摘要:预计未来 20 年,建筑物的能源消耗将增加 40%。电力仍然是建筑物使用的最大能源来源,对电力的需求也在不断增长。需要制定建筑能源改进策略来减轻不断增长的能源需求的影响。在建筑物中引入智能能源管理系统是一个雄心勃勃但越来越容易实现的目标,由于其在节省建筑物能源消耗成本方面的潜力,该系统正在全球各个地区和企业市场中获得发展势头。本文介绍了一种连接到双向电网的智能建筑能源管理系统 (SBEMS)。智能建筑具有热能和电能回路。风能和光伏可再生能源、电池存储系统、辅助锅炉、基于燃料电池的热电联产系统、邻近建筑物的热量共享和储热罐是智能建筑的主要组成部分。已经为拟议的 SBEMS 开发了一个约束优化模型,并使用最先进的实数编码遗传算法来解决优化问题。通过八个模拟案例强调了所提出的 SBEMS 的主要特点,同时考虑到了智能建筑组件的各种配置。此外,电动汽车充电也是有计划的,并将结果与非计划充电模式进行了比较,这表明电动汽车充电的计划进一步提高了智能建筑运营的成本效益。
太空为微电子设备带来了独特的热环境挑战,太空平台的尺寸和冷却能力的可用功率都受到限制。在本次研讨会上,我们将在通信和传感应用对太空电子设备更高性能和功能性日益增长的需求背景下确定这些挑战。特别是,我们将探索用于管理高密度电子设备不断增加的热负荷的热管理解决方案,特别关注新型冷却技术和材料。研讨会将概述 DARPA 计划(例如 Minitherms 3D、ELGAR、幼苗和未来计划)、其他政府机构(如 USSF 和 AFRL)对现有挑战和技术差距的看法,以及学术界和行业顶尖专家的见解。
摘要。建立了一个由光伏太阳能供电的热电冷却系统,并用不同的热负荷进行了评估。热电冷却模块消耗 70 W,由 90 W 和 40 Ah 电池的光伏系统供电。测量了每个组件(面板、电池和电荷)中的电压和电流。测试是在用于疫苗的玻璃容器中放置不同热负荷的情况下进行的。为了分析冷却和保存过程,实验在室温下开始。结果表明,热电冷却系统适用于较小的热负荷,并且可以应用于偏远地区的疫苗运输,在这些地区,人们将药物放在小容器中,而这些容器无法保持疫苗保存所需的温度。
摘要:辐射冷却涂层由于其出色的冷却性能和能源效率而被广泛使用。但是,缺乏对他们的天气抵抗力,长期性能以及对建筑物负荷的影响的全面研究。为了填补这一研究空白,选择了7种涂层进行实验观察和仿真研究。结果表明,不同涂层之间在抗衰老特性,冷却性能和减少建筑物负载方面存在明显差异。一些涂层在风化测试后表现出泛黄,破裂和剥离,并伴随着其辐射特性的下降。长期测试表明,由于自然衰老,所有涂层的冷却性能逐渐下降,并且下降速度与涂料的风化成正比。建筑物负载模拟揭示了涂料选择对冷却和加热负荷的潜在影响,从而表明应根据不同气候区域中的实际使用情况选择不同的涂层。
摘要——可靠性预测方法通常不考虑电子产品的实际生命周期环境,包括其环境、操作和使用条件。考虑到热负荷,热管理策略仍然侧重于连续运行的设计,而连续运行的设计通常是基于最坏情况假设的积累而确定的。健康监测是一种评估产品在实际应用条件下可靠性的方法。本文以商用笔记本电脑为例,介绍了电子产品健康和使用监测的案例研究。在生命周期的所有阶段,包括使用、存储和运输,内部温度都在现场动态监测并进行统计分析。描述了电源循环、使用历史、CPU 计算资源使用情况和外部热环境对峰值瞬态热负荷的影响。此类监测的生命周期温度数据可应用于寿命消耗监测方法,以提供因受温度影响的特定故障机制而导致的损坏估计和剩余寿命预测。这些发现有助于设计更可持续、能耗最低的热管理解决方案。
