Performances analysis and optimization of an electronic oven manufactured by Smeg S.p.A

The thesis project has been developed at Smeg S.p.A., an Italian company that manufactures appliances. The activity deals with the analysis of the energetic performances of an electronic domestic oven. In the first chapters the product is introduced from the hardware and software points of view and the Italian regulation CEI EN 60350-1 is described, since it defines the testing procedure and how the calculations of the energy consumption must be performed. After some preliminary tests, executed with the actual settings conditions, a factorial design of experiments was built identifying the most influencing variables on the thermal and energetic responses of the system. Starting from the empirical data it was possible to create regression models for the energy consumption, for the temperature increase of the load and for the test duration. Those operating conditions that minimize the energy consumption and maximise the temperature rise should be set in the ECO function, the one used during the energy consumption test. Finally, in the last chapter, it is briefly introduced the problem related to the control of the oven temperature. The optimization of the PD control system parameters permits to improve the stability of the temperature trend in the centre of the cavity and to guarantee the reaching of the set-point temperature.

Il progetto di tesi è stato svolto presso l’azienda italiana Smeg S.p.A. e riguarda l’analisi delle performance energetiche di un forno domestico elettronico. Nei primi capitoli si è introdotto il prodotto a livello costruttivo e del software che controlla le funzioni di cottura. Inoltre, sono riportate le procedure di testing e di calcolo del consumo energetico secondo la normativa italian CEI EN 60350-1. In seguito ai test preliminari effettuati sul forno nelle condizioni di produzione attuale, è stato impostato un design fattoriale degli esperimenti identificando le variabili più influenti sulla risposta termica ed energetica del sistema. A partire dai dati sperimentali è stato possibile costruire dei modelli di regressione per il consumo energetico, per la temperatura del carico e per la durata della prova. Le condizioni operative che da una parte minimizzano il consumo e dall’altra massimizzano l’innalzamento della temperaura del carico, sono quelle da impostare nella funzione ECO, testata durante la prova di consumo. Infine, nell’ultimo capitolo, si accenna ad un miglioramento riguardo al controllo della temperatura all’interno del forno. Ottimizzando i parametri del sistema di controllo PD, è possibile stabilizzare il trend di temperatura rilevata al centro della cavità e garantire il raggiungimento della temperaura di set-point.