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Methodology for the evaluation of the flexibility of heat integration solutions in eco industrial parks
No full textL'intégration énergétique est un moyen puissant pour améliorer l'efficacité énergétique dans l'industrie. La récupération de chaleur a été étendue de l’échelle locale d’un procédé à l’échelle territoriale, comportant plusieurs procédés formant des éco parcs industriels, permettant d’atteindre une haute efficacité énergétique. De nombreuses méthodes et outils ont été développés pour identifier le potentiel de récupération de chaleur et la configuration optimale du réseau de transfert de chaleur comme solution pour l'intégration énergétique aux deux échelles. Les fluctuations des conditions opératoires, telles que les températures d’entrée et de sortie, ainsi que les débits par rapport à leurs valeurs nominales sont inévitables. Par conséquent, les problèmes d’opérabilité sont importants et doivent être considérés dans les méthodologies de conception et l’évaluation de la flexibilité devient un pré requis essentiel dès la conception pour mieux prendre en compte les fluctuations et les perturbations dans les réseaux de synergie énergétique. Le présent travail propose une méthodologie séquentielle de deux étapes basée sur deux modèles d’optimisation mathématique afin d’éviter l’inclusion d’un grand nombre de conditions opératoires directement dans une seule formulation et qui conduit progressivement à une conception flexible avec un certain niveau de confiance en un temps de calcul efficace. Au cours de la première étape, une topologie fixe est générée à l'aide d'un modèle MILP multi-périodes fournissant une solution détaillée du réseau de récupération, la sélection des zones d'échangeurs de chaleur et l'installation de la tuyauterie, tout en prenant en compte un nombre fini de scénarios de variations. Ensuite, un modèle non linaire d'évaluation de la flexibilité est utilisé pour tester la faisabilité opérationnelle du réseau fixe face à des variations supplémentaires qui se produisent à l'échelle locale et territoriale, tout en envisageant des degrés de liberté opérationnelles pour garantir l’opérabilité. Les informations fournies sont utilisées pour déterminer les points critiques à ajouter à la phase de conception multi-périodes pour rechercher un nouveau réseau candidat. Chaque modèle et la méthodologie sont validés par des cas d’études.One powerful way to improve energy efficiency in industry is through Heat Integration. The heat recovery application was extended from process level to multiple processes in eco-industrial parks offering important energy efficiency improvements. Many methodologies and tools have been developed to identify the potential heat recovery and the optimal heat transfer network design as heat integration solution at both scales. Nerveless, deviations of operating conditions such as supply and target temperatures and flow rates from nominal values are unavoidable, thus the operability issues are of vital importance to be considered in design methodologies and the flexibility assessment become an essential prerequisite of the heat transfer configuration in order to better take into account fluctuations and disturbances in the energy synergy networks. The present work propose an iterative two steps methodology based on two mathematical optimization models to prevent the inclusion of a large number of variability directly in one design formulation and leads progressively to a flexible design with a certain level of confidence in an efficient computation time. During the first step, a fixed topology is generated using multi period MILP model providing detailed solution on the recovery network, selection of heat exchangers areas and piping installation while considering a finite number of operating scenarios. Then a flexibility assessment NLP model is used to test the operational feasibility of the resulting fixed network for additional variations that occur at local and territorial scale while considering operational degrees of freedom to ensure feasible operation. The information provided is used to determine the critical points for flexibility to be added to the multi period design phase to find a new candidate network. Each model and the whole methodology are validated with case studies
Optimal sensor network design to monitor the energy performances of a process plant
No full textL’efficacité énergétique devient un domaine de recherche incontournable dans la communauté scientifique vu son importance dans la lutte contre les crises énergétiques actuelles et futures. L'analyse des performances énergétiques, pour les procédés industriels, nécessite la connaissance des grandeurs physiques impliquées dans les équilibres de masse et d'énergie. D’où la problématique : comment choisir les points de mesure sur un site industriel de façon à trouver les valeurs de tous les indicateurs énergétiques sans avoir des redondances de mesure (respect des contraintes économiques), et en conservant un niveau de précision des résultats ? La première partie présente la formulation du problème d’instrumentation ayant pour but de garantir une observabilité minimale du système en faveur des variables clés. Ce problème est combinatoire. Une méthode de validation des différentes combinaisons de capteurs a été introduite. Elle est basée sur l’interprétation structurelle de la matrice représentant le procédé. Le verrou de long temps de calcul lors du traitement des procédés de moyenne et grande taille a été levé. Des méthodes séquentielles ont été développées pour trouver un ensemble de schémas de capteurs pouvant être employés, en moins de 1% du temps de calcul initialement requis. La deuxième partie traite le choix du schéma d’instrumentation optimal. Le verrou de propagation des incertitudes dans un problème de taille