but.committee	prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c. (předseda) Xuexiu JIA, MSc, Ph.D. (člen) prof. Ing. Pavel Ditl, DrSc. (člen) prof. Ing. Zdeněk Jegla, Ph.D. (člen) doc. Ing. Martin Pavlas, Ph.D. (člen) doc. Ing. Vítězslav Máša, Ph.D. (člen) doc. Ing. Jaroslav Jícha, CSc. (člen) doc. Ing. Vojtěch Turek, Ph.D. (člen) doc. Ing. Radovan Šomplák, Ph.D. (člen) Ing. Jiří Buzík, Ph.D. (člen) Lam Hon Loong (člen)	cs
but.defence	The PhD Thesis treats the evaluation and optimization of solar assisted Combined Cooling, Heating and Power systems for buildings Contributious to the state-of the art: a comprehensive LCA method capturing embotied and operational environmental impacts, within demand perspectives; use of hybrid energy storage for improving the building energy performance; impact analysis of emission policies and trading incentives on the system´s performance. The posed yuestions have been responded to appropriately by the candidate. The future work reccomendations have been appreaciated. The open discussion concerned clarifications on the energy storage technologies and the LCA method. The candidate responded appropriately to all additional questions.	cs
but.jazyk	angličtina (English)
but.program	Design and Process Engineering	cs
but.result	práce byla úspěšně obhájena	cs
dc.contributor.advisor	Varbanov, Petar Sabev	en
dc.contributor.author	Pan, Ting	en
dc.contributor.referee	JIA, Xuexiu	en
dc.contributor.referee	Hon Loong, Lam	en
dc.date.accessioned	2025-09-27T03:56:23Z
dc.date.available	2025-09-27T03:56:23Z
dc.date.created	2025	cs
dc.description.abstract	Solární systém pro kombinovanou výrobu chladu, tepla a elektřiny (S-CCHP) nabízí významné příležitosti pro dosažení nulových emisí v budovách, přičemž hlavním zdrojem energie je sluneční záření. Rozšířené nasazení těchto systémů však nevyhnutelně vede k produkci souvisejících komponent, jako jsou fotovoltaické panely a tepelná čerpadla, což způsobuje zapouzdřené emise skleníkových plynů během celého životního cyklu systému. Proto je nezbytné spravedlivé a komplexní posouzení životního cyklu těchto emisí. Navíc přirozená přerušovanost obnovitelných zdrojů energie (např. slunečního záření), spolu s kolísající poptávkou po energii a dynamickými podmínkami na trhu, vyžaduje pokročilé optimalizační strategie k udržení rovnováhy mezi nabídkou a poptávkou. Tato dizertační práce navrhuje komplexní rámec hodnocení a optimalizace s cílem zlepšit udržitelnost systémů S-CCHP v průběhu jejich životního cyklu, přičemž jako případová studie slouží projekt RESHeat – Obnovitelný energetický systém pro vytápění a výrobu elektřiny v obytných budovách“. Hlavní přínosy dizertační práce zahrnují: (1) Vypracování komplexní metodiky posouzení životního cyklu (LCA) pro integrované energetické systémy, která zahrnuje jak zapouzdřené, tak provozní environmentální dopady včetně nakládání s odpady na konci životnosti systému. (2) Návrh optimalizačního rámce z pohledu nabídky i poptávky, který zahrnuje strategie řízení poptávky a stupňovitý systém obchodování s uhlíkem ke zvýšení flexibility systému a snížení emisí skleníkových plynů. (3) Provádění srovnávací analýzy hybridních technologií akumulace energie, včetně olověných baterií (PbA), lithium-železo-fosfátových baterií (LFP) a redoxních průtokových baterií s vanadem (VRF), pro rezidenční a komunitní využití, s cílem vyhodnotit technicky proveditelná a ekonomicky výhodná řešení pro zvýšení účinnosti, odolnosti a nákladové efektivity. (4) Zhodnocení dopadu energetických pobídek a systémů obchodování s uhlíkem na výkonnost systému jako základ pro politická doporučení podporující širší zavádění a integraci systémů S-CCHP na trhu. Výsledky LCA ukazují, že systém RESHeat snižuje potenciál globálního oteplování a nedostatek fosilních zdrojů o více než 60 % ve srovnání s tradičními plynovými kotli. V závěrečné fázi životního cyklu strategie opětovného využití snižují nedostatek minerálních zdrojů o 32,31–38,73 %. Díky spolupracující optimalizaci systém dosahuje snížení nákladů o 16,15 % a emisí o 57,49 %. Fotovoltaické panely pokrývají většinu letní spotřeby elektřiny, zatímco tepelná čerpadla dominují zimnímu vytápění. Mezi technologiemi akumulace energie vykazují baterie VRF nejvyšší ekonomické výnosy, zatímco baterie LFP mají nejnižší environmentální dopad. Analýzy scénářů zdůrazňují úspory nákladů a emisí prostřednictvím obchodování s uhlíkem a řízení poptávky, i když za cenu určitého snížení komfortu. Analýza bodu zvratu určuje minimální cenu uhlíkových kreditů potřebnou pro zajištění ziskovosti systému na trhu.	en
dc.description.abstract	Solar-assisted Combined Cooling, Heating, and Power (S-CCHP) systems present significant opportunities for achieving net-zero emissions in buildings, with solar irradiation serving as the primary energy source. However, the widespread deployment of such systems inevitably drives the production of associated components, such as photovoltaic panels and heat pumps, which causes embodied greenhouse gas (GHG) emissions throughout the system’s life cycle. Therefore, a fair and comprehensive life cycle assessment of these emissions is essential. Additionally, the inherent intermittency of renewable energy sources (e.g., solar radiation), along with fluctuating energy demand and dynamic market conditions, necessitates advanced optimisation strategies to maintain a balance between supply and demand. This thesis proposes a comprehensive evaluation and optimisation framework to improve the sustainability of -S-CCHP system across its life cycle, using the Renewable Energy System for Residential Building Heating and Electricity Production (RESHeat) as a case study. The contributions of the thesis include: (1) Develop a comprehensive Life Cycle Assessment (LCA) method for integrated energy systems that captures both embodied and operational environmental impacts across the entire system life cycle, including end-of-life waste management. (2) Provide a dual-perspective optimisation framework that addresses both the supply side and the demand side, incorporating demand response strategies and tiered carbon trading mechanisms to enhance flexibility and reduce GHG emissions. (3) Conduct a comparative analysis of hybrid energy storage technologies, including the lead-acid batter (PbA) battery, the lithium-ion (LFP) battery and the vanadium redox flow (VRF) batteies, for residential and community-scale applications, evaluating technically feasible and economically viable solutions. (4) Assess the impact of energy incentives and carbon trading schemes on system performance, forming the basis for policy recommendations that support broader S-CCHP deployment and market integration. LCA results show that the RESHeat system reduces global warming potential and fossil resource scarcity by over 60% compared to traditional gas boilers. At the end-of-life stage, reuse strategies further lower mineral resource scarcity by 32.31–38.73%. Through collaborative optimisation, the system achieves a 16.15% cost reduction and a 57.49% reduction in emissions. PV panels cover the most electricity demand in summer, while heat pumps dominate winter heating. Among storage technologies, VRF batteries offer the highest economic returns, whereas LFP batteries exhibit the lowest environmental impact. Scenario analyses highlight cost and emission reductions via carbon trading and demand response, with some compromise in occupant comfort. The break-even analysis is conducted to determine the minimum trading price required for profitability in the energy market.	cs
dc.description.mark	P	cs
dc.identifier.citation	PAN, T. Renewable Energy System Design for Sustainable Buildings [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2025.	cs
dc.identifier.other	172171	cs
dc.identifier.uri	https://hdl.handle.net/11012/255566
dc.language.iso	en	cs
dc.publisher	Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství	cs
dc.rights	Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení	cs
dc.subject	Obnovitelná energie	en
dc.subject	Solárně podporovaný systém kombinované výroby chladu	en
dc.subject	tepla a elektřiny	en
dc.subject	Obytné budovy	en
dc.subject	Hodnocení dopadů na životní prostředí	en
dc.subject	Optimalizace	en
dc.subject	Renewable energy	cs
dc.subject	Solar-assisted Combined Cooling	cs
dc.subject	Heating	cs
dc.subject	and Power	cs
dc.subject	Residential buildings	cs
dc.subject	Environmental assessment	cs
dc.subject	Optimisation.	cs
dc.title	Renewable Energy System Design for Sustainable Buildings	en
dc.title.alternative	Renewable Energy System Design for Sustainable Buildings	cs
dc.type	Text	cs
dc.type.driver	doctoralThesis	en
dc.type.evskp	dizertační práce	cs
dcterms.dateAccepted	2025-09-24	cs
dcterms.modified	2025-09-26-10:29:24	cs
eprints.affiliatedInstitution.faculty	Fakulta strojního inženýrství	cs
sync.item.dbid	172171	en
sync.item.dbtype	ZP	en
sync.item.insts	2025.09.27 05:56:23	en
sync.item.modts	2025.09.27 05:32:03	en
thesis.discipline	bez specializace	cs
thesis.grantor	Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. Ústav procesního inženýrství	cs
thesis.level	Doktorský	cs
thesis.name	Ph.D.	cs

Renewable Energy System Design for Sustainable Buildings

Files

Original bundle

Collections