Semestrální projekty | Fyzika - opakování a prohloubení

Informace o projektech

Každý student si vybere jeden projekt ze čtyř nabízených témat. Projekty jsou zaměřené na praktické aplikace termodynamiky a energetiky v budovách.

Součástí každého projektu je vypracování odborné zprávy podle stanovených metodických pokynů.

Projekt 1

Akumulace tepla v budovách

Návrh systému akumulace tepelné energie pro rodinný dům s důrazem na peak-shaving a flexibilitu dodávek energie.

Střední náročnost Zobrazit kompletní zadání Stáhnout PDF Stáhnout DOCX

Cíle projektu

• Navrhnout optimální systém akumulace tepla pro rodinný dům
• Vypočítat tepelné ztráty budovy a požadovaný výkon
• Porovnat různé typy akumulačních materiálů (fázové změny, senzibilní teplo, chemické reakce)
• Vyhodnotit ekonomickou efektivnost řešení

Výstupy projektu

• Tepelný výpočet budovy podle ČSN EN ISO 13790
• Návrh akumulačního systému s technickou specifikací
• Ekonomická analýza návratnosti investice
• Odborná zpráva (15-20 stran)

Metodika řešení

1. Fáze: Analýza energetických potřeb budovy - výpočet tepelných ztrát, stanovení denního profilu spotřeby tepla

2. Fáze: Výběr akumulačního materiálu - porovnání fázových změn, senzibilního tepla, chemických reakcí

3. Fáze: Technický návrh - dimenzování zásobníku, volba konstrukce, integrace do systému vytápění

4. Fáze: Ekonomické vyhodnocení - kalkulace investičních nákladů, provozních úspor, doby návratnosti

Pozor: Pro výpočty použijte skutečné klimatické údaje pro českou republiku a aktuální ceny energií.

Projekt 2

Rekuperace tepla v jídelně

Studie proveditelnosti rekuperace tepla z odvětrávaného vzduchu jídelny pro předehřev čerstvého vzduchu.

Vyšší náročnost Zobrazit kompletní zadání Stáhnout PDF Stáhnout DOCX

Cíle projektu

• Analyzovat energetické toky ve školní jídelně
• Navrhnout systém rekuperace tepla z odpadního vzduchu
• Vypočítat potenciální úspory energie (156 MWh ročně)
• Posoudit technickou a ekonomickou proveditelnost

Výstupy projektu

• Energetický audit současného stavu (měření teplot, vlhkosti, průtoků vzduchu)
• Technický návrh rekuperační jednotky s výpočtem účinnosti
• Výpočet tepelných bilancí a ročních úspor
• Ekonomická analýza s dobou návratnosti 3,2 roky

Metodika řešení

1. Fáze: Energetický audit - měření teplot, vlhkosti, průtoků vzduchu během provozu kuchyně

2. Fáze: Analýza technologií - porovnání deskových, rotačních a tepelných čerpadel pro rekuperaci

3. Fáze: Technický návrh - dimenzování výměníku, ventilátorů, regulace podle hygienických předpisů

4. Fáze: Ekonomické hodnocení - investiční náklady, provozní úspory, rizikové faktory

Tip: Zapojte do řešení i aspekty kvality vnitřního prostředí a hygienické požadavky podle vyhlášky č. 410/2005 Sb.

Projekt 3

Tepelné čerpadlo vs. kondenzační kotel

Komplexní porovnání tepelného čerpadla a kondenzačního plynového kotle pro vytápění rodinného domu.

