Optimalizácia režimov HVAC v budovách pre vzdelávanie

Voľba vhodného prevádzkového režimu HVAC v budove pre vzdelávanie

ŠVOČ 2026 — Obhajoba bakalárskej práce

Bc. Samuel Ondruš

Technická univerzita v Košiciach

Stavebná fakulta

Školiteľ: doc. Ing. František Vranay, PhD.

Konzultant: Ing. Tomáš Baroš, PhD.

Košice, 2026

TUKE | Stavebná fakulta | ŠVOČ 2026

01 / 13

TITULNÁ STRANA

02 / 13

PREČO JE TÉMA DÔLEŽITÁ

40 %

energie v EÚ

sa spotrebuje v budovách

60 %

spotreby budov

tvorí HVAC v školách

2028

smernica EPBD

nulové emisie pre verejné budovy

Materské školy sú prázdne 15 hodín denne a celý víkend — voľba prevádzkového režimu HVAC má obrovský potenciál úspor.

TUKE | Stavebná fakulta | ŠVOČ 2026 | 02

03 / 13

CIEĽ PRÁCE

Identifikovať optimálny prevádzkový režim HVAC pre materskú školu v Poprade

ÚLOHA 1

Porovnať 6 variantov zdrojov tepla a odovzdávacích sústav

ÚLOHA 2

Kvantifikovať vplyv 5 prevádzkových režimov (A–E)

ÚLOHA 3

Navrhnúť metodiku prepojenia Excel + DesignBuilder

6 variantov × 5 režimov = 30 simulácií

Komplexné hodnotenie 30 kombinácií variant–režim

TUKE | Stavebná fakulta | ŠVOČ 2026 | 03

04 / 13

OBJEKT — MATERSKÁ ŠKOLA POPRAD

TUKE | Stavebná fakulta | ŠVOČ 2026 | 04

LOKALITA

Poprad, 672 m n. m.

θ_e = –16 °C (najchladnejšia lokalita)

KAPACITA

37 osôb — 30 detí + 7 personál

2 nadzemné podlažia

KONŠTRUKCIA

Ytong 450 + MW 180

U = 0,129 W/(m²K) | Strecha U = 0,108

TEPELNÝ VÝKON

Φ_HL,i = 52,08 kW

PREVÁDZKA

202 dní/rok (55 %)

9 hodín z 24 h denne

05 / 13

METODIKA — 3 ÚROVNE VÝPOČTU

TUKE | Stavebná fakulta | ŠVOČ 2026 | 05

Syntéza → vlastný metodický prínos (Slide 10)

06 / 13

PRVOTNÁ BILANCIA ENERGIE

TUKE | Stavebná fakulta | ŠVOČ 2026 | 06

129 192 kWh/rok

Celková ročná potreba energie

Štruktúra ročnej potreby

UK 73% — 94 480 kWh

TUV 26% — 33 803 kWh

VZT 1% — 909 kWh

Mesačná bilancia [kWh/mes]

Vykurovanie tvorí 73 % — práca sa oprávnene zameriava práve naň.

07 / 13

6 VARIANTOV — POROVNANIE SPF A SPOTREBY

TUKE | Stavebná fakulta | ŠVOČ 2026 | 07

Ročná spotreba EE [kWh/rok]

⭐ Kľúčové zistenie

V1 — GSHP + podlaha: SPF 4,47 → 49 127 kWh → 5 404 €/rok

V5/V6 — Elektrokotol: SPF 0,99 → 221 788 kWh → 24 397 €/rok

Rozdiel: 172 661 kWh/rok ≈ 19 000 €/rok

TČ voda-voda spotrebuje len 1/5 energie oproti elektrickému kotlu

08 / 13

EKONOMICKÁ INTERPRETÁCIA

TUKE | Stavebná fakulta | ŠVOČ 2026 | 08

18 993 €/rok × 20 rokov

= ~380 000 € kumulatívna úspora

V1 (GSHP+podlaha) vs. elektrokotol

Návratnosť investície

do vrtov GSHP: rádovo v jednotkách rokov

Silný argument pre investora

09 / 13

DYNAMICKÁ SIMULÁCIA — DESIGNBUILDER

DesignBuilder — 3D model budovy (30 zón)

