واژه های کلیدی: مديريت مصرف انرژي، بهينه‌سازی مصرف انرژي، خانه‌هاي هوشمند، اتوماسيون ساختمان فهرست مطالبفصل1مقدمه 71-1.مقدمه81-2.ساختمانهوشمندچيست؟81-2-1. سيستم‌هايمديريتواتوماسيونساختمان. 91-2-2. تعاملبينساكنانوساختمانهوشمند91-2-3. سيستم‌هايمدرنمديرتساختمان. 101-3.نگاهاينپژوهش.. 101-3-1. شبكههوشمند111-3-2. تكنيكپاسخبهتقاضا (DR)121-3-3. انواعبرنامه‌هايپاسخبهتقاضا (DR)121-3-4. تعاملبينمصرف‌كنندهوبرنامه‌هايپاسخبهتقاضا (DR)131-3-5. مقايساتیبيناينپژوهشوپژوهش‌هايانجامشده141-4.فصل‌بندي. 16فصل2مروريبرمنابعمطالعاتي 182-1.مقدمه192-2.مسألهتغييرزمانبار. 192-2-1. سيستممديريتمصرفانرژيدرخانه‌هايمسكوني. 202-2-1-1. ارائهمسألهبرنامه‌ريزي. 212-2-1-2. استخراجاطلاعاتبارهايخانگي. 212-3.رويكرديازتغييرزمانبارها222-3-1. اعمالفرضياتگوناگون. 232-4.مديريتطرفتقاضا (DSM)232-5.رويكردDSMدراينپژوهش.. 242-6.بررسيتفصيلياولينپژوهشمرتبط. 252-6-1. چارچوبمدل. 252-6-1-1. فازهايكاري. 262-6-1-2. مقايسهپژوهشموردمطالعهبااينپژوهش.. 262-6-2. فرمول‌بنديمدل. 262-6-3. انتقاداتيبرپژوهشموردمطالعه292-7.بررسيتفصيليدومينپژوهشمرتبط. 302-7-1. سناريوي 1: مديريتاضافه‌باردرحوزهخانه302-7-2. سناريوي 2: بهينه‌سازيصرفه‌جويياقتصادي. 302-7-3. سناريوي3: مديريتطرفتقاضا (DSM)312-7-4. چارچوبمدل. 322-7-4-1. معماريسيستم322-7-4-2. مدلسازيبارهايخانگي. 342-7-4-3. مدلسازيانرژيمصرفيدستگاه‌ها352-7-5. فرمول‌بنديمسألهكنترلرهوشمندخانگي. 372-7-5-1. تعاملبينمصرف‌كنندهودستگاه‌هايهوشمندخانگي. 372-7-5-2. رفتارSHCدربرابرسيگنال‌هايDSM.. 392-7-5-3. ارائهمدلرياضيازMدستگاهخانگي. 402-7-5-4. مسألهبرنامه‌ريزيSHC. 422-7-5-5. حلمسألهبرنامه‌ريزيSHC. 43فصل3مدل‌پيشنهاديكنترلرهوشمند473-1.دياگرامكليمسأله483-1-1. دياگرامسيستممديريتبارهايخانگي. 483-1-2. تقسيم‌بنديبارهايخانگي. 493-1-3. توسعهسيستممديريتبار. 503-1-4. نيازمندي‌هايارتباطيسيستم (پروتكلارتباطيزيگبي)513-2.تشريحمسألهوفرضيات.. 523-2-1. ادبياتمدل. 523-2-2. فرموله‌سازيواعمالفرضيات.. 53فصل4الگوريتمحلمسألهبرنامه‌ريزي 594-1.مقدمه604-2.برنامه‌ريزيخطيعددصحيحمختلط. 604-3.برنامه‌ريزيآرماني. 63فصل5مطالعهمورديوتفسيرنتايج 665-1.مقدمه675-2.دريافتاطلاعاتازمصرف‌كننده685-3.مدلسازيدستگاه‌هايخانگيدرمطالعهموردي. 705-4.بررسيسناريوهايمختلف.. 785-4-1. سناريوي 1: مي‌نيمم‌سازيپيكانرژيمصرفي. 795-4-1-1. نمودارتوزيعانرژيدستگاه‌هايخانگي. 795-4-1-2. بررسيكلانرژيمصرفي. 855-4-1-3. بررسيهزينهكلانرژيمصرفي. 875-4-2. سناريوي 2: مي‌نيمم‌سازيهزينهانرژيمصرفي. 895-4-2-1. نمودارتوزيعانرژيدستگاه‌هايخانگي. 905-4-2-2. بررسيكلانرژيمصرفي. 965-4-2-3. بررسيهزينهكلانرژيمصرفي. 985-4-3. سناريو 3: تلفيقسناريوهاي 1و2. 1005-4-3-1. بررسيكلانرژيمصرفي. 1005-4-3-2. بررسيهزينهكلانرژيمصرفي. 102فصل6نتيجه‌گيريوپيشنهادات 104 فهرست اشکالفصل1مقدمه 7شکل1-1.بخش‌هايمختلفيكساختمانهوشمند10فصل2مروريبرمنابعمطالعاتي 18شکل2-1.تعرفهقيمتانرژيالكتريكيبرايشهرنيويورك، 15 ماهفوريه 2011 (NYISO)24شکل2-2.معماريسيستم33شکل2-3.تعاملبينمصرف‌كنندهودستگاه38شکل2-4.منطقكاركردسيستمكنترلرهوشمند39فصل3مدل‌پيشنهاديكنترلرهوشمند47شکل3-1.دياگرامسيستممديريتبار. 48شکل3-2.تقسيم‌بنديبارهايخانگي. 50فصل4الگوريتمحلمسألهبرنامه‌ريزي 59فصل5مطالعهمورديوتفسيرنتايج 66شکل5-1.نمودارتوزيعانرژيدستگاهشماره 1 (تهويهمطبوع)79شکل5-2.نمودارتوزيعانرژيدستگاهشماره 2 (يخچال)79شکل5-3.نمودارتوزيعانرژيدستگاهشماره 3 (اجاقبرقي)80شکل5-4.نمودارتوزيعانرژيدستگاهشماره 4 (سيستمصوتيتصويري)81شکل5-5.نمودارتوزيعانرژيدستگاهشماره 5 (اتومبيلشارژي)81شکل5-6.نمودارتوزيعانرژيدستگاهشماره 6 (پمپآبی)82شکل5-7.نمودارتوزيعانرژيدستگاهشماره 7 (ماشينلباسشويي)83شکل5-8.نمودارتوزيعانرژيدستگاهشماره 8 (ماشينظرفشويي)84شکل5-9.نمودارتوزيعانرژيدستگاهشماره 9 (اتويبرقي)84شکل5-10.نمودارتوزيعانرژي 9 دستگاهدريكشكل. 86شکل5-11.كلمصرفانرژيالكتريكيدرساعاتشبانه‌روز. 86شکل5-12.نمودارتوزيعانرژيدستگاهشماره 5 (اتومبيلشارژي) باپيكانرژي 5/2 كيلوات‌ساعت.. 90شکل5-13.نمودارتوزيعانرژيدستگاهشماره 5 (اتومبيلشارژي) باپيكانرژي 5 كيلوات‌ساعت.. 90شکل5-14.نمودارتوزيعانرژيدستگاهشماره 6 (پمپآبي) باپيكانرژي 5/2 كيلوات‌ساعت.. 92شکل5-15.نمودارتوزيعانرژيدستگاهشماره 6 (پمپآبي) باپيكانرژي 5 كيلوات‌ساعت.. 92شکل5-16.نمودارتوزيعانرژيدستگاهشماره 7 (ماشينلباسشويي) باپيكانرژي 5/2 كيلوات‌ساعت.. 93شکل5-17.نمودارتوزيعانرژيدستگاهشماره 7 (ماشينلباسشويي) باپيكانرژي 5 كيلوات‌ساعت.. 93شکل5-18.نمودارتوزيعانرژيدستگاهشماره 8 (ماشينظرفشويي) باپيكانرژي 5/2 كيلوات‌ساعت.. 94شکل5-19.نمودارتوزيعانرژيدستگاهشماره 8 (ماشينظرفشويي) باپيكانرژي 5 كيلوات‌ساعت.. 94شکل5-20.نمودارتوزيعانرژيدستگاهشماره 9 (اتويبرقي) باپيكانرژي 5/2 كيلوات‌ساعت.. 95شکل5-21.نمودارتوزيعانرژيدستگاهشماره 9 (اتويبرقي) باپيكانرژي 5 كيلوات‌ساعت.. 95شکل5-22.نمودارتوزيعانرژي 9 دستگاهدريكشكلبرايپيك 5/2 كيلوواتساعت.. 96شکل5-23.كلمصرفانرژيالكتريكيدرساعاتشبانه‌روزبرايپيك 5/2 كيلوواتساعت.. 96شکل5-24.نمودارتوزيعانرژي 9 دستگاهدريكشكلبرايپيك 5 كيلوواتساعت.. 97شکل5-25.كلمصرفانرژيالكتريكيدرساعاتشبانه‌روزبرايپيك 5/2 كيلوواتساعت.. 97شکل5-26.نمودارتوزيعانرژي 9 دستگاهدريكشكلتلفيقسناريو 1و2. 101شکل5-27.نموداركلمصرفانرژيالكتريكيدرساعاتشبانه‌روزتلفيقسناريو 1و2. 101فصل6نتيجه‌گيريوپيشنهادات 104 فهرست جداولفصل1مقدمه 7فصل2مروريبرمنابعمطالعاتي 18جدول2-1.معرفيپارامترهايمدل. 40فصل3مدل‌پيشنهاديكنترلرهوشمند47جدول3-1.