DOKOUPILOVÁ, B. Projektování systémů přenosu a využití tepla z Termokompostu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2020.

Posudek vedoucího

Fišer, Jan

Slečna Bára Dokoupilová zpracovala práci na téma Projektování systémů přenosu a využití tepla z Termokompostu. Hlavním cílem práce byla podrobná rešerše systémů jímání a přenosu tepla z kompostovacího procesu biomasy a navržení koncepce systému pro využití tohoto tepla v reálné budově. Studentka téma zpracovala samostatně, provedla podrobnou rešerši dostupných informací a postupů pro využití tepla z kompostovacích procesů biomasy s bližším zaměřením na dendromasu. Teoretická část práce se také věnuje širším souvislostem využití biomasy nejen k energetickým účelům, ale také k zlepšování kvality půdy a sekvestraci uhlíku / oxidu uhličitého do půdy v podobě cíleného využití vzniklého kompostu jako organického hnojiva. Toto téma je velice aktuální vzhledem k problematice snižování emisí v energetice, klimatické změně a adaptaci na ni. Pro konkrétní budovu ekocentra v obci Nová Lhota (okres Hodonín) navrhla diplomantka systém pro využití tepla z termokompostu a specifikovala všechny nezbytné součásti nutné pro rozšíření stávajícího zdroje tepla v budově. Součástí práce je i kritické zhodnocení využitelnosti nízkopotenciálního tepla vznikajícího při kompostovacím procesu a ekonomické náročnosti takového rozšíření. Je nutné také podotknout, že zásadní práci při odborném vedení diplomantky odvedl Ing. Jaroslav Bajko, který byl odborným konzultantem DP. K práci slečny Báry Dokoupilové nemám, z pohledu vedoucího DP, žádné připomínky a hodnotím ji stupněm výborně/A.

