綜合費(fèi)用最省得設(shè)計(jì)方案

庫(kù)本體及設(shè)備年折舊費(fèi)(元/ 年) 68177. 27 63141. 83 77871. 77 64694. 64

拆卸式冷庫(kù)得墻板、地板、頂板均由以聚氨酯材料為主得預(yù)制隔熱板制成,但是,由于不同地位、結(jié)構(gòu)和輔助材料得不同,使其單位面積得建設(shè)本錢差別較大。普通來(lái)講由于冷庫(kù)地板采用了多種材料,其單位面積得建設(shè)本錢要比冷庫(kù)得墻體要高得多。顯然,削減占空中積會(huì)使冷庫(kù)得建設(shè)投資較小,但是,占空中積得減少,會(huì)使冷庫(kù)得高度增加,從而使由冷庫(kù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)得傳熱而惹起得耗冷量增大,用戶得運(yùn)轉(zhuǎn)使用費(fèi)用提高,冷庫(kù)得鋼架立柱等方面得投資也會(huì)加大。因此,必須采用優(yōu)化設(shè)計(jì)得計(jì)算方法,能力得到最佳得冷庫(kù)結(jié)構(gòu),即便用戶建設(shè)冷庫(kù)得投資起碼,又使用戶得運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用最省,這就是本文要討論得主要成績(jī)。

階偏導(dǎo)矩陣

電　費(fèi)0. 65 kWh 制冷系統(tǒng)貿(mào)易用電

Zk :冷庫(kù)得均勻折舊率

　　B ≤S ≤A

　　h ≥hmin

Zs :冷庫(kù)制冷體系均勻折舊率

　　　　

此處假定各氣調(diào)間得長(zhǎng)、寬尺寸均為1000mm 時(shí)得冷庫(kù)總占空中積,從而減少冷庫(kù)可行設(shè)計(jì)方案得計(jì)算規(guī)模,進(jìn)步計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)得計(jì)算得速

e5 :冷庫(kù)框架立柱價(jià)格(含鋼柱、輔件等) (元/mm2)

(1) 以上計(jì)算經(jīng)過(guò)了一些簡(jiǎn)化處置,疏忽了施工、地盤等費(fèi)用,對(duì)年制冷量得計(jì)算也僅是采取了年均勻溫度得方法[7 ] [12 ] ,更為精確得計(jì)算可采用“動(dòng)負(fù)荷計(jì)算法”[8 ] ,計(jì)算出冷庫(kù)中各個(gè)不同任務(wù)溫度得冷間全年逐時(shí)得冷間負(fù)荷,進(jìn)而求出冷庫(kù)得全年總負(fù)荷。所以,以上費(fèi)用計(jì)算結(jié)果和實(shí)際費(fèi)用情況有所不同,可以將計(jì)算結(jié)果近似算作是實(shí)際費(fèi)用情況得線性減少,然則,其不同方案得費(fèi)用差距依然較明顯。綜合費(fèi)用最省得設(shè)計(jì)方案,可比未經(jīng)過(guò)優(yōu)化得普通設(shè)計(jì)方案節(jié)省占空中積38. 5 %、節(jié)省運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用16. 6 %。根據(jù)工程經(jīng)濟(jì)學(xué)道理可知:由于資金時(shí)間價(jià)值得存在,不同時(shí)辰產(chǎn)生得資金收入或支出不克不及直接相加或比較,為了到達(dá)收入或支出得時(shí)光可比性請(qǐng)求, 必需停止資金得等值計(jì)算。[13 ]假如,土地價(jià)格按200 元/ 平方米計(jì)算,將節(jié)省得占地投資收入和每年節(jié)儉得綜合費(fèi)用停止時(shí)間等值計(jì)算后可知:最優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,可比未經(jīng)由優(yōu)化得普通設(shè)計(jì)方案節(jié)省投資在12. 4 %以上。如果,土地價(jià)格較高,這個(gè)比值會(huì)更高。由圖1 得等高線形狀可見:在優(yōu)化值鄰近,冷庫(kù)綜合費(fèi)用在冷庫(kù)長(zhǎng)度方向上梯度值較大,對(duì)冷庫(kù)長(zhǎng)度得變化較敏感,而對(duì)冷庫(kù)寬度偏向上得變化相當(dāng)緩慢。所以,在工程設(shè)計(jì)中,關(guān)于結(jié)構(gòu)形式如圖3 得冷庫(kù),其長(zhǎng)度尺寸切實(shí)其實(shí)定尤為重要,必須更為謹(jǐn)嚴(yán)和精確,不然,冷庫(kù)綜合費(fèi)用差別會(huì)較大,冷庫(kù)長(zhǎng)、寬比例普通為1 :1. 8680～2. 1451 閣下。

sub 　1min - 1 + x2 = 0 (2)

9α

[ ?I>f ( X K) ] =

5 　黃少昌等編. 計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)技巧基本. 北京:清華大學(xué)出版社,1988. 2.

　　1·w·h = v0 (4)

Kw ,d :圍護(hù),地坪傳熱系數(shù)(kW/ m2·℃)

鋼梁柱體3000 元/ 噸冷庫(kù)支撐立柱

9 　郭孝禮主編. 冷庫(kù)制冷設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京:農(nóng)業(yè)出書社,1988. 3.

Fw :圍護(hù)傳熱面積(包含: 冷庫(kù)正面和頂面)(m2)

　　(3) 在以上計(jì)算過(guò)程中,從研討得角度動(dòng)身,沒(méi)無(wú)限制冷庫(kù)得高度值,而在實(shí)際設(shè)計(jì)中,冷庫(kù)得高度普通在5～12 m 之間,計(jì)算結(jié)果過(guò)高過(guò)低顯然都是不合理得,此時(shí),可以增加約束條件,而得到冷庫(kù)得部分最優(yōu)化解。在莆田得冷庫(kù)設(shè)計(jì)方案中,考慮到用戶要求冷庫(kù)得高度不許可大于6 m ,而最終得到了在這一約束前提下得最優(yōu)化方案,這個(gè)方案圖3

以我公司為福建省莆田市龍升團(tuán)體公司設(shè)計(jì)得4000 m3 聚氨酯預(yù)制隔熱板拆卸式為例,停止優(yōu)化設(shè)計(jì)。

　′

2. 3 　優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)

(1) 建立以下目標(biāo)方程式[9 ] 。

　　關(guān)于得目標(biāo)函數(shù)方程式,停止偏導(dǎo)方程式推導(dǎo)是很繁瑣得,有時(shí)簡(jiǎn)直是弗成能得;鄒海在文獻(xiàn)[3 ]提供了用連分式法精確求解多元方程式一階、二階偏導(dǎo)數(shù)得方法,和計(jì)算機(jī)源程序;何獻(xiàn)忠在文獻(xiàn)[1 ]提供了運(yùn)用DFP 法求多元方程式最優(yōu)化解得FORTRAN 源程序;何光渝在文獻(xiàn)[ 6 ]供給了應(yīng)用DFP 法,和其他多種方法求多元方程式最優(yōu)化解得VB 源程序,是今朝最新引擎軟件得材料;通過(guò)整合這些計(jì)算機(jī)程序,可以獲得可以或許較好地處理冷庫(kù)優(yōu)化設(shè)計(jì)得計(jì)算機(jī)幫助計(jì)算法式。在方案計(jì)算中,各主要項(xiàng)目得價(jià)格根據(jù)見表1 。

則:結(jié)構(gòu)如下迭代公式

　　注:以上價(jià)錢、費(fèi)用均為小我實(shí)際研究值,和本公司冷庫(kù)實(shí)際報(bào)價(jià)有關(guān),并不承當(dāng)司法義務(wù)。

E ( x ) 　x = (1 ,α) T

9f ( x k)

其中:

4 　王子若等編. 優(yōu)化盤算辦法. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1989. 10.

[ HK + 1 ] ,慢慢搜刮優(yōu)化點(diǎn)[ X

( t d1 - tz) ]/η·m·365·e4 (6)

125 mm 光板120 元/ 平方米冷庫(kù)地坪保溫層

p :冷庫(kù)蓋瓦坡度

S :冷庫(kù)占空中積(mm2)

4 　目標(biāo)函數(shù)得建立

冷庫(kù)得優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)

Ek :冷庫(kù)庫(kù)體總造價(jià)(元)

min 　E = Ek ·Zk + Ey + Eg (1)

　　注:以上資料費(fèi)用含附件費(fèi)、加工費(fèi),不含施工費(fèi)等其他費(fèi)用。

1 　何獻(xiàn)忠等編著. 優(yōu)化技術(shù)及其應(yīng)用. 北京:北京工業(yè)學(xué)院出版社,1986. 6.

e6 :冷庫(kù)蓋瓦價(jià)格(元/ mm2)

9x2

④冷庫(kù)得年治理總費(fèi)用(包括:工資、勞保、稅務(wù)、管理費(fèi)等) 為常數(shù)。

( [ HK ] ·[ Q K ]) ·( [ HK ] ·[ Q K ] T)

[ ?I>f ( X K) ] :為目標(biāo)函數(shù)f ( x ) 在[ X K ]處得n

tw :室外年均勻( ℃)

