

فصل1مقدمه 7

شکل1-1.بخش‌هایمختلفیکساختمانهوشمند 10

فصل2مروریبرمنابعمطالعاتی 18

شکل2-1.تعرفهقیمتانرژیالکتریکیبرایشهرنیویورک، 15 ماهفوریه 2011 (NYISO) 24

شکل2-2.معماریسیستم 33

شکل2-3.تعاملبینمصرف‌کنندهودستگاه 38

شکل2-4.منطقکارکردسیستمکنترلرهوشمند 39

فصل3مدل‌پیشنهادیکنترلرهوشمند 47

شکل3-1.دیاگرامسیستممدیریتبار 48

شکل3-2.تقسیم‌بندیبارهایخانگی 50

فصل4الگوریتمحلمسألهبرنامه‌ریزی 59

فصل5مطالعهموردیوتفسیرنتایج 66

شکل5-1.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 1 (تهویهمطبوع) 79

شکل5-2.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 2 (یخچال) 79

شکل5-3.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 3 (اجاقبرقی) 80

شکل5-4.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 4 (سیستمصوتیتصویری) 81

این مطلب را هم بخوانید :

عنوان صفحه چگونه کار می کند؟

شکل5-5.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 5 (اتومبیلشارژی) 81

شکل5-6.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 6 (پمپآبی) 82

شکل5-7.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 7 (ماشینلباسشویی) 83

شکل5-8.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 8 (ماشینظرفشویی) 84

شکل5-9.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 9 (اتویبرقی) 84

شکل5-10.نمودارتوزیعانرژی 9 دستگاهدریکشکل 86

شکل5-11.کلمصرفانرژیالکتریکیدرساعاتشبانه‌روز 86

شکل5-12.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 5 (اتومبیلشارژی) باپیکانرژی 5/2 کیلوات‌ساعت 90

شکل5-13.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 5 (اتومبیلشارژی) باپیکانرژی 5 کیلوات‌ساعت 90

شکل5-14.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 6 (پمپآبی) باپیکانرژی 5/2 کیلوات‌ساعت 92

شکل5-15.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 6 (پمپآبی) باپیکانرژی 5 کیلوات‌ساعت 92

شکل5-16.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 7 (ماشینلباسشویی) باپیکانرژی 5/2 کیلوات‌ساعت 93

شکل5-17.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 7 (ماشینلباسشویی) باپیکانرژی 5 کیلوات‌ساعت 93

شکل5-18.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 8 (ماشینظرفشویی) باپیکانرژی 5/2 کیلوات‌ساعت 94

شکل5-19.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 8 (ماشینظرفشویی) باپیکانرژی 5 کیلوات‌ساعت 94

شکل5-20.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 9 (اتویبرقی) باپیکانرژی 5/2 کیلوات‌ساعت 95

شکل5-21.نمودارتوزیعانرژیدستگاهشماره 9 (اتویبرقی) باپیکانرژی 5 کیلوات‌ساعت 95

شکل5-22.نمودارتوزیعانرژی 9 دستگاهدریکشکلبرایپیک 5/2 کیلوواتساعت 96

شکل5-23.کلمصرفانرژیالکتریکیدرساعاتشبانه‌روزبرایپیک 5/2 کیلوواتساعت 96

شکل5-24.نمودارتوزیعانرژی 9 دستگاهدریکشکلبرایپیک 5 کیلوواتساعت 97

شکل5-25.کلمصرفانرژیالکتریکیدرساعاتشبانه‌روزبرایپیک 5/2 کیلوواتساعت 97

شکل5-26.نمودارتوزیعانرژی 9 دستگاهدریکشکلتلفیقسناریو 1و2 101

شکل5-27.نمودارکلمصرفانرژیالکتریکیدرساعاتشبانه‌روزتلفیقسناریو 1و2 101

فصل6نتیجه‌گیریوپیشنهادات 104

فهرست جداول

فصل1مقدمه 7

فصل2مروریبرمنابعمطالعاتی 18

جدول2-1.معرفیپارامترهایمدل 40

فصل3مدل‌پیشنهادیکنترلرهوشمند 47

جدول3-1.جدولتعرفهمتغیربازمانبرایانرژیالکتریکی 56

فصل4الگوریتمحلمسألهبرنامه‌ریزی 59

فصل5مطالعهموردیوتفسیرنتایج 66

جدول5-1.جدولترجیحاتمصرف‌کنندهومشخصاتدستگاه‌ها 69

جدول5-2.تعرفهقیمتبرقدرساعاتشبانه‌روز 88

فصل6نتیجه‌گیریوپیشنهادات 104

مقدمه

اگر توجه داشته باشیم که منابع تامین انرژی محدود است و به همین علت بهای انرژی مصرفی بالاست می‌توان معنای واقعی مدیریت مصرف انرژی را درک کرد. متاسفانه در کشور ما فرهنگ صحیح استفاده از انرژی هنوز هم جایگاه مناسب خود را به دست نیاورده است؛ بگونه‌ای که آمار و ارقام[1] موجود در این زمینه حاکی از مصرف بی‌رویه انرژی حتی تا چندین برابر استانداردهای جهانی می‌باشد. با توجه به اینکه در کشور ما بیش از 90% انرژی‌ها[2] از منابع زیرزمینی و فسیلی تهیه می‌شود که منابعی محدود و پایان پذیر می‌باشند این مسأله از درجه اهمیت بالاتری برخوردار است لذا هوشمندسازی ساختمان در کشور ما یک امر بسیار مهم به شمار می‌آید که باید به یک عزم ملی تبدیل شود تا از این طریق هم به خودمان و هم به نسل‌های بعدی خدمت کنیم. راهکاری که در این پژوهش ارائه شده است، می‌تواند گامی جهت توسعه هوشمندسازی خانه‌ها باشد.

