بهينه سازي سيستم سرمايش تركيبي خنك كننده تبخيري مستقيم- برج خنك كننده به منظور كمينه كردن هزينه هاي عملكرد با استفاده از الگوريتم ژنتيك

Optimization of hybrid cooling system including direct evaporative cooler- cooling tower in order to minimize operation cost using genetic algorithm

به منظور افزايش گستره كارايي خنك كننده هاي تبخيري از سيستم هاي تركيبي استفاده مي شود. در اين تحقيق، سيستم تركيبي خنك كننده تبخيري مستقيم با سرمايش تبخيري غيرمستقيم شامل برج خنك كننده و كويل سرمايشي مطالعه شده است. هدف اصلي از به كارگيري سيستم هاي تركيبي، مصرف انرژي كمتر در مقايسه با ساير روش هاي سرمايش مي باشد. لذا در اين تحقيق، نحوه طراحي بهينه سيستم تركيبي مذكور بررسي شده است. ابتدا هر يك از اجزاي سيستم به صورت عددي مدل شده و با نتايج آزمايشگاهي اعتبارسنجي شده اند. سپس به كمك روش الگوريتم ژنتيك به تعيين مقدار بهينه پارامترهاي طراحي سيستم پرداخته شده است. در مطالعه بهينه سازي، علاوه بر مصرف انرژي سيستم، توجه به ميزان آب مصرفي نيز هدف بوده است. بنابراين براي اعمال همزمان اين دو مهم در فرآيند بهينه سازي، تابع هدف به صورت كمينه كردن مجموع هزينه هاي آب و انرژي مصرفي در نظر گرفته شده است. در مطالعه موردي انجام شده، ابتدا سيستم تركيبي، بدون محاسبات بهينه سازي براي شهر تهران طراحي شده است. سپس در ادامه با انجام محاسبات بهينه سازي، سيستم بهينه با سيستم اوليه مقايسه شده است. مقايسه اين دو سيستم نشان مي دهد كه در سيستم بهينه، مصرف آب و برق به ميزان چشم‌گيري كاهش يافته است. نتايج بهينه سازي نشان مي دهد كه در حالت بهينه، دبي جرمي آب برج خنك كننده از دبي جرمي هواي برج بيشتر است. هم چنين در اين حالت، سرعت هواي عبوري از پد تبخيري، كمترين مقدار مجاز و سطح مقطع برج خنك كننده، بيشترين مقدار ممكن با توجه به قيدهاي مربوطه به دست آمده است. در پايان، با توجه به مسيله كمبود آب در برخي مناطق، به بررسي اهميت آب و برق در طراحي سيستم بهينه پرداخته شده است.

Hybrid cooling systems are used to increase the cooling effectiveness of direct evaporative coolers. In this study, a hybrid cooling system including cooling tower, cooling coil and evaporative cooler have been discussed. The major aim of hybrid systems is to reduce the energy consumption compared to the other cooling methods. So in this research, optimization of hybrid system was investigated. In order to have an accurate performance prediction of hybrid cooling system, a numerical simulation was performed and the results were validated using experimental measurements. Moreover, genetic algorithm is used to determine the optimal design parameters. Minimizing the operation cost including water and electricity costs is considered as the objective function. All design constraints and standards were considered in optimization process. Investigated case study indicates that the optimal design can significantly reduce the operation costs. Optimization results revealed that in optimal case, air mass flow of cooling tower is lower than water mass flow. Also, the velocity of air through evaporative pad obtained the minimum allowable value and cross section of the cooling tower obtained the highest possible value according to the constraints. Finally, the importance of water and electricity in the optimum system design was investigated due to lack of water in some areas.