Master's Thesis

Design of a Waste Heat Recovery System from an Incinerator

Final Thesis 3.92 MB Appendix 1.11 MB

Author of thesis: Bc. Jakub Králíček

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Jiří Hejčík, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jozef Mikula

Abstract:

This master´s thesis deals with the issue of low-potential waste heat and the design of a system for its efficient application. The introduction part summarizes current waste management practices in the Czech Republic and analyses the impact
of Waste-to-Energy (WtE) plants on the waste management sector. Furthermore, it describes waste heat recovery technologies in industry and district heating system including their practical application in the Czech Republic. The thesis defines the legislative requirements and technical standards specifying the parameters for the indoor microclimate of buildings. The analytical part evaluating the current state of a specific WtE plant operation, establishes calculation parameters, and determines the thermal balance, including the heat losses of the analysed facilities. The main section focuses on the technical design of the waste heat recovery system, incorporating an evaluation of the proposed solution and a comparison of two cooling generation methods. The appendices contain heating, cooling, and ventilation drawing for selected buildings, as well as schematic diagrams of the primary heating and ventilation technologies with heat recovery.

Keywords:

Waste heat, low-potential heat, heat recovery, waste-to-energy plant, district heating system

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student seznámil zkušební komisi s průběhem řešení, výsledky a závěry své závěrečné práce. V návaznosti na posudky student zodpověděl dotazy oponenta. V rozpravě k DP byly položeny studentovi dále tyto otázky: Doc. Fišer položil dotaz na funkčnost čidla, které detekuje osobu. Doc. Lízal položil dotaz zaměřený na technické vybavení váhovny. Další dotaz byl směřován na to, kam lze odvést nevyužité teplo. Student dotazy včetně navazujících doplňujících otázek 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. Jiří Hejčík, Ph.D.

Téma diplomové práce navrhnul sám student, což se pozitivně projevilo na jejím vzniku. Student pracoval samostatně, předkládal části diplomové práce ke konzultacím a na základě připomínek dohledával další vhodná řešení dané problematiky.

Práce je zaměřena na aktuální téma využití odpadního tepla z technologických procesů, kdy se ukazuje, že není ani tak problém získat teplo zpět, jako jej smysluplně využít. V tomto případě je teplo získáváno ze vzduchu pod stropem kotelny spalovny komunálního odpadu a je využito k vytápění administrativních budov a přípravu teplé vody v objektu spalovny. Pro tento případ student navrhl vhodné technické řešení a nadimenzoval potřebná zařízení. Vše doplnil schématy řešení.

Při zpracování tématu student prokázal, že je schopen samostatné inženýrské práce. Předložená diplomová práce splňuje cíle dané zadáním a proto práci doporučuji k obhajobě.  
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
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 C
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Jozef Mikula

Cílem diplomové práce bylo na základě reálných provozních dat ze zařízení ZEVO navrhnout a posoudit systém pro využití odpadního tepla. Autor zpracoval literární rešerši týkající se nakládání s odpady a technologií zpětného získávání tepla (ZZT). Dále provedl analýzu stávajícího stavu budovaného areálu a kvantifikoval množství dostupného odpadního sálavého tepla z prostoru kotelny (1,6 MW). Značná část práce je věnována samotnému technickému návrhu VZT, vytápění a chlazení pro provozní budovu, vrátnici a váhovnu. Autor se rovněž věnoval možnostem využití zbylého tepla. Lze konstatovat, že všechny body zadání byly splněny.
Z technického hlediska je práce zpracována na velmi dobré inženýrské úrovni. Kladně hodnotím zejména komplexní přístup autora, který nenavrhuje pouze vytápění, ale řeší vnitřní mikroklima jako celek včetně chlazení a větrání s ohledem na platnou legislativu a hygienické normy. Velmi pragmatické a logické je rozhodnutí autora nerealizovat teplovodní potrubní trasu o délce 640 m pro pokrytí malé tepelné ztráty (8,9 kW) vrátnice a váhovny, neboť by to bylo neekonomické. Namísto toho autor zvolil decentrální řešení pomocí multisplitových jednotek s přímým výparem. Technický návrh pro provozní budovu je detailní a využívá moderní softwarové nástroje výrobců (SystemairCAD pro VZT jednotky, Kelvion pro výměníky). Stejně tak kvituji návrh teplovodního elektrokotle jakožto nezávislého zdroje pro období havárie či odstávky ZEVO.
K práci mám následující připomínky a výtky k odborné části:
•    Provozní flexibilita při kolísavém výkonu: V práci je navržen systém využívající sálavé teplo z prostoru kotelny. Uváděný výkon 1,6 MW je pravděpodobně vztažen k určitému provoznímu stavu. Postrádám analýzu stability tohoto zdroje v závislosti na změnách tepelného výkonu spalovny (např. při sníženém zatížení nebo odstávkách). Bylo by vhodné rozvést, jak je navržený systém řízení schopen reagovat na tyto výkyvy, aby byla zajištěna kontinuita dodávek tepla pro administrativní zázemí bez náhlých teplotních rázů v otopné soustavě.
Po formální a stylistické stránce je práce logicky strukturována a text je srozumitelný. Úprava rovnic, tabulek a grafů je na dobré úrovni. Autor správně odkazuje na technické normy. Výkresové přílohy vhodně doplňují text a prokazují autorovu schopnost prostorové a schématické orientace v dané problematice.
Předložená diplomová práce „Návrh systému využití odpadního tepla ze spalovny“ od autora Jakuba Králíčka představuje kvalitní inženýrskou práci, která se zabývá vysoce aktuálním tématem energetických úspor v průmyslovém prostředí. Autor prokázal schopnost pracovat s reálnými provozními daty, analyzovat stav a navrhnout funkční technický systém. Kladně hodnotím zejména pragmatický přístup k návrhu, kdy autor upřednostnil ekonomicky efektivnější decentrální řešení před neúčelnou výstavbou dlouhé teplovodní trasy. Technické návrhy jsou podloženy moderními výpočetními nástroji.
Přes drobné výtky ke zjednodušenému ekonomickému hodnocení a potřebu detailnějšího rozboru provozní flexibility považuji práci za komplexní a přínosnou.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Jakým způsobem je v návrhu ošetřena stabilita teploty otopné vody v případě kolísání tepelných zisků z prostoru kotelny (např. při snížení výkonu spalovny)?
  2. V návrhu volíte pro vrátnici a váhovnu decentrální systém vytápění/chlazení pomocí jednotek Daikin. Jakým způsobem jste při tomto návrhu zohlednil specifické požadavky na tepelný komfort trvalé obsluhy provozu vrátnice a váhovny – zejména eliminaci vlivu proudění vzduchu a nerovnoměrného rozložení teplot v prostoru, které je u systémů s nucenou konvekcí (kazetové jednotky) výraznější oproti sálavým zdrojům tepla?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová