HYLAS, M. Přenos tepla v zařízeních využívajících solární energii [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024.

Posudek vedoucího

Babička Fialová, Dominika

Student Martin Hylas se ve své rešeršně-výpočetní práci věnoval přenosu tepla v zařízeních využívajících solární energii, jmenovitě v subsystémech tepelného managementu fotovoltaických panelů (PV), solárních termických kolektorech (STC) a hybridních tzv. PV/T panelech. V rámci rozsáhlé rešerše vědeckých článků zanalyzoval metody chlazení a jejich dopady na výkon PV panelů, vyhodnotil možnosti zvýšení účinnosti STC a představil potenciál technologie PV/T v rámci utilizace tepla při současné výrobě elektřiny. V praktické části práce zpracoval a vyhodnotil surová data z laboratorních zkoušek funkčního vzorku kolektorového distribučního systému, který lze integrovat do STC. Dále zpracoval zjednodušený model pro predikci distribuce toku v tomto typu zařízení na přenos tepla, přičemž výsledky obdržené pomocí zjednodušeného modelu i experimentálních měření kriticky zhodnotil a představil doporučené podmínky použití zjednodušených modelů. V rámci řešení své diplomové práce splnil veškeré požadavky zadání. Dosažené výsledky práce jsou na velmi dobré úrovni a lze z nich vycházet při praktickém využití i v rámci probíhajícího výzkumu. Při stylistickém a grafickém zpracování své práce se dopustil malého množství chyb. V metodické části práce lze vytknout pouze průměrování dat a následné rozdělení analýz na typ s krytem a bez krytu, popř. jen základní zpracování problematiky přenosu tepla a vlivu teplot. Autor zpracoval práci nadstandardního rozsahu, přičemž doplnil i větší množství příloh, které podporují komplexnost praktické části práce. Významný přínos mají především doložené metadatové soubory, splňující FAIR principy a podporující tak principy otevřené vědy. Z pohledu vedoucí práce proto hodnotím předloženou diplomovou práci známkou A/výborně.

Posudek oponenta

Jegla, Zdeněk

Diplomová práce se zabývá čtyřmi vybranými úkoly z oblasti solárních panelů – fotovoltaických i termických. Prvním úkolem je provést rešerši a představit podpůrné systémy chlazení těchto panelů, využívaných pro předcházení jejich nadměrnému tepelnému zatížení. V diplomové práci je tento úkol, po nezbytném zhruba 10stránkovém úvodním představení fotovoltaických a termických panelů, zpracován opravdu důkladně, na téměř 60 stranách, a postihuje v přehledné a ucelené podobě problematiku aktivního i pasivního chlazení. V oblasti aktivního chlazení se zabývá nuceným chlazením vzduchem, vodou a přidáním nanočástic do původního média. V oblasti pasivního chlazení pak rozebírá přirozené chlazení vodou a vzduchem, využití intenzifikačních prvků, nebo PCM materiálů s fázovou přeměnou či tepelných trubic. Cílem této rešerše je orientačně stanovit rozsahy snížení teploty a navýšení výkonu pro jednotlivé metody chlazení a rozhodnout tak o jejich potenciálu. Součástí této rešeršní části práce je i rozbor problematiky solárních panelů, které je možné využít v rámci hybridního systému fotovoltaických a termických panelů. Jsou představeny možné způsoby, jak zefektivnit přenos tepla v termických panelech, jako je využití intenzifikačních prvků, povlakování či zrovnoměrnění distribuce média k maximalizaci účinnosti výsledného zařízení. V návaznosti na to, je pak představena kombinace fotovoltaických a termických panelů do hybridního systému. Právě zkoumání nerovnoměrnosti distribuce toku v termických panelech je potom hlavní náplní praktické části diplomové práce, zpracované na dalších zhruba 50 stranách, do níž spadají zbývající tři úkoly diplomové práce, a to: (a) vytvoření výpočtového modelu kolektorového systému termického panelu využívajícího dva modely distribuce toku podle Bajury a podle Bajury a Jonese; (b) vyhodnocení výsledků experimentálních zkoušek konkrétního kolektorového systému termického panelu a aplikace vytvořeného výpočetního modelu na tuto experimentální situaci; (c) zhodnocení výsledků výpočetního modelu a laboratorních experimentů. Z detailních popisů řešení těchto činností provedených v příslušných částech diplomové práce pak plyne, že také tyto tři cíle práce byly úspěšně splněny. Souhrnně lze konstatovat, že práce je svým rozsahem a náplní nadstandardní a vydává za dvě běžné diplomové práce. Je z ní patrné mimořádné úsilí studenta i jasné vedení vedoucí práce. Jen seznam použité literatury zahrnuje 117 použitých zdrojů(!). Je proto pochopitelné, že se při tak obsáhlé práci student nevyhnul některým technickým i formálním pochybením, z nichž si ty podstatné dovolím zmínit. Fotovoltaické i termické panely autor v drtivé většině práce (s výjimkou závěru) nazývá jako kolektory. Avšak vzhledem k  tomu, že z oblasti distribučního systému panelu (tvořeného distributorem a kolektorem), je praktická část práce zaměřena na oblast kolektoru, je potom pro čtenáře někdy obtížné rozlišit, kdy autor pojmem kolektor myslí v textu celý panel a kdy pouze část distribučního systému panelu. Autor také namísto technicky správného pojmu „termický“ používá pojem „termální“. Podobně místo pojmu „standardní“ používá „standartní“ apod. Ve velmi rozsáhlé kapitole 4 se diplomant věnuje jak popisu vytvořených dvou verzí výpočtového modelu pro predikci chování kolektorové části distribučního systému termického panelu, tak představení experimentálního okruhu a vyhodnocení výsledků experimentálních dat z 15 různých experimentů, jež realizovala vedoucí diplomové práce na Technické univerzitě aplikovaných věd v Augsburgu, a také vzájemnému srovnání výsledků výpočtového modelu a naměřených dat. Bylo by vhodnější rozdělit tuto kapitolu na samostatné tematicky zaměřené kapitoly. V této části práce také diplomant používá pojmy „s přepážkami“, „bez přepážek“, „bez clonek“ apod., aniž by byly v textu před tím tyto pojmy jakkoliv objasněny. Pro rozlišování verzí vytvořeného výpočtového modelu používá diplomant v textu práce poněkud nešťastně plná příjmení autorů, takže mluví o modelu Bajury a o modelu Bajury a Jonese, což zejména při porovnávání výsledků modelů s výsledky velkého množství provedených experimentů vede na dlouhé a nepřehledné věty a odstavce, v nichž se čtenář již po krátké době sledování textu nutně začne ztrácet. Pomohlo by tak v textu zkrácení označování modelů na B a BJ, čímž by se text zkrátil, získal na přehlednosti a dostal se do souladu s označováním modelů používaným v doprovodných datových tabulkách. Oproti tomu v jiných částech práce používá diplomant v textu zničehonic zkratky, které nejsou předtím vysvětleny ani zařazeny v seznamu použitých zkratek (například zkratka ODR v Obr.72). Také některé tabulky (např. Tab. 29, 31, 34 či 37) jsou nevhodně v textu zařazeny tak, že jsou půleny koncem stránky. Přes tyto minoritní technicko-formální připomínky je však práce celkově velmi zdařilá a podává vyčerpávající pohled na problematiku solárních panelů i nadstandardně detailní technický pohled a rozbor reálného chování kolektorových částí jejich distribučních systémů. Závěrem tak jednoznačně konstatuji, že práce splnila vytýčené cíle, je souhrnně na velmi dobré technické úrovni a poskytuje data i výpočtové modely připravené pro praktické použití i další vývoj. Diplomovou práci proto doporučuji k obhajobě a hodnotím ji známkou B/velmi dobře.

eVSKP id 157536