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Multi-sensor information fusion based control for VAV systems using thermal comfort constraints

Building Simulation 2021年第4期14卷 1047-1062页

作者： Xu Zhu Taotao Shi xinqiao jin Zhimin Du School of Mechanical Engineering Shanghai Jiao Tong UniversityShanghai200240China

The conventional control methods of variable air volume (VAV) air conditioning systems usually assume that the indoor air is well mixed, and consider each building zone as one node with homogeneous temperature distribution. The average temperature is subsequently used as the controlled parameter in the VAV cascade control process, which might cause uneven temperature distribution and unsatisfactory thermal comfort. This paper presents a coupled simulation of computational fluid dynamics (CFD) and building energy simulation (BES) for the VAV system in an office building located in Shanghai for the purpose of simulating the building, the VAV control system, and indoor thermal environment simultaneously. An external interface is developed to integrate the CFD and BES models based on quasi-dynamic coupling approach. Based upon the developed co-simulation platform, the novel VAV control method is further proposed by fusing information from multiple sensors. By adding two temperature sensors to constrain the thermal comfort of the occupied zone, the supply air temperature setpoint of the VAV terminal unit can be reset in real time. The novel control method is embedded into the co-simulation platform and compared with the conventional VAV control approach. The results illustrate that the temperature distribution under the proposed method is more uniform. At most times of the typical test day, the air diffusion performance indexes (ADPIs) for the proposed method are above 80%, while the ADPIs for the conventional control method are between 60% and 80%. Due to multi-sensor information fusion, the proposed VAV control approach has better ability to ensure the indoor thermal comfort.

关键词： coupled simulation thermal comfort multi-sensor information fusion VAV control

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除氨循环喷淋填料塔系统建模及运行优化控制

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环境工程学报 2022年第7期16卷 2249-2256页

作者：陈楚夫贾志洋晋欣桥上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

喷淋填料塔是一种常见除氨设备。将喷淋除氨系统作为研究对象,以次氯酸溶液为喷淋液体,并对系统的优化运行进行研究。基于除氨逆流喷淋填料塔效率模型和系统溶液循环动态模型,建立了除氨循环喷淋填料塔系统仿真器,提出了一种以次氯酸溶... 详细信息

喷淋填料塔是一种常见除氨设备。将喷淋除氨系统作为研究对象,以次氯酸溶液为喷淋液体,并对系统的优化运行进行研究。基于除氨逆流喷淋填料塔效率模型和系统溶液循环动态模型,建立了除氨循环喷淋填料塔系统仿真器,提出了一种以次氯酸溶液消耗量最小为目标的优化控制策略,通过仿真进行了验证,并与其他2个固定喷淋量控制策略进行了对比。与文献数据相比,喷淋填料塔效率模型的偏差在±3%以内,表明建立的仿真器精度较高。仿真验证结果表明:优化控制策略可使排放气体中氨浓度达到国标GB14554的排放限值要求,而且处理后的废液中氨含量低于其他2个控制策略;在相同的运行时长内,优化控制策略与2个固定喷淋量策略对比,次氯酸的消耗量分别节约34%和18%,说明提出的运行优化控制策略可有效节约次氯酸消耗。本研究提出的优化策略可有效提升除氨喷淋填料塔的运行效率。

关键词：除氨喷淋填料塔次氯酸溶液除氨效率模型溶液循环模型

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基于长短期记忆神经网络的数据中心空调系统传感器故障诊断

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化工学报 2018年第A02期69卷 252-259页

作者：王路瑶吴斌杜志敏晋欣桥上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240

数据中心空调系统的故障直接影响其能耗及运行可靠性。结合深度学习技术,利用长短时间记忆神经网络提出了一种空调系统传感器故障检测与诊断的方法。经实验验证,该方法可通过对液管温度传感器、排气温度传感器分别建立故障诊断模型,成... 详细信息

数据中心空调系统的故障直接影响其能耗及运行可靠性。结合深度学习技术,利用长短时间记忆神经网络提出了一种空调系统传感器故障检测与诊断的方法。经实验验证,该方法可通过对液管温度传感器、排气温度传感器分别建立故障诊断模型,成功检测出传感器固定偏差故障和漂移偏差故障。对于无故障数据,该方法的检测正确率在90%左右;对于偏差程度大于该方法的最小检测偏差的传感器故障数据,其检测正确率在94%以上。

