Heat Pump Control: Self-Consumption Strategies for Residential Users

The growing concerns surrounding global warming and greenhouse gas emissions have become one of the forefront of humanity’s challenges in recent years. A critical direction for addressing these concerns lies in enhancing the energy efficiency of residential heating systems and harnessing renewable energy sources. This thesis is dedicated to the enhancement of self-consumption logic in households that feature both photovoltaic systems and heat pumps. Through this attempt, we aspire to attain a result not only economically advantageous for homeowners but also environmentally sustainable for our planet. The project embarks on its journey by analyzing the model describing the above situation, made by Ariston Thermo Group, developed in Dymola. Subsequently, we delve into the methodologies employed for interfacing with this model, developing controller logics, and culminating in the evaluation of achieved performance. The project extends across two primary scenarios: one where a battery is integrated into the system and another where it is absent. The aim is to assess whether the investment, both economically and ecologically, in the installation and production of such systems is justified. Following the implementation and testing of various control logics, our objective advance to an analysis of the robustness attained. We undertake this assessment by subjecting the system to an array of diverse parameters, encompassing location variations and apartment dimensions. Through this comprehensive approach, we seek to provide insights and solutions that can navigate the complex landscape of energy efficiency and sustainability in residential settings.

Le crescenti preoccupazioni legate al riscaldamento globale e alle emissioni di gas serra sono diventate una delle sfide più urgenti dell’umanità negli ultimi anni. Una direzione cruciale per affrontare tali preoccupazioni sta nell’aumentare l’efficienza energetica dei sistemi di riscaldamento residenziali e nell’utilizzo delle fonti di energia rinnovabile. Questa tesi è dedicata all’ottimizzazione della logica di autoconsumo nelle abitazioni dotate sia di sistemi fotovoltaici che di pompe di calore. Con questo tentativo, aspiriamo a ottenere un risultato non solo economicamente vantaggioso per i proprietari di casa, ma anche ecologicamente sostenibile per il nostro pianeta. Il progetto inizia il suo percorso analizzando il modello, che descrive la situazione appena spiegata, sviluppato da Ariston Thermo Group con il software Dymola. Successivamente, esaminiamo le metodologie utilizzate per interfacciarsi con questo modello, sviluppare logiche di controllo e concludere con la valutazione delle prestazioni ottenute. Il progetto si estende su due scenari principali: uno in cui è integrata una batteria nel sistema e un altro in cui questa è assente. L’obiettivo è valutare se l’investimento, sia dal punto di vista economico che ecologico, nell’installazione e nella produzione di tali sistemi sia giustificato. Dopo l’implementazione e il test di varie logiche di controllo, il nostro obiettivo si sposta verso un’analisi della robustezza ottenuta. Effettuiamo questa valutazione sottoponendo il sistema a una serie di diversi parametri, inclusi variazioni di posizione e dimensioni dell’appartamento. Attraverso questo approccio completo, cerchiamo di fornire idee e soluzioni in grado di affrontare il complesso panorama dell’efficienza energetica e della sostenibilità negli ambienti residenziali.