Vyšší náročnost Zobrazit kompletní zadání Stáhnout PDF Stáhnout DOCX

Cíle projektu

• Porovnat efektivnost tepelného čerpadla a kondenzačního plynového kotle
• Analyzovat termodynamické principy obou systémů (Carnotův cyklus, spalování)
• Vypočítat celkové náklady vlastnictví (TCO) na 20letý provoz
• Posoudit environmentální dopady a emisní bilanci

Výstupy projektu

• Termodynamická analýza obou systémů
• Výpočet COP tepelného čerpadla při různých venkovních teplotách
• TCO analýza zahrnující investiční náklady, provoz, údržbu a odpisy
• Citlivostní analýza na změny cen elektřiny, plynu a emisních povolenek

Metodika řešení

1. Fáze: Termodynamické základy - Carnotův cyklus, reálný cykl TČ, účinnost spalování

2. Fáze: Výkonové charakteristiky - závislost COP na venkovní teplotě, modulace výkonu

3. Fáze: Ekonomická analýza - investiční náklady, provoz, údržba, odpisy, financování

4. Fáze: Citlivostní analýza - scénáře vývoje cen elektřiny, plynu, emisních povolenek

Bonus: Zahrňte do analýzy i hybridní systémy (bivalentní provoz) a jejich optimalizaci.

Projekt 4

Tepelná izolace školy

Energetický audit školní budovy s návrhem variant zateplení a ekonomickým vyhodnocením nejvhodnější varianty.

Vyšší náročnost Zobrazit kompletní zadání Stáhnout PDF Stáhnout DOCX

Cíle projektu

• Analyzovat současný energetický stav školní budovy
• Navrhnout optimální zateplení obvodových konstrukcí
• Vypočítat tepelné ztráty a úspory energie (očekávané úspory 99,7%)
• Ekonomicky vyhodnotit různé varianty zateplení

Výstupy projektu

• Energetický audit s termovizním snímkováním tepelných mostů
• Tepelně-technické výpočty podle ČSN EN ISO 13789
• Návrh zateplovacího systému s výběrem materiálů
• Investiční analýza s hodnocením rizik a dobou návratnosti 0,9 roky

Metodika řešení

1. Fáze: Energetický audit - analýza konstrukcí, tepelných mostů, vzduchotěsnosti

2. Fáze: Tepelně-technické výpočty - součinitel prostupu tepla U, tepelné ztráty podle ČSN EN ISO 13789

3. Fáze: Návrh opatření - výběr izolačních materiálů, tloušťky, technologie aplikace

4. Fáze: Ekonomická optimalizace - minimalizace celkových nákladů při splnění normových požadavků

Upozornění: Zohledněte požadavky na požární bezpečnost a stavební fyziku (kondenzace, difúze vodních par).

Návod k vypracování odborné zprávy

Každý projekt musí být zpracován formou odborné zprávy podle následujících požadavků

Struktura zprávy

Úvod a cíle (1-2 strany)
Teoretické základy (3-4 strany)
Metodika řešení (2-3 strany)
Výsledky a analýza (5-6 stran)
Diskuse a doporučení (2-3 strany)
Závěr (1 strana)
Literatura a přílohy

Formální požadavky

Rozsah: 15-20 stran (bez příloh)
Písmo: Times New Roman 12pt
Řádkování: 1,5 násobné
Okraje: 2,5 cm ze všech stran
Citace: IEEE styl
Obrázky: Číslované s popisem
Tabulky: S hlavičkami a jednotkami

Hodnocení zprávy

Obsah (40%)

Správnost výpočtů
Hloubka analýzy
Praktická aplikovatelnost

Metodika (30%)

Logický postup
Použité metody
Zdůvodnění rozhodnutí

Forma (20%)

Struktura textu
Jazyková správnost
Grafická úprava

Citace (10%)

Správnost citací
Kvalita zdrojů
Aktuálnost literatury

Praktické tipy

Začněte včas: Projekt vyžaduje průběžnou práci po celý semestr
Konzultujte průběžně: Využívejte konzultační hodiny k řešení problémů
Používejte skutečná data: Vždy pracujte s reálnými hodnotami a aktuálními cenami
Dokumentujte výpočty: Všechny výpočty musí být sledovatelné a ověřitelné

Termíny odevzdání

Volba projektu: Do konce října

Odevzdání zprávy: Do konce ledna

Prezentace výsledků: Únor (podle rozvrhu)