Thèses sur le sujet « Efficienza termica »

La presente ricerca ha l’obiettivo di valutare analiticamente e sperimentalmente le presta zioni di vari tipi di involucro in edifici residenziali ad alta efficienza energetica in clima Me diterraneo, in termini di prestazione energetica, comfort termico e sostenibilità. Gli edifici ad alta efficienza energetica sono oggetto di grande attenzione dato che le re centi Direttive 2010/31/EU e 2012/27/EU introducono come obiettivo lo standard di e dificio a energia quasi zero per le nuove costruzioni. Gli standard tedeschi della Passivhaus rappresentano un valido modello da seguire per climi freddi mentre l’adozione di tale mo dello nei climi Mediterranei determina problemi di surriscaldamento estivo. Le nuove Di rettive hanno di recente sottolineato l’importanza di considerare il clima specifico ma lo sviluppo di tecniche costruttive per involucri energeticamente efficienti adatte ad un clima Mediterraneo rimane ancora una questione aperta. L’obiettivo dello studio è dunque quello di verificare, analiticamente e sperimentalmente, le prestazioni di involucri in legno super isolati, tipici del modello Passivhaus, in climi tem perati con estati calde e di confrontarli con differenti tipologie di tecniche costruttive carat terizzate da maggiore inerzia termica, comunemente adottate nell’area Mediterranea. Si vuole inoltre valutare sperimentalmente e analiticamente il comportamento di una tecnica mista individuata come possibile soluzione al problema del surriscaldamento estivo poiché sul paramento interno dell’involucro leggero e superisolato in legno è stato adottato un pannello di rivestimento massivo. Il metodo adottato consiste in una strategia integrata tra monitoraggi e simulazioni cali brate su dati sperimentali e ha riguardato l’analisi contemporanea di vari aspetti quali la pre stazione energetica, il comfort e la sostenibilità economico ambientale secondo un approc cio multidisciplinare. Lo studio è stato inoltre condotto attraverso l’utilizzo di differenti metodi di valutazione per ogni aspetto analizzato e ha coinvolto una serie di analisi parame triche per generalizzare i risultati a varie zone climatiche, modelli d’uso degli impianti e tec niche di raffrescamento passivo. In edifici residenziali ad alta efficienza energetica localizzati in clima Mediterraneo, dove la prestazione termica estiva è una priorità, soluzioni leggere, pur avendo un minor impatto ambientale, presentano problemi di surriscaldamento che possono essere risolti attraverso l’adozione di opportune strategie passive, tra le quali l’aumento dell’inerzia termica sul lato interno e la ventilazione notturna degli ambienti.
This research is aimed at identifying, analytically and experimentally, the performance of several envelopes in high efficiency residential buildings under a Mediterranean climate, in terms of energy performance, thermal comfort and sustainability. The high efficiency buildings attract considerable attention since the recent Directives 2010/31/EU e 2012/27/EU set as an objective the standard of nearly zero energy building for new constructions. The German Passivhaus standards represent a good model to be followed in cold climates while the adoption of this model in Mediterranean climates caus es summer overheating problems. The new Directives recently highlighted the importance to consider the specific climate, however the development of constructive techniques for energy efficient envelopes suitable for a Mediterranean climate still remains an open question. Therefore the aim of the study is to verify, analytically and experimentally, the perfor mance of super insulated wooden envelopes, typical of the Passivhaus model, in hot summer temperate climates and to compare them with different types of construction techniques characterized by higher thermal inertia, commonly adopted in the Mediterrane an area. The aim is also to evaluate, experimentally and analytically, the behavior of a mixed weight technique identified as a possible solution to the summer overheating prob lem since on the inner side of the lightweight and super insulated wooden envelope, a mas sive panel was adopted. The method adopted set up an integrated strategy between monitoring and calibrated simulations on experimental data, and involved the simultaneous analysis of several aspects such as energy performance, comfort and environmental economic sustainability through a multidisciplinary approach. The study is also carried out through the adoption of different evaluation methods for each analyzed aspect and it involved a series of parametric analyses to generalize the results to various climate zones, use patterns of plants and passive cooling techniques. In high efficiency residential buildings located in a Mediterranean climate, where the summer thermal performance is a priority, lightweight solutions, even if they have a lower environmental impact, present overheating problems which can be solved through the adoption of appropriate passive strategies, such as the increase of the thermal inertia on the inner side and the night ventilation of the environments.

Negli ultimi anni, i veicoli a trazione ibrida si stanno diffondendo in maniera sempre più estesa, rendendo più forte l’interesse dei ricercatori. Con ciò, componenti come motori elettrici, batterie, e convertitori di potenza sono stati interessati da significative innovazioni. Il presente lavoro di tesi di dottorato si focalizza principalmente sui convertitori di potenza, il cui scopo è quello di garantire la conversione di potenza da Corrente Alternata in Corrente Continua, e viceversa, per mezzo di semiconduttori come IGBT, DIODI e MOSFET. Nonostante i convertitori di potenza raggiungano tipicamente efficienze superiori al 90%, essi possono essere interessati da flussi termici nell’ordine di centinaia di W/cm^2. Lo scopo principale di questa tesi di dottorato è quello di eseguire un’analisi termica dettagliata sui sistemi di conversione di potenza. E’ stato sviluppato un tool di simulazione in grado di effettuare simulazioni di tipo elettro-termico (Banco Prova Virtuale). Questo strumento è in grado di valutare qualsiasi topologia di convertitore di potenza considerando un ampio range di condizioni operative. Inoltre, un elevato numero di moduli di potenza può essere esaminato con una potenza di calcolo limitata e bypassando test sperimentali. Tale strumento è in grado di identificare e scartare le configurazioni che presentano una bassa efficienza. In questo modo è possibile focalizzarsi solo sulle soluzioni più promettenti. In questo lavoro, il tool di simulazione è stato accuratamente validato con dati sperimentali e risultati di letteratura. Successivamente, è stata condotta una larga campagna di simulazione su diverse configurazioni di convertitori di potenza. Le prestazioni di tali dispositivi sono state valutate attraverso un accurato calcolo delle dissipazioni sia in condizioni stazionarie che dinamiche. Inoltre, è stato descritto in maniera dettagliata il comportamento dei signoli semiconduttori di potenza. Per garantire prestazioni e affidabilità di tali dispositivi è necessario lo studio di un sistema di raffreddamento. Ci si è concentrati su una strategia di cooling a getti sommersi. Tutto lo studio è stato svolto con un approccio 3D-CFD. Inizialmente, la metodologia di calcolo è stata effettuata su una geometria semplificata che includeva un singolo getto, i cui risultati sono stati confrontati con un caso test sperimentale, ottenendo un’ottima correlazione. Di conseguenza, la metodologia di calcolo è stata adottata per effettuare un dettagliato studio parametrico. E’ stato valutato nel dettaglio l’effetto del diametro, dell’aspect ratio, della disposizione e del numero degli ugelli. L’attività di ricerca ha permesso di comprendere in dettaglio il comportamento dei convertitori di potenza dal punto di vista elettro-termico. La progettazione del PC può essere fortemente supportata dal Banco Prova Virtuale sviluppato, infatti l’individuazione della migliore configurazione dei moduli di potenza è veloce ed accurata. I getti sommersi rappresentano un approccio di raffreddamento efficiente e flessibile per i semiconduttori e la potenza di pompaggio in gioco è piuttosto bassa.
Over the last years, hybrid electric vehicles are becoming increasingly widespread attracting the interest of researchers in this field. Significant innovations have been recently achieved about components like electrical machines, energy storages, and power converters. Focusing on power converter, its function is to ensure the energy conversion from alternating current to direct current sides, and vice versa, by using power semiconductors as IGBTs, DIODEs, and MOSFETs. Despite power electronic devices are usually characterized by efficiencies over 90%, they can be characterized by heat flux densities in the order of hundreds of W/cm^2. The main purpose of the present PhD thesis is to perform a detailed thermal analysis on power conversion systems. An electro-thermal simulation tool (Virtual Test Bench) which can address the power converter design is developed and presented. The tool allows to evaluate any multilevel power converter topologies by covering a wide range of possible operating conditions. Moreover, many power module technologies can be evaluated at low computational cost and by avoiding costly laboratory tests. The proposed tool enables the anticipated identification of designs to be rejected because of their low efficiency. Therefore, the experimental efforts can be only focused on the most promising solutions. In the present work, the simulation tool is successfully validated against experiments and literature results. A large simulation campaign is then conducted by considering a number of power converter configurations. Their performance are evaluated by means an accurate power losses computation in both steady-state and time-dependent conditions. In addition, the behavior of single semiconductors equipping the power converter is detailedly investigated. Performance and reliability of such devices are ensured by means a dedicated cooling system. In the current work, only active cooling systems are taken into account. In detail, the focus is on design and application of submerged impinging jet cooling technique. A 3D-CFD simulation approach is adopted. The simulation methodology is firstly applied on a simplified geometry made by a single jet. For this geometry, results are compared to experimental test case obtaining a good overall correlation. Then, the validated 3D-CFD methodology is adopted to complete a detailed parametric study of jet cooling solution applied in power converters. The effect of nozzle diameter, aspect ratio, arrangement, and number of jets are accurately investigated. The research activity allows to understand in detail the power converter behavior from a thermal point of view. The power converter design process can be strongly supported by the developed Virtual Test Bench, in fact the individuation of the best power module configuration is fast and accurate. Moreover, the tool can be furthermore developed to allow a multi-objective optimization of power converter. Finally, submerged impinging jets represent an efficient and flexible cooling approach for semiconductors with low pumping power level.

Nel seguente elaborato di tesi è stata eseguita una lottizzazione nel Comune di Pieve di Cento (BO), sono stati scelte le stratigrafie delle componenti opache, i componenti vetrati gli impianti e le fonti rinnovabili in modo tale che tutte le unità immobiliari risultassero nZeb. E' quindi stato mostrato il procedimento che ha portato le diverse scelte progettuali eseguito su un software di simulazione energetica in condizioni semi-stazionarie, necessario per attribuire la classe energetica alle unità immobiliare, le quali sono risultate tutte in classe A4. Successivamente con l'ausilio del software Design Builder è stato creato un modello dinamico, con lo scopo di valutare le condizioni delle u.i in relazione alle diverse temperature orarie; si sono così valutati i consumi durante la stagione invernale ed estiva per i tre edifici modellati, relazionandoli con l'energia prodotta dal fotovoltaico posto in copertura. Con lo scopo di diminuire ulteriormente i consumi sono state proposte due diverse stratigrafie di pareti. E' stato creato un nuovo modello in condizioni semi-stazionarie per le due casistiche e si è osservato come i consumi diminuissero ulteriormente. A partire dal modello semi-stazionario si è individuata la stratigrafia più performante e si è implementata su Design Builder ciò ha permesso di valutare le diminuzioni in termini di consumi orari per i tre edifici. Infine è stata definita la stratigrafia in grado di garantire un miglior comfort nella stagione estiva e si è dimostrato come essa riesca a far ridurre notevolmente il numero di giorni in cui è necessario che sia attivo l'impianto di raffrescamento.

Alla base di questo elaborato vi è lo studio che ha portato alle scelte finali per le opere di riqualificazione energetica della centrale termica di un condominio sito a Bologna, seguito dall’elaborazione dei dati di consumo raccolti nel periodo successivo ai lavori. Lo studio di un caso specifico del genere ben si colloca in quella che è la situazione vigente oggi in Italia: infatti la problematica risiede non solo nei bassi standard energetici che erano a quei tempi sufficienti, ma anche nella degradazione a cui tali edifici sono andati incontro. Oggi queste condizioni non sono più sostenibili e dunque è necessario concentrarsi non solo sui target da raggiungere quando si costruisce, ma soprattutto su quelli da ottenere mediante delle riqualificazioni di edifici esistenti. Questo comporta il nascere di numerose problematiche che rendono più difficile operare sull’”esistente” poiché non poche sono le costrizioni e le limitazioni che implicano l’esclusione di alternative valide.La tesi si articola in cinque capitoli: il primo permette di contestualizzare il caso studio in quello che è il panorama nazionale in termini di normativa vigente. Il secondo capitolo mostra lo stato di fatto dell’impianto termico del condominio studiato mettendo in evidenza le principali criticità. È col terzo capitolo che inizia lo studio vero e proprio dell’intervento ottimale: vengono effettuati i calcoli necessari a un corretto dimensionamento dell’impianto di riscaldamento e dell’impianto di produzione di ACS. L’ulteriore passo consiste nella scelta dei singoli componenti della centrale termica che viene mostrata dettagliatamente nel capitolo 4; quando possibile vengono esposte le diverse opzioni applicabili e quindi confrontate al fine di compiere la scelta migliore. Il quinto capitolo, infine, esprimendosi in termini economici permette di analizzare le prestazioni dell’impianto dopo la riqualificazione e di confrontare i dati ottenuti con quanto era stato previsto prima dei lavori.

Il calore a bassa temperatura (LTH), inferiore a 100°C, è una forma di energia largamente disponibile che viene dispersa nell’ambiente, senza alcun utilizzo. La conversione di questo tipo di energia in elettricità aprirebbe le porte allo sfruttamento di fonti energetiche come il calore solare, geotermico e di scarto industriale. La conversione di LTH in elettricità non è però un processo efficiente a causa dei limiti posti dalla termodinamica, con la cosiddetta legge di Carnot, oltre che ai limiti tecnologici che riducono ulteriormente la conversione di questa forma di energia. I dispositivi preposti per convertire LTH in elettricità devono poter operare con alte efficienze e potenze, e devono essere facilmente scalabili ed economici. Purtroppo, attualmente nessun dispositivo è in grado di effettuare questa conversione con potenze ed efficienze abbastanza elevate da giustificare gli alti costi (materiali, operazionali e manutenzione) e la complessità dei dispositivi stessi ed è per questo motivo che LTH non trova tutt’ora alcuna applicazione Questo progetto di ricerca si è focalizzato sullo sviluppo di un dispositivo in grado di convertire LTH in maniera efficiente e con alte potenze. Tale dispositivo, chiamato Thermally Regnerable Redox-Flow Battery, TRB, è una batteria a flusso ricaricabile termicamente. Il dispositivo conta due diverse processi: la produzione energetica, che avviene in una cella elettrochimica in grado di produrre elettricità alle spese dell’energia libera di mescolamento di due soluzioni acquose dello stesso sale ma a diversa concentrazione. Quando le due soluzioni raggiungono la stessa concentrazione, la soluzione esausta viene mandata al secondo processo: un distillatore sottovuoto che rigenera il gradiente di concentrazione tra le due soluzioni sfruttando risorse di LTH. L’efficienza totale del dispositivo è quindi data dal prodotto tra l’efficienza della cella elettrochimica e l’efficienza del distillatore. Studi termodinamici dimostrano che per incrementare tale efficienza è fondamentale lavorare sull’efficienza del distillatore, il cui valore dipende dalla scelta del soluto e del solvente. In particolare, per questo lavoro di ricerca si è scelto di operare con soluzioni acquose di NaI/I2 e LiBr/Br2. I risultati raggiunti e le principali attività di ricerca vengono riportate brevemente in questo abstract: Con la determinazione dei coefficienti di attività, si è calcolato l’energia libera di mescolamento e il potenziale a circuito aperto per entrambi i set di soluzioni (NaI e LiBr). Le celle elettrochimiche sono state sviluppate specificamente per entrambi I sistemi studiati e test elettrochimici hanno permesso di valutare le performance dei due dispositivi, come potenza ed efficienza elettrochimica. La distillazione è stata modellizzata in modo da definire le condizioni ottimali di lavoro e determinare l’efficienza del processo.
Low-Temperature Heat (LTH), below of 100°C, has elicited great interest among the scientific community, as a source of energy since it does not see any form of utilization as it is currently simply released into the environment. Its conversion would open the doors to the exploitation of a huge amount of energy as well, such as geothermal, solar, and industrial waste heat. The conversion efficiencies of LTH are low because of the limitations imposed by Carnot law, as well as the existence of technological limits which further reduce the efficiency of the conversion of LTH. In order to be suitable for extensive industrial production, LTH converters should show high power densities, scalable and efficient whilst being cost-effective; to this point, the devices proposed for this afore mentioned application all failed to achieve suitable efficiencies and power density, making the LTH conversion unfeasible. This PhD project was focused on the design of a device called Thermally Regenerable Redox-Flow Battery (TRB) consisting of a redox-flow battery that can be recharged by a thermal process. The device is based upon a two-stages technology composed by a “power production” stage and a “thermal” stage: power production happens in an electrochemical cell which release electricity at the expenses of the mixing free energy of two water solutions of the same salt at different concentrations, referred to as a concentration cell. When the two solutions reach the same concentration, the exhausted fluid is sent to the second stage, the thermal process, which regenerates the initial mixing free energy, by exploiting LTH sources, through vacuum distillation. The efficiency of the technology is the product between the efficiencies of the units in the device where both stages happen: the electrochemical cell, engineered for power production, and a distillation unit, designed to be responsible for thermal conversion. NaI/I2 and LiBr/Br2 water solutions will be the most discussed redox couple in this thesis, as result of thermodynamic analysis that have shown the importance related to the solvent and salt choice to ensure high energy conversion efficiencies. The achieved results, as well as the main research activities, are briefly reported here: starting from the determination of the activity coefficients, mixing free energy of the initial solutions, and the open circuit voltage of the electrochemical are calculated. Electrochemical cells are specifically designed for both systems while electrochemical tests are performed to evaluate the main performances of the devices, such as power density and electrochemical efficiency. Modeling of the operational conditions of the thermal stage allows to determine the distillation efficiency for both the solutions. The initial experiments prove an unprecedented heat-to-electricity efficiency for both the systems: 3% for TRB-NaI and 4-5% for TRB based on LiBr, depending on the thickness of the membrane with a power density output of almost 10 W m-2 for both technologies, which opens various possibilities to implement further improvements into this new class of energy storage/converter devices.

