Modeling and Control of Domestic Hot Water (DHW) system

In this work, after an overview on the technical description of the system, composed by a heat pump paired to a water tank, a new, more accurate model is developed for the system , since the old model doesn't take into account transient phenomena that can't be neglected. The following step is to design a control logic in order to minimize undesired phenomena, in particular an undershoot of the tank temperature in the heating phase. Different strategies are explored, comparing the simulations and the numerical values of the performance indexes with respect to a base case, well defined.What must be evidenced is that the only controllable inputs are the boolean variable that tells the heat pump to be on or off, and the target mass flow of the water. Eventually, a discussion on the results and some notes about the future direction of the resulting approach.

In questo lavoro, dopo una panoramica sulla descrizione tecnica del sistema, composto da una pompa di calore accoppiata ad un serbatoio d'acqua, viene sviluppato un nuovo modello più accurato per l'impianto, poiché il vecchio modello non tiene conto di fenomeni transitori che non possono essere trascurati. Il passo successivo è quello di progettare una logica di controllo al fine di ridurre al minimo i fenomeni indesiderati, in particolare un undershoot della temperatura del serbatoio nella fase di riscaldamento. Vengono esplorate diverse strategie, confrontando le simulazioni e i valori numerici degli indici di performance rispetto ad un caso base, ben definito. Ciò che deve essere evidenziato è che gli unici input controllabili sono la variabile booleana che dice alla pompa di calore di essere accesa o spenta e il flusso di massa target dell'acqua. Eventualmente, una discussione sui risultati e alcune note sulla direzione futura dell'approccio adottato.