Laboratoř (pracovní tým) se zabývá problematikou spojenou s výzkumem a vývojem v oblasti klimatizačních systémů pro úpravu vnitřního prostředí v kabinách dopravních prostředků a budovách a následně také testování jejich vlivu na tepelný komfort (tepelnou pohodu). Hlavním požadavkem současnosti je vývoj a návrh takových klimatizačních systémů, které poskytují optimální tepelný komfort s co nejmenšími energetickými a provozními náklady.

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
• Hodnocením telepných vlastností oděvů
• Hodnocením kvality větrání
• Optimalizací distribučních vzduchovodů
• Modelováním prostředí v budovách

Přístrojové vybavení

• Tepelný manekýn Newton
• Mobilní systém pro měření prostředí v automobilu
• Maketa kabiny malého dopravního letadla
• Klimatická komora

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).

Vybrané realizované 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).
• Inovativní řízení HVAC systému kabiny automobilu jako součást asistenčního systému řidiče, Označení projektu: TA04031094, Doba řešení: 2014-2017, Vedouci pracoviště projektu, partněři projektu FEKT a Škoda auto, Cílem projektu je vyvinout hardware, software, algoritmus a vizualizační systém na řízení teploty významných segmentů lidského těla (těmi jsou hlava, hrudník, paže a chodidla, v zimě pak se k těmto segmentům přidává horní část stehen), tak aby řidič dostal přehlednou vizuální informaci o možném blížícím se riziku segmentované tepelné nepohody a mohl pouze dotykem na display ovlivnit nastavení klimatizačního systému.
• Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka, Označení projektu: TE01020020, Doba řešení: 2012-2017, Podíl na řešení WP 22 - Human Centered Cabin Design.
• Systémy a komponenty pro tvorbu vnitřního prostředí a dopad na zdraví člověka, 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.      
• Komplexní modelování interakce člověka a prostředí v kabinách dopravních prostředků a obytných prostorách a návrhové nástroje, Označení projektu: FSI-S-11-6, Doba řešení: 2011-2013,  Podíl na řešení oblasti návrhových nástrojů a vývoji distribučních systémů vzduchu.
• iSPACE - inovative Sytems for Personalised Aircratf Cabin Environment (2010-2012), 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.
• 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.
Energetický ústav, FSI VUT v Brně
e-mail: fiser@fme.vutbr.cz
tel.: +420 541 143 242