Bachelor's Thesis

Energy self-sufficient house

Final Thesis 3.21 MB Appendix 2.88 MB

Author of thesis: Bc. Petr Chabičovský

Acad. year: 2024/2025

Supervisor: Ing. Filip Toman, Ph.D.

Reviewer: Ing. Martin Lisý, Ph.D.

Abstract:

This bachelor's thesis focuses on the issue of energy self-sufficient houses. The aim of the thesis is to present the main types of self-sufficient buildings and to analyze the technologies that enable the production and storage of both electrical and thermal energy. Particular attention is given to the use of renewable energy sources, such as photovoltaic and solar thermal systems, heat pumps, and technologies for energy storage in batteries or thermal storage tanks. The thesis also discusses the importance of proper insulation and reducing heat losses. In the practical part, two design variants of an energy self-sufficient house with a living area of 110 m² are compared — the original building heated by electric heaters without roof insulation and two modernization proposals using energy-efficient technologies. Energy consumption calculations and return-on-investment analyses provide a concrete overview of the benefits of energy self-sufficiency in practice.

Keywords:

Energy self-sufficient house, energy self-sufficiency, economic evaluation, renewable systems, photovoltaic system, solar thermal system

Date of defence

17.06.2025

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student odprezentoval obsah své bakalářské práce. Otázky oponenta byly zodpovězeny. V průběhu obhajoby byly položeny tyto doplňující otázky: Při popisu zplyňování dřeva popisujete sušení a pyrolýzu, mohl byste okomentovat co se děje mezi uvedenými teplotami? Mohl byste definovat název kotel s integrovaným tepelným čerpadlem? Jaký je váš výstup bakalářské práce? Který návrh byste využil v realitě? Jaký software jste využívali při vizualizaci? Otázky byly částečně zodpovězeny.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Fundamentals of Mechanical Engineering (B-ZSI-P)

Specialization

Fundamentals of Mechanical Engineering (STI)

Composition of Committee

prof. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D. (předseda)
Ing. Petr Kracík, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Ladislav Šnajdárek, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Špiláček, Ph.D. (člen)
Ing. Libor Kudela, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Filip Toman, Ph.D.

Tématem předložené bakalářské práce je přehled a ekonomické zhodnocení možností výroby a skladování energie v rodinných domech. Autor se zaměřil na analýzu energetických systémů vedoucích k částečné soběstačnosti objektu, přičemž zvolený přístup kombinuje jak technickou, tak ekonomickou rovinu řešení, což je v rámci bakalářského studia velmi přínosné a aktuální téma.

V teoretické části práce autor přehledně shrnuje dostupné technologie využitelné pro výrobu a akumulaci energie v domácím měřítku – ať už se jedná o výrobu elektřiny prostřednictvím fotovoltaiky, větrných či vodních agregátů, nebo o systémy pro produkci a uchování tepla, jako jsou tepelná čerpadla, fototermické kolektory nebo akumulační nádrže. Teoretický přehled je strukturovaný, dostatečně podrobný a relevantní k cíli práce.

V praktické části student analyzoval konkrétní objekt – rodinný dům s obytnou plochou 110 m² vytápěný přímotopy – a na jeho základě navrhl a porovnal dvě varianty modernizace energetického systému. První návrh využívá fotovoltaickou elektrárnu s akumulací, kombinovanou s tepelným čerpadlem, elektrickým podlahovým vytápěním a dalšími prvky pro zlepšení energetické efektivity. Druhý návrh pracuje se solárním ohřevem vody, tepelným čerpadlem a akumulační nádrží.

student technické návrhy doplnil také o ekonomickou analýzu, která ukazuje, že ačkoli úplná energetická soběstačnost není za daných podmínek dosažitelná, navržené systémy představují racionální cestu ke snížení energetické závislosti, zvýšení komfortu bydlení a ekologické udržitelnosti. Z hlediska formálního zpracování práce splňuje požadavky kladené na bakalářské práce.

Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím stupněm B (Velmi dobře)
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu C

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Martin Lisý, Ph.D.

Předložená bakalářská práce se zabývá problematikou soběstačného energetického domu. Práce je rozdělena na dvě hlavní části: rešeršní a výpočtovou. Bakalářská práce svým rozsahem překračuje předepsané parametry, nicméně obsahuje určité chyby a nedostatky, jak v teoretické, tak v praktické části. Rešeršní část je rozsáhlá, místy však až moc a obsahuje také technologie, které nemají praktické využití pro rodinné domy. Větším nedostatkem rešerše jsou drobné faktické chyby, které se v textu objevují. Dále zde postrádám určitou konzistentnost zpracování, když úvodní kapitoly mají shrnutí výhod a nevýhod, další kapitoly již ne. Obecně bych u rešerše očekával i komplexnější shrnutí a porovnání uvedených variant. K praktické části, která je rozsáhlá a relativně dobře zpracovaná, mám dvě připomínky. U některých variant považuji uvedené náklady za podhodnocené, např. při instalaci nového podlahové vytápění jsou náklady dle mého názoru podhodnoceny, neboť instalace topných rohoží přináší specifické požadavky na materiály podlah. Výraznější chyby se autor dopustil při vyhodnocení varianty jedna. Při celkovém vyhodnocení varianty sečetl náklady jednotlivých dílčích opatření a také úspory vyjádřené pro jednotlivé dílčí varianty. Což není možné, protože úspora nákladů na vytápění díky instalaci FVE je spočtena pro nazateplený stav domu a ve skutečnosti by byla nižší, při kombinaci instalace FVE a zateplení. Stejně tak úspora po zateplení je počítána z nákladů na vytápění stávajícím systémem, nikoliv z nákladů při instalaci FVE. Za diskutabilní také považuji celkové zhodnocení, kdy je otázkou, zda investice s návratností cca 12 roků je ještě vhodná k doporučení, navíc při očekávané životnosti cca 15 roků.

Po pravopisné, grafické a formální stránce je práce na průměrné úrovni, bez závažných chyb a nedostatků. I přes výše uvedené výtky a nedostatky práce splnila body zadání a veškeré povinné náležitosti. Po získání dalších zkušeností má student předpoklady stát se odborníkem pro energetickou praxi. Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím známku C/dobře.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod C
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii C
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Topics for thesis defence:
  1. Při celkovém vyhodnocení varianty 1 byly sečteny náklady jednotlivých dílčích opatření a také úspory vyjádřené pro jednotlivé dílčí varianty. Což není možné, protože úspora nákladů na vytápění díky instalaci FVE je spočtena pro nazateplený stav domu a ve skutečnosti by byla nižší, při kombinaci instalace FVE a zateplení. Stejně tak úspora po zateplení je počítána z nákladů na vytápění stávajícím systémem, nikoliv z nákladů při instalaci FVE. Jaká by byla skutečná úspora komplexně zrealizované varianty 1 při aplikaci všech navržených opatření?
  2. Je opravdu z hlediska investora vhodné investovat takto vysoko částky při návratnosti cca 12 roků, kdy se blížíme době životnosti použité technologie a do kalkulace se nezahrnují případné servisní náklady, hrozí riziko změny cen na trhu? Nebylo by výhodnější peníze investovat jinak?
  3. Na straně 21 uvádíte, že dřevoplyn se vyvíjí ze dřeva při teplotě vyšší než 500°C? Jaká je optimální teplota, při které probíhá proces zplyňování dřeva?

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová