基于随机不确定性与非概率不确定性量化分析的中央空调系统性能预测与优化配置方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51808238
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0803.建筑物理
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Accurate performance prediction provides the basis for performance assessment, design and control optimization of centralized air-conditioning systems. However, uncertainties exist generally in the system including stochastic uncertainties in the indoor and outdoor environment variables, and non-probabilistic uncertainties related to the reliability of the system such as the failures and aging of equipment. These uncertainties make the performance prediction and design optimization more challenging. How to address the uncertainties in the centralized air conditioning systems appropriately is very important for the energy efficiency of buildings. To improve the life-cycle performance of the centralized air conditioning systems, this project attempts to develop a performance prediction and design optimization method by quantifying the stochastic and non-probabilistic uncertainties simultaneously. The Monte Carlo method is used to quantify the impacts of the stochastic uncertainties existing in both the demand and supply sides of the centralized air-conditioning system. The Markov method is adopted to quantify and analyze the non-probabilistic uncertainties related to the reliability of centralized air-conditioning systems. By integrating the quantitative results, the performance of the centralized air-conditioning system can be predicted reliably. The impact of each uncertainty is analyzed by conducting global sensitivity analysis based on random forest and influential factors are identified. By solving the non-linear equations with multiple objectives representing the system, the robust optimal design of the centralized air conditioning system can be obtained. Then the method is tested by being implemented in a practical project, and verified by comparing the performance of the obtained system with that from the conventional method. Then a software would be developed to integrate the proposed method with the building energy simulation software. This project will provide a new strategy and theory for the optimization of centralized air-conditioning systems, which is influential to achieve energy saving in buildings.
准确的性能预测是中央空调系统性能分析、设计与运行优化的基础。然而,在气象参数、室内热扰等随机不确定性和设备老化、故障等非概率不确定性的共同作用下,中央空调系统性能预测与优化配置具有一定挑战性。科学处理中央空调系统的不确定性是保证室内热舒适、提高系统能效的关键。因此,本项目以优化系统全生命周期性能为目标,提出一种基于多源不确定性量化分析的中央空调系统性能预测与优化配置方法。首先,采用蒙特卡洛法和马尔科夫法分别量化中央空调系统的随机不确定性和非概率不确定性;进而耦合两类不确定性量化结果预测系统性能,并探索各个不确定性的影响机理,辨识重要因素;然后,构建多目标非线性优化方程,求得系统配置最优解,并将该方法应用于实际项目,与传统方法结果比较,验证该方法;最后,开发可与建筑能耗模拟平台集成的不确定性分析软件,以便工程应用。本项目将为中央空调系统的优化提供新思路和理论基础,对建筑节能具有重要意义。

结项摘要

准确的性能预测是中央空调系统性能分析、设计与运行优化的基础。然而,在模型和参数多源不确定性的共同作用下,中央空调系统性能预测与优化配置具有一定挑战性。科学处理中央空调系统的不确定性是保证室内热舒适、提高系统能效的关键。本项目以水源热泵为研究对象,分析在水源热泵系统性能预测和设计中的不确定性来源,确定不确定性量化分析方法,考察多源不确定性对系统性能预测和设计的影响,并通过随机森林识别具有重要影响的不确定性参数。结果表明,不确定性对系统的性能预测和设计具有重要影响,忽略不确定性的影响可导致模拟评估结果偏离真实情况,可导致方案选择和设计决策错误。其中对办公建筑冷热负荷影响较为重要的因素为室外空气干球温度、太阳辐射、室外空气相对湿度、人员与新风量;影响系统能耗预测的主要不确定因素为机组COP、室外空气干球温度、太阳辐射、室外空气相对湿度、热泵机组模型、人员及新风量。当对系统进行性能评估或者设计优化时,对以上重要性参数应重点考虑,减小其不确定性,从而减小负荷或系统性能预测的不确定性。本项目将为中央空调系统的优化提供新思路和理论基础,对建筑节能具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(0)
A control strategy for distributed energy system considering the state of thermal energy storage
考虑热能存储状态的分布式能源系统控制策略
  • DOI:
    10.1016/j.scs.2020.102492
  • 发表时间:
    2020-12
  • 期刊:
    Sustainable Cities and Society
  • 影响因子:
    11.7
  • 作者:
    Yuan Jiaqi;Xiao Ziwei;Zhang Chong;Gang Wenjie
  • 通讯作者:
    Gang Wenjie
Study on the performance of distributed energy systems based on historical loads considering parameter uncertainties for decision making
考虑参数不确定性决策的基于历史负荷的分布式能源系统性能研究
  • DOI:
    10.1016/j.energy.2019.04.042
  • 发表时间:
    2019-06
  • 期刊:
    Energy
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Zhang Chong;Xue Xue;Du Qianzhou;Luo Yimo;Gang Wenjie
  • 通讯作者:
    Gang Wenjie
Energy consumption characteristics and adaptive electricity pricing strategies for college dormitories based on historical monitored data
基于历史监测数据的高校宿舍能耗特征及自适应电价策略
  • DOI:
    10.1016/j.enbuild.2021.111041
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
    Energy and Buildings
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Yang Yunchun;Yuan Jiaqi;Xiao Ziwei;Yi Hao;Zhang Chong;Gang Wenjie;Hu Hemin
  • 通讯作者:
    Hu Hemin
A Temperature & Humidity Setback Demand Response Strategy for HVAC Systems
一个温度计
  • DOI:
    10.1016/j.scs.2021.103393
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
    Sustainable Cities and Society
  • 影响因子:
    11.7
  • 作者:
    Yuan Jiaqi;Xiao Ziwei;Chen Xiaofei;Lu Zhan;Li Ji;Gang Wenjie
  • 通讯作者:
    Gang Wenjie
Design Optimization and Comparative Analysis of 100% Renewable Energy Systems for Residential Communities in Typical Areas of China When Considering Environmental and Economic Performance
设计%20优化%20和%20比较%20分析%20的%20100%%20可再生%20能源%20系统%20用于%20住宅%20社区%20in%20典型%20地区%20的%20中国%20何时%20考虑%20环境%20和%20经济%20性能
  • DOI:
    10.3390/su131910590
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
    Sustainability
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Ling Zaixun;Cui Yibo;Zheng Jingwen;Guo Yu;Cai Wanli;Chen Xiaofei;Yuan Jiaqi;Gang Wenjie
  • 通讯作者:
    Gang Wenjie

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其他文献

A Quasi-Steady-State Simplified Model for Pipe-encapsulated PCM
管道封装相变材料的准稳态简化模型
  • DOI:
    10.1016/j.proeng.2017.10.309
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Procedia Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    严天;徐新华;仇盾;刚文杰
  • 通讯作者:
    刚文杰
建筑外墙排风隔热机制的动态传热模型及实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    建筑科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张冲;王劲柏;刚文杰;李辽
  • 通讯作者:
    李辽

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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