variable a été levé. Une modélisation du procédé basée sur des paramètres binaires a été proposée pour automatiser les calculs, et évaluer les incertitudes des schémas trouvés. Enfin la méthodologie complète a été appliquée sur un cas industriel et les résultats ont été présentés.Energy efficiency is becoming an essential research area in the scientific community given its importance in the fight against current and future energy crises. The analysis of the energy performances of the industrial processes requires the determination of the quantities involved in the mass and energy balances. Hence: how to choose the placement of the measurement points in an industrial site to find the values of all the energy indicators, without engendering an excess of unnecessary information due to redundancies (reducing measurements costs) and while respecting an accepted level of accuracy of the results ? The first part presents the formulation of the instrumentation problem which aims to guaranteeing a minimal observability of the system in favor of the key variables. This problem is combinatory. A method of validation of the different sensors combinations has been introduced. It is based on the structural interpretation of the matrix representing the process. The issue of long computing times while addressing medium and large processes was tackled. Sequential methods were developed to find a set of different sensor networks to be used satisfying the observability requirements, in less than 1% of the initial required computation time. The second part deals with the choice of the optimal instrumentation scheme. The difficulty of uncertainty propagation in a problem of variable size was addressed. To automate the evaluation of the uncertainty for all the found sensor networks, the proposed method suggested modeling the process based on binary parameters. Finally, the complete methodology is applied to an industrial case and the results were presented
Méthodes de mesure in situ des performances annuelles des pompes à chaleur air/air résidentielles
No full textToday, heat pumps (HP) are widely used as heating systems in building thanks to their high energy efficiency. They are even considered as a source of renewable energy and, according to the EU Directive 2009/28/EC, the amount of renewable energy has to be calculated from the annual performance. Therefore, it is important to be able to measure the annual performance. However, concerning the air-to-air HP there is no reliable and simple method which allows measuring the performance in situ during at least a season.In this context, the thesis proposes two in situ methods that could fill this gap. The first one is based on non-intrusive measurements on refrigerant side. It uses a compressor energy balance to determine the flow rate. The second one, based on air measurements, uses a distribution of hot-wire sensors to determine the air flow rate and temperatures.The thesis also develops an intrusive refrigerant method, which is not necessarily adapted for in situ conditions but can be used as a reference to validate the in situ methods. The experimental results show that the reference method is accurate both in stationary conditions and in dynamic operations (including during defrosting period).The validation of the in situ methods was performed by a specific test campaign in laboratory. As a perspective, the thesis makes it possible to develop on-board measurement methods using non-intrusive refrigerant sensors, providing an opportunity for manufacturers to display the in situ performance in real time.Aujourd'hui, la pompe à chaleur (PAC) est largement utilisée pour les applications de chauffage du bâtiment en raison de ses bonnes performances énergétiques. Elle est même considérée comme une source d'énergie renouvelable et, selon la Directive Européenne 2009/28/CE, la part «renouvelable» de l'énergie produite doit être calculée à partir de la performance annuelle. Il est donc important d'être à même de mesurer cette dernière. Or, il n'existe pas, pour les PAC air/air, de méthode fiable et simple permettant de mesurer la performance chez le client pendant une saison.Dans ce contexte, la thèse propose deux méthodes in situ qui répondent à ce besoin. La première est basée sur des mesures non-intrusives des propriétés du fluide frigorigène. Elle utilise le bilan énergétique du compresseur pour déterminer le débit du fluide. La deuxième, fondée sur les mesures côté air, utilise un ensemble de capteurs à fil chaud afin de mesurer le débit et les températures d'air.La thèse développe également une méthode de mesure intrusive du fluide frigorigène, qui n'est pas adaptée aux conditions in situ mais sert de référence pour valider les deux méthodes in situ. Les résultats expérimentaux montrent que la méthode de référence est précise non seulement en conditions stabilisées mais également en fonctionnement dynamique (y compris lors des dégivrages).La validation des deux méthodes in situ a été réalisée par une campagne d'essais spécifique en laboratoire. Une suite intéressante de la thèse consistera à intégrer la méthode non intrusive côté frigorigène directement dans l'équipement de mesure et d'affichage de la PAC
In situ measurement methods of residential air-to-air heat pump annual performances
