Simulation and optimization of novel control methods for improving field operation of absorption chiller ice storage system

用于改善吸收式制冷机冰蓄冷系统现场运行的新型控制方法的仿真和优化

基本信息

  • 批准号:
    543217-2019
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.82万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Collaborative Research and Development Grants
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2019-01-01 至 2020-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Absorption chillers are devices that make use of a heat source to drive a cooling/refrigeration process. These systems are attractive as they can be driven from unconventional energy sources like waste heat, heat recovered from cogeneration, or solar thermal heat, making them ideal for use in district trigeneration systems and decentralized locations. Ammonia-based absorption chillers are unique since they are capable of producing ice, which if stored and managed correctly can act as a buffer to integrate mismatched time-varying heat sources and cooling loads, thus increasing energy system efficiency. Despite these benefits, these systems are seldom used in practice since little is known regarding their part-load performance and operability. The current project aims to develop novel methods and technologies for improving the current state-of-the-art in ammonia-based absorption chiller systems. Two distinct yet complementary approaches will be used. The first approach involves numerical system modelling to optimize thermodynamic efficiency, component sizing, control strategies, and cost. The second approach involves the design, testing, and prototyping of a novel real-time PID controller gains optimizer for the system. Two highly skilled PhD students will carry out this work over the course of four years in collaboration with Canada-based industry partner Thermalfrost Intl. Inc., a current global market leader in commercial-scale thermal chillers. The researchers will provide intellectual property to Thermalfrost via model development and implementation of their findings in next generation devices. Since Thermalfrost chillers are mainly powered by waste and renewable heat sources, large-scale implementation of this technology will play an active role in reducing energy consumption and related GHG emissions in the Canadian cooling sector. The research undertaken in the current project will help train graduate students and extend the numerical analysis capabilities at Carleton University. The anticipated outcomes of the project (i.e. journal/conference publications, intellectual property development) will further scientific knowledge in the field of absorption refrigeration and assist in attracting new business opportunities for Thermalfrost.
吸收制冷机是一种利用热源驱动冷却/制冷过程的装置。这些系统很有吸引力,因为它们可以由非传统能源驱动,如余热、热电联产回收的热或太阳能热能,使其成为区域热电联产系统和分散地点使用的理想选择。氨基吸收式制冷机是独一无二的,因为它们能够产生冰,如果储存和管理得当,冰可以作为缓冲,整合不匹配的时变热源和冷负荷,从而提高能源系统的效率。尽管有这些好处,但这些系统很少在实践中使用,因为人们对它们的部分负载性能和可操作性知之甚少。目前的项目旨在开发新的方法和技术,以改善氨基吸收式制冷机系统的当前最先进水平。将使用两种截然不同但互为补充的方法。第一种方法涉及数值系统建模,以优化热力效率、部件尺寸、控制策略和成本。第二种方法包括设计、测试和样机一种新型的实时PID控制器,为系统优化增益。两名高技能的博士生将在四年的时间里与加拿大的行业合作伙伴TherMalFrost Intl合作开展这项工作。Inc.,目前在商业规模热力冷水机组方面处于全球市场领先地位。研究人员将通过模型开发和在下一代设备上实施他们的发现,为Thermal Frost提供知识产权。由于热霜冷冻机主要由废物和可再生热源提供动力,这项技术的大规模实施将对减少加拿大冷却部门的能源消耗和相关温室气体排放起到积极作用。目前项目中开展的研究将有助于培养研究生,并扩大卡尔顿大学的数值分析能力。该项目的预期成果(即期刊/会议出版物、知识产权开发)将进一步增进吸收制冷领域的科学知识,并有助于为Thermal Frost吸引新的商业机会。

项目成果

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Duquette, Jean其他文献

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