L’attualità del settore tecnologico e le potenzialità dei generatori termoelettrici sono stati il punto di partenza per condurre un approfondimento mirato alla caratterizzazione sperimentale dei 6 moduli a base di bismuto di tellurio e di modello TEG2-126LDT. È stata effettuata un’analisi preliminare dei moduli in modo da comprendere al meglio condizioni operative, potenzialità, proprietà termoelettriche, parametri caratteristici e approfondire il principio di funzionamento della generazione termoelettrica. Per la raccolta dei dati sperimentali è stato allestito un banco prova che si compone di una struttura di supporto, quattro elementi riscaldanti collegati in parallelo per simulare la sorgente di calore, due ventole per il raffreddamento ad aria e Arduino Mega 2560 come sistema di acquisizione delle misure di temperatura e tensione. Le misure di interesse sono state effettuate attraverso il modulo DC0-25V per la tensione generata da ogni modulo in regime di carico disaccoppiato e le termocoppie di tipo “K” per la misura delle temperature sul lato riscaldato e raffreddato del TEG. Il modello di TEG analizzato è impiegato nella conversione di calore alle basse temperature, cioè fino a 200°C a cui corrisponde una tensione a vuoto generata pari a 8.6 V. Sulla base delle curve caratteristiche ottenute è stato calcolato il coefficiente di Seebeck. L’analisi sperimentale è stata approfondita a sua volta ricercando i parametri prestazionali, ossia il valore della figura di merito ZT e dell’efficienza di conversione del calore in potenza elettrica. I risultati ottenuti attestano le scarse efficienze raggiunte dai generatori termoelettrici che attualmente non presentano caratteristiche competitive nella sostituzione dei principali sistemi di produzione dell’energia. Si è ipotizzato infine il funzionamento dei moduli nella condizione più favorevoli, cioè di massima generazione di tensione quando è applicata una differenza di temperatura pari a 170°C.

Un fenomeno astrofisico in grado di liberare una enorme quantità di energia, ben superiore a quella che scaturisce dalle reazioni di conversione di H in He nelle stelle, è l’accrescimento: esso si osserva nei più disparati ambienti astrofisici, dalle protostelle ai sistemi binari, dalle stelle di neutroni ai buchi neri. In questo elaborato cercherò di chiarire come avviene un processo di accrescimento, come può dar luogo ai dischi di accrescimento, come questi ultimi si formano nei sistemi binari, influenzando l’evoluzione delle stelle che li compongono, e infine come essi contribuiscono all’emissione di una Galassia Attiva. Nel Capitolo 1 tratterò un particolare caso di accrescimento sferico, valido sotto precise condizioni, che in generale però non si riscontrano in ambienti astrofisici. Il modello, che fu teorizzato da Bondi, tuttavia è importante perché permette di capire in prima approssimazione che cosa è l’accrescimento e quali conseguenze può avere. Nel Capitolo 2 discuterò come si ricava il limite di Eddington e perché sia così importante non solo per i processi di accrescimento. Nel Capitolo 3 infine, dopo una breve introduzione qualitativa, volta a spiegare quali siano i principali responsabili del fenomeno dell’accrescimento in un disco in ambiente astrofisico, mi concentrerò su due casi: i dischi di accrescimento in sistemi binari, dei quali spiegherò come e perché si formano, quali sono le quantità fisiche rilevanti che li caratterizzano e come influenzano l’evoluzione delle stelle che li compongono; i dischi di accrescimento nelle Galassie Attive e il processo con cui essi emettono.

Blood is a highly accessible body fluid that is rich in biological information; it is widely accepted that this is the most popular diagnostic sample available within a clinical environment. The measurement of cellular and non-cellular blood components, including blood cells, electrolytes, metabolites, lipids and proteins can aid clinicians in establishing an individuals' health status and can also function to diagnose and monitor the progression of disease. An alteration in an individuals' physiological state, such as the presence/absence of disease, will often lead to an alteration in protein expression. The accurate identification and measurement of proteins found in the non-cellular component of blood, known as plasma, could provide key information relating to a multitude of biological processes. Blood plasma is considered to contain the most comprehensive proteome of the body, as it is in contact with every cell, tissue and organ. Enthused by the clinical potential of this biological fluid there has been a drive within the proteomics community to develop robust proteomic platforms for the analysis of the blood plasma proteome. Coupled with powerful technologies, such as chromatography and mass spectrometry, there has been some success. Initiatives, such as the human plasma proteome project (PPP) have strived to standardised and collate data across laboratories with the objective of the global analysis and quantification of the plasma proteins. Unfortunately, as yet the plasma proteome remains to a large degree undiscovered, or more suitably 'hidden'. Blood plasma contains many proteins from all parts of the body. Tensioned against these desirable features are two disadvantages that have thus far hindered most plasma proteomic studies: high complexity and large dynamic range. The quantitative dynamic range of the human plasma proteome spans over 10 orders of magnitude with a small number of high-abundance proteins dominating approximately 99% total protein concentration, with albumin alone constituting approximately 50% total plasma protein. The dominance of the plasma proteome by such high-abundance proteins has inhibited the ability of most proteomic studies to access those proteins considered low-abundance. This is especially problematic when one considers that those proteins that constitute approximately 1 % total plasma protein, such as tissue leakage proteins, are considered to be extremely important in protein biomarker discovery. The analytical challenges imposed by blood plasma have thus far hampered efforts to delve deep into the proteome; presently no analytical technique has been presented that can fully exploit the full potential of plasma for medicine and therapeutics. A reduction in analyte complexity and improvements in analytical instrumentation are the most common approaches to combat the complexity and dynamic range problems associated with the study of the plasma proteome. Although the selective removal of high-abundance proteins via immunodepletion is an attractive approach to address the dynamic range issue, many of the high-abundance plasma proteins, such as albumin, have been shown to associate with other proteins. Thus, selective depletion will lead to the non-specific removal of other proteins. Other strategies aim to selectively target specific amino acid residues for enrichment, however utilising such an approach might lead to the over or under-representation of certain proteins. A positional proteomics approach targets one of two locations common to all proteins; the N- terminus or the C-terminus. This investigation focuses on the adoption of a positional proteomics strategy to selectively enrich the N-terminal peptides of the human plasma proteins. A reduction in sample complexity is observed when compared to a traditional 'shot-gun' proteomic approach. The absolute measurement of proteins is particularly important for protein biomarker validation/verification and for the development of our own understanding of biological processes. The development ofa QconCAT protein that is a concatomer ofN-terminal peptides, each a surrogate for its parent plasma protein, has the potential to provide absolute measurement of N-terminal peptides in a multiplexed manner. Utilising highly sensitive and selective mass spectrometric techniques such as selected reaction monitoring (SRM) in combination with the N-terminal enrichment strategy and QconCAT technology there is potential to selectively target and quantify N- terminal peptides in a high-throughput manner. Utilising N-terminal enrichment as a tool for human plasma proteome analysis gives an insight into the magnitude of enzymatic processes that specifically target the N-terminal portion of a protein. Such exo- and endo- proteolytic activity could prove significant for biomarker research. Although dynamic range is still a major problem, the N-terminal enrichment strategy demonstrates its utility as a tool for profiling the human plasma N-terminome. The global analysis of the plasma proteome will most likely require a combination of proteomic approaches that will specifically target and enrich sub-sections of this unique proteome.

The implications of travel time uncertainty on the operational efficiency of airport terminals have until now not been examined. With the forecast growth in congestion levels predicted for all modes of transport, not only will travel time uncertainty increase but its impact may increase also. The first part of this thesis covers the analysis of two passenger surveys conducted at Manchester Airport and Birmingham Airport. These surveys had the objective of providing evidence to support or dispute the belief that air travellers react to travel time uncertainty. The research identifies that passengers do react by allowing margins of safety for their access journeys, and that this change in behaviour will modify the arrival distribution patterns at airports. The second part of this thesis examines how airport passenger flows could be altered by a change in the arrival distribution of originating passengers at airport terminals. Three airports - Manchester, Birmingham and East Midlands International - are modelled using a simulation tool and tested to assess how a shift in arrival distribution affects queuing and peak passenger volumes within the airport terminal. The findings of this thesis show that airport passenger terminal operational efficiency is affected by access journey time uncertainty. It also identifies that passenger decision making can only be explained by various combinations of factors. Possible methods of minimising the effects of travel time uncertainty are considered. The advantages and disadvantages of access journey time uncertainty for airports and airlines are discussed. It concludes that, to be successful in overcoming negative aspects, both parties must provide a service that results in customer satisfaction. This is the only sure way to maintain their respective revenue levels and secure their future in what is becoming an increasingly competitive industry.

L'elaborato parla delle nuove tecnologie per la costruzione di edifici ad elevata efficienza energetica, con tutte le caratteristiche e restrizioni per poter rientrare nella classe passivhaus. In particolare, si approfondiscono gli argomenti riguardanti i pannelli fotovoltaici e termici, il sistema di ventilazione meccanica controllata e il sistema geotermico. All'interno è presente anche un confronto tra un impianto fotovoltaico ibrido e stand alone, per dimostrare il fatto che ancora è sconveniente realizzare impianti completamente distaccati dalla rete elettrica nazionale.

Feedforward neural networks have been widely studied and used in many applications in science and engineering. The training of this type of networks is mainly undertaken using the well-known backpropagation based learning algorithms. One major problem with this type of algorithms is the slow training convergence speed, which hinders their applications. In order to improve the training convergence speed of this type of algorithms, many researchers have developed different improvements and enhancements. However, the slow convergence problem has not been fully addressed. This thesis makes several contributions by proposing new backpropagation learning algorithms based on the terminal attractor concept to improve the existing backpropagation learning algorithms such as the gradient descent and Levenberg-Marquardt algorithms. These new algorithms enable fast convergence both at a distance from and in a close range of the ideal weights. In particular, a new fast convergence mechanism is proposed which is based on the fast terminal attractor concept. Comprehensive simulation studies are undertaken to demonstrate the effectiveness of the proposed backpropagataion algorithms with terminal attractors. Finally, three practical application cases of time series forecasting, character recognition and image interpolation are chosen to show the practicality and usefulness of the proposed learning algorithms with comprehensive comparative studies with existing algorithms.

Gli sport automobilistici nascono insieme ai veicoli stessi. Sin dall’inizio sono un terreno di prova ideale per le nuove tecnologie e un modo per le case automobilistiche di promuoversi. Col passare del tempo, macchine da corsa e macchine stradali sembra abbiano intrapreso direzioni divergenti. Negli anni che portano al 2014, è stato fatto un ingente sforzo per rendere la Formula 1 più rilevante verso la tecnologia stradale. Un obiettivo è diventato minimizzare il consumo specifico di carburante. Oggigiorno i motori F1 sono tra i più efficienti al mondo. Risulta evidentemente interessante valutare quali tecnologie potrebbero essere trasferite ad altre applicazioni. Oltre alla potenziale tecnologia sfruttabile in altri settori, l’ambiente delle corse è anche stimolante per la rapidità dei cicli di sviluppo. Dal momento che i tempi dei modelli si fanno via via più stringenti anche per il mondo della strada, forse alcuni elementi metodologici possono essere fonte di ispirazione. Lo scopo di questo lavoro è quindi vagliare se tecnologie e metodologie derivate dalle moderne auto di gara possano essere applicate ai veicoli stradali ad alta prestazione. In primo luogo sono stati considerati i differenti obbiettivi e vincoli legati a veicoli stradali e veicoli da corsa. Un obbiettivo comune è la performance a pieno carico, mentre un vincolo significativo presente esclusivamente per i veicoli stradali, è la legislazione in termini di emissioni. I sistemi di combustione con precamera sono riconosciuti come mezzi promettenti per far convergere gli obbiettivi di prestazione di entrambe le applicazioni, anche se la loro introduzione sulle macchine stradali ha mostrato maggiore problematicità. Vengono qui presentati un nuovo concetto di motore a precamera in ottica stradale e i risultati sperimentali ottenuti. Qualsiasi concetto di combustione si scelga, una limitazione chiave nelle prestazioni rimane la detonazione. Viene presentato uno studio di letteratura che copre un secolo di attività in questo campo. Nonostante tutti i contributi esistenti, esiste una lacuna tra l’interpretazione dei tipici risultati sperimentali e i complessi modelli “di principi primi” di combustione e fluidodinamica. Si propone un semplice modello acustico delle camere di combustione del motore reso in CFD. Si mostra come questo aiuti alla comprensione di cosa succede tra l'autoaccensione e le misurazioni della pressione dei cilindri. Si propongono inoltre altre modalità di utilizzo di tali modelli per l’identificazione dei punti di detonazione, con un ridotto numero di sensori rispetto alle tecniche standard. Vengono proposti anche nuovi indici di detonazione e tecniche di controllo. Il combustibile è stato storicamente un’area chiave nelle ricerche legate alla detonazione. La Formula 1 è caratterizzata dalla possibilità di utilizzare carburanti messi a punto su misura per ogni costruttore di motori. Pur non essendo possibile farlo per i motori stradali, è stato dimostrato che, utilizzando strumenti di ricerca identici, è possibile produrre un carburante surrogato di una benzina commerciale ad alto numero di ottano. Questa mostra una performance molto simile a quella commerciale di riferimento nei test sul motore. Infine, si discute dello sviluppo accelerato attraverso l’uso delle strutture moderne per testare interi veicoli e metodi rapidi per la ottimizzazione ciclica dei parametri di iniezione. Attraverso l’attività presentata, si mostra come, nonostante l’apparente divergenza tra la tecnologia stradale e quella di gara, molte delle cose apprese proprio grazie alle corse possono essere sfruttate nell’ambito dei moderni veicoli per passeggeri. Sono anche proposte nuove tecniche che possono aiutare nello sviluppo di entrambi i gruppi propulsori. In quello che alcuni considerano come il canto del cigno dei motori a combustione interna, si dimostra come ci sia ancora molto potenziale da esplorare.
Motorsport is almost as old as the motor vehicle itself. Since the beginning it has been used as a proving ground for new technology and as a means of marketing for automotive brands. As time has gone by however, road and race cars would appear to have diverged. In the years leading up to 2014, there was a concerted effort to make Formula 1 more road relevant. Formula 1 effectively became a competition to minimise specific fuel consumption. These engines are now among the most efficient spark ignition units on the planet, hence evaluating what technologies could potentially be transferred to other applications has obvious appeal. In addition to potential for technology transfer, the racing environment is also intriguing due to rapid development cycles. As model development times are also coming under increasing pressure in the road car world, perhaps elements of racing development methodology can inspire new approaches to shortening time-to-market of passenger car vehicles. The aim of this work is therefore to examine which technologies and methodologies from modern race-car engineering can be applied as they are, or with opportune modifications, to high performance road vehicles. Firstly, the differing objectives and constraints of road versus race development are considered. A significant common objective is full load performance. A significant constraint, present only for road cars, is emissions legislation. Prechamber ignition systems are identified as a promising means of meeting performance targets for both applications, although their introduction in road cars is shown to be more problematic due to the additional constraints. A new prechamber concept engine is introduced and experimental results are presented. Whichever combustion concept is chosen, a key performance limitation is knock. As this is a topic that has been studied almost since the birth of the automobile, there is a rich vein of literature available. A detailed literature survey is presented covering a century of activity in the field. Despite all the existing contributions, a gap is identified between typical experimental results interpretation and complex “first principles” CFD models. A simple acoustic model of engine combustion chambers is proposed and constructed in CFD. This is benchmarked against historic literature and modern engine data. It is shown to help understand what occurs between autoignition events and cylinder pressure measurements. Opportunities to use such modelling for knock location identification, with a reduced number of sensors in comparison to standard techniques, are also presented. New knock calibration and control techniques are also proposed. Fuel has historically been a key area of knock research. Formula 1 features tailored fuels for each engine manufacturer. Although this is not possible for road cars, a similar fuel development workflow using Rapid Compression Machine and Shock Tube facilities is demonstrated to produce a surrogate version of a full boiling range high octane gasoline. This is shown to perform very similarly to the reference blend during on-engine testing. Finally, accelerated development through use of powertrain facilities for whole vehicle testing and cyclic optimisation of injection parameters is discussed. Through the activity presented, it is shown that despite the apparent divergence in road and race car technology, much of the learning taken from a racing environment can be harnessed for modern passenger cars. New approaches which can aid in development of both powertrain types are also demonstrated. In what some consider the last days of the internal combustion engine, it is shown that there is still much potential left to explore.

The effect of competing food sources on termite consumption of hexaflumuron bait and subsequent mortality was examined. Also, the effect of hexaflumuron on the termite gut fauna was evaluated to determine if hexaflumuron could kill termites via a secondary mode of action. Hexaflumuron consumption in no-choice and choice tests was evaluated at 2d and 5d. Total diet consumption was not different between the treatment groups. Hexaflumuron consumption was reduced by a factor of 3 in the presence of a competing control diet and reduced by a factor of 57 in the presence of an inulin diet. In the choice test, termites preferred inulin over hexaflumuron. Termite mortality after hexaflumuron consumption was quantified at 5d, 15d, 20d, 25d, and 35d in three treatment groups. Mean mortality for termites fed only hexaflumuron diet was significantly higher than termites fed only control diet. Mean mortality for termites given a choice was no different than mortality for termites fed only hexaflumuron or control diet. LT50s for termites fed control diet, hexaflumuron diet, or both diets in the choice test, were 24.4d, 18.7d, and 20.6d, respectively. The choice test LT50 did not differ from the LT50 of either no-choice test. Termites fed only hexaflumuron diet had an earlier LT50 than termites fed only control diet. The effect of hexaflumuron on gut fauna survival was evaluated at 5d and 15d. No significant differences were found in total numbers of protozoa in termites fed either hexaflumuron or control diet. Pyrsonympha was the only protozoa significantly reduced by hexaflumuron consumption.
Master of Science

Optimizing the production of useful macromolecules from transgenic microorganisms is crucial to biopharmaceutical companies. Improving bacterial growth and replication depends largely on the efficiency of translation, which is rate-limited by initiation. Among the most important interactions between the mRNA translation initiation region (TIR) and the translation machinery is the association between the Shine-Dalgarno (SD) sequence in the TIR and the complementary anti-SD (aSD) sequence which is located within a short unstructured segment that includes the 3’ terminus (3’ TAIL) of the mature 16S rRNA. However, the mature 3’ TAIL has been poorly characterized in the majority of bacteria, rendering optimal SD/aSD pairing unclear in these species. In light of this, we established a novel strategy to characterize the mature 3’ TAILs of bacterial species that leverages the availability of publically stored RNA sequencing (RNA-Seq) data. In chapter 2, we devised a RNA-Seq-based approach to successfully recover the experimentally verified 3’ TAIL in E. coli (5’-CCUCCUUA-3’) and resolve inconsistencies surrounding the identity of the 3’ TAIL in Bacillus subtilis. In chapter 3 we improve the method introduced in chapter 2 to clearly and more reliably define the 3’ TAIL termini for 13 bacterial species with available protein abundance data. Our results reveal considerable heterogeneity in the termini of 3’ TAILs among closely related species and that sites downstream of the canonical CCUCC aSD motif are more important to initiation than previously believed. My research contributes to advance our understanding in microbial translation efficiency in two significant ways: 1) providing an RNA-Seq-based approach to characterize rRNA transcripts, and 2) elucidating optimal recognition between protein-coding genes and the rRNA translation machinery.

Detta examensarbete är en fallstudie på ett företag som är verksamt inom transportbranschen. Företaget upplever idag problem med internpallar som försvinner från deras terminal i Stockholm. Genom att effektivisera hanteringen av internpallarna tros svinnet kunna minska. Syftet med studien är att kartlägga hur hanteringen av internpallar fungerar idag för att undersöka om det finns förbättringsmöjligheter. Med hjälp av kartläggningen har flertalet problem kopplade till hanteringen kunnat identifieras. En riskanalysmatris användes för att rangordna problemen och därigenom tydliggöra i vilken ordning problemen borde åtgärdas. Dessa problem ligger till grund för de rekommendationer som författarna presenterar i rapporten.

Il presente lavoro di tesi si focalizza sull’analisi delle prestazioni energetiche di un edificio residenziale appartenente al complesso PEEP di Corticella. L’edificio è stato oggetto negli ultimi anni di interventi di riqualificazione energetica da parte della ESCO Geetit.srl del gruppo Termal di Bologna. La tesi ha come obiettivo ultimo la dimostrazione dei risultati ottenuti grazie agli interventi a cui è stato sottoposto e l’evoluzione dei consumi che potrebbero portare a ulteriori strategie e soluzioni migliorativi. L’argomento viene introdotto attraverso una panoramica riguardante gli interventi di efficientamento applicabili su edifici residenziali in accordo con le norme vigenti. Si descrivono in seguito gli interventi di riqualificazione energetica a cui è stato sottoposto lo stabile negli ultimi anni prendendo in esame i consumi storici e attuali in modo tale da pesare i miglioramenti ottenuti nella condizione post interventi. Si è proceduto con un’analisi comportamentale, tramite stumenti di monitoraggio e questionari agli utenti. Infine si è valutata la prestazione energetica dell’edificio tramite modellazione in regime dinamico con il software Design Builder, sia nel caso di edificio non coibentato sia nello stato attuale (coibentato), così da poter proporre ulteriori soluzioni migliorative.

Lo studio riguarda la valutazione dell’effetto di pretrattamenti termici, chimici e fisici sull’efficienza di conversione di biomasse lignocellulosiche di scarto (sfalci e potature di verde urbano e privato) in biometano. I risultati di laboratorio hanno mostrato che il pretrattamento che dà la resa più alta di conversione è la steam explosion; infatti ha permesso di ottenere una resa in biometano pari al 52% della resa teorica. La steam explosion è stata applicata agli sfalci e potature, poi somministrati ad un impianto sperimentale di digestione anaerobica. In questa fase sperimentale (di conduzione continua durata 9 mesi) è stata coinvolta Hera Ambiente Spa: i primi mesi il digestore è stato alimentato con biomassa lignocellulosica tal quale e successivamente con il medesimo tipo di biomassa sottoposta a steam explosion. Sono state eseguite analisi sul biogas, sulla biomassa in entrata e in uscita, ed è stata monitorata la composizione del gas e la concentrazione dei VFA. La prima fase dello studio ha mostrato performance soddisfacenti, prossime a quelle osservate nei test in batch. Successivamente la performance è peggiorata, con un rallentamento della produzione di gas ed un progressivo incremento della concentrazione di VFA, fino ad arrivare a poche settimane dalla fine dello studio in cui il digestore è entrato in condizione di acidosi. La resa in CH4 a fine studio è risultata pari al 27% del metano teorico producibile. La causa probabile di tale risultato è stata l’elevato contenuto di carbonio rispetto all’azoto della biomassa: il rapporto C/N dalle analisi elementari è risultato pari a 53, che non rientrando nell’intervallo 20-30 ottimale per la digestione anaerobica, può determinare sul lungo periodo, un’attività biologica ridotta. Una delle soluzioni è quella di operare una co-digestione dei materiali di scarto lignocellulosici con materiali di scarto dell’industria zootecnica, che contrariamente presentano un rapporto C/N compreso tra 10-20.

Questa tesi di laurea si occupa di valutare degli interventi di miglioramento dell’efficienza energetica per un’industria ceramica. In coerenza con gli impegni assunti nel pacchetto Clima Energia, il Decreto legislativo n° 102 del 4 luglio 2014, stabilisce l’obiettivo nazionale di risparmio energetico che consiste nella riduzione, entro il 2020, di 20 milioni di tonnellate equivalenti di petrolio dei consumi di energia primaria, conteggiati a partire dal 2010. Inoltre tale decreto stabilisce un regime obbligatorio di efficienza energetica costituito dal meccanismo dei certificati bianchi, il quale dovrebbe contribuire al raggiungimento del 60% dell’obiettivo. Sulla base di queste direttive è stato effettuato presso uno stabilimento ceramico uno studio di fattibilità che si articola nelle seguenti fasi: 1.Analisi energetica del sistema attuale finalizzata all’identificazione delle richieste energetiche in termini di produzione e consumi. 2.Analisi impiantistica finalizzata alla scelta delle macchine e delle soluzioni tecniche di dettaglio. 3.Analisi economica finalizzata alla valutazione del costo di generazione di energia elettrica e termica relativamente ai sistemi oggetto di studio. 4.Valutazione della sostenibilità dell’investimento per ogni opzione considerata, mediante l’applicazione del metodo economico del valore attuale netto (VAN), per ottimizzare il tempo di rientro dall’investimento. Le tipologie di intervento proposte sono: 1)Recupero dell’aria di raffreddamento del forno, che scaldandosi a contatto con la piastrella, ha un contenuto entalpico elevato e quindi può essere utilizzata nel reparto di essiccazione. 2)Sostituzione dei bruciatori esistenti ed obsoleti del forno di cottura bicanale con 192 nuovi kit di bruciatori "autorecuperativi". 3)Implementazione di un impianto di cogenerazione costituito da un motore a combustione interna, recuperando i gas esausti e parte dell’acqua del circuito di raffreddamento ad alta temperatura.

Thesis advisor: James P. Morken
The first highly enantioselective diboration of unfunctionalized terminal alkenes has been developed using a platinum-phosphonite complex. This transformation produces versatile 1,2-bis(boronate)esters that can manipulated chemoselectively to generate a pletheroa of enantioenriched structural motifs. When combined with an appropriate palladium catalyst, the diboration product undergoes an efficient alkyl boron cross-coupling with aryl and vinyl electrophiles producing a wide range of enantioenriched homobenzylic and homoallylic boronates. Alternatively, when the 1,2-bis(boronate)ester diboration product contains an adjacent Z-olefin (derived from diboration of cis-1,3-dienes), allylation to aldehydes can be achieved delivering the syndiastereomer of product exclusively with excellent chirality transfer. Notably, the products obtained from the two described reactions contain an additional boronate moiety, which can be further functionalized through known carbon-boron bond transformations
Thesis (PhD) — Boston College, 2014
Submitted to: Boston College. Graduate School of Arts and Sciences
Discipline: Chemistry

 

 

 

Purpose: The Essay is written on behalf of a company called ”Uppdragsgivaren”. The purpose is to connect theory with the result of the survey and thereby find the critical factors for an optimal placement of the cargo holders in the company’s terminal.

 

 

 

Method: A qualitative case study has been carried out. The theory collection is completed with the result from the survey, which include the information “Uppdragsgivaren“ provides and the result from the survey. The survey is completed with telephone interviews. The survey is sent to seven persons working on similar company as “Uppdragsgivaren”. The study has a combination between the positivistic and hermeneutic view. The result is treated deductive. Theory and empirical are connected and among several theories one is chosen and will be tested on the company. Recommendations are given to “Uppdragsgivaren” and so are suggestions on further studies.

 

Result: The test shows that one part of the model is possible for “Uppdragsgivaren” to use when they want to optimize the cargo holder terminal. Part one of the tested model is independent from frequency and volume, and is therefore not applicable. Part two is applicable and the cargo holders can be arranged based on their volume. The result is thus that the most frequent cargo holder shall be placed on the most accessible area.

 

Submitted by Neusa Fagundes (neusa.fagundes@unioeste.br) on 2018-03-07T14:17:22Z No. of bitstreams: 2 Renathielly_Silva2017.pdf: 3000898 bytes, checksum: dcb5a249a7975fc6e1e08dab916356e8 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5)
Made available in DSpace on 2018-03-07T14:17:22Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Renathielly_Silva2017.pdf: 3000898 bytes, checksum: dcb5a249a7975fc6e1e08dab916356e8 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-10-26
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Civil construction is responsible for a large part of the world's energy consumption, and consequently also for carbon dioxide emissions, since these are directly related to the generation of energy. Life cycle assessment (LCA) is a tool that allows computing the inputs and outputs of a variable in a product, process or part of it, considering the phase of pre-use, use and post-use. In this work the energy flow and the carbon dioxide emissions in internal and external vertical sealing systems (SVVIEs) of a rural residence of social interest were analyzed. The methodology proposed by the NBR ISO 14040 - Environmental management - Life cycle assessment - Principles and structure was adopted to perform energy life cycle assessment (ACVE) and the carbon cycle life cycle assessment (ACVCO2) of these systems. , delimiting the system as a case study for the municipality of Cascavel - Paraná. In this case study, four scenarios were considered, where scenario 1 corresponds to the conventional sealing system, with reinforced concrete structure and ceramic blocks and the other scenarios are alternative systems that are still gaining space in the Brazilian market. Scenario 2 corresponds to structural masonry with concrete blocks, scenario 3 is equivalent to steel framing and scenario 4 is equivalent to the walls of reinforced concrete cast in place. Analyzing the life cycle of the four scenarios it was observed that scenario 1 requires 3.19 GJ / m², scenario 2 requires 2.89 GJ / m², scenario 3 requires 3.47 GJ / m² and scenario 4 requires 2.60 GJ / m², considering that for this there are 100 uses of the form of virgin aluminum. However if we consider the energy that is used with equipment during the use of the building scenario 1 consumes 19.52 GJ / m², scenario 2 requires 19.22 GJ / m², scenario 3 requires 19.20 GJ / m² and the scenario demands 18.93 GJ / m². Analyzing the CO2 emissions during the life cycle of these SVVIEs, it was concluded that for this case scenario scenario 1 emits 0.22 t.CO2 / m² of construction, scenario 2 emits 0.21 t.CO2 / m² of construction , scenario 3 emits 0.18 t.CO2 / m² of construction and scenario 4 emits 0.15 t.CO2 / m² of construction. When considering emissions from the use, the following values are given: 0.61 t.CO2 / m² for scenario 1, 0.60 t.CO2 / m² for scenario 2, 056 t.CO2 / m² for the scenario 3 and 057 t.CO2 / m² for scenario 4. In this way scenario 4 was the most sustainable before the parameters analyzed.
A construção civil é responsável por uma grande parte do consumo mundial de energia, consequentemente também pelas emissões de gás carbônico, uma vez que estas estão diretamente relacionadas à geração de energia. A avaliação de ciclo de vida (ACV) é uma ferramenta que permite computar as entradas e saídas de uma variável em um produto, processo ou parte dele, considerando a fase de pré-uso, uso e pós-uso. Neste trabalho foi analisado o fluxo de energia e as emissões de gás carbônico em sistemas de vedação vertical interna e extarna (SVVIEs) de uma residência rural de interesse social. Para realizar avaliação de ciclo de vida energético (ACVE) e a avaliação de ciclo de vida de emissões de gás carbônico (ACVCO2) destes sistemas foi adotada a metodologia proposta pela NBR ISO 14040 - Gestão ambiental - Avaliação do ciclo de vida - Princípios e estrutura, delimitando o sistema como um estudo de caso para o município de Cascavel – Paraná. Neste estudo de caso consideraram-se quatro cenários, onde o cenário 1 corresponde ao sistema de vedação convencional, com estrutura de concreto armado e blocos cerâmicos e os demais cenários são sistemas alternativos que ainda estão ganhando espaço no mercado brasileiro. O cenário 2 corresponde a alvenaria estrutural com blocos de concreto, o cenário 3 equivale ao steel framing e o cenário 4 equivale as paredes de concreto armado moldado no local. Analisando o ciclo de vida dos quatro cenários percebeu-se que o cenário 1 requer 3,19 GJ/m², o cenário 2 solicita 2,89 GJ/m², o cenário 3 necessita de 3,47 GJ/m² e o cenário 4 demanda 2,60 GJ/m², considerando que para este haja 100 utilizações da fôrmas de alumínio virgem. No entanto se considerarmos a energia que é utilizada com equipamentos durante a utilização da edificação o cenário 1 consome 19,52 GJ/m², o cenário 2 requer 19,22 GJ/m², o cenário 3 necessita de 19,20 GJ/m² e o cenário demanda 18,93 GJ/m². Analisando as emissões de CO2 durante o ciclo de vida destes SVVIEs concluiu-se que para este estudo de caso o cenário 1 emite 0,22 t.CO2/m² de construção, o cenário 2 emite 0,21 t.CO2/m² de construção, o cenário 3 emite 0,18 t.CO2/m² de construção e o cenário 4 emite 0,15 t.CO2/m² de construção. Quando consideradas as emissões oriundas da utilização, têm-se os seguintes valores: 0,61 t.CO2/m² para o cenário 1, 0,60 t.CO2/m² para o cenário 2, 056 t.CO2/m² para o cenário 3 e 057 t.CO2/m² para o cenário 4. Desta forma o cenário 4 mostrou-se o mais sustentável diante dos parâmetros analisados.

The interest in HVAC (Heating, Ventilation and Air-Conditioning) technology has rapidly increased in the last years. HVAC systems have become important in the design of medium-large buildings in order to ensure thermal comfort in the environments with respect to the temperature and humidity of the air. Control, optimisation and maintenance procedures are fundamental in HVAC systems in order to guarantee people comfort and energy efficient solutions in their management. Two different topics are covered in this thesis. Energy Efficient Control of Ice Thermal Energy Storage Systems HVAC plants have recently begun to be matched with thermal energy storage systems. If properly designed, installed, and maintained, these systems can be used to store energy when its cost is low and exploiting it when the price increases. In particular, in HVAC cooling systems, a common thermal storage medium is ice. From a control and optimisation point of view, a cooling plant with ice storage proves to be a complex system. Standard control strategies seem not to be able to achieve the right trade-off between energy efficiency and demand satisfaction. In this thesis, in order to design efficient control strategies for storage systems, a HVAC model with ice storage is developed in a simulation environment. The thermal behaviour of the HVAC system is derived from the mass and energy conservation equations; in particular the ice storage is considered a hybrid system, thus taking into consideration both sensible and latent heat. Three standard control methods are compared with a non-linear predictive control strategy. The simulations results show that the implemented non-linear predictive control strategy provides the best control for the efficient energy management of ice storage systems. Fault Detection in HVAC Systems Operating problems associated with degraded equipment, poor maintenance, and improperly implemented controls, plague many HVAC systems. Fault detection methods can therefore play a key role in monitoring complex HVAC plants, detecting anomalous behaviours in such a way as to keep the systems in their best operational conditions with minimum costs. In this thesis, fault detection and diagnosis methods on variable air volume (VAV) systems are first designed. To this aim, a VAV system model with two zones is developed; the control of system is obtained with a direct feedback linearisation technique. Supervised classification methods are used to detect and diagnose the simulated faults in the model. The simulations results show the good performances of the classification in the detection and diagnosis of the most common faults in VAV systems. Detection methods are then developed for the most relevant faults affecting chillers. To this aim, data collected in the research project 1043-RP promoted by ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers) are used. In this project experimental studies were conducted on a centrifugal water-cooled chiller in order to collect data in both normal and faulty situations. The developed technique is based on one-class classification methods with a novelty detection approach, where only normal data are used to characterize the correct system behaviour. The classification results confirm the effectiveness of the proposed method for the detection of the most common faults in chillers.
Negli ultimi anni l’interesse per la tecnologia HVAC (Heating, Ventilation and Air-Conditioning) è rapidamente cresciuto. I sistemi HVAC sono diventati importanti nella progettazione di edifici medio-grandi al fine di assicurare comfort termico negli ambienti rispetto alla temperatura e umidità dell’aria. Procedure di controllo, ottimizzazione e manutenzione sono fondamentali nei sistemi HVAC al fine di garantire il comfort delle persone e soluzioni energeticamente efficienti nella loro gestione. In questa tesi vengono trattati due diversi argomenti. Controllo Energeticamente Efficiente di Sistemi ad Accumulo di Energia Termica a Ghiaccio Recentemente si è cominciato ad abbinare impianti HVAC con sistemi ad accumulo di energia termica. Se adeguatamente progettati, installati e mantenuti, questi sistemi possono essere usati per accumulare energia quando il suo costo è basso e sfruttandola quando il prezzo aumenta. In particolare, nei sistemi HVAC per raffreddamento, un mezzo diffuso per accumulo termico è il ghiaccio. Da un punto di vista di controllo e ottimizzazione, un impianto per raffreddamento con accumulo a ghiaccio si dimostra essere un sistema complesso. Strategie di controllo standard non sembrano essere capaci di ottenere il giusto compromesso tra efficienza energetica e soddisfacimento della domanda. In questa tesi, al fine di progettare strategie di controllo efficiente per sistemi con accumulo, si sviluppa in un ambiente di simulazione un modello HVAC con accumulo a ghiaccio. Il comportamento termico del sistema HVAC viene derivato dalle equazioni di conservazione di massa e energia; in particolare l’accumulo a ghiaccio viene considerato un sistema ibrido, tenendo così in considerazione sia il calore sensibile sia quello latente. Tre metodi di controllo standard vengono confrontati con una strategia di controllo predittivo non-lineare. I risultati delle simulazioni mostrano che la strategia di controllo predittivo non-lineare implementata fornisce il migliore controllo per una gestione energeticamente efficiente di sistemi con accumulo a ghiaccio. Rilevamento Guasti in Sistemi HVAC Problemi di funzionamento associati ad apparati degradati, scarsa manutenzione, e controlli erroneamente implementati, affliggono molti sistemi HVAC. Metodi di rilevamento guasti possono dunque giocare un ruolo chiave nel monitorare impianti HVAC complessi, rilevando comportamenti anomali in modo da mantenere i sistemi nelle loro migliori condizioni operative a costo minimo. In questa tesi vengono dapprima progettati metodi di rilevamento e diagnosi guasti su sistemi a tutta aria a portata variabile (VAV-Variable Air Volume). A questo scopo, viene sviluppato un modello di un sistema VAV con due zone; il controllo del sistema viene ottenuto con una tecnica di direct feedback linearisation. Metodi di classificazione supervisionati vengono usati per rilevare e diagnosticare i guasti simulati nel modello. I risultati delle simulazioni mostrano le buone performance della classificazione nel rilevamento e diagnosi dei guasti più diffusi nei sistemi VAV. Vengono successivamente sviluppati metodi di rilevamento per i guasti più rilevanti che affliggono i refrigeratori di liquido (chiller). A questo scopo, vengono utilizzati i dati raccolti nel progetto di ricerca 1043-RP promosso da ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers). In questo progetto sono stati condotti studi sperimentali su un chiller centrifugo raffreddato ad acqua al fine di raccogliere dati sia in situazioni normali sia in situazioni in presenza di guasto. La tecnica sviluppata si basa su metodi di classificazione a una classe con un approccio di novelty detection, dove solamente dati normali vengono utilizzati per caratterizzare il comportamento corretto del sistema. I risultati di classificazione confermano l’efficacia del metodo proposto per il rilevamento dei guasti più diffusi nei chiller.

El tubo capilar con intercambio de calor líquido-succión (CT-LSHX) es un componente ampliamente utilizado en refrigeradores domésticos. Trabajos recientes han indicado que la entrada del tubo capilar era bifásica, aunque condiciones subenfriadas estaban medidas a la salida del condensador. El objetivo de esta tesis doctoral es examinar las condiciones reales a la entrada del tubo capilar de un refrigerador doméstico mediante el uso de un banco de pruebas innovador. Se instalaron tubos transparentes a la salida del condensador y a la entrada del tubo capilar con el fin de visualizar el flujo. La campaña de visualización experimental revela que el flujo a la entrada del tubo capilar era bifásico a pesar de la medición de un cierto subenfriamiento, independientemente de la posición del filtro instalado a la entrada del capilar (horizontal o vertical), la dirección del flujo (hacia arriba o hacia abajo) y la carga de refrigerante. Este estudio demuestra también que el filtro no estaba actuando como un acumulador ya que el nivel de líquido del capilar siempre siguió la entrada del tubo capilar, independientemente de la longitud del tubo capilar dentro del filtro. Se plantearon dos hipótesis para explicar el fenómeno: una condición de no equilibrio del refrigerante y/o un desequilibrio entre el caudal másico del compresor y del capilar, es decir, el sistema estaría equipado con un capilar no bastante restrictivo en comparación con las necesidades del compresor. El condensador original refrigerante-aire fue reemplazado por un condensador refrigerante-agua para evaluar, a partir del balance de calor en el condensador de agua, las condiciones del refrigerante a la salida del condensador y, por lo tanto, a la entrada del tubo capilar. Las mediciones indican un flujo bifásico no equilibrado compuesto de vapor y líquido subenfriados a la entrada del tubo capilar. Para verificar si la presencia de flujo bifásico se debía a un desequilibrio entre el caudal másico del compresor y del capilar, el diseño del banco de prueba se modificó utilizando un diámetro de tubo capilar más pequeño y aumentando la velocidad del compresor. Con esta nueva configuración, se alcanzó a llenar de líquido el filtro y, por lo tanto, tener condiciones exclusivamente líquidas a la entrada del tubo capilar. Se realizó una comparación de prestaciones entre un flujo bifásico y un flujo únicamente líquido a la entrada del capilar. Los resultados revelan que el COP fue mayor cuando la entrada del capilar era sólo líquida.
El tub capil·lar amb intercanvi de calor líquid-succió (CT-LSHX) és un component àmpliament utilitzat en refrigeradors domèstics. Treballs recents han indicat que l'entrada del tub capil·lar era bifàsica, encara que condicions sub-refredades estaven mesurades a l'eixida del condensador. L'objectiu d'aquesta tesi doctoral és examinar les condicions reals a l'entrada del tub capil·lar d'un refrigerador domèstic mitjançant l'ús d'un banc de proves innovador. Es van instal·lar tubs transparents a l'eixida del condensador i a l'entrada del tub capil·lar amb la finalitat de visualitzar el flux. La campanya de visualització experimental revela que el flux a l'entrada del tub capil·lar era bifàsic malgrat el mesurament d'un cert sub-refredament, independentment de la posició del filtre instal·lat a l'entrada del capil·lar (horitzontal o vertical), la direcció del flux (cap amunt o cap avall) i la càrrega de refrigerant. Aquest estudi demostra també que el filtre no estava actuant com un acumulador ja que el nivell de líquid del capil·lar sempre va seguir l'entrada del tub capil·lar, independentment de la longitud del tub capil·lar dins del filtre. Es van plantejar dues hipòtesis per a explicar el fenomen: una condició de no equilibri del refrigerant i/o un desequilibri entre el cabal màssic del compressor i del capil·lar, és a dir, el sistema estaria equipat amb un capil·lar no bastant restrictiu en comparació amb les necessitats del compressor. El condensador original refrigerant-aire va ser reemplaçat per un condensador refrigerant-aigua per a avaluar, a partir del balanç de calor en el condensador d'aigua, les condicions del refrigerant a l'eixida del condensador i, per tant, a l'entrada del tub capil·lar. Els mesuraments indiquen un flux bifàsic no equilibrat compost de vapor i líquid sub-refredats a l'entrada del tub capil·lar. Per a verificar si la presència de flux bifàsic es devia a un desequilibri entre el cabal màssic del compressor i del capil·lar, el disseny del banc de prova es va modificar utilitzant un diàmetre de tub capil·lar més xicotet i augmentant la velocitat del compressor. Amb aquesta nova configuració, es va aconseguir omplir de líquid el filtre i, per tant, tindre condicions exclusivament líquides a l'entrada del tub capil·lar. Es va realitzar una comparació de prestacions entre un flux bifàsic i un flux únicament líquid a l'entrada del capil·lar. Els resultats revelen que el COP va ser major quan l'entrada del capil·lar era només líquida.
Capillary tube with liquid-to-suction heat exchanger (CT-LSHX) is a component widely used in household refrigerators. Recent works have indicated that even when measuring subcooled conditions at the condenser outlet, the actual capillary tube inlet is two phase-flow. The aim of this PhD thesis is to examine the actual conditions at the capillary tube inlet of a household refrigerator by using an innovative test bench. Transparent tubes were set up at the condenser outlet and capillary tube inlet. The experimental visualisation campaign reveals that the capillary tube inlet was two-phase flow despite the measurement of a certain subcooling, regardless of the filter position (horizontal or vertical), flow direction (upward or downward) and refrigerant charge. This study also demonstrates that the filter was not acting as an accumulator since the liquid level of the capillary always followed the capillary tube entrance, regardless of the capillary tube length inside the filter. Two hypotheses were then posed to explain the phenomenon: a non-equilibrium condition of the refrigerant and/or an unbalanced matching between compressor and capillary tube, that is, the system would be equipped with a capillary tube with a notably large expansion capacity compared to the needs of the compressor. The original refrigerant-to-air condenser was replaced by a refrigerant-to-water condenser to assess, from the heat balance at the water condenser, the refrigerant conditions at the condenser outlet and therefore, at the capillary tube inlet. Measurements indicate a non-equilibrium two-phase flow composed of subcooled vapour and liquid at the capillary tube inlet. To verify if the presence of two-phase flow was due to unbalanced matching between the capillary tube and compressor, the test bench design was modified by using a smaller capillary tube diameter and increasing compressor speed. Fully liquid conditions at the capillary tube inlet were reached with this new configuration. A performance analysis comparison between a capillary tube inlet composed of vapour and liquid and a capillary tube inlet composed of only liquid was also performed. Results reveal that COP were higher in cases of fully liquid conditions at the capillary tube inlet.
Bardoulet, LV. (2018). Non-adiabatic capillary tubes in high efficiency household refrigerator: an experimental study [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/113170
TESIS

Thesis (MTech (Business Administration))--Cape Technikon, 2004.
The Cape Town Container Terminal (CTCT) facilitates the handling process ofImport and Export containers for the Western Cape and other regions. South African Port Operations (SAPO), a division of the transport parastatal Transnet, is the operator that handles container volumes through the terminal. Due to the nature of its operations, it focuses on service standards within the industry. The International Shipping Industry expects this container terminal to conform by providing the same operational standards and service they receive from other international ports. Container terminal efficiency and productivity were not providing a reliable and efficient service for vessels calling to CTCT. Delays became so endemic that the shipping lines instituted a seventy-five dollar congestion surcharge on each container being handled This surcharge was passed on to the consumer therefore increasing the logistical cost of goods and services. The fact that a shipping line was bypassing Cape Town altogether was an indication that the Terminal was experiencing difficulty in maintaining its port status as a prominent and efficient container terminal at the southern tip of Africa.