No full textAujourd'hui, la pompe à chaleur (PAC) est largement utilisée pour les applications de chauffage du bâtiment en raison de ses bonnes performances énergétiques. Elle est même considérée comme une source d'énergie renouvelable et, selon la Directive Européenne 2009/28/CE, la part «renouvelable» de l'énergie produite doit être calculée à partir de la performance annuelle. Il est donc important d'être à même de mesurer cette dernière. Or, il n'existe pas, pour les PAC air/air, de méthode fiable et simple permettant de mesurer la performance chez le client pendant une saison.Dans ce contexte, la thèse propose deux méthodes in situ qui répondent à ce besoin. La première est basée sur des mesures non-intrusives des propriétés du fluide frigorigène. Elle utilise le bilan énergétique du compresseur pour déterminer le débit du fluide. La deuxième, fondée sur les mesures côté air, utilise un ensemble de capteurs à fil chaud afin de mesurer le débit et les températures d'air.La thèse développe également une méthode de mesure intrusive du fluide frigorigène, qui n'est pas adaptée aux conditions in situ mais sert de référence pour valider les deux méthodes in situ. Les résultats expérimentaux montrent que la méthode de référence est précise non seulement en conditions stabilisées mais également en fonctionnement dynamique (y compris lors des dégivrages).La validation des deux méthodes in situ a été réalisée par une campagne d'essais spécifique en laboratoire. Une suite intéressante de la thèse consistera à intégrer la méthode non intrusive côté frigorigène directement dans l'équipement de mesure et d'affichage de la PAC.Today, heat pumps (HP) are widely used as heating systems in building thanks to their high energy efficiency. They are even considered as a source of renewable energy and, according to the EU Directive 2009/28/EC, the amount of renewable energy has to be calculated from the annual performance. Therefore, it is important to be able to measure the annual performance. However, concerning the air-to-air HP there is no reliable and simple method which allows measuring the performance in situ during at least a season.In this context, the thesis proposes two in situ methods that could fill this gap. The first one is based on non-intrusive measurements on refrigerant side. It uses a compressor energy balance to determine the flow rate. The second one, based on air measurements, uses a distribution of hot-wire sensors to determine the air flow rate and temperatures.The thesis also develops an intrusive refrigerant method, which is not necessarily adapted for in situ conditions but can be used as a reference to validate the in situ methods. The experimental results show that the reference method is accurate both in stationary conditions and in dynamic operations (including during defrosting period).The validation of the in situ methods was performed by a specific test campaign in laboratory. As a perspective, the thesis makes it possible to develop on-board measurement methods using non-intrusive refrigerant sensors, providing an opportunity for manufacturers to display the in situ performance in real time
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Full text link“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
A MULTI SCALE METHODOLOGY FOR ORC INTEGRATION OPTIMIZATION IN AN INDUSTRIAL PROCESS
No full textInternational audienceIn industrial processes, a large amount of energy is usually lost as waste heat. This waste source reduces not only the energy efficiency of industrial processes but also contributes to greenhouse gases emissions and thermal pollution. In this context, The CERES-2 project (CERES denotes “Energy paths for energy recovery in industrial systems”), supported by the French National Research Agency, aims at developing a decision-making tool to identify the optimal solutions of industrial waste heat recovery. This platform leans on energy integration and multi-objectives optimization to identify and design the best waste heat recovery solutions, according to technical and economic criteria, for a given industrial process. The solutions gather direct heat recovery, heat pumping and electricity production technologies. This paper presents how the developed multi scale methodology helps optimizing the integration and the architecture of an ORC in an industrial process. On the process scale, CERES platform uses a MILP algorithm that uses Grand Composite Curve of the industrial process to specify the best integration location of the ORC in a systematic manner. The algorithm is based on exergy criteria and a simplified modeling of the ORC. This algorithm tests every possible couple of temperature level and chooses the best ones for the location of the heat recovery systems. Once the ORC operating conditions defined, its detailed design and optimization is performed thanks to a model developed in Modelica language permitting to design the working fluid and the heat exchangers. The multi-objectives optimization of the cycle is performed by using self-adaptive version of Strength Pareto Evolutionary Algorithms 2 (SPEA2) implemented in CERES platform. The methodology is successfully used in an industrial case where an ORC is integrated to the process
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Full text linkWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
Dispelling the Myths Behind First-author Citation Counts
Full text linkWe conducted a full-scale evaluative citation analysis study of scholars in the XML research field to explore just how different from each other author rankings resulting from different citation counting methods actually are, and to demonstrate the capability of emerging data and tools on the Web in supporting more realistic citation counting methods. Our results contest some common arguments for the continued
use of first-author citation counts in the evaluation of scholars, such as high correlations between author rankings by first-author citation counts and other citation
counting methods, and high costs of using more realistic citation counting methods that are not well-supported by the ISI databases. It is argued that increasingly available digital full text research papers make it possible for citation analysis studies to go beyond what the ISI databases have directly supported and to employ more
sophisticated methods
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