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01变化的冷凝器冷却液流量如何影响冷水机组性能:热力学建模和实验确认

介绍了一种冷机模型,以 refs 冷机模型为基础,对其进行修改,使得其具备反映冷却水流量影响。

文章链接不同的冷凝器冷却液流量如何影响冷水机组性能:热力学建模和实验验证 – ScienceDirect

机构:内盖夫本古里安大学雅各布·布劳斯坦沙漠研究所能源与环境物理系(以色列的一所大学,关注旱地农业、水资源利用、环境与能源)

期刊:应用热能工程(Applied Thermal Engineering)(印象中偏向于材料与设备,控制相关的较少)

指数:⭐

文章概要:

在冷却水系统中,通常来说,大家在设计时会采用固定的冷却水流量来设计与安装的(但在文章中并没有解释这一点的原因),但从离心机组的数据来看,变冷却水流量却可以带来冷机功率较大的改变,从而引出后面对冷却水流量变化的讨论。

从原理的角度来说,冷却水变流量会影响冷却水泵的能耗与冷机自身的能耗,较高的流量会导致冷却水泵的能耗提高,而较低的流量会导致冷机功耗的提升。

并且在文章中对为何挑选冷冻水进行研究进行了说明,冷却水系统直接将热量排放到环境中,通常不需要关注出口处排风温度,而冷冻水系统则是从室内侧吸收热量,涉及到显热与潜热的处理,需要考虑送风状态的计算从而支撑除湿能力的模拟,较高的供水温度,虽然也足以承担显热负荷,但在处理潜热负荷时较为受限,因此除湿能力无法得到保障。

文章的主要内容是以Refs开发的热力学冷机模型为基础,应该是一个机理模型,没有尝试进行公式推戴,用到了内部熵生产有效值,对冷机模型机理描述感兴趣可以推导一下,本文的的创新点在于,从原理出发,明确冷却水流速对冷机的影响,开发了加入冷却水流量特征的冷机模型,并且利用校准对模型准确性进行验证。

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02利用一种新方法优化冷却水系统

从设计的角度,利用两阶段规划设计一个制冷系统(冷机+冷却侧设计,不包含冷冻侧)

文章链接通过新颖的两步顺序方法优化冷却水系统 – ScienceDirect

机构:中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室

期刊:应用热能工程(Applied Thermal Engineering)

指数:⭐

文章概要:

传统的冷却水系统中冷机大多数都是并联关系,从冷却塔送出的冷却水以相同的温度供给各个冷机,设计简单,但并没有完全发挥冷却塔的能力,文章试图站在规划设计角度,提出一套方法,细化冷机与冷却泵网的优化。
这篇文章介绍了一种两阶段方法,第一阶段对冷机系统进行优化,第二阶段对冷却水泵进行优化,两阶段只是继承关系,也就是说在进行冷机系统优化时,并没有考虑冷却泵的能耗,在冷却水泵的优化时,也没有考虑冷机的能耗。

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03基于历史数据分析的多冷水机组运行性能快速评估

利用无模型的方法,计算冷机最优运行能效,并以此提出评价方法。

文章链接基于历史数据分析的多冷水机组运行性能快速评估 – ScienceDirect

机构:上海交通大学

期刊:能源与建筑(Energy and Buildings)

指数:⭐⭐

文章摘要:

由于冷水机组冷却负荷对冷水机组能耗影响巨大,因此对冷水机组进行运行优化的必要性不言而喻,而目前针对这一问题的常用的方法有两种,一种是基于模型的方法,采用“模型描述+优化求解”的方法进行优化控制,另一种是基于模型的方法,采用自优化控制(self-optimal control,SOC),从数据集中学习规则(文章中并没有介绍SOC的执行原理,从本文的思路上,暂且认为无模型的方法是从数据中学习规则,进一步的了解可以从这一片文献中了解:HVAC系统中的SOC控制——德克萨斯大学博士论文),这两种方法各有例比,基于模型的方法受限于模型的精度与优化算法的收敛性,而无模型的方法存在算法参数配置的问题,因此本篇论文认为,制定一个评价方法评价运行策略的实施效果很有必要。

目前针对冷机运行策略的评价领域,研究不具备很好的一般性(从文章的叙述中,并没有感受到,只是阐述了这一问题)。

这篇文章目的就是提出一个评价基准,确定冷水机组运行策略的节能潜力与改进,并且该方法基于冷水机组稳定运行数据,无需依赖模型,适用于各种策略的验证,研究点的关键在于如何从数据中找到最佳性能点,从而建立评价指标。

找出最佳性能点有两件事情需要处理,一个是如何将原有数据集扩充,形成一个足以寻找最优点的数据集,另一个问题是如何利用数据集进行拟合。

其中,扩充数据集可以通过已有数据进行排列组合来实现,但会产生大量无效数据,因此本论文制定了两个规则来扩充数据集,一个是冷却水进口温度维持大致不变,另一个是同规格冷机性能曲线一致,然后论文中很花哨的画了一张图,并且很花哨的介绍了一个方法,看了一遍并没有领悟到这种方法的精髓所在,从我认知的角度,只是强制了“不同时间点的数据不能扩充”这一点,所以使得复杂度少了一维,从降低到

另外,面对如何用数据进行拟合,这里介绍得很有意思,但方法很简单,直接利用移动最大值来寻找每一个最优点。

最后,结合生成的最优边界,提出分层级的评价方法。

文章思路很清楚,并且如何讲述方法的写法很神奇。

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04基于历史数据分析的多冷水机组运行性能快速评估

作为03文章的进一步研究,从单单分析最大节能潜力增加对工况的分析,借助机理模型扩充数据,从而支撑绘制工况-能效分布图。

文章链接使用基于数据的冷水机模型评估多冷水机组系统的运行性能 – ScienceDirect

机构:上海交通大学

期刊:能源与建筑(Energy and Buildings)

