Bachelor's Thesis

Design of an Intelligent Electrical Installation for a Family House Using the Loxone System with Photovoltaic Power Plant Integration

Final Thesis 6.26 MB Appendix 6.92 MB

Author of thesis: Michal Hink

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Branislav Bátora, Ph.D.

Reviewer: Ing. Daniel Janík

Abstract:

This bachelor thesis deals with the design of an intelligent electrical installation of a family house using the Loxone system, integrating a photovoltaic power plant, a battery storage system, and electric-vehicle chargers. The Loxone system and its communication interfaces are described and control algorithms are designed for lighting (verified by a lighting calculation), shading, heating, cooling, ventilation, domestic hot water and EV charging, unified by a superior energy management. Project documentation at the constructiondesign level is included. The economic and energy benefit of the control is evaluated on five months of real measured operating data at 15-minute resolution with time-resolved spot prices. The cost model is validated against real invoices to within 0,1 %. Over the analysed period the system reduced the variable electricity cost by roughly a quarter (a saving of CZK 11 126 in 149 days) at an 87 % self-consumption rate. The thesis shows that maximising self-consumption is the dominant economic lever, while pure price arbitrage is marginal for this load profile. The result is a functional, data-validated control design with a quantified benefit.

Keywords:

intelligent electrical installation, LOXONE system, photovoltaic power plant, energy management, energy storage, electricity spot price, self-consumption, electric vehicle charging, return on investment

Date of defence

17.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student seznámil komisi se svou diplomovou prací na téma Návrh inteligentní elektroinstalace rodinného domu s využitím systému LOXONE a integrací fotovoltaické elektrárny. S posudky seznámili komisi vedoucí práce Ing. Bátora a oponent Ing. Janík. Student odpověděl na otázky oponenta. V rozpravě se k práci vyjádřili a položili doplňující dotazy doc. Bernat, Ing. Paar, prof. Toman a Ing. Morávek.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Power Electrical and Electronic Engineering (BPC-SEE)

Composition of Committee

prof. Ing. Petr Toman, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Branislav Bátora, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Morávek, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Paar, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Bernat, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Branislav Bátora, Ph.D.

Bakalářská práce pana Michala Hinka se zabývá návrhem inteligentní elektroinstalace rodinného domu s využitím systému Loxone a integrací fotovoltaické elektrárny. Práce kombinuje problematiku projektování elektrických instalací, řízení technologií budov a energetického managementu. Součástí řešení je nejen návrh elektroinstalace ve stupni dokumentace pro provedení stavby, ale také návrh logiky řízení jednotlivých technologií objektu a vyhodnocení energetických přínosů navrženého systému.

Student při řešení prokázal schopnost samostatně nastudovat rozsáhlou problematiku a aplikovat získané poznatky na konkrétní technické řešení. Oceňuji zejména rozsah zpracované projektové dokumentace, návrh integrace jednotlivých technologií budovy do jednotného systému řízení a snahu o propojení technického návrhu s ekonomickým vyhodnocením provozu objektu. Kladně hodnotím rovněž zpracování části věnované energetickému managementu a využití fotovoltaické elektrárny, která vhodně doplňuje vlastní projekt elektroinstalace.

Práce však vykazuje i několik dílčích nedostatků. V některých pasážích se objevují technické formulace, které by si zasloužily přesnější interpretaci. Jedná se například o popis komunikace Modbus RTU, kde není zcela korektně popsána architektura komunikace, nebo o formulaci týkající se ochranných funkcí nabíjecí stanice elektromobilu, která může vést k nepřesné interpretaci požadavků na ochranná opatření při připojení zařízení. Ve světelně-technickém návrhu se navíc u některých místností vypočtené hodnoty osvětlenosti pohybují pod hodnotami stanovenými samotným návrhem, aniž by byla tato skutečnost v práci podrobněji rozebrána. Tyto připomínky však nemají zásadní vliv na funkčnost navrženého řešení ani na celkovou odbornou úroveň práce.

Během zpracování práce student využíval konzultace spíše v menší míře a značnou část řešení zpracovával samostatně. Přesto se mu podařilo vytvořit ucelený návrh, který odpovídá požadavkům zadání a prokazuje dobrou orientaci v problematice moderních elektroinstalací a systémů řízení budov.

Po formální stránce je práce přehledně členěna, jednotlivé kapitoly na sebe logicky navazují a použitá literatura odpovídá charakteru řešené problematiky. Zadání bakalářské práce bylo splněno v plném rozsahu.

Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji klasifikačním stupněm A, 90 bodů. Points proposed by supervisor: 90

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Daniel Janík

Bakalářská práce pana Michala Hinka se věnuje návrhu elektroinstalace rodinného domu s využitím systému Loxone ve stupni dokumentace pro provedení stavby. Před samotnou tvorbou projektové dokumentace elektroinstalace domu jsou v práci zpracovány teoretické předpoklady z oblasti energetického managementu rodinného domu a jeho řízení, prvky parametry a možnosti komunikace systému Loxone a vzájemná integrace všech komponent do jednoho funkčního celku. Práce je členěna do tří na sebe navazujících kapitol a rozsáhlých příloh, které tvoří podrobnou projektovou dokumentaci.
V teoretické části práce jsou popsány metody používané v rámci energetického managementu rodinného domu s využitím fotovoltaické výrobny s akumulací, což představuje řadu příležitostí pracovat s řízením energetických toků v domě. Dále je podrobně rozebrán systém Loxone z pohledu komponent, které by se v rámci projektu měly použít, jejich jednotlivé funkce a způsoby jejich vzájemné komunikace, jsou zde také popsány klíčové technologie objektu, které budou systémem Loxone řízeny a měly by s ním být kompatibilní. Poslední kapitola se věnuje návrhu řídicích algoritmů pro jednotlivé oblasti jako osvětlení, vytápění, chlazení, rekuperace a další a jejich testování.
Z předloženého textu práce, návrhu řídicích algoritmů a příloh tvořící projektovou dokumentaci je patrné, že student věnoval závěrečné práci velké množství času. Alespoň u některých složitějších algoritmů bych v práci uvítal vývojový diagram popisující chování algoritmu. U schémat rozváděčů by bylo vhodné u jednofázových vývodů doplnit, ze které fáze jsou napájeny. U zásuvek ve vícenásobných rámečcích norma nově definuje, že se každá zásuvka v rámečku považuje za samostatný zásuvkový vývod, a proto v některých případech není dodrženo omezení deseti zásuvek na jeden okruh, například okruh Z36.
Po jazykové stránce je práce na výborné úrovni s minimem pravopisných chyb, technických nebo stylistických nepřesností. Rozsah použité literatury odpovídá potřebám práce.  Práce je výbornou ukázkou aplikace teoretických poznatků a norem na konkrétní řešení v oblasti návrhu a parametrizace systémové elektroinstalace.
I přes výše uvedené nedostatky je práce na výborné úrovni, prakticky zaměřená, svědčí o bakalářských schopnostech studenta, splňuje zadání ve všech bodech a doporučuji ji k obhajobě s hodnocením B (88 b). Topics for thesis defence:
  1. Byla provedena srovnávací analýza s jinými systémy řízení budov z pohledu dostupných funkcí systému a pořizovacích nákladů?
  2. Jaké byly kritéria volby konkrétních typů tepelného čerpadla, klimatizační jednotky, rekuperace a nabíjecí stanice? Byly tyto konkrétní typy zařízení zadány investorem?
  3. Jakým způsobem bude uživatelsky ovládána EZS, odstřežení / zastřežení?
Points proposed by reviewer: 88

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová