Master's Thesis

Ventilation and Cooling of Residential Spaces Using Renewable Energy Sources

Final Thesis 2.65 MB Appendix 831.68 kB

Author of thesis: Bc. Ondřej Barvíř

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Ondřej Pech, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Pavel Charvát, Ph.D.

Abstract:

This master's thesis deals with the design of ventilation and cooling systems in a newly constructed residential house using renewable energy sources. The thesis is divided into two parts – theoretical and practical. The theoretical part introduces the issues of airtightness, indoor environmental quality, and the summer overheating of buildings. Furthermore, it includes a detailed description and an introduction to the analyzed building. The practical part focuses on the calculation of the thermal balance and ventilation requirements, as well as the design of a mechanical ventilation system, a cooling system, and a photovoltaic power plant. Finally, a comprehensive energy and economic balance of all the designed systems in the building is carried out.

Keywords:

ventilation, cooling, heat recovery, photovoltaic power plant, heat gains

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student seznámil zkušební komisi s průběhem řešení, výsledky a závěry své závěrečné práce. V návaznosti na posudky student zodpověděl dotazy oponenta, nad kterými vznikla diskuze se členy s komise. V rozpravě k DP byly položeny studentovi dále tyto otázky: Doc. Katolický položil dotaz na rozdíl výpočtu mezi reálným čistým nákupem z distribuční sítě a teoretické normové spotřeby domu. Doc. Katolický položil dále dotaz: Proč nebylo využito podlahové chlazení? V čem je u tohoto typu chlazení největší problém u obytného domu? Doc. Fišer poprosil o objasnění hodnoty roční míry soběstačnosti objektu uvedené v diplomové práci. Nad dotazy proběhla diskuze mezi členy komise. V návaznosti na dotazy členů komise student s dopomocí částečně zodpověděl jednotlivé otázky a objasnil případné nejasnosti či nesrovnalosti. Doc Lízal položil dále následující dotaz: Na základě čeho byla zvolena jednotka Zehnder? V návaznosti na původní dotaz komise formulovala další doplňující otázky, které student v průběhu diskuze částečně zodpověděl.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Power and Thermo-fluid Engineering (N-ETI-P)

Specialization

Environmental Engineering (TEP)

Composition of Committee

doc. Ing. Jaroslav Katolický, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Bc. Jan Fišer, Ph.D. (člen)
Ing. Stanislav Patočka, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jan Jedelský, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. František Lízal, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Pavel Charvát, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Ondřej Pech, Ph.D.

Pan Bc. Ondřej Barvíř ve své diplomové práci na téma „Větrání a chlazení obytných prostor s využitím obnovitelných zdrojů energie“ zpracoval komplexní návrh systémů vnitřního prostředí novostavby rodinného domu. V úvodu práce se autor zabývá problematikou neprůvzdušnosti novostaveb v kontextu požadavků NZEB, kvalitou vnitřního prostředí a rizikem letního přehřívání budov. Je zde také podrobný popis řešeného objektu včetně jeho tepelně-technických parametrů.

V praktické části autor stanovil potřebné množství větracího vzduchu dle normy ČSN EN 15665, definoval parametry konstrukcí a určil celkovou tepelnou ztrátu objektu. Následně provedl výpočet tepelné zátěže dle normy ČSN 73 0548 a doplnil jej o dynamickou simulaci tepelné stability v softwaru Simulace 2026 podle normy EN ISO 52016-1. Simulace přesvědčivě prokázala zásadní vliv vnějšího stínění na operativní teplotu. Na základě výpočtů byl navržen systém centrálního rovnotlakého větrání s rekuperací tepla s větrací jednotkou Zehnder ComfoAir Q350 TR a hvězdicovými rozvody Zehnder ComfoTube 90. Pro aktivní chlazení byl zvolen multisplit systém LG MU4R25 s jednou venkovní a čtyřmi vnitřními jednotkami. Součástí kapitol větrání a chlazení jsou v příloze umístěné výkresy rozvodů větrání a chlazení a rozpis investičních nákladů na jednotlivé použité položky, montáž, zprovoznění a regulaci.

Pro snížení energetické závislosti domácnosti autor navrhl fotovoltaický systém o výkonu 8,1 kWp s bateriovým úložištěm 13,1 kWh. Roční produkci elektrické energie a míru soběstačnosti ověřil dynamickou simulací v softwaru PV*SOL. V závěru práce provedl energetickou a ekonomickou bilanci všech navržených systémů a stanovil dobu návratnosti fotovoltaické elektrárny.