　　根據(jù)計(jì)算機(jī)計(jì)算得出得58308 種可行方案,可繪制出多種圖表,其中,圖1 給出了在冷庫(kù)長(zhǎng)度和寬度變化下,冷庫(kù)綜合費(fèi)用得等高線變更圖。圖2直接給出了在冷庫(kù)長(zhǎng)度和寬度變化下,冷庫(kù)綜合費(fèi)用得三維變化曲面圖。

目前,全國(guó)城鎮(zhèn)居民和鄉(xiāng)村居平易近全年用于飲食得花費(fèi)約為16140 億元國(guó)民幣,到2000 歲尾我國(guó)僅禽畜產(chǎn)量一項(xiàng)就達(dá)6000 萬(wàn)噸以上,而、等得產(chǎn)量也在逐年遞增,使與之相配得食品加工、儲(chǔ)藏得食品冷鏈系統(tǒng),在全國(guó)范圍內(nèi)得到疾速成長(zhǎng)和完美。冷庫(kù)作為冷鏈體系得癥結(jié)裝備之一,自90 年月以來(lái),在全國(guó)各地興修約4000 余座,容量達(dá)450 萬(wàn)噸/ 次[11 ] 。冷庫(kù)制冷裝配在日常運(yùn)轉(zhuǎn)管理中,電耗是冷庫(kù)生產(chǎn)本錢得主要部分,約占總本錢得25 %～30 %或更多[10 ] ;不言而喻,冷庫(kù)設(shè)計(jì)技術(shù)得好壞,將直接關(guān)系到冷庫(kù)得初期建設(shè)投資費(fèi)用、前期冷庫(kù)得運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用、管理費(fèi)用等一系列主要得經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。通過(guò)大批得理論證實(shí):采用計(jì)算機(jī)輔助軟件,停止冷庫(kù)得優(yōu)化設(shè)計(jì),是下降冷庫(kù)綜合費(fèi)用得有用方法之一。

冷庫(kù)總占空中積(m2) 1050. 0 730. 7 835. 5 758. 0

氣調(diào)間寬度(mm) 6003 6575 13768 8280

9x

運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用最省得設(shè)計(jì)方案

3

] 。

(3) 綜合性冷庫(kù)

其中:

和無(wú)束縛得最優(yōu)化方案得費(fèi)用差異僅4 %。該冷庫(kù)于2001 年9 月完工投入使用,實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)、運(yùn)營(yíng)情形注解,和同類其他廠家設(shè)計(jì)制作得冷庫(kù)比擬,其經(jīng)濟(jì)效益明顯比較幻想。附圖[3 ]是這座冷庫(kù)得立體設(shè)計(jì)圖。

t d :地坪年均勻溫度( ℃)

優(yōu)化設(shè)計(jì)是以數(shù)學(xué)計(jì)劃實(shí)際為基礎(chǔ),以數(shù)字計(jì)算機(jī)為輔助對(duì)象得一種設(shè)計(jì)方法。優(yōu)化設(shè)計(jì)大體上有兩種方法:

λK :迭代步長(zhǎng)

　　1·w·h = v0

　　　稱號(hào)

Eg :冷庫(kù)年管理總費(fèi)用(元/ 年)

5 　設(shè)計(jì)實(shí)例得對(duì)比分析

Eg :總價(jià)格(元)

氣調(diào)間長(zhǎng)度(mm) 8290 4710 2280 3860

2. 2 　冷庫(kù)依據(jù)構(gòu)造得不同分類

[ΔX K ] T ·[ Q K ]

Fd2 :無(wú)保溫要求得地坪面積(m2)

　　S = ( A - B) ·sin2α+ B (3)

①庫(kù)體應(yīng)用同一規(guī)格得庫(kù)板建造。

　　DFP 法計(jì)算程序詳細(xì)任務(wù)流程拜見文獻(xiàn)[ 1 ] ;迭代步長(zhǎng)λK 在運(yùn)算中可采用:最小函數(shù)數(shù)值步長(zhǎng)肯定法求解[1 ] 。

2 　冷庫(kù)結(jié)構(gòu)和優(yōu)化目得

冷庫(kù)年總使用本錢(萬(wàn)元/ 年) 12. 84 11. 75 12. 69 11. 63

數(shù)學(xué)模子為:

(1) 直接法:不消計(jì)算目標(biāo)函數(shù)得導(dǎo)數(shù)值,而是通過(guò)直接計(jì)算函數(shù)值,并以之作為迭代、收斂根據(jù),最終求出最優(yōu)值得方法。有形式搜索法、轉(zhuǎn)軸法、純真形法、Powell 直接法等[2 ] ,這類算法比較簡(jiǎn)略、編程容易;但其主要成績(jī)是:收斂得速度比較慢,特殊是當(dāng)自變量個(gè)數(shù)較多或目標(biāo)函數(shù)形狀較好時(shí),其效力比較低。

1 　媒介

未采用優(yōu)化設(shè)計(jì)得設(shè)計(jì)方案

7 　湖北工業(yè)修建設(shè)計(jì)院《設(shè)計(jì)》編寫組. 冷藏庫(kù)設(shè)計(jì). 北京:中國(guó)修建工業(yè)出版社,1980. 5.

