Model based control of a hybrid heat pump system for building heating

There has been increasing effort to develop energy efficient and low consumption buildings . Combining renewable energies and optimal control theories is a promising approach towards achieving this goal. The main objective of this work is to demonstrate that, by implementing supervisory control, it is possible to maximize the efficiency of a complex building system consisting of a photovoltaic power plant, an hybrid heating system and a thermal storage. The control system proposed was designed to minimize the operating costs by employing a control algorithm that would minimize the energy consumption of the building while also achieving thermal comfort. For this objective, TOMLAB , a MATLAB software, was used and compared to a simple reference rule-based controller.

L’attenzione verso l’efficienza energetica e la riduzione dei consumi nel settore dell’edilizia sta acquisendo sempre più importanza. Utilizzare sistemi di generazione dell’energia alimentati da fonti rinnovabili unitamente ad un sistema di controllo supervisivo, ottimizzato per minimizzare i consumi dell’edificio garantendo allo stesso tempo la domanda elettrica e termica, va in questa direzione. L’obiettivo generale del lavoro è dimostrare che, attraverso il controllo supervisivo, è possibile massimizzare l’efficienza di un sistema edificio-impianto complesso, costituito da edificio capacitivo dotato di impianto fotovoltaico, sistema di generazione a pompa di calore areotermica e sistema di accumulo dell’energia termica , ottenendo il minimo costo operativo e di investimento. Questo può essere effettuato mediante l’utilizzo di un algoritmo di controllo che minimizzi il consumo energetico dell’edificio garantendo il comfort termico. A questo scopo la toolbox TOMLAB per MATLAB è stata utilizzata e comparata con un controllore a regola di riferimento.