فهرست مطالب

فصلنامه مهندسی و مدیریت انرژی
سال یازدهم شماره 1 (پیاپی 39، بهار 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/03/28
  • تعداد عناوین: 10
|
  • سپیده خازنی*، ارس شیخی، سودابه سلیمانی، علی محمد رنجبر صفحات 2-11

    در این مقاله، تعیین استراتژی بهینه خرده فروش انرژی در بازار یکپارچه انرژی در قالب یک مسئله بهینه سازی دومرحله ای با استفاده از مفهوم سپهر هوشمند انرژی تشریح می شود. در این مسیله، خرده فروش انرژی در سطح بالایی مسئله با هدف بیشینه سازی سود خود، قیمت حامل های انرژی و میزان خرید از بازار عمده فروشی را تعیین می کند. در سطح پایین مسیله، مصرف کنندگان با هدف کمینه سازی قبض پرداختی برای تمامی حامل های انرژی، میزان خرید از بازار خرده فروشی را تعیین می کنند. برای ایجاد رقابت بیشتر و دستیابی به پاسخ بهینه برای تمامی شرکت کنندگان بازار، خرده فروش انرژی، خرده فروشان رقیب و مصرف کنندگان سپهر هوشمند انرژی در نظر گرفته شده اند؛ به عبارت دیگر، تمامی شرکت کنندگان در بازار قابلیت تولید انرژی را دارند. به منظور ارزیابی مدل معرفی شده، یک بازار نمونه شامل خرده فروش انرژی، 2 خرده فروش رقیب و 10 مصرف کننده مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج شبیه سازی عملکرد بهینه خرده فروش انرژی در بازار را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: خرده فروش انرژی، سپهر هوشمند انرژی، بازار یکپارچه انرژی، مسئله بهینه سازی دومرحله ای
  • حامد فرهادی قریبه، احمد صادقی یزدانخواه*، محمدرضا عزیزیان صفحات 12-23

    طراحی استراتژی مدیریت انرژی برخط، یکی از چالش های عمده در راستای توسعه خودروهای پیل سوختی است. استراتژی ارایه شده باید به خوبی پاسخ گوی توان مورد نیاز خودروی پیل سوختی برای پیمایش مسیر، شتاب گیری و شرایط مختلف رانندگی باشد و منجر به کاهش مصرف سوخت، افزایش طول عمر منابع توان و افزایش بازده کلی سیستم تغذیه شود. هدف این مقاله، شناسایی دقیق حالت های مختلف عملکردی خودرو، تفکیک وضعیت شارژ باتری بر مبنای بازده ترکیبی و محاسبات ریاضی، تعیین میزان ارزش هر گرم سوخت هیدروژن مصرفی در تولید انرژی الکتریکی، سطح بندی توان تولیدی پیل سوختی، استخراج سریع اطلاعات مورد نیاز و توزیع بهینه توان با در نظر گرفتن بازده و طول عمر است. در این مقاله یک استراتژی نوین مدیریت انرژی برخط چندسطحی ارایه می شود که مبتنی بر کنترل مد عملیاتی بوده و با هدف کمینه سازی مصرف معادل عمل می کند. همچنین شارژ باتری در نقطه بهینه پیل سوختی انجام می شود تا علاوه بر افزایش بازده کلی، پاسخ گوی توان های لحظه ای بیشینه در زمان های بعدی باشد. نتایج حاصل از شبیه سازی استراتژی پیشنهادی منجر به کاهش مصرف سوخت و افزایش بازده مصرف انرژی در مقایسه با سایر روش های مدیریت انرژی شده است.

