Energetické fórum

Pro vytvoření komfortního a kvalitního prostředí v budově nebo kabině dopravního prostředku je především nezbytné zajištění chlazení/vytápění a dostatečného větrání. Strojní systémy, které tyto funkce zajišťují se souhrnně označují jako HVAC systémy (heating, ventilation and air conditioning systems). Vlastnosti těchto systémů a jejich dopady na kvalitu větrání, klimatizace  a tepelného komfortu se typicky testují jak pomocí simulačních nástrojů, tak pomocí měření na reálných modelech. Pro simulaci  systémů a prostředí v budovách a kabinách využíváme především CFD a 1D simulačních nástrojů. K testování reálných modelů systémů je pracoviště vybaveno měřicí technikou pro měření parametrů vnitřního prostředí, tepelným manekýnem, maketou kabiny malého dopravního letadla a klimatickou komorou pro ověření funkčnosti navržených systémů v podmínkách odpovídajících reálnému nasazení.

Čím se zabýváme:

• Modelováním prostředí v kabinách dopravních prostředků
• Hodnocením tepelného komfortu
• Výpočty a simulacemi tepelné bilance kabin
• Modely lidského tepelného komfortu
• Hodnocení tepelných vlastností oděvů
• Hodnocením kvality větrání
• Optimalizací distribučních vzduchovodů
• Modelováním prostředí v budovách

Přístrojové vybavení:

Tepelný manekýn Newton - Tepelný manekýn ve tvaru průměrné lidské postavy se používá k hodnocení tepelného komfortu osob ve vnitřním i venkovním prostředí a hodnocení tepelně izolačních vlastností oblečení a vybavení pro sportovní a pracovní aktivity.

Mobilní systém pro měření prostředí v automobilu - Měřicí systém umožňuje mobilní realtime měření parametrů prostředí v kabině automobilu, měření parametrů vnějšího prostředí a současně měření polohy, nadmořské výšky, orientace a rychlosti vozu. Měřená data jsou kontinuálně zaznamenávána a po zpracování je možné vyhodnotit parametry kvality prostředí v kabině měřeného automobilu v reálných provozních podmínkách.

Experimentální zařízení:

Maketa kabiny malého dopravního letadla - Kabina má rozměry 1,6 x 1,4 x 7,4 m,  objem 13 m³,  připojená klimatizační jednotka umožňuje nastavování průtoku větracího vzduchu v rozsahu 100 - 500 m³/h a teploty přiváděného vzduchu 10 - 40 °C.  Měření je realizováno pomocí měřicího systému na bázi modulů ADAM 4000 a měřicích přístrojů firmy TESTO. Sběr dat zajišťuje program na bázi LabView 8.0, který je snadno modifikovatelný pro konkrétní podmínky a konkrétní měřený větrací systém.

Klimatická komora - Klimatická komora slouží ke zkoušení kompletních vozů nebo pouze kabin dopravních prostředků za uvedených klimatických podmínek. Simuluje okolní prostředí s umělým globálním zářením a současným klimatickým zatížením se střídavými cykly, kombinující vzájemně mimo jiné vlhký a suchý chlad podle regionálních klimat a umožňující tak napodobení vnějších atmosférických vlivů s realistickým stupněm ostrosti odpovídající praxi

 - Laboratoř je navržena a vybavena pro studium širokého spektra problémů souvisejících s prouděním vzduchu pomocí optických metod. Zejména je připravena pro zkoušení zařízení určených k ventilaci místností a kabin dopravních prostředků. 

Vyvíjené softwarové modely:

Model tepelné zátěže kabiny - Model je navržen pro predikci tepelné zátěže a parametrů mikroklimatu uvnitř kabiny automobilu během skutečných provozních podmínek. Současná verze modelu je navržena na základě konkrétního vozu a jsou využita data o geometrii a materiálové skladbě vozu. Na základě okrajových podmínek: parametry větrání (množství, teplota a měrná vlhkost přiváděného vzduchu), parametry jízdy (rychlost jízdy, orientace vozu vůči slunci) a množství lidí uvnitř, jsou predikovány parametry mikroklimatu v kabině, tj. teplota a relativní vlhkost vzduchu.  Zároveň je možné vypočítat tepelnou zátěž kabiny a tím i potřeby energie na vytápění/chlazení. Původní model byl vytvořen v Dymole (v jazyce Modelica) a novější verze modelu je vytvořena v Matlabu.

Model lidského tepelného komfortu - Model je určen pro predikci tepelného komfortu v nehomogenních prostředích (např. kabiny dopravních prostředků). Na základě podmínek okolí (teplota, střední radiační teplota, relativní vlhkost, rychlost proudění vzduchu) a člověka (oděv, vykonávaná činnost) jsou predikovány povrchové teploty a tepelné pocity jim příslušející.  Model vychází z fyziologického modelu člověka dle Tanabeho a modelu tepaného komfortu dle Zhang. Model je vytvořen v Dymole (v jazyce Modelica).