La ricerca nell’ambito dell’efficienza energetica degli edifici è cresciuta molto negli ultimi anni, supportata anche dalla direttiva europea sul rendimento energetico degli stessi (EPBD - Energy Performance of Buildings Directive). Recenti studi si concentrano sugli aspetti tecnici dell'integrazione di modelli termici degli edifici con la sensoristica, in modo da attuare decisioni intelligenti in tempo reale ed ottimizzare il funzionamento dell’edificio ed i suoi sottosistemi. In questa tesi si propone un nuovo approccio, basato su misure termografiche di un ambiente interno attraverso l’utilizzo di una termocamera ad infrarossi ed algoritmi di processamento. Ciò consente di ricavare informazioni di scambio termico e di comfort della stanza monitorata, al fine di controllare in modo più efficiente i sistemi di riscaldamento/raffrescamento. La termografia applicata agli edifici è una tecnica ben nota in diagnostica, in manutenzione predittiva di impianti elettrici, così come nell’ispezione di isolamento termico, valutazioni di ponti termici e di mappatura dei contenuti di umidità nelle strutture. L'innovazione alla base dell'approccio proposto, consiste nello sviluppo e nell’applicazione di un sistema termografico compatto e a basso costo controllato automaticamente in posizione. Un modello a parametri concentrati della stanza riceve in input le informazioni estratte dalla elaborazione delle immagini termiche, per calcolare il calore scambiato e il comfort termico. La valutazione delle diverse condizioni di benessere, nelle varie zone della stanza permetterebbe, potenzialmente, un controllo distribuito e modulare dell’impianto di condizionamento al fine di ridurre il dispendio energetico soprattutto in spazi di grandi dimensioni (uffici open-space, musei,..). Inoltre, questo studio mira a dimostrare la fattibilità del sistema di monitoraggio stesso, senza valutarne il consumo energetico rispetto al risparmio generato dalla sua applicazione. Un'analisi di sensibilità del modello è stata effettuata al fine di identificare e quantificare le principali fonti di incertezza. I risultati ottenuti dall’applicazione del sistema ad un caso reale, ad una stanza di tipo ufficio, hanno confermato l’effettiva applicabilità del sistema. E’ stata infine dimostrata la possibilità di integrare le informazioni in output, come il calore scambiato dall’ambiente e il comfort (es. PMV - voto medio previsto, PPD - percentuale di insoddisfatti e temperatura dell'aria dell’ambiente) con il valore di umidità proveniente da un sensore esterno, in modo da ricalibrare in tempo reale il modello a parametri concentrati. A questo scopo, nell’ambito del progetto europeo “Intube” (Intelligent Use of Building Energy Information), è stata sviluppata un’interfaccia di comunicazione con una piattaforma informatica di integrazione (EIIP- Energy Information Integration Platform).
Research in energy efficiency of buildings has grown widely in the last years also supported by Directive of Energy Performance of Building (EPBD). Recent study focuses on technical implementation of the sensor inputs and the thermal models integration to take intelligent decisions, in almost real-time, regarding the operation of the building and its subsystems. This thesis deals with a new approach based on indoor measurements by an infrared camera and image post-processing to derive distributed information on human body surrounding temperatures to be used for a more efficient control. Thermography in buildings is a well-known technique in diagnostics, predictive maintenance of electrical installation as well as in insulation deficiencies and thermal bridges evaluations, air leakage detection and moisture content mapping. The innovation behind the proposed infrared imaging approach consists in involving a compact and low-cost thermographic system automatically controlled in position. A lumped parameter model of the room receives in input the information extracted from image processing to compute exchanged heat rate and thermal comfort. The aim is to provide in real-time the room thermal unbalance information in an efficient and accurate way. The evaluation of different conditions of room’s zones is potentially suitable for multipoint modular HVAC control for energy saving aims e.g. in large spaces. Moreover, this study aims at demonstrating the feasibility of the monitoring system, and in this phase, it is not focused on the energy consumption of the whole system respect to the energy saving that can be reached with it. A sensitivity analysis of the method is performed in order to identify and quantify main measurement uncertainty sources. Results from the real application of the technique in an office room are presented. The possibility of further integrate energy information derived from the developed monitoring device (e.g. PMV - Predictive Mean Vote, PPD - Predicted Percentage Dissatisfied, room air temperature as output, humidity value from external sensor as input) within an Energy Information Integration Platform (EIIP), an advanced data repository application, has been demonstrated.

The growth in air traffic has led to a continuously growing environmental sensitivity in aviation, encouraging the research into methods for achieving a greener air transportation. In this context, continuous descent operations (CDOs) allow aircraft to follow an optimum flight path that delivers major environmental and economic benefits, giving as a result engine-idle descents from the cruise altitude to right before landing that reduce fuel consumption, pollutant emissions and noise nuisance. However, this type of operations suffers from a well-known drawback: the loss of predictability from the air traffic control (ATC) point of view in terms of overfly times at the different waypoints of the route. In consequence, ATC requires large separation buffers, thus reducing the capacity of the airport. Previous works investigating this issue showed that the ability to meet a controlled time of arrival (CTA) at a metering fix could enable CDOs while simultaneously maintaining airport throughput. In this context, more research is needed focusing on how modern arrival managers (AMANs)—and extended arrival managers (E-AMANs)—could provide support to select the appropriate CTA. ATC would be in charge to provide the CTA to the pilot, who would then use four-dimensional (4D) flight management system (FMS) trajectory management capabilities to satisfy it. A key transformation to achieve a more efficient aircraft scheduling is the use of new air traffic management (ATM) paradigms, such as the trajectory based operations (TBO) concept. This concept aims at completely removing open-loop vectoring and strategic constraints on the trajectories by efficiently implementing a 4D trajectory negotiation process to synchronize airborne and ground equipment with the aim of maximizing both flight efficiency and throughput. The main objective of this PhD thesis is to develop methods to efficiently schedule arrival aircraft in terminal airspace, together with concepts of operations compliant with the TBO concept. The simulated arrival trajectories generated for all the experiments conducted in this PhD thesis, to the maximum possible extent, are considered to be energy-neutral CDOs, seeking to reduce the overall environmental impact of aircraft operations in the ATM system. Ultimately, the objective of this PhD is to achieve a more efficient arrival management of traffic, in which higher levels of predictability and similar levels of capacity are achieved, while the safety of the operations is kept. The designed experiments consider a TBO environment, involving a high synchronization between all the involved actors of the ATM system. Higher levels of automation and information sharing are expected, together with a modernization of both current ATC ground-support tools and aircraft FMSs to comply with the new TBO paradigm.
L’increment de tràfic aeri ha portat a una major sensibilitat mediambiental en l’aviació, motivant la recerca en mètodes per aconseguir un transport aeri més ecològic. En aquest context, les operacions de descens continu (CDOs) permeten a les aeronaus seguir una trajectòria que aporta grans beneficis econòmics i ambientals, donant com a resultat descensos amb els motors al ralentí des de l’altitud de creuer fins just abans d’aterrar. Aquestes trajectòries redueixen el consum de combustible, les emissions contaminants i el soroll generat per les aeronaus. No obstant això, aquest tipus d’operacions té un gran desavantatge: la pèrdua de predictibilitat des del punt de vista del controlador aeri (ATC) en termes de temps de pas als diferents punts de la ruta. Com a conseqüència, l’ATC necessita assignar una major separació entre les aeronaus, la qual cosa comporta una reducció en la capacitat de l’aeroport. Estudis previs investigant aquest problema han demostrat que la capacitat de complir amb un temps controlat d’arribada (CTA) a un punt de la ruta (utilitzat per seqüenciar les aeronaus) podria habilitar les CDOs tot mantenint la capacitat de l’aeroport. En aquest context, es necessita investigar més en com els gestors d’arribades (AMANs) i els gestors d’arribades ampliats (E-AMANs) podrien donar suport en la selecció de la CTA més adequada. L’ATC seria l’encarregat d’enviar la CTA al pilot, el qual, per tal de complir amb la CTA, faria servir la capacitat de gestió de trajectòries d’un sistema de gestió de vol (FMS) de quatre dimensions (4D). Una transformació clau per aconseguir una gestió més eficient del tràfic d’arribada és l’ús de nous paradigmes de gestió del tràfic aeri (ATM), com per exemple el concepte d’operacions basades en trajectòries (TBO). Aquest concepte té com a objectiu eliminar completament de les trajectòries la vectorització en “bucle obert” i les restriccions estratègiques. Per aconseguir-ho, es proposa implementar de manera eficient una negociació de la trajectòria 4D, amb l’objectiu de sincronitzar l’equipament de terra amb el de l’aeronau, maximitzant d’aquesta manera l’eficiència dels vols i la capacitat del sistema. El principal objectiu d’aquest doctorat és desenvolupar mètodes per gestionar aeronaus de manera eficient en espai aeri terminal, juntament amb conceptes d’operacions que compleixin amb el concepte de TBO. Les trajectòries d’arribada simulades per tots els experiments definits en aquesta tesi doctoral, en la mesura que s’ha pogut, són CDOs d’energia neutral. D’aquesta manera, la idea és reduir el màxim possible l’impacte mediambiental de les operacions aèries al sistema ATM. En definitiva, l’objectiu d’aquest doctorat és aconseguir una gestió del tràfic d’arribada més eficient, obtenint una major predictibilitat i capacitat, i assegurant que la seguretat de les operacions es manté. Els experiments dissenyats consideren una situació on el concepte de TBO és present, el que comporta una sincronització elevada entre tots els actors implicats en el sistema ATM. Així mateix, s’esperen nivells majors d’automatització i de compartició d’informació, juntament amb una modernització de les eines de suport en terra a l’ATC i dels FMSs de les aeronaus, tot amb l’objectiu de complir amb el nou paradigma de TBO.
El incremento de tráfico aéreo ha llevado a una mayor sensibilidad medioambiental en la aviación, motivando la investigación de métodos para conseguir un transporte aéreo más ecológico. En este contexto, las operaciones de descenso continuo (CDOs) permiten a las aeronaves seguir una trayectoria que aporta grandes beneficios económicos y ambientales, dando como resultado descensos con los motores al ralentí desde la altitud de crucero hasta justo antes de aterrizar. Estas trayectorias reducen el consumo de combustible, las emisiones contaminantes y el ruido generado por las aeronaves. No obstante, este tipo de operaciones tiene una gran desventaja: la pérdida de predictibilidad desde el punto de vista del controlador aéreo (ATC) en términos de tiempos de paso en los diferentes puntos de la ruta. Como consecuencia, el ATC necesita asignar una mayor separación entre las aeronaves, lo cual comporta una reducción en la capacidad del aeropuerto. Estudios previos investigando este problema han demostrado que la capacidad de cumplir con un tiempo controlado de llegada (CTA) en un punto de la ruta (utilizado para secuenciar las aeronaves) podría habilitar las CDOs manteniendo al mismo tiempo la capacidad del aeropuerto. En este contexto, es necesario investigar más en cómo los gestores de llegadas (AMANs)—y los gestores de llegadas extendidos (E-AMANs)—podrían dar soporte en la selección de la CTA más adecuada. El ATC sería el encargado de enviar la CTA al piloto, el cual, para cumplir con la CTA, usaría la capacidad de gestión de trayectorias de un sistema de gestión de vuelo (FMS) de cuatro dimensiones (4D). Una transformación clave para conseguir una gestión más eficiente del tráfico de llegada es el uso de nuevos paradigmas de gestión del tráfico aéreo (ATM), como por ejemplo el concepto de operaciones basadas en trayectorias (TBO). Este concepto tiene como objetivo eliminar completamente de las trayectorias la vectorización en “bucle abierto” y las restricciones estratégicas. Para conseguirlo, se propone implementar de manera eficiente una negociación de la trayectoria 4D, con el objetivo de sincronizar el equipamiento de tierra con el de la aeronave, maximizando de esta manera la eficiencia de los vuelos y la capacidad del sistema. El principal objetivo de este doctorado es desarrollar métodos para gestionar aeronaves de manera eficiente en espacio aéreo terminal, junto con conceptos de operaciones que cumplan con el concepto de TBO. Las trayectorias de llegada simuladas para todos los experimentos definidos en esta tesis doctoral, en la medida de lo posible, son CDOs de energía neutra. De esta manera, la idea es reducir lo máximo posible el impacto medioambiental de las operaciones aéreas en el sistema ATM. En definitiva, el objetivo de este doctorado es conseguir una gestión del tráfico de llegada más eficiente, obteniendo una mayor predictibilidad y capacidad, y asegurando que la seguridad de las operaciones se mantiene. Los experimentos diseñados consideran una situación xxi donde el concepto de TBO está presente, lo que comporta una sincronización elevada entre todos los actores implicados en el sistema ATM. Asimismo, se esperan mayores niveles de automatización y de compartición de información, junto con una modernización de las herramientas de soporte en tierra al ATC y de los FMSs de las aeronaves, todo con el objetivo de cumplir con el nuevo paradigma de TBO. Primero de todo, se define un marco para la optimización de trayectorias utilizado para generar las trayectorias simuladas para los experimentos definidos en esta tesis doctoral. A continuación, se evalúan los beneficios de volar CDOs de energía neutra comparándolas con trayectorias reales obtenidas de datos de vuelo históricos. Se comparan dos fuentes de datos, concluyendo cuál es la más adecuada para estudios de eficiencia en espacio aéreo terminal. Las CDOs de energía neutra son el tipo preferido de trayectorias desde un punto de vista medioambiental pero, dependiendo de la cantidad de tráfico, podría ser imposible para el ATC asignar una CTA que pueda ser cumplida por las aeronaves mientras vuelan la ruta de llegada publicada. En esta tesis doctoral, se comparan dos estrategias con el objetivo de cumplir con la CTA asignada: volar CDOs de energía neutra por rutas más largas/cortas o volar descensos con el motor accionado por la ruta publicada. Para ambas estrategias, se analiza la sensibilidad del consumo de combustible a diferentes parámetros, como la altitud inicial de crucero o la velocidad del viento. Finalmente, en esta tesis doctoral se analizan dos estrategias para gestionar de manera eficiente el tráfico de llegada en espacio aéreo terminal. Primero, se utiliza una estrategia provisional a medio camino entre la negociación completa de trayectorias 4D y la vectorización en “bucle abierto”: se propone una metodología para gestionar de manera eficaz tráfico de llegada donde las aeronaves vuelan CDOs de energía neutra en un procedimiento de navegación de área (RNAV) conocido como trombón. A continuación, se propone una nueva metodología para generar rutas de llegada dinámicas que se adaptan automáticamente a la demanda actual de tráfico. De igual manera, se aplican CDOs de energía neutra a todo el tráfico de llegada. Hay diferentes factores a considerar que podrían limitar los beneficios de las soluciones propuestas. La cantidad y distribución del tráfico de llegada tiene un gran efecto sobre los resultados obtenidos, limitando en algunos casos una gestión eficiente de las aeronaves de llegada. Además, algunas de las soluciones propuestas comportan elevadas cargas computacionales que podrían limitar su aplicación operacional, motivando mayor investigación en el futuro con el fin de optimizar los modelos y metodologías utilizados. Finalmente, permitir a algunos aviones volar descensos con el motor accionado podría facilitar la gestión de las aeronaves de llegada en los experimentos que se centran en el procedimiento de trombón y en la generación de rutas de llegada dinámicas.
Ciència i tecnologia aeroespacials

El texto completo de este trabajo no está disponible en el Repositorio Académico UPC por restricciones de la casa editorial donde ha sido publicado.
In the management of port terminals, a common problem has been evidenced, high traffic of trucks and long waiting times given the variability of trucks arrival. This is a significant challenge for ports. This situation has given the opportunity to investigate in this matter and make use of a Truck Appointment System (TAS) together with other tools corresponding to industrial engineering for the optimization of truck service processes within a port terminal in Peru. To do this, a diagnosis is made of the company object of study and through a simulation of discrete systems, the technical viability of the proposal is validated. It was demonstrated that a procedure of attention based on appointments, Last in, First Out (LIFO) management for containers and development of visual management within the container yard; it is a highly viable option to shorten waiting times and unproductive movements of containers.

Dopo aver introdotto l'argomento della certificazione energetica attraverso l'analisi delle direttive europee in materia, delle legislazioni nazionali, dei regolamenti regionali e delle procedure di calcolo (ITACA, LEED, etc.) si passa poi allo studio di un caso reale, la Masseria Sant'Agapito. All'inquadramento della masseria e delle attività connesse, segue un focus sull'edificio attualmente adibito a b&b, del quale si esegue la diagnosi sperimentale (termografia all'infrarosso, test di tenuta, etc.) e la certificazione con l'ausilio del software DOCET di ENEA. Si delineano quindi interventi atti alla riqualificazione energetica e alla riduzione dei consumi per tale edificio. In seguito si ipotizza un progetto di recupero funzionale, da attuarsi secondo i criteri della conservazione dell'esistente e della bioedilizia, impiegando materiali naturali e con un ciclo di vita a basso impatto ecologico. Alla progettazione d'involucro, segue la progettazione dell'impianto termico alimentato a biomassa, degli impianti solare termico (autocostruito) e fotovoltaico (inegrato in copertura) e del generatore mini-eolico. Tali tecnologie consentono, attraverso l'impiego di fonti di energia rinnovabile, la totale autosufficienza energetica e l'abbattimento delle emissioni climalteranti riferibili all'esercizio dell'edificio. La certificazione energetica di tale edificio, condotta questa volta con l'ausilio del software TERMUS di ACCA, consente una classificazione nella categoria di consumo "A".

Spiegazione del concetto di Casa Passiva con le relative certificazioni, con la valutazione energetica di un edificio realmente costruito situato a Bologna, dove verranno applicati gli standard di PassivHaus attraverso l'utilizzo di determinati software che studiano il comportamento dell'edificio durante l'intero periodo dell'anno.

Master thesis deals with analysis of characteristic points of two-shaft combustion turbine cycle for two different concepts of turbine’s arrangement. Computational model is compiled within the thesis for serial and parallel arrangement. Thermodynamic magnitudes of characteristic points of cycle are calculated with the computational model for designed operating point. Initial values of the computational model are chosen in consideration of reaching compromise between maximal thermal efficiency and maximal specific power.

The need for heating and cooling in buildings constitutes a considerable part of the total energy use in a country and reducing this need is of outmost importance in order to reach national and international goals for reducing energy use and emissions. One important way of reaching these goals is to increase the proportion of renewable energy used for heating and cooling of buildings. Perhaps the largest obstacle with this is the often occurring mismatch between the availability of renewable energy and the need for heating or cooling, hindering this energy to be used directly. This is one of the problems that can be solved by using thermal energy storage (TES) in order to save the heat or cold from when it is available to when it is needed. This thesis is focusing on the combination of TES techniques and buildings to achieve increased energy efficiency for heating and cooling. Various techniques used for TES as well as the combination of TES in buildings have been investigated and summarized through an extensive literature review. A survey of the Swedish building stock was also performed in order to define building types common in Sweden. Within the scope of this thesis, the survey resulted in the selection of three building types, two single family houses and one office building, out of which the two residential buildings were used in a simulation case study of passive TES with increased thermal mass (both sensible and latent). The second case study presented in the thesis is an evaluation of an existing seasonal borehole storage of solar heat for a residential community. In this case, real measurement data was used in the evaluation and in comparisons with earlier evaluations. The literature reviews showed that using TES opens up potential for reduced energy demand and reduced peak heating and cooling loads as well as possibilities for an increased share of renewable energy to cover the energy demand. By using passive storage through increased thermal mass of a building it is also possible to reduce variations in the indoor temperature and especially reduce excess temperatures during warm periods, which could result in avoiding active cooling in a building that would otherwise need it. The analysis of the combination of TES and building types confirmed that TES has a significant potential for increased energy efficiency in buildings but also highlighted the fact that there is still much research required before some of the technologies can become commercially available. In the simulation case study it was concluded that only a small reduction in heating demand is possible with increased thermal mass, but that the time with indoor temperatures above 24 °C can be reduced by up to 20%. The case study of the borehole storage system showed that although the storage system worked as planned, heat losses in the rest of the system as well as some problems with the system operation resulted in a lower solar fraction than projected. The work presented within this thesis has shown that TES is already used successfully for many building applications (e.g. domestic hot water stores and water tanks for storing solar heat) but that there still is much potential in further use of TES. There are, however, barriers such as a need for more research for some storage technologies as well as storage materials, especially phase change material storage and thermochemical storage.
Behovet av värme och kyla i byggnader utgör en betydande del av ett lands totala energianvändning och att reducera detta behov är av yttersta vikt för att nå nationella samt internationella mål för minskad energianvändning och minskade utsläpp. En viktig väg för att nå dessa mål är att öka andelen förnyelsebar energi för kylning och uppvärmning av byggnader. Det kanske största hindret med detta är det faktum att det ofta råder obalans mellan tillgången på förnyelsebar energi och behovet av värme och kyla, vilket gör att denna energi inte kan utnyttjas direkt. Detta är ett av problemen som kan lösas genom att använda termisk energilagring (TES) för att lagra värme eller kyla från när det finns tillgängligt till dess att det behövs. Denna avhandling fokuserar på kombinationen av TES och byggnader för att nå högre energieffektivitet för uppvärmning och kylning. Olika tekniker för energilagring, samt även kombinationen av TES och byggnader, har undersökts och sammanfattats genom en omfattande litteraturstudie. För att kunna identifiera byggnadstyper vanliga i Sverige gjordes även en kartläggning av det svenska byggnadsbeståndet. Inom ramen för denna avhandling resulterade kartläggningen i valet av tre typbyggnader, två småhus samt en kontorsbyggnad, utav vilka de två småhusen användes i en simuleringsfallstudie av passiv TES genom ökad termisk massa (både sensibel och latent). Den andra fallstudien som presenteras i denna avhandling är en utvärdering av ett existerande borrhålslager för säsongslagring av solvärme i ett bostadsområde. I detta fall användes verkliga mätdata i utvärderingen samt i jämförelser med tidigare utvärderingar. Litteraturstudien visade att användningen av TES öppnar upp möjligheter för minskat energibehov och minskade topplaster för värme och kyla samt även möjligheter till en ökad andel förnyelsebar energi för att täcka energibehovet. Genom att använda passiv lagring genom ökad termisk massa i byggnaden är det även möjligt att minska variationer i inomhustemperaturen och speciellt minska övertemperaturer under varma perioder; något som kan leda till att byggnader som normalt behöver aktiv kylning kan klara sig utan sådan. Analysen av kombinationen av TES och byggnadstyper bekräftade att TES har en betydande potential för ökad energieffektivitet i byggnader, men belyste även det faktum att det fortfarande krävs mycket forskning innan vissa av lagringsteknikerna kan bli kommersiellt tillgängliga. I simuleringsfallstudien drogs slutsatsen att en ökad termisk massa endast kan bidra till en liten minskning i värmebehovet, men att tiden med inomhustemperaturer över 24 °C kan minskas med upp till 20 %. Fallstudien av borrhålslagret visade att även om själva lagringssystemet fungerade som planerat så ledde värmeförluster i resten av systemet, samt vissa problem med driften av systemet, till en lägre solfraktion än beräknat. Arbetet inom denna avhandling har visat att TES redan används med framgång i många byggnadsapplikationer (t.ex. varmvattenberedare eller ackumulatortankar för lagring av solvärme) men att det fortfarande finns en stor potential i en utökad användning av TES. Det finns dock hinder såsom behovet av mer forskning för både vissa lagringstekniker samt lagringsmaterial, i synnerhet för lagring med fasändringsmaterial och termokemisk lagring.

QC 20130225

Buildings, especially in hot climates, consume a lot of energy when people want to be comfortable inside them, which translates to very expensive fees each month. The most innovative response to this problem is renewable energy, that is used, in this case, to run mechanical HVAC systems. Renewable energy is the solution for many problems, but to avoid urban heat islands when using excessive HVAC systems (powered by renewables), and to solve thermal comfort-related problems, there has to be other solution. The major challenge to find it would be to have a change of thinking process. If a building in a hot-arid region uses natural processes to emulate the functions of HVAC systems, and the proper passive strategies, then, it will provide thermal comfort to its users, diminishing the need of a mechanical system. This hypothesis will be carried out by extracting the natural processes found in a specific case in nature, applying them into a building's design, and then simulating its energy efficiency with the adequate software. There will be a comparison of the same proposed building without the natural processes, to have tangible numbers showing that these proposed strategies, in fact, work. With explanatory detailed diagrams and the energy analysis, the hypothesis could be proven correct or incorrect. The significance of this approach relies on the proximity to the natural processes that have been working in different aspects of life since the beginning of time. They have been there all the time, waiting until architects, engineers, and people in general use them, instead of making more new energy-using inventions. By having the numbers from a conventional building and the ones of the proposed building, and the right environmental diagrams, the experiment should be valid. In the near future, there should be more research focused on nature and its processes, in order to be able to reduce the use of mechanical systems, and with that, reduce the energy use and the carbon footprint.

L’elaborato ha come tema principale l’analisi energetica di un edificio multipiano destinato a servizio residenziale – alberghiero, denominato “Terzo Millennio”. Si tratta di una struttura con elevato fabbisogno energetico, dovendo garantire agli ospiti comfort e funzionalità dei servizi 24 ore al giorno per 365 giorni l’anno. L’albergo è da considerarsi come un’organizzazione multifunzionale sotto il profilo tecnologico – impiantistico, economico – gestionale, con quest’ultimo avendo un ruolo fondamentale sul comportamento dei consumi energetici e alla quale è dedicato il terzo capitolo della tesi. Un’analisi approfondita dei consumi è possibile tramite una giusta procedura e corretta metodologia di diagnosi energetica. La raccolta dei dati necessari alla costruzione di un inventario energetico ha richiesto un lungo periodo, soprattutto la campagna di misurazione effettuata sui contattori per il gas metano e produzione d’acqua calda sanitaria per la fase di monitoraggio. Una volta isolate le principali voci di consumo, le anomalie dovute alla gestione per il riscaldamento e una volta calcolate le dispersioni termiche, sono stati proposti interventi di miglioramento e di risparmio energetico sia dal punto di vista gestionale sia d’involucro. Gli interventi proposti sono stati valutati utilizzando come indicatori economici il pay-back time semplice e il valore attuale netto.

Tra i temi di attualità, quello del risparmio energetico è tra i più dibattuti negli ultimi anni; tale tema è strettamente correlato al problema del riscaldamento globale, infatti, mentre sul prossimo esaurimento delle risorse energetiche tradizionali non vi sono ancora certezze assolute, per quanto riguarda l’azione nociva dei gas serra, la Comunità Scientifica Internazionale si ritrova d’accordo su una netta presa di posizione contro l’emissione di tali sostanze, provocata in larga parte dall’utilizzo dei combustibili fossili. In questo contesto, l’Unione Europea sta promuovendo la diffusione di tecnologie che non prevedano l’utilizzo di gas, petrolio o carbone, soprattutto per il settore dell’edilizia, ove una corretta progettazione e l’utilizzo di tecnologie non convenzionali può portare alla riduzione anche dell’80% dei consumi, con conseguente abbattimento delle emissioni. Tra questi interventi innovativi, il più comune e conosciuto è sicuramente quello del solare termico e fotovoltaico; ma ne esistono anche di altri, ancora non molto pubblicizzati in Italia, ma ampiamente conosciuti e utilizzati in altri paesi dell’Unione. Tra questi, vi è il sistema di riscaldamento analizzato in questa tesi: la pompa di calore geotermica. Tale sistema, come verrà spiegato nell’elaborato di laurea, ha indubbi vantaggi economici, energetici ed ambientali, a fronte di una non trascurabile spesa iniziale. Attualmente, nel Nord Italia, si incominciano a vedere impianti di questo tipo, sulla scia del successo riscontrato nei paesi confinanti (in particolare Austria e Svizzera). La progettazione si basa attualmente su modelli statici, sviluppati dall’Università Svizzera del Canton Ticino, per l’utilizzo della pompa di calore nel territorio alpino. Obiettivo della tesi, è la verifica di tali modelli, di cui si è venuto a conoscenza grazie alla collaborazione con l’Università SUPSI, sulle condizioni idrogeologiche della Pianura Padana, soffermandosi su alcuni parametri fondamentali della progettazione di una pompa di calore geotermica, quali la conduttività e la capacità termica volumetrica dei terreni incontrati, la presenza di falde, ed i parametri geometrici del pozzo, al fine di dare una valutazione tecnica ed economica dell’impianto. Tali analisi è stata infatti fino ad ora affrontata in maniera sommaria dai perforatori, che eseguono generalmente sempre lo stesso modello di pozzo geotermico, sulla base degli esempi consolidati di Svizzera e Germania. Alcune misure di temperatura in situ sono state rilevate in collaborazione con la società Geotermia SRL di Mantova, ditta specializzata nella perforazione di pozzi geotermici (tale esperienza è parte centrale dell’estratto “Laboratorio di Tesi Ls”), mentre la parte modellistica della tesi è stata sviluppata in collaborazione con lo studio di progettazione Studio Seta SRL di Faenza, il cui stabile è climatizzato in parte con una pompa di calore geotermica.