ساختمان هوشمند چیست؟

یک ساختمان هوشمند بنا به تعریف انستیتو ساختمان‌های هوشمند، بنایی است که با استفاده بهینه از چند عنصر پایه شامل: سازه و سیستم و خدمات مدیریت و روابط درونی آنها، محیطی مناسب و دارای صرفه اقتصادی ایجاد می کند. در ساختمان هوشمند بسیاری از اعمالی که ساکنان از روی عادت و بصورت غیرارادی انجام می‌دهند توسط سیستم‌های هوشمند انجام می‌گردد که باعث صرفه جویی در زمان و هزینه نیروی انسانی می‌گردد.

سیستم‌های مدیریت و اتوماسیون ساختمان

امروزه عملکرد سیستم‌های مدیریت و اتوماسیون ساختمان در جهت کاهش هزینه‌های صنعت ساختمان و استفاده بهینه از تکنولوژی و بکارگیری فناوری ارتباطات و رایانه رو به رشد هستند که در مجموع صرفه‌جویی انرژی را در بر خواهد داشت، بطوریکه صرفه‌جویی‌های ناشی از بکارگیری این سیستم‌ها در مدت زمان کوتاهی موجب جبران هزینه‌های مربوطه می‌شود. سیستم‌های کنترل هوشمند دارای انعطاف بالایی هستند و می‌توان براحتی آنها را با نیازهای مختلف منطبق نمود. همچنین در هنگام بهره‌برداری براحتی می‌توان عملیات تغییر و بهینه‌سازی برای راهبری بهتر و کاهش هزینه‌های انرژی را انجام داد.

با بکارگیری انواع و اقسام سنسورهای حسی در داخل و خارج ساختمان و با بکارگیری یک شبکه و سیستم واحد می‌توان بلادرنگ اطلاعات دما، فشار، رطوبت، دبی هوا، میزان اکسیژن و دی اکسیدکربن را در اختیار داشت و از آنها در جهت رسیدن به شرایط ایده‌آل استفاده کرد. دریک ساختمان هوشمند که با امکانات نرم‌افزاری بوجود آمده می‌توان نمودارهای مختلفی را بر حسب زمان در اختیار داشت و از آنها در جهت بهبود کیفی شرایط زیستی برای ساکنین استفاده کرد.

تعامل بین ساکنان و ساختمان هوشمند

در زمان کارکرد سیستم هوشمند ساکنان در جهت صرفه‌جویی مصرف انرژی حق بازکردن پنجره‌ها را نخواهند داشت و در ساختمانهای اداری قبل از اتمام ساعت کار، این سیستم بصورت اتوماتیک و متناوب شروع به خاموش کردن سیستم‌های تهویه مطبوع می‌کند. در یک ساختمان هوشمند با امکانات بوجود آمده می‌توان در هر زمان میزان مصرف انرژی سوخت و برق را بدست آورد و از آن در جهت کاهش مصرف انرژی و بهینه‌سازی مصرف سوخت در ساختمان بهره برد.

بخش‌های مختلف یک ساختمان هوشمند

سیستم‌های مدرن مدیرت ساختمان

سیستم‌های مدرن مدیریت ساختمان امروزه بر پایه وب[3] نگاشته می‌شوند که بزرگترین مزیت آن در بکارگیری امتیازات شبکه جهانی اینترنت و کنترل ساختمان از راه دور توسط سیستم‌های ارتباطی متداول در دنیا است. به اینصورت که با راه‌اندازی سایت ساختمان مورد نظر و با وارد کردن شناسه کاربری و رمز عبور می‌توان از هر مکانی بر ساختمان احاطه داشت. در اینگونه ساختمان‌ها می‌توان با نصب تابلوهای نمایشگر الکترونیکی در مکانهای خاص ساختمان و نمایش دادن اطلاعات مختلف از سیستم‌های کنترلی ساختمان زندگی را برای ساکنین لذت بخش کرد.

نگاه این پژوهش

در این پژوهش بیشتر توان خود را صرف مدیریت مصرف انرژی الکتریکی می‌کنیم وبا نگاهی دقیق‌تر درمی‌یابیم کهمصرف انرژی الکتریکی بین ساعت‌های مختلف از روز، بین روزهای مختلف در هفته، و در بین فصل‌های مختلف از سال متفاوت است که در آن بیشترین تقاضای انرژی الکتریکی به طور معمول زمانی رخ می‌دهد که دمای خارج افزایش می‌یابد. در سال‌های اخیر پیک انرژی مصرفی تغییرات زیادی کرده است و همین امر نگرانی‌های ناشی از تعادل بین تقاضا و تولید نیرو را افزایش داده است. در آینده‌ای نزدیک به دلایل زیست محیطی و اقتصادی،‌ نیاز به شرکت‌های توزیع با توانایی در نظر گرفتن سناریوهای پیچیده‌ترِ تعادل نیرو[1] احساس می‌شود؛ این سناریوها باید مبتنی بر معرفی منابع تجدیدپذیر تولید انرژی الکتریکی[2] در مقیاس بزرگ، وسایل نقلیه الکتریکی شخصی[3] و توزیع تولید انرژی الکتریکی در مناطق مسکونی (تولید پراکنده) باشد.