    کلیدواژگان: استراتژی مدیریت انرژی، بازده ترکیبی باتری، بازده مصرف انرژی، پیل سوختی، کمینه سازی مصرف معادل، کنترل مد عملیاتی
  • سجاد یزدانی، غلامرضا عرب مارکده*، محمدباقر سپه کار صفحات 24-35

    موتور سنکرون مغناطیس دایم به دلیل چگالی انرژی بالا از اهمیت زیادی در صنعت محرکه های الکتریکی برخوردار است. کنترل سرعت این موتور در شرایط عدم قطعیت در مقادیر اندوکتانس های آن، می تواند دچار مشکل شود. در این مقاله، روش کنترل لغزشی ترمینالی انتگرالی به منظور کنترل سرعت (گشتاور) این موتور به همراه کنترل جریان راستای d مورد استفاده قرار گرفته است. این روش کنترلی همانند روش کنترل لغزشی کلاسیک نسبت به تغییر پارامترهای موتور مقاوم بوده و علاوه بر آن سرعت پاسخ آن نیز سریع تر از روش کلاسیک است و در یک زمان محدود خطای کنترل خروجی آن به صفر می رسد. در این مقاله، نتایج شبیه سازی با استفاده از نرم افزار متلب و نتایج پیاده سازی کنترل این موتور با کنترل کننده لغزشی ترمینالی انتگرالی با پردازنده TMS320F28335 ارایه شده است.

    کلیدواژگان: حالت لغزشی کلاسیک، حالت لغزشی ترمینالی انتگرالی، موتور سنکرون مغناطیس دائم درونی
  • مینا علوی نائینی، مصطفی زندیه*، سید اسماعیل نجفی، سید مجتبی سجادی صفحات 36-47

    افزایش مصرف انرژی و محدود بودن ذخایر سوخت های فسیلی و آلایندگی آن ها باعث کشف منابع انرژی تجدید پذیر از جمله سوخت های زیستی شده است. بیودیزل را به عنوان یک نوع سوخت زیستی می توان از منابع مناسبی از جمله میکروجلبک ها تولید کرد که امکان کشت آن ها در جنوب ایران وجود دارد. لذا برای توسعه تولید بیودیزل از این منابع باید استراتژی های مناسب تعیین شود. در این مقاله، عوامل استراتژیک در توسعه تولید این نوع سوخت در ایران با مطالعه در ادبیات و نظرسنجی از خبرگان تعیین شده و نقاط قوت، ضعف، فرصت و تهدید (ساختار SWOT) به دست آمده و به کمک آن، استراتژی های مناسب (گزینه ها) تعیین و با درنظرگیری معیارها (عوامل استراتژیک) و استفاده از یک روش تصمیم گیری گروهی در محیط فازی، رتبه بندی شده اند. برای وزن دهی به معیارها دو روش به ترتیب ذهنی و عینی افزایش تحلیل گام به گام مقیاس ارزیابی وزن (SWARA) و آنتروپی یکپارچه شده اند تا قابلیت اطمینان وزن دهی افزایش یابد. با رتبه بندی استراتژی ها به کمک یک رویکرد توسعه یافته برنامه ریزی خطی عدد صحیح ترکیبی مبتنی بر برنامه ریزی آرمانی، تعیین یارانه و سیاست های مالیاتی توسط دولت در رتبه اول قرار گرفت.

    کلیدواژگان: بیودیزل، میکروجلبک، تحلیل گام به گام مقیاس ارزیابی وزن، آنتروپی، برنامه ریزی آرمانی
  • یحیی محمدی، حامد شکوری گنجوی، عالیه کاظمی* صفحات 48-61

    انرژی الکتریکی یکی از مهم ترین حامل های انرژی مورد استفاده در ساختمان هاست. با معرفی شبکه های هوشمند (SG) انرژی و در مقیاس کوچک تر شبکه های هوشمند کوچک (MSG) انرژی در کنار هوشمندسازی ساختمان ها، بستر مناسبی برای برنامه ریزی بهینه تولید و مصرف انرژی الکتریکی فراهم شده است. در این مقاله، یک MSG شامل منابع تجدیدپذیر، دیزل ژنراتور و باتری سلولی با قابلیت خرید و فروش توان الکتریکی با SG مدل شده است که در سمت مصرف کننده به ساختمان هوشمند شامل بارهای روشنایی، دمایی و تهویه مطبوع متصل است. برای پیاده سازی سیستم مدیریت هوشمند ساختمان و همچنین در MSG برای مدیریت منابع تولید انرژی و خرید و فروش برق با SG از کنترلرهای فازی استفاده شده است. متغیرهای تصمیم گیری، قوانین کنترلرهای فازی هستند که توسط الگوریتم بهینه سازی چندهدفه (NSGAII) با در نظر گرفتن پنج تابع هدف مختلف بهینه شده اند. نتایج به دست آمده نشان دهنده قابلیت عملکرد بهتر کنترلرهای فازی در مقایسه با روش هایی است که مستقیما توان تخصیص داده شده به بارهای ساختمان را به عنوان متغیر تصمیم گیری مورد استفاده قرار داده اند.

