BRAHMI, J. Formování stavby větrnou energií [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta architektury. 2021.

Posudek vedoucího

Kaftan, Martin

Project Jakuba Brahmiho se zaměřuje na integraci větrné energie do stavby. Jakub rigorózně hledá možnosti optimálního přizpůsobení tvaru k využití fenoménu Venturiho efektu pro maximální zesílení síly větru. Jeho hypotézou je, že tímto způsobem bude větrná energie využitelná i v lokalitách s častým ale slabším větrem a to i v městské zástavbě. Jde o projekt výzkumného charakteru, integrovaných větrných turbín bylo dosud využito pouze u několika výškových staveb. Autor předkládá ucelenou analýzu jak tvar sacího tunelu Venturiho efekt ovlivňuje. Jakub v procesu provedl trpělivě stovky výpočetně velmi náročných analýz větrného proudění. Tyto principy poté demonstruje na příkladu residenční budovy. Jelikož jde především o ověření hypotézy energetického konceptu, projekt se nezaměřuje na hlubší řešení vnitřních dispozic, ekonomickou náročnost stavby, atd. Práci pokládám jako velice inspirativní myšlenku jako vhodnou k dalšímu zkoumání např. v rámci doktorského studia. V dalším rozvoji projektu bych rád viděl hlubší zkoumání využití integrované větrné energie v městské zástavbě a jak ovlivňuje tvar stavby v různých lokalitách při zachování stejného provozního programu. Toto se v této práci nepodařilo zkoumat z důvodu výpočetní náročnosti. Celkově považuji práci za zdařile provedenou a hodnotím A (95).

Posudek oponenta

MCIBSE, CEng

Úvod Diplomová práce s názvem "Forma následuje větrnou energii" se zabývá tématem větru jako možné hnací síly v procesu hledání architektonické formy. Cílem je odvození optimalizované formy budovy pro výrobu větrné energie prostřednictvím do budovy integrovaných větrných turbín v nízkopodlažních budovách. Práce se zaměřuje na možnost generování formy budovy, která využívá Venturiho efekt k akceleraci proudění vzduchu a tím zvýšení výroby energie v důsledku zvýšené rychlosti větru v blízkosti nízkopolažních budov. Pro provedení studie byla zvolena metodika CFD (Computational Fluid Dynamics). Rychlosti větru pro větrné turbíny integrované do budov v nízkopodlažní zástavbě jsou ve většině případů místech příliš nízká na to, aby bylo jejich použití proveditelné. Základním předpokladem práce je, že pomocí geometrie budovy lze dosáhnout lokálního zvýšení rychlosti větru, což by umožnilo využití větrné energie i v takových zástavbách. Obecné Práce je obecně dobře napsaná a srozumitelná. Rozvržení a grafická úprava jsou obecně dobré. Existují však určité problémy s čitelností některých obrázků - viz níže. Struktura Práce je strukturována do následujících oddílů. 1 Větrná energie a její potenciál 2 Testování trychtýře 3 Případová studie - zjištění formy 4 Případová studie - návrh 5 Případová studie - vyhodnocení 5 Závěry (chybně číslováno - mělo být 6) V práci bohužel chybí oddíl obsah a důrazně se doporučuje, aby byl doplněn do konečné verze. V oddíle 1 je uvedeno pozadí výzkumného problému a stručný popis typů větrných turbín a řešení pro integraci do budov. Jsou uveeny některé reálné příklady budov s integrovanými větrnými turbínami. Následuje popis fyzikálního jevu Venturiho efektu a pojednání o potenciálu větrné energie v Evropě a možnosti jeho zvýšení prostřednictvím Venturiho efektu. Stručně je popsána zjednodušená metoda odhadu ročního potenciálu větrné energie. Oddíl 2 popisuje studie provedené za účelem testování účinnosti různých tvarů trychtýřů v rozměrech 10 x 10 x 20 m v podobě blokové stavby s cílem zvýšit místní rychlost větru. Tyto studie byly provedeny s softwaru OpenFoam CFD, což je volně dostupný CFD s otevřeným zdrojovým kódem. Součástí těchto zkoumání jsou provedeny předběžné studie, které ukazují, že zvýšení rychlosti větru je nezávislé na vstupní rychlosti větru ve volném poli. K výsledkům je připojena krátká diskuse. Bohužel, některé obrázky jsou obtížně čitelné. V části 3 je studován jednoduchý hmotový model obytné budovy na pozemku v Marseille. Na základě výsledků z dříve provedených statických zkoušek je vypočítán poměr zrychlení, který je následně aplikován na hodinové údaje pro danou lokalitu k odhadu ročního potenciálu větrné energie. Parametrické studie jsou provedeny pro různé tvary budov. Výsledky ukazují nárůst rychlosti větru v důsledku Venturiho efektu v rozmezí od přibližně 140 % až 200 %. Oddíl 4 popisuje konečnou podobu navržené konstrukce budovy, zatímco oddíl 5 se věnuje vyhodnocování očekávaného výkonu na základě předchozích zjištění a diskusí. V závěrečném oddíle je uveden závěr že větrná energie může být užitečně využita jako doplněk solární energie. Práce dochází k závěru, že optimalizovaná forma budovy může zvýšit rychlost větru, a tím zvýšit potenciál větrné energie u nízkých budov. Platné připomínky k budoucí výzkumné práce potřebné ke studiu vlivu městského okolí na výkonnost jsou zahrnuty. Hodnocení Byla zkoumána základní premisa teze o využití Venturiho efektu vytvářeného tvarem budovy ke zvýšení lokální větrné účinnosti ke zlepšení výkonu větrných turbín integrovaných do budov v nízkém měřítku. Výsledky CFD studií byly analyzovány a byly vyvozeny příslušné závěry. Není jasné, jaký typ modelu turbulence byl při modelování CFD použit. To by mělo být uvedeno. Rozsáhlá práce, která byla na toto téma vykonána ve výzkumné komunitě a která je dobře zdokumentována ve literatuře, byla zkoumána pouze na povrchní úrovni. Bylo by zajímavé zdokumentovat, jak výsledky těchto studií korespondují s předchozími pracemi. Je třeba doplnit několik varovných poznámek týkajících se proudění větru kolem budov a použití CFD. Větrné podmínky v městských oblastech jsou velmi složité vzhledem k překážkám proudění způsobeným budovami a drsností povrchu, což vede k nízkým rychlostem větru a vysoké turbulenci, což jsou podmínky nepříznivé pro použití větrných turbín. Ve výzkumné komunitě existuje značná nejistota, pokud jde o vliv turbulence a přesné modelování těchto vlivů pomocí CFD. Rovněž výzkum i praxe ukázaly, že s praktickou realizací integrovaných větrných turbín v nízkých budovách je spojeno mnoho obtíží. Celkově je práce kvalitní a je zajímavým příspěvkem k tématu aktivního využívání větrné energie v budovách a vlivu na proces architektonického formování. Touto prací pan Brahmi prokázal schopnost provádět architektonický výzkum na základní úrovni a z jeho výsledků vyvozovat smysluplné závěry.

eVSKP id 133674