两相浸没式液冷系统氟化液管外冷凝与沸腾换热匹配研究
这是一篇关于冷凝传热性能,冷却水运行参数,热量匹配,运行策略,经济性分析的论文, 主要内容为当前数据中心规模不断扩大,高功率水平的电子芯片大量集成,芯片的散热问题不可避免的受到关注。传统风冷散热技术冷却能力较低、能耗较高,在数据中心的应用受到了限制。而两相浸没式液冷系统中液体直接接触电子元件,实现了液体显热以及潜热的双重利用,具有结构紧凑、换热热阻低、散热效率高等优点,在电子元件散热领域有良好的应用前景。目前,针对两相浸没式液冷系统的研究主要集中于池沸腾的强化传热以及液体循环工质的性质,对两相浸没式液冷系统中氟化液汽化后在冷凝管外的冷凝传热特性以及冷凝及冷却水循环系统的相关研究较少,而这是两相浸没式液冷系统对电子元件进行稳定和持续散热的基础。因此,本文基于两相浸没式液冷系统,开展冷凝散热与沸腾换热匹配的相关研究具有一定意义。首先,本文搭建了两相浸没式液冷实验平台,以典型的氟化液HFE-7100作为换热介质,测试了其池沸腾曲线,为后续高效、安全的应用两相浸没式液冷系统散热奠定基础。通过实验研究了HFE-7100在不同类型管道的管外冷凝传热性能随冷却水进口温度、冷却水流量的变化规律。实验结果表明,HFE-7100在光滑管外的冷凝传热系数随冷却水进口温度的升高而升高,而三维强化管则与之相反;光滑管和三维强化管的管外冷凝传热系数都随着水流量的增大而增大,但随着水流量增加逐渐趋于稳定。并对HFE-7100在不同形式的冷凝管外的冷凝传热机理进行了分析,为持续强化换热以及系统的冷却水运行参数设置提供参考。然后,实验研究了不同运行工况下单位时间内冷凝及冷却水循环系统换热量与氟化液池沸腾系统的沸腾传热量的匹配度,分析冷凝及冷却水系统散热量明显高于或低于池沸腾系统传热量所带来的不利后果,进而强调系统在传热量匹配条件下运行的重要性。利用性能系数(Coefficient of Performance,COP)及能源利用效率(Power Usage Effectiveness,PUE)对系统能效进行了分析,系统在热量恰好匹配时能获得最高的COP(或最低的PUE)。在系统热量匹配的情况下,系统的COP随着冷却水流量的增加而逐渐减小,而PUE的变化趋势则相反。根据热量匹配条件下的最小冷却水流量,优化冷却水流量可提高系统运行COP。最后,引入(火用)分析方法对系统的可用能进行研究,减少传热过程中的不可逆损失,提高出口冷却水的热回收价值。通过净效率将(火用)效率和标准化平均无故障时间相联系,量化两相浸没式液冷系统在整个运行期间的可用能与理想状态下的可用能的接近程度。基于实验数据研究冷却水运行参数对系统净效率的影响,结果表明,提高冷却水进口温度和流量都有助于提高系统的净效率,其中冷却水进口温度的影响更加显著。然后,分别提出了以PUE和净效率为优化目标的运行策略,并通过经济性分析方法量化不同运行策略下系统的能源成本和(火用)损成本。对于本文所设计的系统,(火用)损成本的降低量显著大于能源成本的增加量,通过增加较小能耗来提高系统整个运行期间的可用能是合理的。
公共建筑中央空调供热系统智能运行策略开发
这是一篇关于公共建筑,运行策略,专家知识,室内温度预测,热负荷预测的论文, 主要内容为空调系统运行能耗在公共建筑用能中占比较大,而现阶段在建筑运维领域中,中央空调系统的运行管理缺乏科学的指导。公共建筑运行工况复杂多变,对运行人员要求高,粗放式的运行管理方式不满足绿色发展要求,因此,基于机器学习方法精准预测负荷,并推算出合理的运行策略至关重要。近年来随着物联网的发展,建筑运行数据爆发式增长。建筑运行数据往往隐含了丰富的建筑本体特征及运行性能等信息,目前国内外有大量负荷预测与运行策略优化相关研究,但是,现阶段热源运行策略与末端室内环境多处于分离的状态,联合公共建筑室内群舒适度的运行策略优化研究较少,同时,数据质量、体量与模型是否适配等问题也成为了阻碍数据驱动型模型应用于实际工程中的主要因素。