735 research outputs found

    Italian prototype building models for urban scale building performance simulation

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    Urban building energy modeling (UBEM) seeks to evaluate strategies to optimize building energy use at urban scale to support a city's building energy goals. Prototype building models are usually developed to represent typical urban building characteristics of a specific use type, construction year, and climate zone, as detailed characteristics of individual buildings at urban scale are difficult to obtain. This study investigated the Italian building stock, developing 46 building prototypes, based on construction year, for residential and office buildings. The study included 16 single-family buildings, 16 multi-family buildings, and 14 office buildings. Building envelope properties and heating, ventilation, and air conditioning system characteristics were defined according to existing building energy codes and standards for climatic zone E, which covers about half the Italian municipalities. Novel contributions of this study include (1) detailed specifications of prototype building energy models for Italian residential and office buildings that can be adopted by UBEM tools, and (2) a dataset in GeoJSON format of Italian urban buildings compiled from diverse data sources and national standards. The developed prototype building specifications, the building dataset, and the workflow can be applied to create other building prototypes and to support Italian national building energy efficiency and environmental goals

    Techniques for data pattern selection and abstraction

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    This thesis concerns the problem of prototype reduction in instance-based learning. In order to deal with problems such as storage requirements, sensitivity to noise and computational complexity, various algorithms have been presented that condense the number of stored prototypes, while maintaining competent classification accuracy. Instance selection, which recovers a smaller subset of the original training set, is the most widely used technique for instance reduction. But, prototype abstraction that generates new prototypes to replace the initial ones has also gained a lot of interest recently. The major contribution of this work is the proposal of four novel frameworks for performing prototype reduction, the Class Boundary Preserving algorithm (CBP), a hybrid method that uses both selection and generation of prototypes, Instance Seriation for Prototype Abstraction (ISPA), which is an abstraction algorithm, and two selective techniques, Spectral Instance Reduction (SIR) and Direct Weight Optimization (DWO). CBP is a multi-stage method based on a simple heuristic that is very effective in identifying samples close to class borders. Using a noise filter harmful instances are removed, while the powerful heuristic determines the geometrical distribution of patterns around every instance. Together with the concepts of nearest enemy pairs and mean shift clustering this algorithm decides on the final set of retained prototypes. DWO is a selection model whose output set of prototypes is decided by a set of binary weights. These weights are computed according to an objective function composed of the ratio between the nearest friend and nearest enemy of every sample. In order to obtain good quality results DWO is optimized using a genetic algorithm. ISPA is an abstraction technique that employs the concept of data seriation to organize instances in an arrangement that favours merging between them. As a result, a new set of prototypes is created. Results show that CBP, SIR and DWO, the three major algorithms presented in this thesis, are competent and efficient in terms of at least one of the two basic objectives, classification accuracy and condensation ratio. The comparison against other successful condensation algorithms illustrates the competitiveness of the proposed models. The SIR algorithm presents a set of border discriminating features (BDFs) that depicts the local distribution of friends and enemies of all samples. These are then used along with spectral graph theory to partition the training set in to border and internal instances

    State of the Art in Face Recognition

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    Notwithstanding the tremendous effort to solve the face recognition problem, it is not possible yet to design a face recognition system with a potential close to human performance. New computer vision and pattern recognition approaches need to be investigated. Even new knowledge and perspectives from different fields like, psychology and neuroscience must be incorporated into the current field of face recognition to design a robust face recognition system. Indeed, many more efforts are required to end up with a human like face recognition system. This book tries to make an effort to reduce the gap between the previous face recognition research state and the future state

    Feasibility Study of Jet-Ejector Refrigeration Systems as a Mechanism for Harnessing Low-Grade Thermal Energy from Different Sources

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    [ES] Los sistemas de refrigeración por eyección activados por calor de origen renovable o fuentes de calor residual tienen el potencial de alcanzar ahorros energéticos significativos al sustituir o asistir a los sistemas de refrigeración tradicionales. Su campo de aplicabilidad es muy amplio y el presente trabajo se ha centrado en un estudio detallado de dos aplicaciones con gran potencial siguiendo un enfoque computacional: (i) generación de aire acondicionado activado por energía solar térmica y (ii) refrigeración de la admisión de un motor de combustión reutilizando la energía térmica disponible en la línea de escape de este. Las actividades de investigación han estado dirigidas a mitigar dos de los principales puntos débiles que caracterizan a los ciclos de refrigeración por eyección: su eficiencia relativamente baja y la incapacidad mostrada por la configuración base del ciclo de eyección para operar de forma robusta en condiciones de operación alejadas de las de diseño. La primera cuestión ha sido abordada principalmente diseñando geometrías de eyector altamente optimizadas usando técnicas de mecánica de fluidos computacional y optimizando la integración del eyector en el conjunto del sistema de refrigeración. La segunda cuestión se ha abordado caracterizando el comportamiento del sistema en condiciones de diseño y fuera de diseño. Se han propuesto dos estrategias avanzadas para hacer frente a la caída de prestaciones que sufre el sistema al operar en condiciones fuera de diseño, como son la utilización de eyectores de geometría ajustable o la implementación de tanques de almacenamiento térmico. La respuesta del sistema se ha analizado en condiciones fuera de diseño con dos aproximaciones temporales complementarias. Los modelos estacionarios se han usado para optimizar las diferentes arquitecturas de eyector y la operación global del sistema en ciertas condiciones de operación representativas, mientras que el análisis transitorio representa un enfoque más realista y tiene en cuenta la naturaleza impredecible e inestable de la climatología. El estudio se ha concluido con un análisis termoeconómico, el cual ha sido útil para discernir si los diseños altamente optimizados son competitivos al ser comparados con las soluciones de refrigeración que se encuentran actualmente consolidadas en el mercado. La principal conclusión del análisis en condiciones estáticas para la aplicación termosolar es que la transformación de potencia térmica a potencia de refrigeración puede alcanzar un rendimiento del 37.7%, mientras que el rendimiento global del sistema alcanza el 20.1% con diseños altamente optimizados de eyector para unas condiciones de evaporación y condensación de 13°C y 40°C, respectivamente. En condiciones dinámicas, la implementación de la geometría variable mejora en torno a un 40% el rendimiento del sistema de refrigeración, además de incrementar su operatividad. El tanque de almacenamiento térmico juega un papel relevante en este aspecto y, para una envergadura de colector parabólico de 7.1 m, un consumo nominal de 13.3 kW de potencia térmica del tanque ha resultado ser una solución de compromiso para mantener en equilibrio los principales indicadores de prestaciones. El análisis termoeconómico de la arquitectura más prometedora sugiere que el ahorro de coste operativo está lejos de poder compensar la elevada inversión inicial en equipamiento (16.905€ para una capacidad de refrigeración aproximada de 5.6 kW), destacando la dificultad del sistema para competir con las soluciones de refrigeración actualmente consolidadas en el mercado y resaltando la necesidad de considerar soluciones híbridas. La principal conclusión de la aplicación en motor de combustión es que la reducción de temperaturas en la línea de admisión por debajo de 4°C es factible, produciendo mejoras en el rendimiento volumétrico de en torno al 11%, no obstante, el sistema muestra vulnerabilidades al operar en puntos de motor diferentes al de diseño.[CA] Els sistemes de refrigeració per ejecció activats per calor d'origen renovable o fonts de calor residual tenen el potencial d'assolir estalvis energètics significatius al substituir o assistir als sistemes de refrigeració tradicionals. El seu camp d'aplicabilitat es ampli i el present treball s'ha centrat en un estudi detallat de dos aplicacions amb gran potencial seguint un enfocament computacional: (i) generació d'aire condicionat activat per energia solar tèrmica i (ii) refrigeració de l'admissió d'un motor de combustió reutilitzant l'energia tèrmica disponible en la línia d'escapament d'aquest. Les activitats d'investigació han estat dirigides a mitigar dos dels principals punts dèbils que caracteritzen als cicles de refrigeració per ejecció: la seua eficiència relativament baixa i la incapacitat mostrada per la configuració base del cicle d'ejecció per a operar de forma robusta en condicions d'operació allunyades de les de disseny. La primera qüestió ha sigut abordada principalment dissenyant geometries d'ejector altament optimitzades usant tècniques de mecànica de fluids computacional i optimitzant la integració de l'ejector en el conjunt del sistema de refrigeració. La segona qüestió s'ha abordat caracteritzant el comportament del sistema en condicions de disseny i fora de disseny. S'han proposat dos estratègies avançades per a fer front a la caiguda de prestacions que pateix el sistema quan opera en condicions fora de disseny, com són la utilització d'ejectors de geometria ajustable o la implementació de tancs de emmagatzemament tèrmic. La resposta del sistema s'ha analitzat en condicions fora de disseny amb dos aproximacions temporals complementàries. Els models estacionaris s'han usat per a optimitzar les diferents arquitectures d'ejector i l'operació global del sistema en certes condicions d'operació representatives, mentre que l'anàlisi transitori representa un enfocament més realista i té en compte la natura impredictible i inestable dels canvis en les condiciones climàtiques. L'estudi s'ha conclòs amb un anàlisi termoeconòmic, el qual ha sigut útil per a discernir si els dissenys altament optimitzats són competitius quan es comparen amb les solucions de refrigeració que es troben actualment consolidades al mercat. La principal conclusió de l'anàlisi en condicions estàtiques per a l'aplicació termosolar és que la transformació de potència tèrmica a potència de refrigeració pot arribar a un rendiment del 37.7%, mentre que el rendiment global del sistema arriba al 20.1 % amb dissenys altament optimitzats d'ejector per a unes condicions d'evaporació i condensació de 13°C i 40°C, respectivament. En condicions dinàmiques, la implementació de la geometria variable millora al voltant d'un 40% el rendiment del sistema de refrigeració, a més d'incrementar la seua capacitat de romandre en funcionament. El tanc d'emmagatzemament tèrmic juga un paper rellevant en aquest aspecte i, per a una llargària de col·lector parabòlic de 7.1 m, un consum nominal de 13.3 kW de potencia tèrmica del tanc ha resultat ser una solució de compromís per a mantenir en equilibri els principals indicadors de prestacions. L'anàlisi termoeconòmic de l'arquitectura més prometedora suggereix que l'estalvi de cost operatiu està lluny de poder compensar l'elevada inversió inicial en equipament (16.905€ per a una capacitat de refrigeració aproximada de 5.6 kW), posant de manifest la dificultat del sistema per a competir amb les solucions de refrigeració actualment consolidades al mercat i ressaltant la necessitat de considerar solucions híbrides. La principal conclusió de l'aplicació en motor de combustió és que la reducció de temperatures a la línia d'admissió per baix de 4°C és factible, produint millores en el rendiment volumètric de al voltant de l'11%, no obstant això, el sistema mostra vulnerabilitats a l'hora d'operar en punts de motor diferents al de disseny.[EN] Jet-ejector refrigeration systems powered by renewable heat or waste heat sources have the potential to achieve significant primary energy savings when substituting or aiding traditional refrigeration systems. Their field of applicability is vast and the present work has been focused on a detailed study of two applications with great potential following a computational approach: (i) air-conditioning generation powered by solar thermal energy and (ii) internal combustion engine intake air refrigeration powered by its exhaust line waste heat. The research efforts have been directed towards mitigating the negative effect of two of the main weak points of jet-ejector refrigeration systems: their relatively low efficiency and the incapacity of the baseline configuration to operate robustly away from the design conditions. The first issue has been addressed mainly by designing highly optimized jet-ejector geometries using computational fluid dynamics techniques and optimizing the jet-ejector integration in the overall system. The second one has been addressed by carrying out complete characterizations of the refrigeration system response in design and off-design conditions. Advanced strategies to face the refrigeration system performance decay away from design conditions have been proposed, like the utilization of adjustable jet-ejector architectures or the implementation of hot thermal storage tanks. The system response has been analyzed in off-design conditions with two complementary temporal schemes. The steady-state models have been used to optimize the jet-ejector architectures and the overall system operation for representative operating scenarios, while the transient analysis represents a more realistic approach and accounts for changes in climatic conditions, which have an unpredictable and unstable nature. The study has been concluded with a thermoeconomic analysis, which has been useful to discern if the highly optimized designs are competitive when compared to existing refrigeration solutions consolidated in the market. The main conclusions of the steady-state analysis for the solar application are that the transformation from thermal power to refrigeration power can achieve an efficiency of 37.7%, while the global efficiency achieves 20.1% when highly optimized jet-ejectors are used for an evaporating and condensing conditions of 13°C and 40°C, respectively. In dynamic conditions, the implantation of an adjustable jet-ejector brings improvements in refrigeration system efficiency of around 40%, besides improving its capacity to remain in operation. The thermal storage system plays a relevant role in this sense and, for a fixed parabolic trough collector span of 7.1 m, a nominal thermal power consumption of 13.3 kW represents a trade-off between the performance indicators subject to analysis. The thermoeconomic assessment of the most promising system architecture suggests that the operating cost savings are far from compensating for the capital expenditures (16,905€ for a refrigeration capacity of approximately 5.6 kW), evidencing the difficulties of the system to compete against refrigeration solutions currently consolidated in the market and outlining the interest in hybrid solutions. The main conclusion of the automotive application is that it is feasible to achieve in the engine intake line temperatures below 4°C, bringing improvements in volumetric engine efficiency of around 11%. Nevertheless, the system shows vulnerabilities when operating in engine operating points different from the design one.My most sincere acknowledgment to the whole CMT-Motores Térmicos team for giving me the opportunity of being part of it and the grant program Subvenciones para la contrataci ́on de personal investigador predoctoral for doctoral studies (reference ACIF/2018/124), awarded by Generalitat Valenciana, Conselleria de Innovación, Universidades, Ciencia y Sociedad Digital and the European Union for funding this project.Ponce Mora, A. (2022). Feasibility Study of Jet-Ejector Refrigeration Systems as a Mechanism for Harnessing Low-Grade Thermal Energy from Different Sources [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/18171

    Investigating Randomised Sphere Covers in Supervised Learning

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    c©This copy of the thesis has been supplied on condition that anyone who consults it is understood to recognise that its copyright rests with the author and that no quotation from the thesis, nor any information derived therefrom, may be published without the author’s prior, written consent. In this thesis, we thoroughly investigate a simple Instance Based Learning (IBL) classifier known as Sphere Cover. We propose a simple Randomized Sphere Cover Classifier (αRSC) and use several datasets in order to evaluate the classification performance of the αRSC classifier. In addition, we analyse the generalization error of the proposed classifier using bias/variance decomposition. A Sphere Cover Classifier may be described from the compression scheme which stipulates data compression as the reason for high generalization performance. We investigate the compression capacity of αRSC using a sample compression bound. The Compression Scheme prompted us to search new compressibility methods for αRSC. As such, we used a Gaussian kernel to investigate further data compression

    Selección de prototipos basada en conjuntos rugosos difusos

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    En este trabajo abordamos uno de los principales problemas de k vecinos más cercanos (kNN): su sensibilidad al ruido. Llevamos a cabo Selección de Prototipos (SP), es decir, eliminamos instancias ruidosas para mejorar la calidad de la clasificación de k vecinos más cercanos. Concretamente, basándonos en un método existente de selección de instancias basada en conjuntos rugosos difusos, construimos un algoritmo de tipo envoltura que tiene en cuenta la granularidad óptima de la relación difusa de indiscernibilidad en cada conjunto de datos. Llamamos a este método Selección de Prototipos a base de Conjuntos Aproximados Difusos (SPCAD). La comparación del enfoque con el estado del arte en Selección de Prototipos confirma que nuestro método ofrece buenos resultados: supera a todos los métodos de selección de prototipos existentes con respeto a la precisión de la clasificación
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