    کلیدواژگان: MSG، ساختمان هوشمند، کنترلر فازی، NSGAII، بهینه سازی چندهدفه
  • مهدی بانشی* صفحات 62-75

    پژوهش حاضر به مدل سازی و تحلیل فنی و اقتصادی سیستم های فتوولتاییک تولید پراکنده متصل به شبکه برای استفاده در بخش خانگی شهرهای اصفهان، بندرعباس، تبریز، تهران، شیراز و یزد می پردازد. مدل سازی به صورت دینامیک و با استفاده از داده های ساعتی هواشناسی و توزیع ساعتی تقاضای برق انجام شده است. اثر سیاست های قیمتی و مشوق های دولتی در اقتصاد سیستم های فتوولتاییک تحت شش سناریوی متفاوت بررسی شده است. نتایج نشان می دهد میزان برق تولیدی سیستم یک کیلوواتی با زوایای ثابت در محدوده 14371536 کیلووات ساعت می باشد که با اعمال سیاست مترینگ خالص، فقط حدود 1/444/49% از آن به شبکه برق فروخته می شود. استفاده از سیستم های دارای ردیاب خورشیدی تک محوره عمودی و دومحوره، میزان تولید و فروش برق را به ترتیب 8/264/44% و 6/358/62% افزایش می دهد. صرف خرید تضمینی برق مازاد با تعرفه های فعلی نمی تواند استفاده از این سیستم ها را توجیه پذیر کند اما در کنار این سیاست، با اعمال مشوق های دولتی در تامین هزینه های اولیه و افزایش قیمت برق، دوره بازگشت سرمایه را می توان در شهرهای مورد مطالعه به جز بندرعباس به حدود شش سال رساند. نتایج نشان می دهد که بایستی سیاست های تشویقی مناسب و مخصوص به هر منطقه با توجه به شرایط اقلیمی توسط دولت اعمال گردد.

    کلیدواژگان: سیستم فتوولتائیک، بخش خانگی، آنالیز فنی-اقتصادی، بازگشت سرمایه، سیاست های تشویقی
  • هادی کارگر شریف آباد، طاهر ارمغانی*، مقداد باقریه بهبهانی، میلاد حیدری صفحات 76-87

    فرایند تهویه اتاق برای بالا بردن شرایط آسایش حرارتی ساکنان و کاهش مصرف انرژی صورت می گیرد؛ هرچند که تاکنون بیشتر به نرخ جریان و دمای بهینه هوای ورودی و نوع سیستم تهویه پرداخته شده است. در این مقاله به کمک نرم افزار انسیس فلوینت، بیست حالت مختلف قرارگیری دریچه ورودی و خروجی هوا در اتاق شبیه سازی شده و مقادیر سرعت و دما در فضای داخل اتاق به دست آمده است. سپس با در نظر گرفتن سه معیار مقایسه شامل کارایی تهویه، دمای متوسط موثر و گرادیان عمودی دما، این بیست نمونه مقایسه و حالتی که در آن دریچه ورودی در دیوار روبه روی آدمک در وسط دیوار و دریچه خروجی در همان دیوار در پایین آن قرار دارد، به عنوان بهترین موقعیت استقرار دریچه ورودی و خروجی مشخص شده است. در این نمونه، دمای میانگین برابر °C68/23، کارایی تهویه 36/2 و دمای موثر متوسط 01/1- به دست آمده است. همچنین بررسی تغییر مساحت اتاق نمونه 3 برابر با مقادیر 12، 16 و 20 مترمربع نشان داد که با افزایش مساحت، کارایی تهویه به میزان 86/11% کاهش و با افزایش دبی هوا از 045/0 تا 134/0 مترمکعب بر ثانیه، دمای میانگین اتاق 54/12% کاهش پیدا می کند.