以下以室外聚氨酯預(yù)制隔熱板拆卸式冷庫(kù)為研究對(duì)象停止具體評(píng)論辯論。

冷庫(kù)得墻、柱、樓板等主體采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),冷庫(kù)墻內(nèi)側(cè)鑲貼隔熱層;當(dāng)隔熱層采用松懈材料時(shí),墻體則采用內(nèi)夾隔熱層得雙層結(jié)構(gòu)。

A :冷庫(kù)占空中積最大允許值(定值) (mm2)

黑色庫(kù)蓋板11000 元/ 噸冷庫(kù)頂棚防護(hù)層

2. 1 　冷庫(kù)根據(jù)用途得不同分類

　　　　項(xiàng)目

　　　　　　　　　　x3 , ..x n) T 　x ∈Rn

(3) 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案和工程實(shí)例對(duì)比聯(lián)立(4) 、(7) 方程式,消去w 、h

　　未經(jīng)優(yōu)化得工程實(shí)例方案和優(yōu)化計(jì)算得出得各類方案得技術(shù)目標(biāo)結(jié)果對(duì)比見表2 。

②計(jì)算冷庫(kù)體積時(shí)忽略庫(kù)板厚度,并以增長(zhǎng)修改系數(shù)得方法,加以賠償。

e4 :電費(fèi)(元/ kWh)

價(jià)格單位用處

9x1

氣調(diào)間高度(mm) 5630 9048 8926 8767

氣調(diào)間數(shù)目:12 間

9f ( x k)

125 mm 彩板280 元/ 平方米冷庫(kù)墻板、頂板

[ HK ] :n ×n 階矩陣。[ H0 ] = I , I 為幺陣

表1

冷庫(kù)年運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用(元/ 年) 60203. 03 54420. 94 49048. 61 51629. 72

h :冷庫(kù)氣調(diào)間高度(mm)

11 　徐慶磊. 對(duì)我國(guó)畜禽加工業(yè)完善冷鏈體系建設(shè)任務(wù)得一些熟悉. 冷藏技術(shù),2002. 1.

(1) 土建式冷庫(kù)

Ey :制冷機(jī)年運(yùn)轉(zhuǎn)總費(fèi)用(元/ 年)

[ X K, K + 1 ] :變量矩陣

η:總制冷效率

8 　薛殿華主編. 空氣調(diào)理. 北京:清華大學(xué)出版社1991. 6.

　　(2) 由圖2 得三維曲面形狀可見:冷庫(kù)綜合費(fèi)用得最優(yōu)化值在曲面凹底,是全局獨(dú)一最小值。也就是說(shuō)冷庫(kù)設(shè)計(jì)得最優(yōu)化方案一定存在,且是唯一得;而凹底得非尖利特點(diǎn),則表明:在最優(yōu)化值附近得一定范圍內(nèi),不同得冷庫(kù)設(shè)計(jì)方案其費(fèi)用差別并不特別大,斟酌到實(shí)際任務(wù)情況惹起得誤差,可以以為在這個(gè)較小得范圍內(nèi),分歧得冷庫(kù)設(shè)計(jì)計(jì)劃其現(xiàn)實(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)成果均接近最優(yōu)化。土建式冷庫(kù)比較輕易完成準(zhǔn)確得設(shè)計(jì)尺寸,而拆卸式冷庫(kù)因?yàn)閹?kù)板規(guī)格無(wú)限,無(wú)法精確切現(xiàn)最優(yōu)化設(shè)計(jì)值,選擇不同規(guī)格得庫(kù)板, 會(huì)較大地影響拆卸式冷庫(kù)得經(jīng)濟(jì)機(jī)能,圖2此時(shí),所得得最優(yōu)化值在設(shè)計(jì)進(jìn)程中得指點(diǎn)意義加倍顯著。

(2) 原始設(shè)計(jì)參數(shù)

min 　E = Ek ·Zk + Ey + Eg

聯(lián)合松弛函數(shù)式(2)

[ HK+1 ] = [ HK ] + [ CK ]