建筑及其数据监测系统在投入运行后,会逐渐从无数据阶段过渡至大数据阶段,策略模型的设计与开发还需在时间维度上结合各阶段的数据条件不断迭代优化。本文从公共建筑全生命运行周期的角度考虑,结合建筑在运行各个阶段的数据条件,开发了无数据阶段与大数据阶段的联合室内温度的热源智能运行策略模型,有助于在改善室内舒适度的前提下,降低公共建筑中央空调系统运行能耗,削减人力成本投入。首先,本文提出了一套公共建筑中央空调供热系统运行现状评价方法。从室内温度出发,详细阐述了获取有效室内温度数据的方法,建立了室内温度整体评价体系和有助于策略模型构建的建筑等效室温模型。从能源出发,提出了基于规范值和相似日的横纵向评价方法,以及基于运行数据的能耗诊断方法。然后,针对无数据阶段,本文构建了极短期数据与专家知识耦合的策略模型,基于建筑详细设计资料与实际内扰信息在仿真平台建立建筑实体模型,获取热负荷模拟数据,以此作为训练集,通过机器学习建立热负荷预测模型,在实际运行过程中,根据未来室外气象参数预测得到热负荷,根据实际室内温度与回水温度反馈修正运行策略。实验证明,相较于相似日,策略模型在改善室内热舒适的同时降低了热耗13%~34%。最后,针对大数据阶段,本文构建了基于数据的智能运行策略模型,以室内温度和热负荷预测为核心模型,分别引入了调度器与PID校正器,根据历史数据对预测结果进行自适应校正,实验证明其有效提高了预测结果的精确度。通过室内温度和热负荷预测模型的在线运行与耦合,可实现热源运行参数的实时优化。
机械式立体停车库车位管理系统构建与应用研究
这是一篇关于停车规划与管理,机械式立体停车库,车位管理系统,排队网络模型,运行策略的论文, 主要内容为发展立体停车设施提高泊位供给量,盘活泊位资源信息以提高泊位资源利用率是当前缓解城市停车难的主要途径。国办函[2021]46号文件《关于推动城市停车设施发展的意见》提出要推进停车信息管理平台,加强机械式停车装备等研发,进而推动立体停车场智能控制系统的发展。目前,国内多座城市以构建城市级智慧停车平台,现有平台更聚焦于路内停车位,道闸管控的配建停车库,而针对机械式停车设施及立体车库综合信息管理平台的研究尚不深入,本研究的开展将为该领域提供理论基础及实践参考意义。机械式立体车库在应用过程中普遍存在车库种类繁多,与PLC对接难,数据采集难,存车排队时间长、取车等待时间长、车位缺少智慧化监管维保、事故易发等问题。结合上述问题,本论文的主要研究内容包括:机械式立体停车库车位管理系统构建。系统使用JAVA语言进行编程,选用Spring Boot、Hibernate框架作为主体框架进行开发,首先,从云端服务架构与网络通讯程序提出系统的总体设计框架,分析立体车库系统需求及功能模块设计要点。其次,提出系统数据库及系统管理员模块、预约存取模块、终端管理模块及驾驶员功能模块等主要功能模块的实施路径,实现车库信息实时查询、车位预约存取、在线支付、网联化订单管理、车库故障预诊断等功能。最后对Web管理界面进行设计。机械式立体停车库信息采集设备的研发。选用欧姆龙PLC为研发载体,分析机械式立体停车库PLC控制原理及工作流程,基于Hostlink通信协议,研究PLC通讯协议及主控器驱动程序,设计以新唐M0564VG4AE芯片为主控器、RS-485为驱动模块的车库信息采集设备。结合NB-Io T通讯模块与4G通讯模块实现车库PLC数据与云端互通,根据两种通讯模块的优势与劣势,分析其适用性,实现立体车库PLC数据可实时传输至车位信息管理系统后端平台。机械式立体停车库预约模式下顾客服务策略与存储策略研究。基于机械式立体停车停车库车位管理系统的预约功能,以平面运动式机械式停车库为研究对象,分析该类车库的车辆存取路径过程,根据线上、线下两种顾客类型,建立车库预约模式下异层式与同层式两种存储策略的运作时间模型,在考虑线上用户优先的情况下,建立优先级排队网络模型,通过近似方法求解两类顾客的等待时间和设备利用率。最后通过不同算例对比两种存储策略的优劣。最后,通过Arena仿真软件及实际工程案例,验证理论模型的有效性,并以顾客平均取车时间、顾客平均等待时间作为评价指标,针对机械式立体车库预约存取模式与非预约存取作业模式开展了对比分析。本研究的开展与应用对提高机械式立体停车设施的存取效率具有积极的理论及应用价值。