指数:⭐⭐

文章摘要:

粗略的看了一下(细看了,有些东西没太看懂,感觉这篇文章得先过一遍再看,特别是确定那个部分,奇奇怪怪的,没理解),总体上感觉是上一篇的延续,相较于上一篇,这一篇不仅仅在于评价节能潜力,相对其运行工况提出改进,因此,不仅仅只是获取某一负荷下的最大潜力,还需要映射到运行工况,于是需要不同运行工况下冷机的运行数据,然而,运行数据通常是难以满足的,所以就利用模型来扩充数据,那么就存在一个疑问,为何不在获取模型之后,直接借助模型进行优化,这里其实不确定理解的是不是对的,在文章中,对模型确定方式其实是支撑后一张图中获取最佳性能图流程图中的模型所使用的,文中的模型并不是一个,而是类似于分成了很多段的模型,每一段模型都有自己的拟合公式,所以还是每一段利用自己公式扩充数据,然后汇总在一块再评估性能比较好。

(文章应该与节能潜力评估相关,如何借助数据的方式评估系统节能潜力,以及如何加以机理扩充数据,需要的时候再看吧)、

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05基于近最优性能图的节能在线冷水机组加载策略

作为03文章的进一步应用,不再只满足于评估与建议,着手运行控制,利用数据增殖来扩充数据生成性能图,从而实现工程应用。

文章链接基于近优能效图的制冷机在线加载策略 – ScienceDirect

机构:上海交通大学

期刊:应用能源(Applied Energy)

指数:⭐⭐

文章摘要:

这篇文章针对冷却水与冷冻水恒定流量的冷水机组开发了一套在线控制策略,主体还是基于数据的方法,利用最优数据生成性能图,从而支撑运行优化。

在内容上,首先对使用技术方法的优势进行阐释,基于模型的方法仰仗于模型的准确性以及配置良好的优化算法,而基于映射的方法就很好的解决了这一问题。

那么,整个工作可以分为两个部分,一个是生成近似最优的性能图,另一个是如何借助性能图指导冷机的运行。

生成最优性能图与03文章中类似,增加了更新方法。

性能图指导运行,是依靠运行温差与总负荷在性能图上确定最优工况点,然后将该点对应的每台冷机供冷量输入到系统中(这一点在阅读的时候很奇怪,冷机其实无法直接控制供冷量,通常是通过改变供水流量或者改变供水温度来改变供冷量,后来觉得这篇文章的意思是控制冷机的加减载,感觉就是看最优负载率是否为0,其他值再细致也没有用)

最后利用案例展示了策略的有效性以及新增的更新的有效性。

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06使用 GenOpt 进行模型预测控制的软件框架

文章内容很少,主要是技术上的简洁吧,怎样利用Genopt进行MPC研究,技术上也没啥,害,但看着比较舒服,刚开始接触MPC可以看看

文章链接使用GenOpt进行模型预测控制的软件框架 – ScienceDirect

机构:美国加州大学伯克利分校,康考迪亚大学

期刊:能源与建筑(Energy and Buildings)

指数:⭐⭐⭐

文章摘要:

目前,一种高级控制策略,模型预测控制(MPC)在建筑中得到应用(文章发表于2010年),这篇文章试图介绍一种基于Genopt的java软件框架,用来辅助MPC的研究。

(技术本身的概述)

首先对MPC技术进行概述,MPC最早期由于计算水平的约束,并额米有得到很好的推广,过去十年才开始受到科研人员的注意(2000~2010),文章中提到了3种控制方法(我认为是以MPC中使用到的模型进行区分),一种是模型预测控制,其中模型是包含预测环节的,典型的应用是结合建筑主体蓄热特性进行控制优化,另外一种是模型控制(文章中是利用“基于非预测模型的控制”),此时使用仿真模型的目的是获取系统暂时的复杂性,而不是捕获系统的动态,无需借助预测环节,第三种提到的方式是神经网络控制,从文章叙述的意思来看,并不是目前无模型的概念,而是原本的热力模型不再使用机理模型,利用数据学习的方法获取系统的转换关系以及动态过程,相比之下,更容易安装但需要一段时间进行学习,但难以解释系统变化,在建筑物诊断、改造中效果可能较差,但后期随着计算能力的增长,也会是一种思路。

(软件相关的概述)

使用到的软件可以分为两种,一种是建筑相关专业熟悉的,例如TRNSYS、SPARK等等,这些软件往往运行较慢,算法与模型嵌套,优化工具无法访问,因此在MPC中使用是一件困难的事情,另外一种是控制领域熟悉的,例如Matlab等等,这些软件计算较块,并且Matlab MPC工具箱能够为研究提供有效的帮助,建筑相关人员也有很多开始转向Matlab建模或者用一些Matlab查找表来建模。

本文认为,开发控制优化的建筑仿真软件是很有必要的,但开发时间较长,本文想要在现阶段提出一种廉价的工具,供大家进行MPC相关的研究。

(软件的实现)

整个框架分为三层,组织层、优化层、仿真层,组织层接受信号(可以来源与实际建筑也可以来源于虚拟验证模型),并储存前一个时间步长的结果,优化层与仿真层的工作应该就是Genopt中的工作流程。这个实施流程认为和组内现在的实现流程是一致的。

(其他)

介绍了一个案例,但似乎并没有看到类似于MPC向前多长时间这种内容的解释,也没有看到计算时间相关的分析,这些都是后续需要分析的点。

此外,文章中提到一个可能的研究方向,对于高动态集成建筑系统进行近乎最优的控制来了解技术节能潜力,对于完成的HVAC系统,还没人踏足。(2010)

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