جدولتعرفهمتغيربازمانبرايانرژيالكتريكي. 56فصل4الگوريتمحلمسألهبرنامه‌ريزي 59فصل5مطالعهمورديوتفسيرنتايج 66جدول5-1.جدولترجيحاتمصرف‌كنندهومشخصاتدستگاه‌ها69جدول5-2.تعرفهقيمتبرقدرساعاتشبانه‌روز. 88فصل6نتيجه‌گيريوپيشنهادات 104 فصل1 مقدمه 1-1. مقدمهاگر توجه داشته باشيم كه منابع تامين انرژي محدود است و به همين علت بهاي انرژي مصرفي بالاست مي‌توان معناي واقعي مديريت مصرف انرژي را درك كرد. 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. راهكاري كه در اين پژوهش ارائه شده است، می‌تواند گامی جهت توسعه هوشمندسازي خانه‌ها باشد.1-2. ساختمان هوشمند چيست؟يك ساختمان هوشمند بنا به تعريف انستيتو ساختمانهاي هوشمند، بنايي است كه با استفاده بهينه از چند عنصر پايه شامل: سازه و سيستم و خدمات مديريت و روابط دروني آنها، محيطي مناسب و داراي صرفه اقتصادي ايجاد مي‌نمايد. در ساختمان هوشمند بسياري از اعمالي كه ساكنان از روي عادت و بصورت غيرارادي انجام مي‌دهند توسط سيستم‌هاي هوشمند انجام مي‌گردد كه باعث صرفه جويي در زمان و هزينه نيروي انساني مي‌گردد.1-2-1. سيستم‌هاي مديريت و اتوماسيون ساختمانامروزه عملكرد سيستم‌هاي مديريت و اتوماسيون ساختمان در جهت كاهش هزينه‌هاي صنعت ساختمان و استفاده بهينه از تكنولوژي و بكارگيري فناوري ارتباطات و رايانه رو به رشد هستند كه در مجموع صرفه‌جويي انرژي را در بر خواهد داشت، بطوريكه صرفه‌جويي‌هاي ناشي از بكارگيري اين سيستم‌ها در مدت زمان كوتاهي موجب جبران هزينه‌هاي مربوطه مي‌شود. سيستم‌هاي كنترل هوشمند داراي انعطاف بالايي هستند و مي‌توان براحتي آنها را با نيازهاي مختلف منطبق نمود. همچنين در هنگام بهره‌برداري براحتي مي‌توان عمليات تغيير و بهينه‌سازي براي راهبری بهتر و كاهش هزينه‌هاي انرژي را انجام داد.با بكارگيري انواع و اقسام سنسورهاي حسي در داخل و خارج ساختمان و با بكارگيري يك شبكه و سيستم واحد مي‌توان بلادرنگ اطلاعات دما، فشار، رطوبت، دبي هوا، ميزان اكسيژن و دي اكسيدكربن را در اختيار داشت و از آنها در جهت رسيدن به شرايط ايده‌آل استفاده كرد. دريك ساختمان هوشمند كه با امكانات نرم‌افزاري بوجود آمده مي‌توان نمودارهاي مختلفي را بر حسب زمان در اختيار داشت و از آنها در جهت بهبود كيفي شرايط زيستي براي ساكنين استفاده كرد.1-2-2. تعامل بين ساكنان و ساختمان هوشمنددر زمان كاركرد سيستم هوشمند ساكنان در جهت صرفه‌جويي مصرف انرژي حق بازكردن پنجره‌ها را نخواهند داشت و در ساختمانهاي اداري قبل از اتمام ساعت كار، اين سيستم بصورت اتوماتيك و متناوب شروع به خاموش كردن سيستم‌هاي تهويه مطبوع می‌كند. در يك ساختمان هوشمند با امكانات بوجود آمده مي‌توان در هر زمان ميزان مصرف انرژي سوخت و برق را بدست آورد و از آن در جهت كاهش مصرف انرژي و بهينه‌سازي مصرف سوخت در ساختمان بهره برد.