بهینه سازی چند هدفه عملکرد حرارتی پمپ حرارتی خورشیدی انبساط مستقیم از طریق الگوریتم ژنتیک با مرتب سازی نامغلوب (NSGA-II) و روش های تصمیم گیری عددی

هدف از این پژوهش، ارایه فرایند بهینه سازی چندهدفه در کنار مدل سازی ترمودینامیکی جهت یافتن مقدار بهینه متغیرهای تصمیم گیرنده در طراحی چرخه پمپ حرارتی خورشیدی در حالت پایدار می باشد. الگوریتم ژنتیک با مرتب سازی نامغلوب (NSGA-II)، جهت یافتن مقدار بهینه پارامترهای طراحی ذیل یک فرایند بهینه سازی چندهدفه، انتخاب گردیده است. در پژوهش حاضر متغیرهای طراحی پمپ حرارتی شامل مساحت کلکتور خورشیدی، سرعت کمپرسور، زاویه شیب کلکتور، طول و قطر خارجی کویل موجود در کلکتور، ضخامت فین، گام لوله های موجود در صفحه کلکتور خورشیدی، رسانایی صفحه کلکتور به عنوان متغیرهای تصمیم گیرنده در روند بهینه سازی چندهدفه انتخاب گردیده اند. همچنین ضریب عملکرد کلی چرخه (COP) و بازده صفحه کلکتور خورشیدی (SCE) به عنوان توابع هدف در فرایند بهینه سازی انتخاب گردیده اند. ماحصل بکارگیری الگوریتم NSGA-II در نرم افزار متلب، فضای دوبعدی پاسخ های بهینه جبهه Pareto بین توابع هدف می باشد. روش های تصمیم گیری TOPSIS, LINMAP و Shannon’s Entropy جهت یافتن پاسخ از بین مجموعه جواب های بهینه در فضای Pareto مورد استفاده قرار می گیرند. جهت یافتن بهترین پاسخ بین یافته های روش های مختلف عددی از یک سو و بهینه سازی تک هدفه از سوی دیگر، از آنالیز شاخص انحراف استفاده گردیده است. مبتنی بر نتایج آنالیز شاخص انحراف، پاسخ های حاصل از روش عددی TOPSIS کمترین انحراف نسبت به پاسخ ایده آل را که در آن هر دو تابع هدف در مقدار بیشینه خود قرار دارند را نشان میدهد. بر مبنای عملکرد سیستم مبتنی بر مقدار بهینه پارامترهای طراحی، اگرچه تابع هدف SCE کاهشی در حدود 8.76% را نسبت به حالت مرجع نشان می دهد اما تابع هدف COP دارای افزایشی در حدود 91.53% را تداعی می کند.

Keywords:

الگوریتم ژنتیک با مرتب سازی نامغلوب (NSGA-II) , بهینه سازی چند هدفه , پمپ حرارتی خورشیدی , , روش های تصمیم گیرنده TOPSIS , LINMAP و Shannon’s Entropy