    کلیدواژگان: تهویه مطبوع، شبیه سازی عددی، بهینه سازی، فلوئنت، انرژی
  • محمدامین بهرامی*، محمد رهنما صفحات 88-101

    در این مطالعه، بر اساس موازنه انرژی برای اجزای مختلف کلکتور خورشیدی لوله خلا دوجداره با لوله U، عملکرد حرارتی یک واحد کلکتور به صورت مجزا با روش تحلیلی و به صورت شبه دینامیکی بررسی می شود. مدل استفاده شده در این مطالعه، توزیع دما در راستای طولی و شعاعی و محیطی را در نظر می گیرد. در تحلیل به صورت شبه دینامیکی اثر پارامترهای مختلف از جمله اندازه کلکتور، ضریب اتلاف حرارتی، ضریب جذب لوله جاذب، دبی جرمی و مقاومت حرارتی لایه هوا در اقلیم مختلف آب وهوایی بر عملکرد کلکتور بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان داد که با افزایش قطر لوله با طول ثابت بازده حرارتی سالیانه کلکتور افزایش پیدا می کند. همچنین در لوله با قطر ثابت، با افزایش طول لوله، بازده سالیانه افزایش پیدا می کند؛ اما این افزایش در طول های بیشتر از 5/1 متر بسیار کم است. دبی جرمی بهینه برای به دست آوردن ماکزیمم بازده، برای شهرهای کرمان، بوشهر، بندر انزلی و همدان که اقلیم های متفاوتی دارند، به دست آمد. بر اساس نتایج حاصل، دبی بهینه برای اقلیم های مختلف مقادیر متفاوتی دارد که می توان آن را به صورت رابطه ای بین تشعشع کل خورشیدی متوسط سالیانه به عنوان نماد اقلیم و دبی بهینه بیان کرد.

    کلیدواژگان: کلکتور خورشیدی، لوله خلا، نوع U، U شکل، شبیه سازی دینامیکی
  • مسعود پور*، فرهاد سالک، محمد جوادی صفحات 102-115

    در این مقاله، سیستم خنک کننده دستگاه مه پاش خورشیدی که کاملا توسط انرژی خورشیدی تغذیه می شود، طراحی و بهینه سازی شده است. در سیستم خنک کننده این دستگاه، به جای سیستم های متداول سردسازی تراکمی از سیکل جذبی سردسازی آمونیاک استفاده شده و طراحی آن به گونه ای انجام شده است که عملکرد سیستم در محیط هایی با درجه حرارت بالا به طرز چشمگیری افزایش یافته است. سیکل جذبی سردسازی آمونیاک به کارگرفته شده کاملا از کلکتورهای خورشیدی سهموی تغذیه شده است. طراحی دستگاه به گونه ای است که دمنده در ابتدای سیستم خنک کننده قرار گرفته است. بدین ترتیب، به منظور افزایش راندمان دمنده و سیستم، بهینه سازی برخی مشخصات دمنده محوری با استفاده از آزمایش و شبیه سازی انجام و تایید شده است. در ادامه، به منظور بالا بردن انتقال حرارت به هوا، محل مناسب قرارگیری مبدل حرارتی در داخل کانال دستگاه هواساز به وسیله تحلیل المان محدود در نرم افزار Ansys CFX تعیین شده است. در مرحله بعد، تحلیل و آنالیز ترمودینامیکی سیکل جذبی سردسازی آمونیاک و میزان انرژی لازم برای خنک کاری هوا از طریق مبدل پوسته لوله در شرایط محیطی مختلف با استفاده از تحلیل عددی در نرم افزار EES تعیین شده است. نتایج نشان می دهند که استفاده از سه کلکتور خورشیدی می تواند علاوه بر تامین انرژی لازم برای سیستم خنک کننده، سبب کاهش هزینه های تولید در صنایع غذایی شود.