机械式立体停车库车位管理系统构建与应用研究
这是一篇关于停车规划与管理,机械式立体停车库,车位管理系统,排队网络模型,运行策略的论文, 主要内容为发展立体停车设施提高泊位供给量,盘活泊位资源信息以提高泊位资源利用率是当前缓解城市停车难的主要途径。国办函[2021]46号文件《关于推动城市停车设施发展的意见》提出要推进停车信息管理平台,加强机械式停车装备等研发,进而推动立体停车场智能控制系统的发展。目前,国内多座城市以构建城市级智慧停车平台,现有平台更聚焦于路内停车位,道闸管控的配建停车库,而针对机械式停车设施及立体车库综合信息管理平台的研究尚不深入,本研究的开展将为该领域提供理论基础及实践参考意义。机械式立体车库在应用过程中普遍存在车库种类繁多,与PLC对接难,数据采集难,存车排队时间长、取车等待时间长、车位缺少智慧化监管维保、事故易发等问题。结合上述问题,本论文的主要研究内容包括:机械式立体停车库车位管理系统构建。系统使用JAVA语言进行编程,选用Spring Boot、Hibernate框架作为主体框架进行开发,首先,从云端服务架构与网络通讯程序提出系统的总体设计框架,分析立体车库系统需求及功能模块设计要点。其次,提出系统数据库及系统管理员模块、预约存取模块、终端管理模块及驾驶员功能模块等主要功能模块的实施路径,实现车库信息实时查询、车位预约存取、在线支付、网联化订单管理、车库故障预诊断等功能。最后对Web管理界面进行设计。机械式立体停车库信息采集设备的研发。选用欧姆龙PLC为研发载体,分析机械式立体停车库PLC控制原理及工作流程,基于Hostlink通信协议,研究PLC通讯协议及主控器驱动程序,设计以新唐M0564VG4AE芯片为主控器、RS-485为驱动模块的车库信息采集设备。结合NB-Io T通讯模块与4G通讯模块实现车库PLC数据与云端互通,根据两种通讯模块的优势与劣势,分析其适用性,实现立体车库PLC数据可实时传输至车位信息管理系统后端平台。机械式立体停车库预约模式下顾客服务策略与存储策略研究。基于机械式立体停车停车库车位管理系统的预约功能,以平面运动式机械式停车库为研究对象,分析该类车库的车辆存取路径过程,根据线上、线下两种顾客类型,建立车库预约模式下异层式与同层式两种存储策略的运作时间模型,在考虑线上用户优先的情况下,建立优先级排队网络模型,通过近似方法求解两类顾客的等待时间和设备利用率。最后通过不同算例对比两种存储策略的优劣。最后,通过Arena仿真软件及实际工程案例,验证理论模型的有效性,并以顾客平均取车时间、顾客平均等待时间作为评价指标,针对机械式立体车库预约存取模式与非预约存取作业模式开展了对比分析。本研究的开展与应用对提高机械式立体停车设施的存取效率具有积极的理论及应用价值。
考虑冷负荷特性的集中供冷系统多目标设计及优化
这是一篇关于集中供冷系统,冷负荷特性,装机方案,运行策略,多目标优化的论文, 主要内容为集中供冷系统因具有转移制冷用电负荷压力、削减城市电网用能高峰、单位制冷成本低等技术优点,促进城市建筑供冷系统朝着高效、绿色、集中的方向转变,已成为目前城市建筑供冷领域的研究重点。然而,现阶段集中供冷系统面临的诸如规划设计时未充分考虑不同型号的制冷设备造成系统装机容量过大;运行优化时未充分考虑供冷期内冷负荷特性导致系统运行能效降低;评价指标单一致使制冷成本和制冷能耗未能同时优化等技术问题,制约了集中供冷系统进一步的发展与应用。针对上述关键技术问题,论文提出一种考虑冷负荷特性的集中供冷系统多目标设计及优化方法。该方法首先采用个体建模的思路,依据制冷主机、蓄冰装置和输配设备之间的冷量流动关系,建立以制冷成本和制冷能耗最小为目标函数的集中供冷系统多目标优化模型。