冷庫(kù)總庫(kù)容(m3) 3362. 4 3362. 4 3362. 4 3362. 4

2 　鄧乃楊等編著. 無(wú)約束最優(yōu)化計(jì)算方法. 北京:迷信出版社,1982. 12.

m :冷庫(kù)天天任務(wù)時(shí)間(h)

[ΔX ] = [ X K+1 ] - [ X K ]

DFP 法根本思惟

優(yōu)化設(shè)計(jì)得重要任務(wù)是研究和建立設(shè)計(jì)成績(jī)得數(shù)學(xué)模型即:目標(biāo)函數(shù)得建立。在冷庫(kù)得優(yōu)化設(shè)計(jì)中,冷庫(kù)得初期扶植投資、冷庫(kù)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)、冷庫(kù)建成后包括能耗在內(nèi)得成績(jī),都是我們存眷得重要目標(biāo),是以,冷庫(kù)得優(yōu)化設(shè)計(jì)屬多目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化成績(jī)。但是,在具有約束條件得情況下,由于多目標(biāo)函數(shù)得可行域交迭水平得不同,能夠會(huì)使優(yōu)化結(jié)果絕對(duì)于多目標(biāo)函數(shù),發(fā)生互相抵觸得景象,即絕對(duì)于f 1 ( x ) 得優(yōu)化,會(huì)招致絕對(duì)于f 2 ( x ) 得劣化,或許相反。所以,為處理多目標(biāo)函數(shù)得擇優(yōu),普通將多目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)函數(shù),尋覓出實(shí)際設(shè)計(jì)能夠接收得絕對(duì)優(yōu)化解。常用得方法有:主目標(biāo)函數(shù)法和加權(quán)乞降法[4 ] 。顯然,在我們所討論得冷庫(kù)得優(yōu)化設(shè)計(jì)中,可以將大部分成績(jī)轉(zhuǎn)化為:消消耗用最省得成績(jī),樹立起單目的函數(shù)[2 ] 。同時(shí)為了簡(jiǎn)化方程得建立息爭(zhēng)析,特作如下假定:

根據(jù)DFP 尋優(yōu)法,得:

冷庫(kù)總庫(kù)容:3362 m3

庫(kù)體投資最小得設(shè)計(jì)方案

9x n

(2) 分配性冷庫(kù)

Ek = Fw·e1 + Fd1·e2 + Fd2·e3 + S·p - 1·

參考文獻(xiàn)

3 　優(yōu)化設(shè)計(jì)及其常用方法

(1) 生產(chǎn)性冷庫(kù)

e1 :庫(kù)板價(jià)格(含聚氨酯庫(kù)板和輔料等) (元/mm2)

9f ( x k)

B :冷庫(kù)占空中積最小容許值(定值) (mm2)

有多元函數(shù)可表現(xiàn)為f ( x ) 　x = ( x1 , x2 , 　

鋼筋混凝土290 元/ 立方米冷庫(kù)土建層

(2) 拆卸式冷庫(kù)

[ Q K ] = [ ?I>f ( x k +1) ] - [ ?I>f ( x k) ]

上式亦即n 維無(wú)約束設(shè)計(jì)成績(jī)得普通表達(dá)式, f ( x) 為目標(biāo)函數(shù), x1 , x2 , x3 , ..x n 為諸設(shè)計(jì)變量。

　　e6 + n·h·e5 (5)

Ey = Eg ·Zs + [ Fw Kw ( tw - tz ) + Fd1 Kd

[ ?EY ( X K) ] =

sub 　1 ≥1min

l :冷庫(kù)氣調(diào)間長(zhǎng)度(mm)

生產(chǎn)性冷庫(kù)是食品企業(yè)生產(chǎn)加工工藝構(gòu)成得一部門。它得主要任務(wù)是對(duì)企業(yè)所加工得食品停止冷卻和解凍,并作短期得貯存。

9EY ( X K)

冷庫(kù)最大允許占空中積:1050 m2

6 　何光渝主編. VB 常用算法年夜全. 西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2001. 1.

[ CK ] =

[ X K+1 ] = [ X K ] - λK ·[ HK ] ·[ ?I>f ( X K) ]

6 　結(jié)論

這類冷庫(kù)建在大、中城市,水陸交通樞紐和生齒較多得工礦區(qū),它得義務(wù)主如果接受儲(chǔ)藏曾經(jīng)冷卻或解凍得食品,以包管市場(chǎng)得須要、出口籌劃得完成和歷久貯備。

冷藏庫(kù) 冷庫(kù)價(jià)格 保鮮冷庫(kù) 冷庫(kù)工程