PROUDĚNÍ U DESKOVÝCH OTOPNÝCH TĚLES

Doktorand: Ing. Tomáš Legner
Školitel: prof. Ing. Jiří Bašta, Ph.D.

ANOTACE: Disertační práce se zabývá posouzením vlivu geometrie a natočení distančního kroužku na teplotní a rychlostní pole u deskových otopných těles. Součástí výzkumu je experimentální část věnovaná porovnání deskových otopných těles s různými typy distančních kroužků a využití těchto dat pro další část, a to odladění simulačního modelu deskového otopného tělesa v simulačním prostředí Fluent. Cílem je tedy zmapovat rychlostní a teplotní pole u deskových otopných těles a optimalizovat distanční kroužky z hlediska maximální rovnoměrnosti zatékání do jednotlivých kanálků uvnitř tělesa.

ZASKLENÝ KAPALINOVÝ FOTOVOLTAICKO-TEPELNÝ KOLEKTOR

Doktorand: Ing. Nikola Pokorný
Školitel: Doc. Ing. Tomáš Matuška, Ph.D.

ANOTACE: Téma disertační práce je zaměřeno na vývoj a výzkum prototypu hybridního fotovoltaicko-tepelného (FV/T) kolektoru. Mezi dílčí cíle disertační práce patří vytvoření matematického modelu FV/T kolektoru implementovaného do simulačního prostředí Trnsys. Na základě matematického modelu bude provedena analýza a optimalizace konstrukce kolektoru. V rámci vývoje bude FV/T kolektor testován jak na simulátoru slunečního záření, tak i ve venkovních podmínkách.  Vývoj a výzkum hybridního FVT kolektoru je realizován ve spolupráci s Univerzitním centrem energeticky efektivních budov (UCEEB) ČVUT.

HLUK ZAŘÍZENÍ TECHNIKY PROSTŘEDÍ

Doktorand: Ing. Jan Králíček
Školitel: prof. Ing. Jiří Bašta, Ph.D.
Školitel specialista: doc. Ing. Richard Nový, CSc. , Ing. Miroslav Kučera, Ph.D.

ANOTACE: V oblasti navrhování vzduchotechnických systémů se velice často objevuje problém s hlukem, který vzniká při obtékání různě tvarovaných lopatek. Hluk lopatkových mříží byl v minulosti zkoumán při vysokých Machových číslech. Tématem disertační práce je hluk od lopatkových mříží při extrémně nízkých Machových číslech odpovídající parametrům nízké hlučnosti, které jsou požadované při klimatizaci nahrávacích rozhlasových a televizních studií, koncertních sálů, a dalších prostor vyžadujících extrémně nízké hlukové pozadí.  Jedná se o aerodynamický hluk generovaný turbulentním prouděním.

OBÁLKA BUDOVY JAKO ZDROJ ENERGIE

Doktorand: Ing. Viacheslav Shemelin
Školitel:  doc. Ing. Tomáš Matuška, Ph.D.

ANOTACE: Práce je zaměřená především a vývoj plochého solárního kolektoru s vakuovým zasklením, který lze dále integrovat do obvodového pláště budovy. Nutnou součástí práce je vytvoření matematického modelu plochého solárního kolektoru s vakuovým zasklením implementovaného do simulačního prostředí Trnsys a jeho experimentální ověření.Integrace solárních kolektorů do obálky budovy přináší několik základních výhod v porovnání s kolektory instalovanými samostatně mimo obálku budovy (před obálkou, na nosné konstrukci na skloněné nebo rovné střeše). Kromě základní funkce solárního kolektoru slouží fasádní kolektor i jako ochranná vrstva fasády před atmosférickými vlivy a částečně zlepšuje tepelné vlastnosti stavební konstrukce budovy díky k pasivním tepelným ziskům od kolektoru v otopném období. Kromě toho je fasádní kolektor esteticky přijatelným řešením, zatímco kolektorové pole instalované na nosné konstrukci na střeše (ploché, šikmé) vytváří na budově často cizorodý prvek (průmyslový vzhled budovy).Vývoj a výzkum plochého solárního kolektoru bude realizován ve spolupráci s Univerzitním centrem energeticky efektivních budov (UCEEB) ČVUT.

SOLAR HEAT PUMP SYSTEMS

Ph.D. student: Ing. Yauheni Kachalouski
Supervisor: Doc. Ing. Tomáš Matuška, Ph.D.

ABSTRACT: One of promising ways how to increase use of renewables in heat supply to buildings is a combination of solar PV and heat pump systems. The aim of the research work is to theoretically investigate the possible system configurations by means of simulations (TRNSYS), to analyse the potential for the reduction of external electricity input from the grid to building and to experimentally verify the functional solar heat pump units built in real environment. The research and development of the PV coupled heat pump system is realised in collaboration with University Centre of Energy Efficient Buildings (UCEEB) CVUT.

ENERGY SAVING DUE TO CONTROL OF FLOW RATE

Ph.D. student: MSc. Parmar Nirmal Sunilkumar
Supervisor: prof. Ing. Jiří Bašta, Ph.D.

ABSTRACT: This research notion gives information of various possible future scopes to reduce energy losses in heating system due to flow rate. In heating system, flow rate affects significantly on heat loss in distribution pipe circuit, heat exchanger performance and pumping power for fluid flow. These three crucial energy losses minimization is required via optimizing flow rate to improve the thermal efficiency of heating system. It is necessary for energy saving to find out optimized condition between, fluid flow rate in best suitable designed circuit, fluid flow rate and pumping power consumption in different circuits (ex: constant flow, variable flow, differential pressure controlling valve circuits) and heat exchanger. The research objective is to find technical solution to minimize Energy losses due to flow rate in distribution circuit, heat exchanger and reduce power consumption of pump.

TECHNICKÉ SYSTÉMY UDRŽITELNÉ BUDOVY

Ph.D. student: Ing. Jiří Novotný
Školitel: doc. Ing. Tomáš Matuška, Ph.D.

ANOTACE: Tématem disertační práce je vytvořit optimalizační nástroj pro vícekriteriální analýzu pro jednu budovu v rámci simulačního programu TRNSYS. Cílem bude komplexní hodnocení technických systémů vzhledem k neobnovitelné primární energii, emisím CO2 a celkovým finančním nákladům. Bude použita stochastická metoda Monte Carlo s patřičnou citlivostní analýzou. Smyslem této práce je možnost výběru nejvhodnější kombinace technických systémů pro splnění předem požadovaných parametrů či standardů.

IMPROVING THE ENERGY STORING CAPABILITIES IN HOT WATER STORAGE TANKS UTILIZING CFD TOOLS

Ph.D. student: Yogender Pal Chandra
Supervisor: Doc. Ing. Tomáš Matuška, Ph.D.

ABSTRACT: Domestic hot water usage is responsible for about 17 to 39% of household energy consumption. To operate effectively as energy storage devices, it is crucial that a stratified temperature distribution is maintained within the tank during operation. This research deals with the factors influencing the energy storage and its degradation, and how this degradation can be prevented during different operational condions, and finally chooing possibly best combination of geometrical, operational and other technical parameters of the storage tanks to aim the near zero energy waste. The experimental and numerical work would be done collobratively at University Centre for Energy Effecient Buildings (UCEEB) and Czech Technical University in Prague.   ANSYS – Fluent would be used as numerical tool for this research work.

ENERGETICKÁ SPOTŘEBA KLIMATIZAČNÍCH SYSTÉMŮ

Doktorand: Ing. Jakub Šimek
Školitel: prof.dr.ir. Jan L.M. Hensen
Školitel specialista: Ing. Miloš Lain, Ph.D.

ANOTACE: Budovy ve vyspělých státech spotřebovávají více než 40 % primární energie. Z řady výzkumů však vyplývá, že značná část spotřeby energie je spojena s poruchovým či nesprávným provozem technických zařízení budov. Optimálním provozem těchto systémů, by tak mělo být možné ušetřit značné množství energie. Cílem této práce je vytvořit metodiku pro optimalizaci provozu klimatizačních systémů budov s hlavním zaměřením na minimalizaci spotřeby energie. Práce bude řešit problematiku především rozsáhlých objektů, typicky administrativních budov. Pro řešení budou využity prostředky dynamické simulace (TRNSYS) a optimalizace.