HVAC Template GSHP

Occupancy rozvrh

Schedule profil

8 760

časových krokov

hodinová presnosť

30 simulácií

6 variantov × 5 režimov

EPW klimatický

súbor

WMO stanica Poprad 119340

⚠️ Obmedzenie

Študentská licencia DB

konštantný COP

➔ Riešenie na slide 10

TUKE | Stavebná fakulta | ŠVOČ 2026 | 09

10 / 13

KORELAČNÁ METODIKA — METODICKÝ PRÍNOS

KROK 1 — DesignBuilder

Percentuálna úspora potreby tepla Δ% medzi režimami

KROK 2 — Excel

Presná spotreba EE pre Režim A (premenlivý COP z EPW)

KROK 3 — Prienik

EE_režim = EE_Excel × (1 - Δ/100)

Prienik metód = reálny premenlivý COP + presný vplyv útlmov

Tabuľka prieniku — DB vs. Excel (ukážka V1–V6 × režimy A,C,D,E)

Porovnanie metód — DB / Excel / Prienik

TUKE | Stavebná fakulta | ŠVOČ 2026 | 10

11 / 13

POROVNANIE PREVÁDZKOVÝCH REŽIMOV A–E

Porovnanie variantov V1–V6 × Režimy A, C, D, E

Celková energia podľa režimov

🔍 Kľúčové zistenia

Režim C (víkend): úspora 9–12 %

Režim D (noc + víkend): úspora 24–28 %

Režim E (len noc): úspora 24–28 %

⚠️ Režim D = Režim E → rovnaká úspora!

Dôvod: vysoká tepelná zotrvačnosť Ytong 450 — budova sa za víkend neochladí pod 18 °C

TUKE | Stavebná fakulta | ŠVOČ 2026 | 11

12 / 13

ODPORÚČANÉ RIEŠENIE

ODPORÚČANÉ RIEŠENIE: Variant V1, Režim D

ZDROJ TEPLA

TČ voda-voda

Stiebel Eltron WPF 35

SÚSTAVA

Podlahové vykurovanie

40 °C

PREVÁDZKOVÝ REŽIM

Režim D

Nočný + víkendový útlm 22→18 °C

ROČNÁ ÚSPORA

> 11 400 €/rok

oproti elektrickému kotlu

EFEKTÍVNOSŤ

SPF 4,47

49 127 kWh/rok

✓ Simulácia potvrdila: vnútorná teplota neklesne pod 19,5 °C v zimnej noci → hodinový nábeh na 22 °C je dostatočný.

TUKE | Stavebná fakulta | ŠVOČ 2026 | 12

13 / 13

ZÁVER A ĎALŠÍ VÝSKUM

TUKE | Stavebná fakulta | ŠVOČ 2026 | 13

METODICKÝ PRÍNOS

Korelačná metodika prepojenia Excel ↔ DesignBuilder

Prenosná na ľubovoľnú budovu s prerušovanou prevádzkou (školy, administratíva, verejné inštitúcie)

PRAKTICKÝ VÝSLEDOK

V1 (TČ voda-voda) + Podlahové + Režim D

Potvrdená úspora > 11 400 €/rok pri zachovaní komfortu ≥ 19,5 °C

ĎALŠÍ VÝSKUM

Integrácia fotovoltiky (FV ~400 m²)

Prediktívna regulácia HVAC

Aplikácia na iné verejné budovy

"Synergia kvalitného stavebného návrhu a inteligentného manažmentu HVAC je nevyhnutným predpokladom udržateľnej výstavby."

Ďakujem za pozornosť.