This dissertation explores the spatial optimization of air-to-air heat pumps, with a particular focus on the algorithmic design and optimal placement of indoor units and diffusers, as well as the utilization of the refrigerant piping route in residential and commercial environments.
Beginning with a foundational overview of HVAC principles (Chapter 1), the study outlines how air properties, thermal loads, and psychrometric processes underpin effective environmental control in buildings, followed by the methodology to calculate the thermal loads for our building. Chapter 2 introduces heat pump technologies, comparing systems across classifications such as air-to-air, air-to-water, and split or Monoblock configurations, and sets the stage for why air-to-air systems are susceptible to spatial layout. Chapter 3 deepens the analysis of air-to-air heat pumps, especially split multi-split and VRV/VRF systems, and highlights their operational, installation, and environmental challenges. The transition to algorithmic methodologies in Chapter 4 marks the core of the research: it introduces computational design tools (Rhino, Grasshopper, Galapagos, and VRV Express) that are used to test and optimize the positioning of indoor units using spatial and airflow constraints.
The novelty of the work lies in the development and application of evolutionary algorithms and parametric design techniques to optimize indoor unit locations for thermal comfort and minimal piping length. The final appendices (A through D) form the empirical backbone of the study, showcasing a set of parametric optimization scenarios from basic room layouts to complex VRV branching networks. These practical examples demonstrate how algorithmic design transcends traditional engineering judgment, enabling adaptive, data-driven HVAC solutions that are both efficient and spatially aware.
This research contributes a replicable methodology that combines mechanical engineering expertise with generative design, bridging two disciplines to offer a modern approach to HVAC system integration in the built environment.

Η παρούσα διπλωματική εξετάζει τη βελτιστοποίηση της χωροθέτησης σε αντλίες θερμότητας αέρα-αέρα, με ιδιαίτερη έμφαση στον αλγοριθμικό σχεδιασμό και τη βέλτιστη χωροθέτηση.
Ξεκινώντας με μια θεμελιώδη ανασκόπηση των αρχών Θέρμανσης-Ψύξης-Κλιματισμού (Κεφάλαιο 1), η μελέτη παρουσιάζει τις ιδιότητες του αέρα, τα θερμικά φορτία και τις ψυχρομετρικές διαδικασίες που στηρίζουν τον αποδοτικό περιβαλλοντικό έλεγχο στα κτίρια συνοδευόμενο με την μεθοδολογία για τον υπολογισμό των θερμικών φορτίων. Το Κεφάλαιο 2 εισάγει τις τεχνολογίες αντλιών θερμότητας, συγκρίνοντας τα διάφορα συστήματα όπως αέρα-αέρα, αέρα-νερού και τις διαμορφώσεις split ή Monoblock, και αναδεικνύει τη σημασία του χώρου στις αποδόσεις των αντλιών αέρα-αέρα. Στο Κεφάλαιο 3 εμβαθύνετε η ανάλυση για τις αντλίες αέρα-αέρα, με έμφαση στα split, multi-split και τα συστήματα VRV/VRF, επισημαίνοντας τις λειτουργικές, εγκαταστατικές και περιβαλλοντικές προκλήσεις. Η μετάβαση στις αλγοριθμικές μεθοδολογίες στο Κεφάλαιο 4 αποτελεί τον πυρήνα της έρευνας παρουσιάζονται υπολογιστικά εργαλεία σχεδιασμού (Rhino, Grasshopper, Galapagos και VRV Express), τα οποία χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο και τη βελτιστοποίηση των μονάδων με βάση περιορισμούς χώρου και ροής αέρα.
Η καινοτομία του έργου έγκειται στην ανάπτυξη και εφαρμογή εξελικτικών αλγορίθμων και παραμετρικών τεχνικών σχεδιασμού, για τη βελτιστοποίηση της θέσης των μονάδων ως προς τη θερμική άνεση και το ελάχιστο μήκος σωληνώσεων. Τα παραρτήματα (Α έως Δ) αποτελούν το εμπειρικό υπόβαθρο της μελέτης, παρουσιάζοντας σενάρια παραμετρικής βελτιστοποίησης από απλές κατόψεις έως σύνθετα δίκτυα VRV/VRF.
Αυτή η έρευνα προσφέρει μια παραγωγική μεθοδολογία που συνδυάζει τη μηχανολογία με το παραμετρικό σχεδιασμό, γεφυρώνοντας δύο επιστημονικά πεδία και προτείνοντας μια σύγχρονη προσέγγιση στην ενσωμάτωση συστημάτων HVAC στο δομημένο περιβάλλον.