Optymalizacja konstrukcji pojemnościowego ogrzewacza wody

W artykule przedstawiono optymalizację elementów konstrukcji pojemnościowego ogrzewacza wody. Kryteria optymalizacji to minimalizacja zużycia energii oraz kosztów materiałowych elementów konstrukcyjnych ogrzewacza, decydujących o zużyciu energii. Rozwiązania Pareto-optymalne przedstawione są w postaci punktów, które decydują o wartościach pięciu zmiennych decyzyjnych. Przedstawiony algorytm optymalizacyjny może posłużyć do wspomagania konstruowania optymalnych w sensie kosztów wytworzenia i energooszczędności pojemnościowych urządzeń grzewczych.

The paper presents optimization of elements in a storage water heater construction. Two optimization criteria are taken into account: energy saving and minimum costs of materials, used in the construction of a water heater. The construction elements used in a heater have significant influence on the value of energy consumption. Basic construction elements of the storage water heater are shortly described. Fundamental physical and mechanical properties of selected materials used in a thermal insulation of the heaters are shown. The optimization task is delineated and an object of the optimization is also schematically presented. Additionally, the paper contains a mathematical model of the optimization and a range of decision variables. The Pareto-optimal solution points are calculated. These points decide on the values of five decision variables. When designing the storage water heater appliances, these optimization algorithms can be used to get the optimal material costs and energy saving. The paper is strictly focused on the cost of the materials used, not the cost of the heater manufacturing itself. Additional costs can be added by processing the considered material, for example polyurethane foam or by performing foamed polystyrene molders - properly to heater dimensions. The scale of additional costs surely depends on an output volume and technical capacities of a manufacturing plant - for example the size of machine park. Additional costs related to specific construction materials can be analyzed in other, individual consideration.