    کلیدواژگان: سیکل جذبی سردسازی آمونیاک، هواساز، کلکتور خورشیدی
  • محسن حیدری سلطان آبادی* صفحات 116-127

    امروزه بخش کشاورزی به منظور پاسخ گویی به نیاز روزافزون غذا برای جمعیت رو به رشد کره زمین و فراهم کردن مواد غذایی کافی و مناسب به میزان زیادی به مصرف انرژی وابسته است. مطالعه حاضر با هدف تعیین شاخص ها و معادلات انرژی بر اساس میزان مصرف و تولید انرژی در نظام های تولید گندم آبی استان اصفهان انجام شد. به این منظور، اطلاعات مورد نیاز توسط بهره برداران و کشاورزان تولیدکننده گندم آبی در سطح 24 شهرستان استان با انتخاب 380 زارع از مجموع کل 31190 گندمکار (بر اساس رابطه کوکران) اخذ شد. سپس شاخص های مصرف انرژی و معادلات انرژی در تولید گندم تعیین شد. طبق نتایج، مجموع انرژی مصرفی و تولیدی گندم در استان اصفهان به ترتیب 8/92714 مگاژول بر هکتار و 8/131958 مگاژول بر هکتار برآورد شد. از مجموع این انرژی ها 6/55820 مگاژول بر هکتار در گروه انرژی های تجدیدپذیر و 2/36894 مگاژول بر هکتار در گروه انرژی های تجدیدناپذیر قرار داشتند. نتایج حاصل از تابع تولید انرژی نشان داد که تنها ضرایب انرژی کود و حمل ونقل در سطح 10% معنی دار شده اند. با توجه به نرخ بازگشت به مقیاس تولید انرژی که در ناحیه سوم تولید قرار داشت، استفاده بیشتر از انرژی نهاده های مصرفی باعث کاهش تولید انرژی گندم خواهد شد.

    کلیدواژگان: بهره وری انرژی، انرژی تجدیدپذیر، گندم آبی، تابع تولید
|
  • Sepideh Khazeni*, Aras Sheikhi, Soudabeh Soleymani, Alimohamad Ranjbar Pages 2-11

    In this paper, a bi-level optimization problem is formulated to find the optimal strategy of energy retailer in integrated energy market using the smart energy hub concept. In the upper level problem, the energy retailer determines the price of energy carriers and the purchase amount from the wholesale market while aiming to maximize his own profits. The consumers decide on their purchase amount of energy carriers minimizing their energy bills. All market participants, including energy retailer, rival retailers, and consumers are assumed to be smart energy hubs to increase the competition in the market. In other words, all market participants have the ability to generate power. To evaluate the performance of the proposed model, the research has implemented a case study with one main energy retailer, two rivals, and 10 consumers. The results show the optimal behavior of the energy retailer in the market.

    Keywords: Energy Retailer, Smart Energy, Hub, Integrated Energy Market, Bi-level Optimization Problem
  • Hamed Farhadi Gharibeh, Ahmad Sadeghi Yazdankhah*, MohammadReza Azizian Pages 12-23

    The design of energy management strategy is one of the main challenges in the development of fuel cell electric vehicles. The proposed strategy should be well responsive to provide the demanded power of fuel cell vehicle for motion, acceleration, and different driving conditions resulting in reduced fuel consumption, the increased lifetime of power sources and overall fuel efficiency. The purpose of this paper is to identify precisely the different driving conditions, to separate the battery state of charge regions based on combined efficiency and its mathematical calculations, to determine the fuel value of each gram of hydrogen in generating electric power, to classify the fuel cell output power, to extract the required information quickly, and to distribute power optimally regarding efficiency and lifetime.This paper presents a new multi-level online energy management strategy that is based on operational mode control aiming to operate at minimum equivalent consumption. Battery charging is also done at the optimum point of the fuel cell so that along increasing total efficiency, subsequent maximum instantaneous power is also satisfied. The simulation results of the proposed strategy indicate a reduction in fuel consumption and an increment in energy consumption efficiency compared to other energy management methods.

