Analisi sperimentale delle prestazioni energetiche stagionali di una pompa di calore ad aria con approccio Hardware-in-the-Loop (HiL) per mezzo di test dinamici di lunga durata

Per raggiungere gli obiettivi imposti dalla Commissione Europea di riduzione delle emissioni di CO2, l'utilizzo di energia da fonti rinnovabili ha un ruolo decisivo. In questo quadro, le pompe di calore diventano le principali candidate per lo sfruttamento delle energie rinnovabili legate all'aria, al suolo o all'acqua. La seguente Tesi nasce grazie alla mia esperienza di tirocinio svolta presso il Laboratorio di Fisica Tecnica dell’università di Bologna in cui è presente una Dual-Source Heat Pump, capace di fruttare due sorgenti esterne di calore, la quale, in questo progetto di Tesi, è testata dinamicamente in modalità aria tramite l’utilizzo di un approccio innovativo chiamato “Hardware in the Loop” (HiL). Il metodo di prova permette di ottenere le prestazioni energetiche della macchina in maniera più realistica, rispetto le prestazioni fornite dal costruttore, le quali sono ricavate implementando una simulazione dinamica in cui il modello di pompa di calore ad aria in esame lavora interpolando i coefficienti di prestazione ottenuti in modalità stazionaria. Dopo aver selezionato la località di ubicazione dell’edificio (Roma), e dopo averne determinato il fabbisogno energetico per il riscaldamento, tramite un’analisi di clustering, sono state determinate due giornate caratteristiche del periodo invernale di riscaldamento in esame. Le condizioni climatiche e di lavoro della pompa di calore ad aria (ASHP) nel corso dei giorni-tipo selezionati sono state riprodotte fedelmente in laboratorio grazie all’utilizzo di regolatori PID, che hanno permesso l’inseguimento dei valori di set-point imposti alle variabili scelte come condizioni al contorno durante l’esecuzione dei test sperimentali. Analizzando i risultati dei test sperimentali e ponendoli a confronto con i risultati della simulazione dinamica di riferimento, è stato possibile valutare l’operato del sistema di regolazione e stimare le prestazioni effettive stagionali della ASHP installata in laboratorio.