关键词：故障检测与诊断数据中心传感器故障长短期记忆神经网络算法模型

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AHU送风温度变化特性的分形关联维数分析

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机械工程学报 2011年第2期47卷 149-153页

作者：杨学宾晋欣桥杜志敏祝用华上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240

针对定量模型方法对系统性能参数进行评价时,提出采用分形关联维数代替传统的直接比较方法。以空气处理机组(Air handling unit,AHU)送风温度为例,在三种负荷和四种噪声下对温度变化特性进行分形关联维数分析。瞬态系统(Transient syste... 详细信息

针对定量模型方法对系统性能参数进行评价时,提出采用分形关联维数代替传统的直接比较方法。以空气处理机组(Air handling unit,AHU)送风温度为例,在三种负荷和四种噪声下对温度变化特性进行分形关联维数分析。瞬态系统(Transient system,TRNSYS)仿真平台提供送风温度测量值,AHU过程模型提供模拟值。结果表明,分形关联维数只用一个维数值就可以表征参数曲线的变化特性,能够大大减少比较参数对的数目。同时,噪声区间超过一定值后对分形关联维数计算值的影响很大,必须进行降噪处理,使相同条件下的测量关联维数计算值接近或等于模拟关联维数值。并给出不必对AHU送风温度曲线进行降噪处理的最小噪声区间。

关键词：参数评价分形关联维数噪声送风温度空气处理机组

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溴化锂燃气空调实际运行性能与分析

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太阳能学报 2009年第4期30卷 470-474页

作者：胡金强王如竹夏再忠张臻晋欣桥上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240 上海市燃气管理处上海200003

通过对国内燃气空调公司的终端用户进行现场性能测试,获得了一批非标工况和部分负荷工况直燃式吸收式制冷机的实际在线性能数据,指出了各类机器性能差异的主要原因。分析表明,燃气空调能效与厂家产品设计制造、系统工程实际和用户运行... 详细信息

通过对国内燃气空调公司的终端用户进行现场性能测试,获得了一批非标工况和部分负荷工况直燃式吸收式制冷机的实际在线性能数据,指出了各类机器性能差异的主要原因。分析表明,燃气空调能效与厂家产品设计制造、系统工程实际和用户运行状况密切相关。指出了燃气空调值得关注的问题,为制定燃气空调的能效标准提供了重要的参考数据和依据。

关键词：吸收式制冷燃气空调溴化锂能效运行性能测试

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满足新标准ASHRAE Standard 62-1989R空调系统的实时控制

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暖通空调 1999年第2期29卷 6-10页

作者：晋欣桥王盛卫上海交通大学香港理工大学

提出了通过在线检测新回风ＣＯ２浓度、室内人数动态计算模型及计算所需通风面积确定新风量的控制方案，利用动态仿真程序对１个具有８个分区的商业建筑办公室进行模拟和方案比较，结果表明带有预先通风的基于室内人数的控制方案能够满... 详细信息

提出了通过在线检测新回风ＣＯ２浓度、室内人数动态计算模型及计算所需通风面积确定新风量的控制方案，利用动态仿真程序对１个具有８个分区的商业建筑办公室进行模拟和方案比较，结果表明带有预先通风的基于室内人数的控制方案能够满足新标准的通风要求，保证室内空气质量，且能实现节能。

关键词：空调系统在线控制节能空气品质 DCV

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基于关联规则的多冷水机组系统负荷优化分配

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制冷学报 2022年第1期43卷 35-45页

作者：王香兰晋欣桥吕远贾志洋上海交通大学机械与动力工程学院制冷与低温工程研究所上海200240

本文以多冷水机组系统为研究对象,对系统采集的大量历史运行数据进行数据处理与分析,采用Apriori频繁项集算法,通过分级挖掘,挖掘在不同运行工况下各台冷水机组运行参数与最小运行能耗之间的关联规则,并以机组运行总能耗最小为目标,提... 详细信息

本文以多冷水机组系统为研究对象,对系统采集的大量历史运行数据进行数据处理与分析,采用Apriori频繁项集算法,通过分级挖掘,挖掘在不同运行工况下各台冷水机组运行参数与最小运行能耗之间的关联规则,并以机组运行总能耗最小为目标,提出了一种将粒子群算法与关联规则结合的负荷分配优化方法。仿真验证结果表明:该方法通过优化冷水机组的启停和负荷率,可以有效减少机组运行的总能耗。与原有运行方式相比,实验日优化后多台冷水机组系统的总能耗降低约12.5%,具有良好的节能效果。

关键词：负荷分配关联规则冷水机组系统运行数据数据挖掘

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计量检测用水冷板表面温度均匀性的研究

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制冷技术 2020年第1期40卷 59-65页

作者：张健晋欣桥上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240

针对壁面热电阻标定用水冷板表面温度均匀性不满足计量检测标准这一问题,本文采用CFD仿真,研究了影响水冷板表面温度均匀性的主要因素。首先,建立了水冷板的仿真模型,并通过实验验证了仿真模型的可靠性;然后,利用数值模拟方法分析了进... 详细信息

针对壁面热电阻标定用水冷板表面温度均匀性不满足计量检测标准这一问题,本文采用CFD仿真,研究了影响水冷板表面温度均匀性的主要因素。首先,建立了水冷板的仿真模型,并通过实验验证了仿真模型的可靠性;然后,利用数值模拟方法分析了进口流速及结构参数对水冷板表面温度场的影响。结果表明:当入口流速由0.08 m/s增至0.32 m/s,表面最大温差下降0.6℃;改变水冷板进出口位置能有效改变水冷板表面温度均匀性,其中在四边角设置进口,中间区域设置出口,所得到的水冷板表面最大温差为0.41℃,温度均匀性最佳;此外,通过增大肋片长度或减小肋片高度也能一定程度提升水冷板表面温度的均匀性。

关键词：水冷板温度均匀性进口流速结构参数

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Fault isolation of air handling unit based on neural network

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Journal of Southeast University(English Edition) 2010年第2期26卷 355-358页

作者：杜志敏晋欣桥杨学宾范波上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240

Aiming at various faults in an air conditioning system,the fault characteristics are *** influence of the faults on the energy consumption and thermal comfort of the system are also *** simulation results show that the measurement faults of the supply air temperature can lead to the increase in energy *** to the fault characteristics,a data-driven method based on a neural network is presented to detect and diagnose the faults of air handling ***,the historical data are selected to train the neural network so that it can recognize and predict the operation of the ***,the faults can be diagnosed by calculating the relative errors denoting the difference between the measuring values and the prediction ***,the fault diagnosis strategy using the neural network is validated by using a simulator based on the TRNSYS *** results show that the neural network can diagnose different faults of the temperature,the flow rate and the pressure sensors in the air conditioning system.

关键词： air handling unit fault characteristics fault isolation neural network

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基于混合仿真平台的空调系统PCA故障检测方法研究及改进

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科技通报 2014年第3期30卷 139-143页

作者：郭轶波晋欣桥杜志敏上海交通大学机械与动力工程学院制冷与低温工程研究所上海200240

为了实现建筑节能和保证空调系统正常运行,当前的建筑空调控制系统已逐渐融入了各种故障检测策略。与此同时,研究人员也提出了越来越多的空调系统故障检测策略,这些故障检测策略的验证,多通过纯仿真平台进行,但是由于纯仿真平台与实际... 详细信息

为了实现建筑节能和保证空调系统正常运行,当前的建筑空调控制系统已逐渐融入了各种故障检测策略。与此同时,研究人员也提出了越来越多的空调系统故障检测策略,这些故障检测策略的验证,多通过纯仿真平台进行,但是由于纯仿真平台与实际空调系统的差距,经纯仿真平台验证的故障检测策略在实际应用时,会面临着效率下降的问题。因此,本文提出了利用混合仿真平台来对故障检测策略进行验证。以空调系统PCA故障检测方法为例,通过对比实验发现,纯仿真平台和混合仿真平台验证结果的确有较大差别。在此基础上,利用小波变换对PCA故障检测方法做出改进,实验结果表明,基于小波PCA的故障检测方法,能够提高故障检测效果,具有更好的实用性。

关键词：混合仿真故障检测主成分分析小波变换

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