TEPELNÁ ČERPADLA PRO DOMY S NÍZKOU POTŘEBOU TEPLA

Doktorand: Ing. Radek Červín
Školitel: Doc. Ing. Tomáš Matuška, Ph.D.

ANOTACE: Disertační práce se věnuje kompaktním větracím jednotkám s tepelným čerpadlem (z anglického Exhaust Air Heat Pump, dále EAHP). Technologie EAHP je velmi rozšířená v severských zemích, avšak v ostatních lokalitách jsou tato čerpadla instalována zřídka. Součástí práce je měření parametrů komerční EAHP a tvorba matematického modelu, pomocí kterého bude možné porovnat různé konstrukční řešení, způsoby řízní a zapojení do systémů budov. Hlavním cílem disertační práce je vytvoření zjednodušeného přístupu k modelování EAHP a jejich úspoře v budově, který by byl použitelný pro hodnocení energetické náročnosti budov v rámci úředního hodnocení české legislativy bez potřeby počítačových simulací.

PRŮMYSLOVÁ FILTRACE U SPALOVÁNÍ BIOPALIV KYSLÍKEM VE FLUIDNÍ VRSTVĚ

Doktorand: Ing. Ondřej Červený
Školitel: doc. Ing. Vladimír Zmrhal, Ph.D.
Školitel specialista: doc. Ing. Jiří Hemerka, CSc; Ing. Pavel Vybíral, PhD

ANOTACE: Tématem disertační práce je vytvořit optimalizační nástroj pro vícekriteriální analýzu pro jednu budovu v rámci simulačního programu TRNSYS. Cílem bude komplexní hodnocení technických systémů vzhledem k neobnovitelné primární energii, emisím CO2 a celkovým finančním nákladům. Bude použita stochastická metoda Monte Carlo s patřičnou citlivostní analýzou. Smyslem této práce je možnost výběru nejvhodnější kombinace technických systémů pro splnění předem požadovaných parametrů či standardů.

ENERGETICKÁ FLEXIBILITA BUDOV A SYSTÉMŮ TECHNIKY PROSTŘEDÍ

Doktorand: Ing. Zuzana Trojáková
Školitel: Ph.D. prof. dr. ir. Jan L. M. Hensen
Školitel specialista: Ing. Martin Barták, Ph.D. ; Ing. Vojtěch Zavřel, Ph.D.

ANOTACE:  Disertační práce je zaměřena na vývoj virtuálního testovacího prostředí využívající metod energetické simulace budov. Cílem je dosáhnout optimální energetické odezvy budov na požadavky chytré sítě a také zjistit dopad na energetický trh a životní prostředí. Dílčím cílem práce je vytvoření modelů, které budou následně převedeny do simulačního programu TRNSYS, kde budou následně přidány energetické systémy budov (vzduchotechnika, vytápění, chlazení…). Pro řízení systému bude použito nadřazené řízení pomocí algoritmu v prostředí Python, který bude realizován Univerzitním centrem energeticky efektivních budov (UCEEB) ČVUT.

PROVOZ SYSTÉMŮ S OZE NA VAZBĚ NA PREDIKTIVNÍ ŘÍZENÍ 

Doktorand: Ing. Jan Šafránek
Školitel: Doc. Ing. Tomáš Matuška, Ph.D.

ANOTACE: V rámci disertační práce bude vyvíjen obecný systémový model pro kombinaci kogenerační jednotky ve spojení s FVE a bateriovým úložištěm a prediktivním řízením. Budou provedeny parametrické simulace, na kterých bude ověřena funkce modelu a bude stanoven potenciál zvýšit využití OZE pro zásobování budov elektřinou a teplem. Nakonec bude model použit pro optimalizaci provozu reálné instalace kogenerační jednotky na bázi ORC (Organický Rankinův cyklus, spalování dřevěných pelet) v obci Mikolajice ve spojení s plánovaným fotovoltaickým systémem pro dosažení autonomního provozu. Cílem simulace je navržení vhodného matematického modelu pro regulaci celý systém.