    Keywords: Energy management strategy, Battery combined efficiency, Energy consumption efficiency, Fuel cell, Equivalent consumption minimization, Operational mode control
  • Sajad Yazdani, Gholamreza Arab Markadeh*, MohammadBagher Sepahkar Pages 24-35

    Because of high energy storage capability, Permanent Magnet Synchronous Motors are very important in electrical drive industry. Speed control of these motors suffer from parameter variations such as variable inductance. In this paper, The Integral-Terminal Sliding Mode Control (ITSMC) method is used to control the speed (torque) along with d-axis current control. This method like classic sliding control is robust to motor variable parameters variations; in addition, it has a higher dynamic response, and its output error in a finite time will converge to zero. In this paper, the results of simulation with Simulink/Matlab and experimental implementation of ITSMC based on a TMS320F28335 processor are presented.

    Keywords: Classic sliding mode, Integral-Terminal Sliding Mode (ITSMC), Interior Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM)
  • Mina Alavi Naeini, Mostafa Zandieh*, Seyed Esmail Najafi, Seyed Mojtaba Sajadi Pages 36-47

    Increase in energy use in the world, limited fossil fuel reserves, and environmental issues lead researchers to study about renewable energy resources like biofuels. Biodiesel is a kind of biofuel that can be derived from biomasses like microalgae. These biomasses grow in the southern areas of Iran. Thus, suitable strategies should be determined to develop biodiesel production from these biomasses. In this paper, strategic factors (strength, weakness, opportunity, and threat (SWOT) analyses) are determined by considering literature review and expert opinions. Based on SWOT analysis, suitable strategies (alternatives) are determined and ranked considering strategic factors (as criteria) and using a group-decision-making method in the fuzzy environment. First, criteria are weighed. To increase weighing reliability, a subjective (step-wise weight assessment ratio analysis (SWARA)) and an objective (entropy) method are integrated. Finally, strategies are ranked by a developed mixed integer linear programming (MILP) problem based on goal programming approach. Finally, determining subsidies and financial policies by the government are selected as the best strategies.

    Keywords: Biodiesel, Microalgae, Step-wise weight assessment ratio analysis (SWARA), Entropy, Goal programming
  • Yahya Mohammadi, Hamed Shakouri G., Aliyeh Kazemi* Pages 48-61

    Electricity is one of the most important carriers of energy used in buildings. By introducing energy smart grids (SG) and energy micro smart grids (MSGs) alongside smart buildings, a good platform has been provided to optimize electricity production and consumption. In this paper, an MSG consists of renewable resources, diesel generators, and cell batteries in bidirectional connection with an SG is modeled, which is connected to a smart building, including lighting, temperature, and air conditioning loads on the consumer side Fuzzy controllers have been used to implement intelligent building management systems and MSG to manage power generation and sales with SG. The decision variables are fuzzy controller rules optimized by an NSGAII multi-objective optimization algorithm with five different objective functions. The results show that the fuzzy controllers work better than the methods directly using the power allocated to the building loads as the decision variable.

    Keywords: MSG, Smart building, Fuzzy controller, NSGAII, Multi-objective optimization
  • Mehdi Baneshi* Pages 62-75

    This research aims to model and study the techno-economic aspects of grid-connected distributed photovoltaic systems for use in the residential sector in several large cities of Iran including Esfahan, Bandar Abbas, Tehran, Tabriz, Shiraz, and Yazd. The dynamic modelling is performed using hourly metrological data and hourly electricity demand of the households. The impacts of pricing policies and governmental incentives on the economy of photovoltaic systems have been studied under six different scenarios. The results show that electricity production of a one-kilowatt system with fixed angles is in the range of 1437-1536 kWh from which only 44.1-49.4% can be sold to the electricity grid by applying net metering policy. Using 1-axis and 2-axes solar tracker, the electricity production and the sold electricity to the grid are increased by 26.8-44.4% and 35.6-62.8% respectively. Guaranteed purchase of excess electricity cannot make use of photovoltaic systems economically viable. Besides, by applying the incentive policies in supplying the initial costs of investment and increasing electricity tariffs, it is possible to reduce the payback period to about 6 years except for Bandar Abbas. The results show that according to the climate conditions, appropriate and specific incentive policies should be adopted by the government in each region.

