Collaudo e fault detection di un impianto solar DEC

The present experimental thesis work is based on the operation analyis of a new solar assisted air-conditioning concept, wich combines a dessiccant and evaporative cooling (DEC) system with an electrical heat pump. The experimental plant was developed at the Department of Energy of Politecnico di Milano. This thesis work was performed under the test stage of the components during their summer operation. Due to control plant complexity, it was important to understand control strategy to test and check eventual bugs of the control code. A Fault Detection tool was created in Matlab that uses quantitative models: it is possible to identify operation problems through comparison of the model's outputs of each component according to manifacturer's data. Target is to reduce uncertainty in measurement and to obtain a good confidence in the results. Solar cooling key components are: solar subsystem, desiccant sorption rotor, humidifier, chiller and flat plate heat exchanger.

L'oggetto della presente tesi è la procedura di collaudo e la metodologia di fault detection applicata ad un impianto di tipo Solar Dessiccant and Evaporative Cooling (SDEC). L'impianto è stato progettato dal Dipartimento di Energia del Politecnico di Milano, integra in maniera innovativa diversi componenti tecnologici: un'unità di trattamento aria DEC, integrata con pompa di calore reversibile acqua-acqua ed un impianto solare termico. Nel Capitolo 1 viene descritta la tecnologia DEC, come possibile applicazione del solar cooling, e viene illustrato il funzionamento dell'impianto solar DEC, realizzato nella residenza universitaria di Milano. Nel Capitolo 2 vengono presentati i risultati della ricerca bibliografica su impianti SDEC nel mondo, per individuare le principali criticità. E' stata condotta, inoltre, una ricerca sulla tecnica di fault detection applicata ad impianti HVAC ed impianti solari. Nel Capitolo 3 viene descritto il lavoro di collaudo durante la fase di start-up. Il capitolo 4 descrive la struttura del tool in MATLAB per la fault detection e la metodologia utilizzata per l'analisi di ogni componente. Lo strumento analizza i dati grezzi provenienti dal sistema di controllo ed ha l'obiettivo di mettere in risalto le divergenze tra il funzionamento reale e quello ideale. L'analisi è rivolta ai componenti chiave del funzionamento estivo di un impianto Solar DEC: la ruota dessiccante, la pompa di calore, l'impianto solare termico, il recuperatore statico e l'umidificatore. I modelli sono stati costruiti sulla base dei dati del costruttore. Nel capitolo 5 vengono illustrati i risultati del collaudo e delle prime analisi con il tool. In Appendice A viene descritta l'analisi dell'incertezza di misura, sulla base dei dati tecnici degli strumenti installati.