Posudek oponenta

Jícha, Miroslav

Diplomní práce je sepsána celkem do 11 kapitol s navazujícími třemi přílohami se stručnou projektovou dokumentací systému vytápění Ekocentra Karpaty. Celé téma diplomní práce je postupně představeno od základních informací až po vlastní přínos k danému tématu. Rád bych zdůraznil, že práce je vynikajícím úvodním čtením pro zájemce o využití termokompostu. V prvních dvou kapitolách je popis termokompostu a různých možností jeho využití, popis jeho vlastností, dále je vysvětlen proces vzniku tepla v průběhu různých fází kompostování a vliv jednotlivých parametrů jako je vlhkost, či poměr C/N na energetickou výtěžnost. V 3. kapitole je popsáno využití termokompostu a způsob odběru tepla včetně posouzení množství dostupné energie. Dále jsou zde popsány mechanismy přenosu tepla v kompostu a mezi kompostem a okolním prostředím včetně posouzení snížení tepelných ztrát a parametry, které ovlivňují termofilní úsek, jako je skladba materiálu a jeho zrnitost. Další část této kapitoly popisuje stručně konstrukci hromady kompostu a instalaci tepelného výměníku. Ve 4. kapitole je stručně zhodnocen potenciál termokompostu a jeho srovnání s jinými zdroji jako je spalování biomasy či solární kolektory a s jinými obnovitelnými zdroji a zhodnocena výhoda termokompostu, ale také jeho omezené využití vzhledem k nízkému potenciálu a době využitelnosti. Kapitolou 5 začíná vlastní přínos diplomantky. V 5. kapitole je popsán objekt Ekocentra Karpaty v Nové Lhotě v okrese Hodonín, pro který bude navržena úprava otopné soustavy s využitím termokompostu. Je zde popsána současná otopná soustava s jejími prvky, jako je kotel, expanzní nádoba, čerpadlo a armatury. V 6. kapitole je popsán režim užívání budovy a proveden výpočet tepelných ztrát objektu a spotřeba tepla pro temperování, vytápění a ohřev vody včetně denního průběhu spotřeby tepla a provozních nákladů. V 7. kapitole je proveden návrh připojení termokompostu k systému pro ohřev topné a teplé vody s využitím akumulační nádrže. 8. kapitola je velmi cenná, obsahuje výpočet kompostu, jeho velikosti a výkonu jak pomocí empirických dat dostupných z literatury, tak podle vztahu 7.3 (ten má mít jiné číslo, zřejmě 8.2). Je zde uveden stručný rozbor veličin v daném vztahu, a proč byly zvoleny hodnoty některých parametrů, včetně nejistoty ve výpočtu tempa a doby rozkladu, což jsou zřejmě veličiny, které vykazují největší rozptyl, poněvadž jsou nejvíce závislé na vlastnostech a podmínkách rozkladu biologické hmoty. Tomuto většímu rozptylu veličin pak odpovídá výpočet průměrného tepelného výkonu, nicméně diplomantka se přidržela hodnoty získané z empirických dat, tj. 7,7 kW. Dále je v kapitole spočten teplotní průběh v kompostu v různých stavech A, B a C termofilního úseku. V 9. kapitole je provedena analýza či srovnání možností kompostu s požadavky budovy a detailnější popis výpočtu a výběru akumulační nádrže včetně doby nabíjení a vybití. V 10. kapitole je představen projekt zapojení termokompostu do systému v budově, včetně jednoduchého výpočtu geometrie tepelného výměníku, propojujících potrubí s výpočtem tlakových ztrát a volby čerpadla, pojistného ventilu a expanzní nádoby. V poslední 11. kapitole je provedeno ekonomické zhodnocení návrhu zapojení termokompostu do otopné soustavy domu a zhodnoceny náklady a úspory. V Diskusi je pak celkové posouzení využití termokompostu pro vytápění a ohřeb vody a uvedeny faktory, které ovlivňují v rozhodující míře využití termokompostu v praktických systémech budov a ekonomická návratnost a faktory, které ji ovlivňují. Diplomní práce svědčí o výborně zvládnutém tématu, které je ze své podstaty velmi komplikované, protože vyžaduje seznámit se s biologickými procesy, které nejsou přednášeny na strojních fakultách. To je doloženo velmi rozsáhlým seznamem literatury, kterou musela diplomantka nastudovat a zejména získané vědomosti analyzovat, ve své práci použít a sepsat do uceleného textu. Formální připomínky: • Při psaní vzorců bych doporučoval uvést význam jednotlivých veličin přímo u vzorce, usnadňuje to čtení, než neustálé vracení se k seznamu označení. • V kap. 8.2.2. je v textu chybně uvedena rovnice 7.3, která má mít jiné číslo, zřejmě 8.2. Veškeré otázky, které mě při čtení práce napadly a které bych bezprostředně položil, byly v následujících kapitolách zodpovězeny. Značí to, že diplomantka postupovala velmi systematicky, sama si moje možné otázky položila a zodpověděla. Nicméně pár otázek mám: 1. Na str. 49, kap. 8.2.1. uvádíte, že pokud bude kondenzační výměník schopen odebírat energii s větší efektivitou než výměník pracující s citelným teplem, může kompost dosahovat vyššího výkonu. Jak byste dokázala zvětšit efektivitu výměníku? A je problém, resp. větší odpor proti přestupu tepla na straně kondenzujících par nebo na vnitřní straně potrubí? Uvažovala jste o využití žebrovaných ploch na vnějším povrchu? Resp. posuzovala jste, jestli by šlo vytěžit více tepelného toku, ale aby se nezastavil biologický proces. 2. Otázka k radiačnímu přenosu tepla mezi povrchem hromady a okolím. Dá se předpokládat, že mezi tímto přenosem bude značný rozdíl v zimě (ztráty) a v létě (zisk) a ve dne a v noci. Dá se ohodnotit, zda skutečně mohou být nějaké zisky radiací a pokud budou, jak se to projeví na procesu rozkladu? Nebo špatný přenos tepla, zejména vedení tepla v hromadě neumožní tyto zisky využít? Doporučuji ohodnotit diplomní práci známkou A.

eVSKP id 124629