为提高园区级综合能源系统(PIES)多能耦合利用效率,促进风电消纳,减少碳排放,构建融合灵活负荷和碳交易机制的园区级综合能源系统低碳经济运行优化模型。首先,根据负荷响应特点,将需求响应分为可转移、可转移、可减量和可替代四种类型。其次,考虑园区热电耦合设备、新能源和灵活负荷,给出PIES基本架构。最后,将阶梯式碳交易机制引入系统,以最小化运行总成本为目标,建立园区级综合能源系统低碳经济运行优化模型。利用YALMIP工具箱和CPLEX求解器对算例进行求解,仿真结果表明,电热耦合调度和灵活电或热负荷的参与可以明显降低系统运行成本,减小负荷峰谷差,缓解高峰用电压力。
热电联产可用于各种具有大量电负荷和热负荷的应用。截至 2020 年 12 月 31 日,现有热电联产容量的 78% 用于工业应用,为化工、造纸、炼油、食品加工和金属制造等能源密集型行业提供电力和蒸汽。商业和机构应用目前占现有热电联产容量的 16%,为医院、学校、大学校园、酒店、疗养院、办公楼和公寓大楼提供电力、蒸汽和热水。虽然工业应用占安装容量的大部分,但美国近三分之二的运行热电联产系统位于商业和直觉设施中。随着成套热电联产系统(即预先设计和制造的系统)的兴起及其相关的安装时间和成本的减少,市场已向小型商业和机构设施开放。自 2016 年以来,82% 的热电联产装置位于商业和机构设施中,主要应用是多户建筑、医院、废水处理设施以及高校。
摘要。本研究的主要目的是利用有限元方法根据内部设计压力和温度设计和分析压力容器的重要部件。压力容器是一种封闭的容器,用于容纳与环境压力有很大差异的气体或液体。它们已广泛应用于各种应用,例如化学工业、热电厂和核电厂、食品工业和航空工业。因此,压力容器的设计必须非常谨慎,以避免主要由应力引起的故障。需要应力分析的要求来避免压力容器的故障和致命事故。在本研究中,压力容器的重要部件,例如盲法兰、壳体法兰、一些吊环螺栓、排水管、排水管法兰和压力容器的一些连接区域,均根据 ASME 规范使用可靠的材料进行了专门设计。使用基于有限元法 (FEM) 的 Midas NFX 程序对指定点进行有限元建模、等效应力评估和应力分类线 (SCL)。根据 ASME 锅炉和压力容器规范对涉及内部压力和热负荷的设计条件的应力分析进行了评估。结论是,正常运行条件的分析结果满足允许限值。因此,压力容器的当前设计在设计载荷条件下具有足够的强度。
更广泛的背景 需要大量的能源存储来实现高可再生能源系统。技术开发主要集中在锂离子电池等电力存储技术上;然而,由于成本效益和材料供应链限制等问题,尚不清楚这些技术是否能够单独满足建筑物的现场能源存储需求。热能存储 (TES) 技术由于其成本低、寿命长、能够提高加热和冷却效率等特点,是建筑物的一种有吸引力的替代方案。通过这种批判性视角,我们通过量化相关挑战和机遇并系统地概述实现这一巨大潜力的未来研究和开发需求,为建筑物现场 TES 提供了依据。我们首次提出了一个框架来计算 TES 满足建筑物热负荷的平准化存储成本 (LCOS),从而能够采用整体方法解决影响 TES 成本的技术障碍,并能够与电力存储技术进行同类比较。向高效率、低排放和公平的能源系统过渡需要使用可再生能源驱动的热泵为建筑物供暖和制冷。TES 可以在提高热泵性能和加速其广泛应用方面发挥重要作用。
铜水微型热管和 k-core 封装石墨热管理技术已开发用于高性能 ASIC(倒装芯片和微处理器)的直接热管理,并已成功获得太空飞行状态的资格。该技术可实现高性能、组件级直接冷却,并增强从底盘接口到空间散热器的底盘级热扩散。该技术使未来电信卫星有效载荷的散热发生了重大变化。建造了一个由三个代表性面包板底盘组成的资格测试车辆,带有微型热管热管理系统 (TMS),用于代表性倒装芯片微处理器热负荷的直接热管理以及与底盘级 k-Core 扩散器的热连接。飞行演示测试包括真空环境中的性能测试、热特性、老化和寿命测试以及热机械测试。微型热管和 k-Core TMS 技术已达到 TRL 8,可部署在直接微处理器热管理和热链接应用中,以克服传导传热的局限性。本文概述了该技术、资格测试计划和资格测试数据。