Řešené projekty:

Vybrané problémy techniky prostředí

• Označení projektu: FSI-S-17-4444
• Doba řešení: 2017-2019
• Optimalizace systémů pro tvorbu vnitřního prostředí kabin dopravních prostředků, tj. větracích, chladicích a vytápěcích systémů a vybraných prvků těchto systémů (kompresor, trysky).

Dokončené projekty:

• Označení projektu: FSI-S-14-2355
• Doba řešení: 2014-2016
• Měření pro určení součinitelů přestupu tepla ve vnitřním prostředí kabiny automobilu a na povrchu lidského těla a validační experimenty pro simulační nástroj na predikci vývoje prostředí v kabině automobilu.

iSPACE - inovative Sytems for Personalised Aircratf Cabin Environment (2010-2012)

http://www.ispace-project.eu/

Role VUT v projektu:

• Vývoj metodiky pro výběr vhodných konceptů jednotlivých technologií pro individuální mikroklima - část projektu WT 2.3 - Selection of Concepts for Individualised Cabin Environment

•  Vytvoření CFD modelu a provedení parametrické studie individuálních větracích výustek a jejich vlivu na tepelný komfort - část projektu  WT 2.2 - Simulation and Parameter Study

• Vytvoření detailního CFD modelu celé kabiny včetně všech testovaných technologií, vyhodnocení simulací, tepelného komfortu a validace výsledků na základě měření - část projektu WT 4.1 - Refinement of Simulation of Individualised Cabin Environment, WT 4.4 - Validation of Simulation of Individualised Cabin Environment

Komplexní modelování interakce člověka a prostředí v kabinách dopravních prostředků a obytných prostorách a návrhové nástroje (2011-2013)

• Označení projektu: FSI-S-11-6
• Doba řešení: 2011-2013
• Podíl na řešení oblasti návrhových nástrojů a vývoji distribučních systémů vzduchu



Centrum leteckého a kosmického výzkumu - CLKV (2005-2011)

• V rámci výzkumného úkolu A6 - Predikce vnitřního prostředí v kabinách letadel, byla řešena problematika predikce vnitřního prostředí v kabinách malých dopravních letadel s využitím CFD simulací a 1D simulačních programů. Byla kompletně implementována metodika vyhodnocení tepelného komfortu pomocí diagramu komfortních zón a virtuálního pasivního manekýna. Bližší pozornost byla také věnována vlivu geometrii vzduchovodů a typu distribuce vzduchu na tepelný komfort cestujících a kvalitu větrání.

Juniorský projekt - Vývoj 1D modelu kabiny automobilu pro predikci parametrů vnitřního prostředí (2011)

• Projekt byl zaměřen na pilotní vývoj 1D modelu kabiny automobilu pro predikci parametrů vnitřního prostředí a získání data pro validaci výsledků simulací. Data byla měřena na reálném automobilu při jízdních testech v reálném provozu (typ provozu: město, mimo město, dálnice).

Spolupracujeme s:

Škoda auto a.s.

EKC/3 - Vývoj topení a klimatizace

V. Klementa 869 | 293 60 Mladá Boleslav | Czech Republic

Kontaktní osoba: Bc. Jan Hrnčíř, Ing. Michal Závodník


Volkswagen Corporate Research

Vehicle Technology

CAE-Methods

D-38436 Wolfsburg|  Germany

Kontaktní osoba: Dr. Viktor Bader   

MAN Truck & Bus AG

Engineering Karosserie Bus Components (EKBC)

Entwicklungsingenieur Heizung, Lüftung, Klima / HVAC

Dachauer Straße 667

D-80995 München

Kontaktní osoba: Frank Seidel   



Indoor Environment Department

Group Indoor Climate Systems

Fraunhofer Institute for Building Physics IBP

Holzkirchen Branch

Fraunhoferstraße 10 | D-83626 Valley | Germany

Kontaktní osoba: Dipl.-Ing. Gunnar Grün

Kontakt:

Ing. Jan Fišer, Ph.D.,  telefon : +420 54114 3242,  email: fiser@fmevutbrcz

Ing. Jan Pokorný, Ph.D.,  telefon : +420 54114 3264,  email: pokorny.j@fmevutbrcz
Ing. Ondřej Pech, Ph.D., telefon: +420 54114 3241,  email: Ondrej.Pech@vutbrcz
Ing. Miloš Fojtlín, telefon: +420 54114 3242,  email: fojtlin@eufmevutbrcz
Ing. Róbert Toma, telefon: +420,  email: 145743@vutbrcz
Ing. Barbora Kopečková, telefon: +420,  email: 144853@vutbrcz