چارچوب بهینه سازی چندهدفه برای کاهش تلفات انرژی در تهویه مطبوع ساختمان با ترکیب بازیافت گرما و انرژی آزاد محیطی

بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان ها به ویژه در سیستم های تهویه مطبوع، یکی از چالش های مهم در راستای توسعه پایدار و کاهش انتشار کربن است. با توجه به سهم بالای انرژی مصرفی این سیستم ها، ترکیب بازیافت حرارت و استفاده از انرژی آزاد محیطی به عنوان رویکردی نو برای افزایش بازده انرژی مطرح شده است. با این حال، در مطالعات گذشته، این دو مکانیزم عمدتا به صورت جداگانه بررسی شده اند و چارچوبی جامع برای بهینه سازی هم زمان آن ها ارائه نشده است. این پژوهش با هدف پرکردن این شکاف، یک چارچوب بهینه سازی چندهدفه مبتنی بر الگوریتم NSGA-II توسعه داده است که ضمن کاهش مصرف انرژی الکتریکی، شرایط آسایش حرارتی (PMV/PPD) را نیز در محدوده استاندارد حفظ می کند. مدل سازی سامانه تهویه با استفاده از داده های ترمودینامیکی، مشخصات حرارتی PCM و شرایط اقلیمی ایران انجام شد تا اثرات متغیرهایی چون دمای تغییر فاز، سرعت فن و راهبردهای فصلی بر عملکرد سیستم ارزیابی گردد. نتایج نشان داد که ادغام سامانه HRV–PCM با انرژی آزاد محیطی، موجب کاهش ۲۵ تا ۳۰ درصدی مصرف انرژی و افزایش ۲۰ تا ۲۵ درصدی بازده حرارتی در مقایسه با سیستم های مرجع شد. شاخص های آسایش حرارتی نیز در محدوده استاندارد ASHRAE باقی ماندند که بیانگر حفظ کیفیت محیط داخلی است. در نتیجه، چارچوب پیشنهادی با تلفیق دو منبع انرژی مکمل و سازگاری با اقلیم های متنوع ایران، می تواند مبنایی علمی برای طراحی نسل جدید سیستم های HVAC هوشمند، پایدار و کم مصرف فراهم سازد.

کلیدواژه ها:

بهینه سازی چندهدفه ، بازیافت حرارت ، انرژی آزاد محیطی ، آسایش حرارتی ، سیستم تهویه مطبوع