[EN] In a context of global warming concern and global energy policies, in which heating and cooling systems in buildings account for a significant amount of the global energy consumption, ground source heat pump (GSHP) systems are widely considered as being among the most efficient and comfortable heating and cooling renewable technologies currently available. Nevertheless, both an optimal design of components and an optimal operation of the system as a whole become crucial so that these systems can have a significant contribution to the attenuation of the global energy problem. The overall objective of this PhD dissertation is to perform the control and energy optimization of an experimental GSHP system installed at the Universitat Politècnica de València, making the control system adaptive to the thermal demand of the building and to the climate conditions. For that purpose, different control strategies are proposed, described, developed, implemented and tested in the system. The optimization of any system requires a comprehensive study of its behaviour, by means of a thorough analysis of all the variables and parameters implied on its performance. Therefore, the first step is to analyse the short-term performance of the system, but also the long-term performance based on the experimental data collected at the installation. Second and prior to developing any optimization strategies, it is important to analyse the optimal configuration of the system according to the objectives targeted. This objective includes the study of the best location for the temperature control sensor and the buffer tank, as well as an adequate size for this buffer tank. Finally, once the behaviour of the system has been fully understood, the components of the system are the most efficient according to the possibilities of the research work and they have been connected adequately, the final objective is to develop control and optimization strategies which optimize the operation of the experimental GSHP system. These strategies target the control of the heat pump compressor, but also and more importantly, the energy optimization of the complete system. The focus is not in optimizing the performance of each individual component, but in optimizing the energy performance of the system working as a whole. In this direction, a first approach which combined a temperature compensation strategy and the variation of the frequency of the water circulation pumps, and hence the flow rate, as a function of the thermal load of the building, was first attempted. The application of this first approach resulted in significant energy savings, but also in a lack of user comfort in some of the offices under extreme weather conditions during summer. Consequently, the control and optimization methodology has been upgraded in a global algorithm (which is the final result of this PhD thesis) which couples both strategies in order to ensure the user comfort while keeping significant energy savings. In brief, this PhD work provides a comprehensive experimental study for the energy optimization of a GSHP system for both cooling and heating operation. Experimental results for a one-year operation period demonstrate important energy savings when compared to the standard control operation, up to 35% in the summer season and 53% in the winter season, while keeping the user comfort.
[ES] En un contexto de creciente preocupación por el calentamiento global y de políticas energéticas internacionales, en el cual los sistemas de climatización en edificios representan una parte importante del consumo energético global, los sistemas de bomba de calor geotérmica están ampliamente considerados como una de las tecnologias de climatización de espacios más eficientes disponibles en la actualidad. Sin embargo, tanto un buen diseño de los componentes como una óptima operación del sistema son de vital importancia para que estos sistemas puedan contribuir de manera significativa a atenuar el problema energético global. El objetivo general de esta tesis doctoral es el control y la optimización energética de una instalación experimental de bomba de calor geotérmica construida en la Universitat Politècnica de València, haciendo que el sistema de control se adapte a la demanda térmica del edificio y a las condiciones climatológicas. Para ello, se proponen diferentes estrategias de control, las cuáles son descritas, desarrolladas, implementadas y evaluadas a lo largo de este trabajo de investigación. La optimización de cualquier sistema requiere un amplio estudio de su comportamiento, analizando concienzudamente todas las variables y parámetros implicados en su funcionamiento. Por tanto, el primer paso llevado a cabo es el análisis de los días típicos de funcionamiento de la instalación, pero también su comportamiento a más largo plazo, a partir de los datos experimentales recogidos. En segundo lugar, y como paso previo al desarrollo de las estrategias de optimización, es importante analizar la configuración óptima del sistema de acuerdo con los objetivos perseguidos. Este objetivo incluye el estudio de la posición del sensor de temperatura empleado para el control y del depósito de inercia, así como el dimensionamiento adecuado de este depósito. Finalmente, una vez se ha analizado en profundidad el funcionamiento del sistema, los componentes del mismo son lo más eficientes posible, y éstos han sido conectados de manera adecuada, el objetivo final es el desarrollo de estrategias de control y optimización energética que optimicen la operación de la instalación experimental de bomba de calor geotérmica. Estas estrategias se dirigen principalmente a la optimización del sistema completo. El objetivo no es optimizar el funcionamiento de cada componente de manera individual, sino optimizar el comportamiento energético del sistema trabajando como un todo. En este sentido, se desarrolló una primera metodología que combinaba la compensación de la temperatura de consigna de la bomba de calor en función de la temperatura ambiente exterior, y la variación de la frecuencia de las bombas de circulación (y por tanto el caudal de agua) en función de la carga térmica del edificio. La aplicación de esta primera estrategia resultó en una importante mejora del rendimiento energético, pero también en la pérdida de confort en algunas de las oficinas climatizadas cuando las condiciones climatológicas eran extremas durante el verano. En consecuencia, la metodología de control y optimización desarrollada fue mejorada dando como resultado un algoritmo global de optimización energética (que es el resultado final de esta tesis), el cual acopla ambas estrategias anteriores de manera que se cumpla el confort del usuario y se mantenga un ahorro de energía significativo. En resumen, esta tesis doctoral proporciona un estudio experimental exhaustivo de la optimización energética de un sistema de bomba de calor geotérmica para la climatización de un edificio de oficinas. Los resultados experimentales para un año completo de funcionamiento del sistema muestran un ahorro de energía significativo en comparación con el modo de control de referencia, hasta un 35% en modo refrigeración y un 53% en modo calefacción, a la vez que se mantiene el confort de los usuarios.
[CAT] En un context de creixent preocupació per l'escalfament global i de polítiques energètiques internacionals, en el qual els sistemes de climatització en edificis representen una part important del consum energètic global, els sistemes de bomba de calor geotèrmica estan amplament considerats com una de les tecnologies de climatització més eficients disponibles en la actualitat pel que fa a la climatització d'espais. No obstant això, tant un bon disseny dels components com una operació òptima del sistema són de vital importància per tal que aquests sistemes puguen contribuir de manera significativa a atenuar el problema energètic global. L'objectiu general d'aquesta tesi doctoral és el control i l'optimització energètica d'una instal·lació experimental de bomba de calor geotèrmica construïda a la Universitat Politècnica de València, fent que el sistema de control s'adapte a la demanda tèrmica de l'edifici i a les condicions climatològiques. Amb aquest objectiu, es proposen diferents estratègies de control, les quals són descrites, desenvolupades, implementades i avaluades al llarg d'aquest treball d'investigació. L'optimització de qualsevol sistema requereix un ampli estudi del seu comportament, analitzant conscienciosament totes les variables i paràmetres implicats en el seu funcionament. Per tant, el primer pas duit a terme és l'anàlisi dels dies típics de funcionament de la instal·lació, però també el seu comportament a més llarg termini, a partir de les dades experimentals recollides. En segon lloc, i com pas previ al desenvolupament de les estratègies d'optimització, és important analitzar la configuració òptima del sistema d'acord als objectius perseguits. Aquest objectiu inclou l'estudi de la posició del sensor de temperatura emprat pel control i del dipòsit d'inèrcia, així com el correcte dimensionament d'aquest dipòsit. Finalment, una vegada s'ha analitzat en profunditat el funcionament del sistema, els components d'aquest són el més eficients possible, i han sigut connectats de manera adequada, l'objectiu final és el desenvolupament d'estratègies de control i optimització energètica les quals optimitzen l'operació de la instal·lació experimental de bomba de calor geotèrmica. Aquestes estratègies es dirigeixen principalment a l'optimització del sistema complet. L'objectiu no és optimitzar el funcionament de cada component de manera aïllada, sinó més bé optimitzar el comportament energètic del sistema treballant com un tot. En aquest sentit, es va desenvolupar una primera metodologia que combinava la compensació de la temperatura de consigna de la bomba de calor en funció de la temperatura ambient exterior, i la variació de la freqüència de les bombes de circulació (i per tant del cabdal d'aigua) en funció de la càrrega tèrmica de l'edifici. L'aplicació d'aquest primer apropament va resultar en una important millora del rendiment energètic, però també en la pèrdua de confort en algunes de les oficines climatitzades quan les condicions climatològiques eren extremes durant l'estiu. En conseqüència, la metodologia de control i optimització desenvolupada va ser millorada resultant en un algoritme global d'optimització energètica (resultat principal d'aquesta tesi), el qual acobla ambdues estratègies anteriors de manera que es complisca el confort de l'usuari i es mantinga un important estalvi d'energia. En resum, aquesta tesi doctoral proporciona un estudi experimental exhaustiu de l'optimit\-zació energètica d'un sistema de bomba de calor geotèrmica per la climatització d'un edifici d'oficines. Els resultats experimentals per un any complet de funcionament del sistema mostren un estalvi d'energia significatiu en comparació amb el mode de control de referencia, fins un 35% en mode refrigeració i un 53% en mode calefacció, a la vegada que es manté el confort dels usuaris.
Cervera Vázquez, J. (2016). Control and energy optimization of ground source heat pump systems for heating and cooling in buildings [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/66748
TESIS

This diploma thesis considers different attitudes to evaluation of lower heating value of municipal solid waste as a main parameter of calculation of effectiveness incineration process. Modification of general relation is done to calculate lower heating value by using methodology BREF/BAT for real plant. The next step is evaluation of lower heating value within measured data. Following part of this thesis is focused on establishing thermal efficiency of incineration boiler by using direct, indirect and “modified” indirect methods and statistical analyses of them. Analysis of important quantities, which enters the calculation of thermal efficiency, is realized. The establishment of measurement error in measuring these main parameters is done as well.

Il seguente lavoro riguarda il processo di calibrazione di un modello di simulazione dinamica di una palazzina uffici attraverso il software TRNSYS. Per procedere alla calibrazione ho dovuto monitorare i consumi energetici effettivi dell'edificio e per farlo ho utilizzato un contacalorie, montato direttamente in centrale termica dell'edificio, che ha registrato i dati di interesse per un periodo di tempo di 54 giorni. Per considerare la calibrazione di buona qualità si utilizzano gli indici statistici CV(RMSE) e MBE che devono rispettare i valori soglia consigliati dall'ASHRAE. Una volta terminata la calibrazione ho analizzato i livelli di comfort, sia termico che acustico, e le prestazioni energetiche della palazzina che si hanno a seguito di una riqualificazione energetica. La riqualificazione riguarda sia il miglioramento delle proprietà termofisiche dell'involucro, prevedendo la coibentazione dei componenti opachi e la sostituzione dei componenti finestrati, sia il cambio del sistema di generazione di calore, passando dalla caldaia, alla pompa di calore fino ad arrivare alla logica ibrida caldaia più pompa di calore. Gli interventi di riqualificazione sono stati valutati anche dal punto di vista economico calcolando il Pay-Back time dell'investimento. I risultati che ottengo mi portano a dire che gli interventi di riqualificazione dell'involucro non sono convenienti dal punto di vista economico, in quanto molto costosi e fatti su una palazzina che ha dei consumi energetici non troppo alti, però mi permettono di ottenere un miglioramento del comfort sia termico che acustico. L'utilizzo della pompa di calore mi porta agli stessi risultati che ottengo con la caldaia, ma con questo sistema di generazione ho dei problemi a gestire i picchi di potenza che ho all'accensione dell'impianto. Tale svantaggio può essere superato se si utilizza la logica ibrida pompa di calore più caldaia.

Con il termine Energy Harvesting si intende il processo per cui l’energia, proveniente da fonti alternative viene immagazzinata al fine di renderla disponibile a sensori e dispositivi elettronici. In tal senso l'obiettivo è l'autonomia energetica totale o parziale dei degli stessi. Tale processo viene supportato da molteplici tecnologie e le principali, trattate all'interno dell'elaborato, si basano su: RF(radio frequenza), termico, solare, piezoelettrico. Il componente cardine della trattazione è un piccolo ed efficiente device con funzione di accelerometro e giroscopio prodotto dalla ST-Microelectronics denominato LSM6DSL. Esso riveste compiti di fondamentale importanza nell'analisi di sistemi soggetti a forti stress meccanici che ne potrebbero provocare il cedimento strutturale. Una delle caratteristiche principali di questo sensore è la propensione al risparmio energetico infatti esso presenta un assorbimento di corrente esiguo in relazione ai compiti che svolge. Inoltre tale proprietà è sottolineata anche dalla possibilità di utilizzarlo in diversi regimi operativi dunque, a seconda della precisione che si desidera avere e dei dati che il sensore deve fornire, è possibile utilizzare in maniera distinta o congiunta l'accelerometro e il giroscopio. Di grande interesse è l'analisi applicativa antecedente all'installazione dei sistemi di energy harvesting in quanto per un determinato contesto è possibile distinguere tra le varie tecnologie, atte all'accumulo di energia, quella che meglio si adatta alle condizioni presenti in quell'ambito. Da ciò è facile comprendere che ogni metodologia presenta delle proprie caratteristiche intrinseche che ne determina il vantaggio applicativo in taluni casi rispetto che in altri. Negli ultimi anni si sta lavorando molto in questo ambito perché una maggiore indipendenza energetica si traduce in un minor costo di manutenzione e un'aumento più che considerevole dell'applicabilità dei devices.

In questo elaborato è inizialmente proposta un’introduzione ai sistemi termici e fotovoltaici, partendo da una spiegazione della situazione legata alla crescente richiesta energetica globale ed all’aggravarsi della situazione riguardante l’inquinamento ambientale, per poi concentrarsi sulla convenienza dello sfruttamento di energia solare per poterla convertire in altre forme di energia grazie all’impiego di sistemi solari termici e fotovoltaici. In seguito, è analizzata la possibilità di poter usufruire dei vantaggi di entrambi i sistemi in un unico apparato, ovvero i sistemi termo-fotovoltaici; essi, infatti, garantiscono un aumento dell’efficienza di conversione delle celle solari ed una maggiore produzione di energia per unità di superficie rispetto ai sistemi separati, ma la loro commercializzazione è ancora alle fasi iniziali. Successivamente è proposta una trattazione sui sistemi termoelettrici, i quali, attraverso l’effetto termoelettrico, permettono la conversione di energia termica in energia elettrica, rendendosi interessanti per molte applicazioni, tra le quali il raffreddamento delle celle solari, pur presentando valori di efficienza bassi che nel corso degli anni stanno migliorando grazie alla ricerca di materiali termoelettrici innovativi. In conclusione, viene riportato uno studio, condotto da Fabbri e Greppi (2021), nel quale viene proposto un innovativo apparato di supporto e raffreddamento integrato per le celle di un pannello fotovoltaico, in modo tale da incrementare l’efficienza di conversione delle celle solari.

Elevada eficiencia térmica y mínimas emisiones contaminantes impuestas por las restrictivas normativas anticontaminación en motores alternativos representan el principal objetivos de los fabricantes de motores. La estrategia de combustión diésel convencional es ampliamente utilizada en el mundo gracias a su excelente economía en el consumo de carburante. Esta estrategia permite operar con mezclas pobres de combustible y aire proporcionando elevada eficiencia térmica. Además, este tipo de combustión puede ser aplicada desde motores tanto para vehículos ligeros como en motores marinos. Sin embargo, este proceso de combustión conlleva a la generación de elevadas emisiones de NOx y emisiones de partículas (comúnmente llamado hollín en los diésel), siendo imposible reducir ambos contaminantes de forma simultánea. Por tanto, los fabricantes han incorporado sistemas de post-tratamiento con el objetivo de cumplir con las normativas de emisiones, cuya intención es la de proveer emisiones más limpias y elevada eficiencia. Por el contrario, este tipo de sistemas para mitigar las emisiones contaminantes incrementan la complejidad del motor dado el complejo proceso llevado a cabo durante el post-tratamiento y una aumento en los costes tanto de producción como operativos a lo largo del ciclo de vida del motor. La comunidad científica continua desarrollando soluciones alternativas a la combustión diésel convencional manteniendo los beneficios de este proceso de combustión mientras que las emisiones son reducidas (principalmente NOx y hollín). La comunidad científica ha encontrado en las estrategias de combustión de baja temperatura un proceso de combustión capaz de proporcionar elevada eficiencia térmica y emisiones ultra bajas de NOx y humo. En este sentido, la revisión bibliográfica dice que estos tipos de combustión permiten la reducción simultánea de ambas emisiones, rompiendo así el tradicional "trade-off" existente en la combustión diésel convencional. Sobre todas las estrategias, la que muestra un potencial superior es la estrategia conocida como combustión dominada por la reactividad del combustible. Este proceso de combustión se caracteriza por emplear dos combustibles, siendo capaz de solucionar los principales problemas de las estrategias de baja temperatura tales como el fasado de la combustión. Sin embargo, esta estrategia de combustión también presenta algunos inconvenientes como el elevado nivel de monóxido de carbono e hidrocarburos inquemados a baja carga y elevado gradiente de presión y presión en cámara a elevada carga que limitan el rango de operación. El objetivo general de la presente investigación es proveer de una estrategia de combustión "dual-fuel" capaz de operar sobre todo el rango de operación de un motor proporcionando igual o mejores eficiencia térmica que el diésel convencional y emisiones ultra bajas de NOx y humos. Adicionalmente, esta investigación implica una exploración delas emisiones de las partículas del concepto de combustión ya que el número de partículas se encuentra actualmente regulado por la normativa anticontaminante. El proceso de combustión que responde a este objetivo es "Dual-Mode Dual-Fuel". Este concepto de combustión emplea dos combustibles y cambia de combustión premezclada a baja carga a combustión de naturaleza difusiva a plena carga. Con el deseo de explorar las capacidades de la estrategia de combustión, se han empleado dos configuraciones de "hardware" y se ha realizado un estudio de la distribución por tamaños de las partículas. Finalmente, considerando los principales resultados de la investigación, el último capítulo pretende resumir las principales bondades del concepto de combustión así como sus limitaciones y trabajos futuros.
Elevada eficiència tèrmica i mínimes emissions contaminants impostes per les normatives anticontaminants en motores alternatius representen el principal objectiu dels fabricants de motors. La estratègia de combustió diésel convencional es àmpliament utilitzada per tot el mon gracies al excel·lent consum de carburant. Esta estratègia permet operar el motor amb dosatges pobres que resulten en elevada eficiència tèrmica. A més, aquest tipus de combustió pot ser aplicada tant a els motor mes lleugers con als motor per aplicacions marines. No obstant això, aquest procés de combustió implica la generació de elevats nivells de emissió de NOx i sutja, que no es poden reduir simultàniament. Per tant, els fabricants han incorporat sistemes de post-tractament amb el objectiu de acomplir les normatives anticontaminació, que pretenen obtindre motors en emissions mes netes i mes eficients. Per el contrari, aquest tipus de sistemes per a reduir les emissions incrementen la complexitat del motor i els costos tant de producció com operatius al llarg del cicle de vida del motor. La comunitat científica continua desenvolupant solucions alternatives a la combustió dièsel mantenint els beneficis d¿aquest tipus de combustió però reduint les emissions (principalment NOx i sutja). La comunitat científica ha trobat a les estratègies de combustió de baixa temperatura un procés de combustió que te elevada eficiència tèrmica i extremadament baixes emissions de NOx y partícules. En aquest sentit, la revisió bibliogràfica constata que aquests tipus de combustions permeten la reducció simultània dels contaminants NOx i sutja, trencant el tradicional "trade-off" existent a la combustió dièsel. De entre totes les estratègies proposades de baixa temperatura, la estratègia combustió dominada per la reactivitat del combustible presenta mes potencial que les altres. Aquest procés de combustió es caracteritza per utilitzar dos combustibles, lo que li permet solventar els principals problemes que han aparegut al llarg de la investigació de les estratègies de baixa temperatura com el control de la combustió. No obstant, aquest concepte de combustió també presenta algunes limitacions com el excessiu nivell de monòxid de carbó e inquemats a baixa càrrega i el elevat gradient de pressió i elevada pressió en càmera a elevada càrrega que limiten el rang de operació del motor. El objectiu de la investigació es proposar un concepte de combustió "dual-fuel" que puga operar en tot el rang de operació de un motor proporcionant el mateix o millorant la eficiència tèrmica que el dièsel amb emissions ultra baixes de NOx y partícules. A més, aquesta investigació també implica realitzar una exploració de les partícules emitides per el concepte ja que actualment està regulat per les normatives anticontaminants. El procés de combustió que compleix el objectiu es diu "Dual-Mode Dual-Fuel". Aquest concepte de combustió utilitza dos combustibles de diferent reactivitat y modifica la combustió de totalment premesclada a baixa càrrega a combustió de natura difusiva a plena càrrega. Amb el desig de explorar les capacitats del concepte, s¿han arribat a provar dos configuracions de pistons diferent per a adequar la relació de compressió i també un anàlisi per tamanys de les partícules. Finalment, considerant els principals resultats obtinguts, el últim capítol pretén resumir les principals avantatges del concepte ací com les principals limitacions y , per tant, els treballs futurs.
High thermal efficiency coupled to minimum pollutants emissions imposed by the stringent standard emissions limitations in reciprocating engines represent the main target of the engine manufacturers industry. Conventional diesel combustion strategy is widely used worldwide due to its excellent fuel economy. This combustion strategy allows operating under lean mixtures of fuel and air that provide high thermal efficiency. In addition, this type of combustion can be applied from light-duty engines to large bore marine engines. However, the combustion process leads to high NOx and particle matter emissions, being impossible to reduce both pollutants simultaneously. Hence, manufactures have incorporated aftertreatment systems in order to meet the imposed standard emissions limitations, which are aimed to provide cleaner emissions and high efficiency. By contrast, these systems required for the emissions mitigation result in a very complex processes and an increase in the engine production and operational costs. The research community continues developing alternative solutions to the conventional diesel combustion concept keeping the benefits of this combustion process while the emissions are reduced (mainly focused on NOx and soot). Research community have found in the low temperature combustion strategies the combustion process able to provide excellent high thermal efficiency and ultra-low NOx and smoke emissions. In this sense, the literature review states that this types of combustion processes allow the simultaneous reduction of NOx and smoke, breaking the traditional trade-off found in diesel engines. Amongst others, the most promising strategy is the reactivity controlled compression ignition. This combustion process is characterized by using two fuels and is able to solve the main challenges of the low temperature combustion processes such as combustion phasing control. Nonetheless, the reactivity controlled strategy also presents some challenges such as excessive carbon monoxide and unburned hydrocarbons during low load operation and high pressure rise rate and in-cylinder pressure that limit the engine range operation. The general objective of this investigation is to provide a dual-fuel strategy able to operate over the whole range providing similar or better thermal efficiency that the conventional diesel combustion and ultra-low values of NOx and smoke. In addition, the investigation also explores the particle emissions of the concept since it is regulated by the standard emissions. The combustion process that responds to the target provided at the general objective is the Dual-Fuel Dual-Mode concept. This concept uses two fuels and switches from a dual-fuel fully premixed strategy (based on the RCCI concept) during low load operation to a diffusive nature during high load operation. In order to explore the capabilities of the concept, two hardware configurations are used and a particle size distribution exploration is performed. Finally, considering the main findings of the investigation, the last chapter is aimed to provide the benefits of the combustion process developed as well as the main limitations or future works of the concept.
Boronat Colomer, V. (2018). Dual-Fuel Dual-Mode combustion strategy to achieve high thermal efficiency, low NOx and smoke emissions in compression ignition engines [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/113413
TESIS

