Caratterizzazione sperimentale del modello real time di un collettore solare termico e sviluppo di un controllo ottimizzato con logiche predittive per la produzione di A.C.S.

Using the technique of Hardware in the Loop (HiL) performed in Real Time it is possible to compare a real component with a simulated one with the advantage of being able to realize different tests running changes only in software. It is therefore necessary to have an adequate model of the real component that has to be simulated. In this work, which arises as a continuation of a process that began in 2009, it is considered the dynamic model, which already exists, of a solar thermal collector, and it is compared with an actual component on the roof of the Energy Department. A series of tests were performed on the real component. They allow to obtain useful parameters to characterize the model. The output data have been compared with those measured experimentally on the roof. Starting with models already validated for a storage tank and for the connection pipes, it has been realized a simulator of a thermal solar system with a storage in LabVIEW. The storage tank model has been modified with the addition of an auxiliary generator of thermal power placed in the high part of the same. It is proposed a preliminary study for the adoption of a predictive control system. Using simulator it was possible to perform tests of long duration, with different weather conditions and user request finalized to obtain an efficient use of solar collector and at the same time minimizing the use of auxiliary generator. This work will enable in the future to test, implement and improve the solutions for a predictive control proposed here both in a virtual environment and on any real component installed in the storage tank located in the laboratory.

Attraverso la tecnica di Hardware in the Loop (HiL) eseguita in Real Time è possibile mettere a confronto un componente reale con uno simulato con il vantaggio di poter realizzare differenti prove eseguendo modifiche solo a livello software. Occorre quindi disporre di un modello adeguato del componente reale che si vuole simulare. In questo lavoro, che si pone come proseguimento di un percorso iniziato nel 2009, viene considerato il modello dinamico, già esistente, di un collettore solare termico e viene messo a confronto con un componente reale presente sul tetto del Dipartimento di Energia. Sono stati eseguiti una serie di test sul componente reale che consentono di ricavare parametri utili alla caratterizzazione del modello. I dati in uscita dal modello aggiornato sono stati confrontati con quelli misurati sperimentalmente sul tetto. Disponendo di modelli già validati per un accumulo e per le tubazioni di collegamento è stato realizzato in ambiente LabVIEW un simulatore di un impianto solare termico con accumulo. Il modello di accumulo è stato modificato con l’aggiunta di un generatore ausiliario di potenza termica collocato nella parte alta dello stesso. Viene poi proposto uno studio preliminare per l’adozione di un controllo di tipo predittivo di tale impianto. Attraverso l’uso del simulatore è stato possibile eseguire prove di lunga durata, con differenti condizioni metereologiche e di richiesta dell’utenza indirizzate ad ottenere un uso efficiente del collettore solare e contemporaneamente minimizzando l’intervento del generatore ausiliario. Questo lavoro consentirà in futuro di provare, implementare e migliorare le soluzioni di controllo predittivo qui proposte sia in un ambiente virtuale che su un eventuale componente reale installato nell’accumulo presente in laboratorio.