然后在集中供冷系统设计优化时充分考虑供冷期冷负荷特性,将全供冷期按照负荷总量划分为100%、75%、50%和25%的冷负荷率区间,使用ε约束-SQP法对不同装机方案在4种冷负荷率下的集中供冷系统多目标优化模型进行求解,并将所有可行解结合冷负荷分布整合为全供冷期所有装机方案的帕累托前沿。最后使用AHP-TOPSIS法选择折中最优解,获得最佳的装机方案和运行策略,实现全供冷期内集中供冷系统在规划设计和运行策略层面上的协同优化。论文以我国南方某城市中央商务区的集中供冷系统规划设计为工程案例研究背景,进行集中供冷系统装机方案和运行策略的多目标设计及优化,并分析了3种城市供冷系统包括分体空调、传统集中供冷系统、多目标设计优化集中供冷系统的经济性和能耗性评价指标。工程案例结果表明,相比传统集中供冷系统,多目标设计优化集中供冷系统的年制冷成本降低了11.27%,年制冷能耗降低了11.78%,动态投资回收期缩短了1.75年,验证了集中供冷系统多目标优化模型和考虑冷负荷特性的集中供冷系统多目标设计及优化方法的准确性和可靠性。此外选取了我国数个供冷期冷负荷特性不同的主要城市,对这些地区建设集中供冷系统的动态投资回收期进行分析,为集中供冷系统相关工程的建设实施提供一定的理论参考和技术指导。
机械式立体停车库车位管理系统构建与应用研究
这是一篇关于停车规划与管理,机械式立体停车库,车位管理系统,排队网络模型,运行策略的论文, 主要内容为发展立体停车设施提高泊位供给量,盘活泊位资源信息以提高泊位资源利用率是当前缓解城市停车难的主要途径。国办函[2021]46号文件《关于推动城市停车设施发展的意见》提出要推进停车信息管理平台,加强机械式停车装备等研发,进而推动立体停车场智能控制系统的发展。目前,国内多座城市以构建城市级智慧停车平台,现有平台更聚焦于路内停车位,道闸管控的配建停车库,而针对机械式停车设施及立体车库综合信息管理平台的研究尚不深入,本研究的开展将为该领域提供理论基础及实践参考意义。机械式立体车库在应用过程中普遍存在车库种类繁多,与PLC对接难,数据采集难,存车排队时间长、取车等待时间长、车位缺少智慧化监管维保、事故易发等问题。结合上述问题,本论文的主要研究内容包括:机械式立体停车库车位管理系统构建。系统使用JAVA语言进行编程,选用Spring Boot、Hibernate框架作为主体框架进行开发,首先,从云端服务架构与网络通讯程序提出系统的总体设计框架,分析立体车库系统需求及功能模块设计要点。其次,提出系统数据库及系统管理员模块、预约存取模块、终端管理模块及驾驶员功能模块等主要功能模块的实施路径,实现车库信息实时查询、车位预约存取、在线支付、网联化订单管理、车库故障预诊断等功能。最后对Web管理界面进行设计。机械式立体停车库信息采集设备的研发。选用欧姆龙PLC为研发载体,分析机械式立体停车库PLC控制原理及工作流程,基于Hostlink通信协议,研究PLC通讯协议及主控器驱动程序,设计以新唐M0564VG4AE芯片为主控器、RS-485为驱动模块的车库信息采集设备。结合NB-Io T通讯模块与4G通讯模块实现车库PLC数据与云端互通,根据两种通讯模块的优势与劣势,分析其适用性,实现立体车库PLC数据可实时传输至车位信息管理系统后端平台。机械式立体停车库预约模式下顾客服务策略与存储策略研究。基于机械式立体停车停车库车位管理系统的预约功能,以平面运动式机械式停车库为研究对象,分析该类车库的车辆存取路径过程,根据线上、线下两种顾客类型,建立车库预约模式下异层式与同层式两种存储策略的运作时间模型,在考虑线上用户优先的情况下,建立优先级排队网络模型,通过近似方法求解两类顾客的等待时间和设备利用率。最后通过不同算例对比两种存储策略的优劣。最后,通过Arena仿真软件及实际工程案例,验证理论模型的有效性,并以顾客平均取车时间、顾客平均等待时间作为评价指标,针对机械式立体车库预约存取模式与非预约存取作业模式开展了对比分析。本研究的开展与应用对提高机械式立体停车设施的存取效率具有积极的理论及应用价值。
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