bakalářská práce

Řídící systém tepelného čerpadla

Text práce 2.66 MB Příloha 106.32 kB

Autor práce: Ing. Radim Kundrata

Ak. rok: 2022/2023

Vedoucí: Ing. Jiří Hejčík, Ph.D.

Oponent: Ing. Ondřej Pech, Ph.D.

Abstrakt:

Rostoucí náklady na vytápění objektů vedou k rozšíření použití úsporných zdrojů tepla, kterými jsou mimo jiné také tepelná čerpadla. Pořízení tepelného čerpadla je značnou investicí. Možností, jak snížit pořizovací náklady, je jeho stavba svépomocí nebo přestavba z vysloužilé klimatizační jednotky. Jednou z překážek při konverzi těchto zařízení je jejich následná integrace do otopné soustavy domu a jejich řízení. Proto je v rámci práce popsán návrh jednoduchého řídicího systému, který je primárně určen pro tyto případy. Jeho základ je postaven na mikrokontroléru řady ESP32. Řídící systém má 13 konfigurovatelných vstupů pro teploměry nebo digitální vstupy, 6 z nich umožňuje i analogový vstup. Dále má 9 výstupů pro připojení relé. K řídicímu systému se lze bezdrátově připojit, jeho konfigurace probíhá pomocí webového rozhraní. Řídící systém obsahuje ekvitermní řízení, uživatelsky nastavitelný termostat, různé způsoby pro odmrazení výparníku, ovládání bivalentního zdroje, prvky ochraňující kompresor, možnost měření přehřátí chladiva. Všechny možnosti nastavení jsou v textu práce popsány. V příloze práce je zdrojový kód pro mikrokontroler a webovou konfigurační stránku.

Klíčová slova:

tepelné čerpadlo, mikroprocesorové řízení, řízení tepelného čerpadla, ESP32, TČ vzduch/voda,

Termín obhajoby

12.06.2023

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Průběh obhajoby

Student seznámil zkušební komisi s průběhem řešení, výsledky a závěry své závěrečné práce. V návaznosti na posudek oponenta zodpovídal následující otázky oponenta: 1) Jaký typ teplotních senzorů jste nakonec na svém zařízení použil? Hodnocení odpovědi: Zodpovězeno Doc. Klimeš poprosil o konkretizaci, jaké konkrétně zařízení bylo nakonec využito. 2) Máte již daný systém aplikovaný v reálném provozu? Pokud ano, jak se zatím osvědčil? Hodnocení odpovědi: Zodpovězeno 3) V práci na straně 35 popisujete možnost využití SSR jako spínacího prvku. Od jaké četnosti (frekvence) spínání byste doporučil využití SSR namísto klasického relé? Hodnocení odpovědi: Zodpovězeno Doc. Klimeš: Na jakém principu navržené řízení funguje, co je přesně řízenou veličinou? Hodnocení odpovědi: Zodpovězeno Doc. Klimeš: Dotaz směřoval na porovnání a využitý hardware, konkrétně na využití ESP32. Hodnocení odpovědi: Zodpovězeno Student dále aktivně zodpověděl veškeré další dotazy komise.

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Fakulta strojního inženýrství

Ústav

Energetický ústav

Studijní program

Základy strojního inženýrství (B-ZSI-P)

Specializace

Základy strojního inženýrství (STI)

Složení komise

doc. Ing. Lubomír Klimeš, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Pavel Charvát, Ph.D. (člen)
Ing. Vladimír Krejčí, Ph.D. (člen)
doc. Ing. František Lízal, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jaroslav Katolický, Ph.D. (předseda)

Posudek vedoucího
Ing. Jiří Hejčík, Ph.D.

Téma bakalářské práce navrhl sám student, což se významně projevilo na zájmu, s jakým dané téma vypracoval. Student pracoval po celou dobu samostatně a práci pravidelně konzultoval. Ke každé konzultaci přicházel s novými návrhy řešení dané problematiky, které po vzájemné diskuzi s vedoucím práce dále rozvíjel a implementoval do vytvářeného hardware.
Výsledkem bakalářské práce je tedy sestavený vlastní hardware řídícího systému tepelného čerpadla vzduch/voda s implementovaným vytvořeným univerzálním softwarem, který umožňuje konfiguraci řídícího systému v závislosti na použitém hardwaru tepelného čerpadla a jeho zapojení do otopného systému.
Student při řešení své práce prokázal nejen schopnost aplikovat získané poznatky, ale také ochotu učit se novým věcem a implementovat do svých řešení další funkcionalitu, vzniklou na základě vzájemných diskuzí. Cíle bakalářské práce tak byly z mého pohledu bezezbytku splněny a dosažený výsledek předčil má očekávání.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Známka navržená vedoucím: A

Posudek oponenta
Ing. Ondřej Pech, Ph.D.

Cílem předložené bakalářské práce bylo provést návrh řídicího systému jednoduchého tepelného čerpadla vzduch - voda.

Práce obsahuje 67 stran, a je členěna do 7 hlavních kapitol včetně úvodu a závěru. V úvodních kapitolách autor stručně představuje funkci tepelného čerpadla a porovnává pořizovací náklady na jednotlivé typy. Uvádí také různé možnosti jejich řízení. Následně stanovil hlavní požadavky na řídicí systém pro tepelné čerpadlo. Dále popsal záludnosti řízení tepelného čerpadla a vybral vhodné zařízení, periferie a knihovny následně využité při programování. V navazující kapitole je uveden vyčerpávající popis jednotlivých funkcionalit řídicího systému a možností jejich konfigurace a ovládání. V závěru práce autor uvádí výčet možných vylepšení celého systému.

Přílohou práce je webová konfigurační stránka a kód pro ESP32 v 15 souborech s celkovým počtem 8980 řádků kódu.

Grafické zpracování práce je na dobré úrovni, jednotlivé části na sebe logicky navazují. Práce je čtivá a obsahuje malé množství chyb a překlepů.

Autor se bravurně vypořádal s tímto náročným tématem a vytvořil velmi zdařilý a komplexní návrh řídicího systému jednoduchého tepelného čerpadla vzduch – voda, čímž bylo zadání splněno v celém rozsahu a práci proto doporučuji k obhajobě.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
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
Otázky k obhajobě:
  1. Jaký typ teplotních senzorů jste nakonec na svém zařízení použil?
  2. Máte již daný systém aplikovaný v reálném provozu? Pokud ano, jak se zatím osvědčil?
  3. V práci na straně 35 popisujete možnost využití SSR jako spínacího prvku. Od jaké četnosti (frekvence) spínání byste doporučil využití SSR namísto klasického relé?

Známka navržená oponentem: A

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová