Comparative analysis of heating and cooling solutions for residential use: energy, environmental and economic perspectives

This master's thesis compares different heating, cooling, and power system combinations to meet the energy demands for single-family house, evaluating their energy performance, economic viability, and environmental impact in three European cities: Athens(warm climate), Strasbourg(mild climate), and Helsinki(cold climate). These locations are strategically chosen to assess the systems' performance under varying weather conditions and demand patterns, as defined by the EN 14825. The study employs a transient mathematical modelling approach, utilizing real weather data and household energy demand profiles for space heating, domestic hot water, space cooling, and electricity consumption. The core objective is to identify the most suitable system configurations for different climates. The performance evaluation focuses on key economic and environmental indicators, such as levelized cost of energy, cost savings, payback time, net present value, and avoided CO2 emissions.

Questa tesi di laurea magistrale mette a confronto diverse combinazioni di sistemi di riscaldamento, raffrescamento ed energia per soddisfare la domanda energetica di una casa monofamiliare, valutandone le prestazioni energetiche, la convenienza economica e l'impatto ambientale in tre città europee: Atene (clima caldo), Strasburgo (clima mite) ed Helsinki (clima freddo). Queste località sono state scelte strategicamente per valutare le prestazioni dei sistemi in condizioni climatiche e modelli di domanda diversi, come definito dalla norma EN 14825. Lo studio impiega un approccio di modellazione matematica transitoria, utilizzando dati meteorologici reali e profili di domanda energetica delle famiglie per il riscaldamento degli ambienti, l'acqua calda sanitaria, il raffreddamento degli ambienti e il consumo di elettricità. L'obiettivo principale è quello di identificare le configurazioni di sistema più adatte ai diversi climi. La valutazione delle prestazioni si concentra su indicatori economici e ambientali chiave, come il costo livellato dell'energia, il risparmio economico, il tempo di ammortamento, il valore attuale netto e le emissioni di CO2 evitate.