    Keywords: Photovoltaic system, Residential sector, Techno-Economic analysis, Payback period, Incentive policies
  • Hadi Kargarsharifabad, Taher Armaghani*, Meghdad Bagherie Behbahani, Milad Heidari Pages 76-87

    The process of roomchr('39')s air-conditioning system is used to enhance thermal comfort and to reduce energy consumption. Although most of the researches have concentrated more on flow rate and optimum temperature of inlet air, the present study software was used to obtain the best possible locations for inlet and outlet channels for 20 samples of room using Ansys Fluent. Three factors including ventilation efficiency, effective average temperature, and vertical temperature gradient were considered to find the best location for inlet and outlet port locations. As a result, model 20, where inlet channel placed in the middle of opposite wall from manikin and the outlet channel located at the bottom of the same wall, was approved. In this sample, the average temperature was 23.68; the ventilation efficiency was 2.36; and the average effective temperature was -1.01. Moreover, the analysis of rooms with area of 12 𝑚2, 16 𝑚2, and 20 𝑚2 showed that by increasing the area, the ventilation efficiency decreased by 11.86%, and by increasing the air flow from 0.045 to 0.134 m3/s, the average temperature room decreases 12.54%.

    Keywords: Air conditioning, Numerical simulation, Optimization, Fluent, Energy
  • MohammadAmin Bahrami*, Mohammad Bahrami Pages 88-101

    In this study, the thermal performance of collectors with analytic and quasi-dynamic method is evaluated based on energy balance equations for each part of the U-pipe evacuated tube solar collector. Using this approach, the effect of different parameters such as tube size, overall heat loss coefficient, absorber tube absorptivity, mass flow rate, and air layer thermal resistance on the thermal performance of the collector were analyzed. The results show that collector efficiency is increased with an increase in the length of the tube for a fixed tube diameter, but this increase is very small if the length of the tube increases more than two meters. Under the same conditions, collector efficiency increases with an increase in tube diameter for a fixed tube length. An optimum flow rate is obtained for different climate condition in which collector efficiency is maximum. It shows different values for different climates. A correlation is obtained for optimum flow rate based on average annual total solar radiation.

    Keywords: Solar Collector, Evacuated tube, U-Pipe, U Tube, Dynamic Simulating
  • Masoud Pour*, Farhad Salek, Mohammad Javadi Pages 102-115

    In this paper, the cooling system of the air humidifier, which is fully powered by solar energy, is designed and optimized. In this cooling system, the ammonia absorption refrigeration system has been used instead of conventional compression cooling systems. Its design was done in a way that the performance of the system has increased remarkably in the environments with high temperatures. The ammonia absorption refrigeration is completely fed from parabolic solar collectors. The device has been designed in such a way that the fan is positioned at the beginning of the cooling system. Thus, to increase the efficiency of the fan and the system, the optimization of some axial fan characteristics has been performed and verified using simulation and testing. Furthermore, for the improvement of the heat transfer to air, the appropriate location of the heat exchanger inside the air duct channel has been determined by finite element analysis in Ansys CFX software. In the next step, the thermodynamic analysis of the ammonia absorption refrigeration and the amount of energy required for air cooling have been calculated using numerical analysis in EES software. The results indicate that utilizing three solar collectors can provide the energy needed for the cooling system. Therefore, the proposed system can be applied to reduce production costs in various sectors of food industry.

    Keywords: Ammonia Absorption Refrigeration, Air Conditioner, Solar Collector
  • Mohsen Heidarisoltanabadi* Pages 116-127

    Today, the agricultural sector is heavily dependent on energy to meet the growing demand of worldchr('39')s growing population for food. This study aims to determine energy indices and equations based on energy consumption and production. 380 farmers out of the total number of 31190 irrigated wheat farmers of Isfahan were selected across the 24 boroughs of the province (based on Cochranchr('39')s relationship), and the required information was acquired for calculating energy consumption indices and energy equations. According to the results, the total amount of energy consumed and produced by wheat in Isfahan province was estimated to be 92714.8 MJ/ha and 131958.8 MJ/ha respectively. The total energy consumption consisted of 55820.6 MJ/ha renewable and 36894 MJ/ha non-renewable energy. The results of the energy production function showed that only fertilizers and transport energy coefficients were significant at 10% level. Regarding the return rate scale that was in the third region of productions, more energy consumption will reduce the energy production of wheat.

    Keywords: Energy Productivity, Energy Renewable, Irrigated Wheat, Production Function