Autor pracoval na své diplomové práci dlouhodobě, systematicky, iniciativně, pečlivě a pravidelně postup řešení konzultoval. Připomínky z konzultací průběžně zapracovával do práce.

Student prokázal schopnost samostatné práce, splnil obsah zadání. Práce obsahuje všechny náležitosti, a proto ji doporučuji k obhajobě.
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 B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Diplomová práce je zaměřena na návrh větrání a chlazení v novostavbě jednopodlažního domu s cílem zajistit tepelný komfort obyvatel při nízké energetické náročnosti. U domu je uvažována vysoká úroveň vzduchotěsnosti. Pro zajištění požadované výměny vzduchu navrhl Ondřej Barvíř systém nuceného rovnotlakého větrání se zpětným získáváním tepla. Chlazeni zajišťuje multisplit systém se čtyřmi vnitřními jednotkami. Pro snížení solárních tepelných zisků je navrženo stínění pomocí venkovních žaluzií. Pro snížení spotřeby primární neobnovitelné energie byla navržena fotovoltaická elektrárna s bateriovým úložištěm. Pro navržené systémy jsou v práci provedeny potřebné výpočty, případně simulace.

U systému nuceného větrání je při návrhové venkovní teplotě -15 °C uvažována účinnost zpětného získávání tepla 93 %. Není zřejmé, zda lze takové účinnosti skutečně dosáhnout bez nebezpečí zamrzání kondenzátu ve výměníku. Z diplomové práce jsem se nedozvěděl kudy jsou vedeny vzduchovody (ve stropě, nad sníženým stropem, na půdě). Z výkresu vzduchotechniky také není jasné, jestli jsou otvory pro přívod a odvod vzduchu na fasádě umístěny v dostatečné vzdálenosti od sebe. Na výkresech není značka sever, takže orientaci stavby vůči světovým stranám je nutné dohledat v textu práce.

Pro chlazení domu zvažoval autor dvě varianty. První, využít v reverzním režimu tepelného čerpadla (TČ) vzduch-voda, které je v domě použito jako zdroj tepla pro vytápění a ohřev vody. TČ by poskytovalo vodu pro velkoplošné podlahové chlazení. Druhá, instalovat samostatný multisplit systém. Autor zvolil druhou variantu. Další možnou variantou je použít TČ pro chlazení prostřednictvím vnitřcích (vodních) ventilátorových jednotek. Tato varianta by možná byla instalačně dražší, než dvě předchozí, ale stálo by za to ji v práci okomentovat.

Při návrhu fotovoltaické elektrárny (FVE) by bylo vhodné provést buď optimalizaci instalovaného výkonu nebo alespoň parametrickou studii. Z provedené simulace vyplývá, že se u navržené FVE v domě spotřebuje jenom 47 % vyprodukované elektrické energie a 53 % se dodá do sítě. Přestože tato varianta výrazně přispěje ke snížení spotřeby primární neobnovitelné energie, nebude to podle mého názoru příliš ekonomické řešení a menší (levnější) FVE by byla ekonomicky výhodnější. Situace by se mohla změnit, pokud by byla FVE využívána například pro nabíjení elektromobilu, ale tato možnost není v diplomové práci zmíněna.

Celkově je diplomová práce na dobré jazykové a grafické úrovni. Po věcné stránce považuji za slabinu skutečnost, že prakticky všechny literární odkazy tvoří webové stránky. Po formální stránce není jasné, podle jakého klíče jsou v seznamu řazeny zkratky a symboly použitých veličin. Zadání diplomové práce bylo splněno a práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Topics for thesis defence:
  1. Lze s maximální účinností zpětného získávání tepla (93 %) u jednotky Zehnder ComfoAir Q350 TR počítat při návrhové venkovní teplotě -15 °C?
  2. V rovnici (3) na str. 22 je hodnota tepelného toku prostupem tepla obálkou domu Ht = 118,09 W/K. V odstavci nad rovnicí je uvedena hodnota 101,92 W/K. Je mezi těmito hodnotami rozpor nebo se jedná o různé veličiny?
  3. Na obr. 24 je množství energie dodané ze sítě 3440 kWh, ale v celkové bilanci (Tab. 28) je 5130 kWh. Můžete vysvětlit tento rozdíl?
  4. Z jakých předpokladů nebo podkladů vychází uvažovaná vzduchotěsnost domu na úrovni n50 = 1 hod-1?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová