Energetski učinkovito upravljanje zgradama

Prikazani su podaci za akademsku godinu: 2023./2024.

Laboratorijske vježbe

Opis predmeta

Potrošnja energije u sektoru zgradarstva čini 40% ukupno potrošene energije u svijetu, a pritom zgrade oko 50% energije troše na osiguranje odgovarajućih klimatskih uvjeta u njima. Kako proces dekarbonizacije energetskog sustava zahtijeva da i potrošnja energije postane u čim većoj mjeri upravljivom i predvidivom, upravljanje potrošnjom energije u zgradama, posebice prediktivno upravljanje, postaje sve važnije. Kako bi se studente uvelo u problematiku energetski učinkovitog i prediktivnog upravljanja u zgradama, na predmetu se obrađuju sljedeće cjeline. Struktura sustava zgrade vezanih uz komfor. Relevantni elementi zgrada vezani uz upravljanje komforom te njihovi modeli: sobe odnosno zone s obzirom na varijable koje određuju klimatski komfor -- temperaturu, koncentraciju CO2 i vlažnost; aktuatori u zonama – ventilokonvektori, radijatori, površinsko grijanje/hlađenje, ventilacijske jedinice; jedinice za pripremu i distribuciju medija za grijanje odnosno hlađenje – toplinske crpke, izmjenjivači topline, toplinski spremnici i klima komore. Integracija tokova toplinske energije uslijed upravljanja klimatskim komforom s tokovima električne energije u zgradi, uz kratki pregled sustava za proizvodnju/pohranu/potrošnju električne energije u zgradama povezanih u mikromrežu zgrade. Jednostavne strategije za energetski i troškovno učinkovito upravljanje klimatskim komforom u zgradama na različitim razinama upravljanja -- zone, središnja priprema medija za grijanje/hlađenje, mikromreža zgrade. Koncept prediktivnog upravljanja na različitim razinama upravljanja u zgradama te osnovne procedure matematičkog programiranja na kojima se temelji.

Studijski programi

Sveučilišni diplomski
Izborni predmeti (2. semestar)
Izborni predmeti (2. semestar)
Izborni predmeti profila (2. semestar)
Izborni predmeti (2. semestar)
Izborni predmeti (2. semestar)
Izborni predmeti (2. semestar)
Izborni predmeti (2. semestar)
Izborni predmeti profila (2. semestar)
Izborni predmeti (2. semestar)
Izborni predmeti (2. semestar)
Izborni predmeti (2. semestar)
Izborni predmeti (2. semestar)
Izborni predmeti (2. semestar)
Izborni predmeti (2. semestar)
Izborni predmeti (2. semestar)
Izborni predmeti (2. semestar)

Ishodi učenja

  1. Rezimirati strukturu sustava za osiguranje klimatskog komfora u zgradama
  2. Objasniti prilike i izazove kod upravljanja klimom u zgradama
  3. Koristiti matematičke modele komponenata sustava za osiguranje klimatskog komfora za analizu rada zgrade i dizajn sustava upravljanja
  4. Raščlaniti rad zgrade kroz razinu zona, razinu pripreme medija za grijanje/hlađenje i razinu mikromreže
  5. Objasniti način primjene prediktivnog upravljanja uz korištenje matematičkog programiranja kroz sve tri razine u zgradi: zone, priprema medija za grijanje/hlađenje i mikromreža zgrade

Oblici nastave

Predavanja

Predavanja će se održavati svaki tjedan u učionici u trajanju od 2 školska sata.

Laboratorij

Laboratorijske vježbe će se održavati u ciklusima nakon obrađene cjeline.

Način ocjenjivanja

Kontinuirana nastava Ispitni rok
Vrsta provjere Prag Udio u ocjeni Prag Udio u ocjeni
Laboratorijske vježbe 0 % 30 % 0 % 35 %
Međuispit: Pismeni 45 % 35 % 0 %
Završni ispit: Pismeni 45 % 35 %
Ispit: Pismeni 0 % 50 %
Ispit: Usmeni 15 %

Tjedni plan nastave

  1. Primjer sustava automatizacije u zgradi (SAUZ) s naprednim upravljanjem koje kombinira umjetnu inteligenciju i strojno učenje.
  2. Fizikalne veličine u sustavima grijanja, hlađenja i ventilacije. Zakoni rasprostiranja topline i njihova formulacija za zgrade.
  3. Dinamički modeli temperature elemenata zgrade. Efekti vanjske temperature i Sunčevog ozračenja.
  4. Modeliranje aktuatora za postizanje komfora u zonama zgrade.
  5. Modeliranje aktuatora za postizanje komfora u zonama zgrade. Modeliranje elemenata za pripremu medija za grijanje, hlađenje i ventilaciju u zgradama.
  6. Standardno upravljanje u sustavima automatizacije u zgradi (SAUZ). Klase SAUZ.
  7. Standardno upravljanje u sustavima automatizacije u zgradi (SAUZ). Klase SAUZ. Elaboracija primjera za laboratorijsku vježbu iz standardnog upravljanja.
  8. Međuispit
  9. Prediktivno upravljanje u sustavima automatizacije u zgradi. Općeniti pristup kod sekvencijalnog linearnog programiranja.
  10. Prediktivno upravljanje u sustavima automatizacije u zgradi -- formulacija linearnog programa za održavanje temperaturnog komfora u zonama s ventilokonvektorima.
  11. Prediktivno upravljanje u sustavima automatizacije u zgradi -- formulacija linearnog programa za održavanje temperaturnog komfora u zonama s ventilokonvektorima. Optimizacija troška vezanog uz električnu energiju. Odziv potrošnje.
  12. Elaboracija primjera za laboratorijsku vježbu iz prediktivnog upravljanja.
  13. Elaboracija primjera za laboratorijsku vježbu iz prediktivnog upravljanja.
  14. Elaboracija primjera za laboratorijsku vježbu iz prediktivnog upravljanja.
  15. Završni ispit

Literatura

Sofia-Natalia Boemi, Olatz Irulegi, Mattheos Santamouris (2015.), Energy Performance of Buildings, Springer
John H Lienhard (2019.), A Heat Transfer Textbook, Courier Dover Publications
John T. Wen, Sandipan Mishra (2017.), Intelligent Building Control Systems, Springer
Ye Yao, Yuebin Yu (2016.), Modeling and Control in Air-conditioning Systems, Springer
N. Perić, I. Petrović, M. Vašak (2013.), Procesna automatizacija. Skripta, FER

Za studente

Izvedba

ID 222502
  Ljetni semestar
5 ECTS
R1 Engleski jezik
R1 E-učenje
19 Predavanja
0 Seminar
0 Auditorne vježbe
12 Laboratorijske vježbe
0 Konstrukcijske vježbe
0 Vježbe tjelesnog odgoja

Ocjenjivanje

87.5 izvrstan
75 vrlo dobar
62.5 dobar
50 dovoljan