This report is a thesis for BTH in collaboration with the company Saab Kockums AB. In order to meet future environmental and economical demands, a vessel must reduce its fuel consumption to have a smaller climate impact and save money. Waste heat recovery systems (WHRS) captures the thermal energy generated from a process that is not used but dumped into the environment and transfers it back to the system. Thermal energy storage (TES) is the method of storing thermal energy which allows heat to be used whenever necessary. Some applications of TES are seasonal storage, where summer heat is stored for use in the winter or when ice is produced during off-peak periods and used for cooling later. The purpose of this study is to investigate the possibilities of utilising a vessel’s waste heat by converting thermal energy into electrical energy. This thesis also aims to investigate conditions for SaltX Technology’s nano-coated salt as a potential solution for thermal energy storage. Initially, the expectations and requirements a future WHRS were investigated in a function analysis. Continuously, the method consisted of a combination of a literature review and dialogue with stakeholders. The literature review was used as a tool to identify, select and study concepts of interest built on scientifically proven facts. Dialogues with stake holders were held as a complement to the literature study to find information. The study showed that an organic Rankine cycle has the highest efficiency for low-medium temperature heat and is therefore most suitable to recover thermal energy from the cooling water. The concept of a steam Rankine cycle is most suitable for recovering thermal energy from the exhaust gases for direct use.The study obtained conditions and important properties for storing thermal energy in salt for later use. Finally, the result showed that a Stirling engine is the most efficient concept for conversion of stored energy into electrical energy. The conclusions are that there are great possibilities for waste heat recovery on marine defence platforms. A Stirling engine for energy conversion in combinations with thermal energy storage shows most promise as a future waste heat recovery system on this type of marine platform.
Denna rapport är ett examensarbete för BTH i samarbete med företaget Saab Kockums AB. Arbetet utforskar möjligheterna att möta framtida miljömässiga och ekonomiska krav genom att låta fartyg minska sin bränsleförbrukning. System för återvinning av spillvärme (WHRS) fångar upp värmeenergi som vanligtvis kyls ner eller släpps ut i naturen och för den tillbaka till systemet. Termisk energilagring (TES) är metoder för lagring av värme som gör det möjligt att använda termisk energi när det behövs. Vissa applikationer av TES är säsongslagring, där sommarvärme lagras för användning på vintern eller när is produceras under vintern och används för kylning senare. Syftet med denna studie är att undersöka möjligheterna att utnyttja ett fartygs spillvärme genom att omvandla termisk energi till elektrisk energi. Detta examensarbete syftar också till att undersöka förhållandena för hur SaltX Technology’s nanobelagda salt kan användas som en potentiell lösning för lagring av termisk energi. Inledningsvis undersöktes WHRS:s förväntningar och krav i en funktionsanalys. Fortsättningsvis bestod metoden av en kombination av en litteraturstudie och dialoger med intressenter. Litteraturstudien användes som ett verktyg för att identifiera, välja och studera intressanta koncept baserade på vetenskapligt beprövade fakta. Dialoger hölls som ett komplement till litteraturstudien för att hitta information. Studien visade att en organisk Rankine-cykel har den högsta verkningsgraden för låg-medelhög temperatur och därför är bäst lämpad för att återvinna energi buren i kylvattnet samt att en ång-Rankine-cykel är bäst lämpad för att utnyttja energin från avgaserna för direkt användning. Studien erhöll förhållanden för termisk energilagring i salt samt viktiga parametrar för systemet. Slutligen visade resultatet att en Stirlingmotor är det mest effektiva konceptet för omvandling av lagrad energi till elektrisk energi. Slutsatserna är att det finns stora möjligheter för återvinning av restvärme på marina försvarsplattformar. En Stirlingmotor för energiomvandling i kombination med termisk energilagring visar störst potential som ett framtida system för återvinning av spillvärme på denna typen av plattformar.

La symbiose rhizobium-légumineuse est une intéraction étroite entre plante et bactérie. Au cours de cette symbiose, la bactérie est hébergée par la plante au sein d’organes symbiotiques où elle fixe l’azote atmosphérique pour la plante. Les espèces de légumineuses du groupe des IRLC et des Dalbergioïdes peuvent contrôler les rhizobia symbiotiques et induire un processus de différenciation particulier grâce à la production massive de peptides riches en cystéines (NCR) spécifiques aux nodosités. In vitro, les peptides NCR cationiques ont des activités de perméabilisation de la membrane sur de nombreuses bactéries. La manière dont les rhizobiums s'adaptent pour résister à ce stress intense reste encore aujourd’hui mal compris. Deux axes de recherche principaux ont été menés au cours de cette thèse, tous deux liés à la compréhension de la réponse des bactéries à la différenciation terminale imposée par les peptides NCR. D'un côté, nous avons analysé certaines fonctions bactériennes pour leur rôle dans la résistance à la NCR au cours de l'interaction modèle entre Medicago truncatula et Sinorhizobium meliloti. Dans ce travail, nous avons principalement évalué les fonctions membranaires telles que la synthèse du LPS, le système de réponse aux stress de l’enveloppe et des fonctions d'importation. Nous avons trouvé de nouvelles fonctions qui pourraient être impliquées dans la résistance à la NCR et la différenciation terminale des bactéroïdes.De l'autre côté, nous avons mené une approche multi-omique couplée à des techniques de biologie cellulaire pour caractériser l'interaction mal adaptée entre Bradyrhizobium diazoefficiens USDA110 et Aeschynomene afraspera. Nous avons découvert de nouvelles particularités dans cette interaction avec notamment une différenciation inhabituelle
The legume-rhizobia symbiosis is a close interaction between a plant and bacteria. During this symbiosis, bacteria are hosted by the plants in symbiotic organs called nodules and in which the symbionts fix atmospheric nitrogen for the plants. Legume species from IRLC and Dalbergioid can control symbiotic rhizobia and mediate a particular differentiation process through the massive production of nodule-specific cysteine-rich (NCR) peptides. In vitro, cationic NCR peptides have membrane-permeabilizing activities on many bacteria. How rhizobia adapt to resist this intense stress remains poorly understood. Two main research axes were driven during this thesis, both linked to the understanding of how bacteria react to terminal differentiation imposed by NCR peptides. On one side, we tried to functionally analyze bacterial functions for their role in NCR resistance during the model interaction between Medicago truncatula and Sinorhizobium meliloti. In this work, we mainly assessed membrane functions such as LPS synthesis, Envelope Stress Response, and import functions. We found novel functions that could be involved in NCR resistance and terminal bacteroid differentiation.On the other side, we conducted a multi-omics approach coupled with cell-biology techniques to characterize the ill-adapted interaction between Bradyrhizobium diazoefficiens USDA110 and Aeschynomene afraspera. We discovered new features in this interaction with an unusual differentiation

För ett genomsnittligt småhus i Sverige idag går ca 5000 kWh till hushållsel. Av dessa 5000 kWh går 7% till att driva diskmaskiner. Effektiviseringen av diskmaskiner har framförallt strävat efter en låg vatten- och energianvändning, en kort processtid samt en effektiv rening av disken.

Det finns dock gränser för hur effektiva diskmaskinerna kan göras med traditionell teknik. Därför har producenter under de senaste åren börjat se sig om efter mindre traditionella metoder som till exempel bruket av en värmepump för att få ned energiförbrukningen.

Syftet med det här examensarbetet har varit att ta fram systemlösningar för värmepump i diskmaskin samt att utvärdera energibesparingspotentialen i denna tillämpning.

Målet har varit att ta fram och beskriva de möjliga systemlösningar som uppstår vid en idégenerering. Att välja ut två lösningar för närmare undersökning, att bestämma en lämplig kompressoreffekt samt att beräkna energibesparingen dessa lösningar ger.

En litteraturstudie har gjorts av teknik och tillämpningar inom området, som till exempel värmeväxlaranvändning i diskmaskiner samt användandet av värmepumpar i andra vitvaror. Denna litteraturstudie följdes upp av en idégenerering, som tar hänsyn till möjliga värmekällor och –sänkor. Idégenereringen gav upphov till två systemlösningar som modellerades i MATLABs Simulink för att en lämplig kompressoreffekt och storleken på energibesparingen skulle bestämmas.

De två utvalda lösningarna ifrån idégenereringen var utomhusluftlösningen, där värme hämtas från uteluften och energilagerlösningen, där värme hämtas ur ett energilager. I båda lösningarna överförs värmen till det kalla ingående vattnet.

Energiåtgången för utomhusluftlösningen var beroende av köldmediets förångningstemperatur och modellering av lösningen visade att energiåtgången var 0,25 kWh vid en förångningstemperatur på -10°C, och 0,18 kWh vid 5°C. Vid modellering av energilagerlösningen påvisades en energiåtgång på 0,23 kWh. Slutsatsen som drogs var att kompressorn vid energilagerlösningen skall leverera en effekt på 240 W till köldmediet.

For an average detached house in Sweden today about 5000 kWh are used for household electricity. Of these 5000 kWh 7% are used to run dishwashers. The streamlining of dishwashers has above all strived for a lower water and energy use, a short process time along with a more efficient cleaning of the dishes.

There are however limits for how efficient the dishwashers can be made with traditional technology and acceptable costs. Therefore producers have, during recent years, started looking for less traditional methods, for example the use of a heat pump to reduce the energy use.

The purpose of this examination work has been to find system solutions for an application of a heat pump in a dishwasher and to evaluate the possible energy saving for each solution.

The goal has been to find and describe possible system solutions, which came up during the idea generation. To choose some of these for a closer investigation, to decide a fitting mechanical power for the compressor and to calculate the energy saving these solutions give rise to.

The method has consisted of a literature study, an idea generation, which takes the heat sources and sinks in consideration and a modelling in MATLAB’s Simulink of the selected solutions from the idea generation, which has been used to fit a mechanical power for the compressor.

The result of the idea generation was two solutions, an outdoor air solution, which collects heat from the outdoor air and gives it to the cold water which enters the machine and a energy storage solution, which collect heat from a heat stock to give to the cold entering water. A modelling of these show an energy usage of 0,24 respectively 0,17 kWh for the outdoor air solution, with a heat source temperature at 10 °C respectively 5°C and a energy usage of 0,22 kWh for the energy storage solution for one round.

The conclusion that was drawn was that the compressor of the energy storage solution should deliver a mechanical power of 240 W to the refrigerant.

This thesis examines responses to the problem of stock market short-termism ('SMST'). SMST is defined as investors preferring short-term financial returns over potentially more profitable longer-term investment opportunities. Such short-termism may result in serious real-world consequences. Company executives appear to respond to short-term pressures in ways that jeopardize the long-term sustainability of listed companies negatively impacting investors and other stakeholders including employees, customers and the community at large. This thesis provides an original contribution to the academic literature via an in-depth examination of all significant regulatory and financial industry efforts meant to reform SMST in major capital markets after the global financial crisis of 2007-2009. I hypothesize that the extensive discussion of the SMST issue has generated substantial reforms. Based on an analysis of the implemented reforms, I reveal that the anticipated surge of SMST reform has not occurred. I then explore why the widespread SMST discussion has not resulted in greater reform efforts. This examination reveals the complex nature of the SMST problem and the evidentiary issues inherent in viably identifying and measuring the harms of SMST. However, I determine that there is probable cause for concern justifying SMST reform measures. Further, I conclude that SMST issues arise because investors are biased towards short-term returns when calculating risk. This bias is evident in share pricing, meaning that share prices are not a reliable indicator of fundamental corporate value. Based on this conclusion, an original dual pathway for SMST reform is proposed. This dual pathway indicates that SMST reform measures must either: (1) reduce the actual or perceived excessive discounting of future returns by investors (i.e. make share prices better reflective of long-term value); or (2) cut-off the transmission mechanisms of SMST into the listed company (i.e. sever the link between share prices and corporate decision-making). Assessing the reforms against this dual pathway reveals that few of the reforms are conceptually effective. Of the few reforms that are conceptually effective, most are relatively 'light' touch. A 'light' touch approach may not be problematic, however, as such measures are easier to implement than 'hard' law. In the case of regulatory reforms, a 'light' touch approach provides scope for flexibility to minimize the many potential harms associated with 'hard' law measures. Consequently, this thesis concludes that SMST reform is more likely to occur if reformers pursue a 'lighter' touch approach meant to reduce excessive discounting of future returns and 'nudge' capital markets away from their harmful short-termism focus.