Projects

National

DIFFUSE – Difúzne svetlo v mestskom prostredí: nový model zohľadňujúci vlastnosti lokálnej atmosféry
Diffuse light in urban environment: A new model which embraces the optical properties of a local urban atmosphere
Program: VEGA
Project leader: Mgr. Kocifaj Miroslav, DrSc.
Annotation: Mestské prostredie je na rozdiel od okolitej krajiny charakterizované vyššou úrovňou znečistenia prachovými a aerosólovými časticami. Zvýšený zákal vedie k prerozdeleniu svetelnej energie výrazne v prospech difúzneho svetla, čím sa menia aj podmienky dostupnosti denného svetla v budovách (najmä vo veľkomestách). Svetelné pomery v mestských zónach sú silne viazané na lokálne zdroje znečistenia a modulované prevládajúcimi atmosférickými pomermi v danom regióne. Vplyv miestnych zdrojov znečistenia (priemysel, doprava, pozemné konštrukčné práce a pod.) na difúzne svetlo v mestách nebol doposiaľ dostatočne kvantifikovaný, a aj preto doterajšie modely nedokázali dosiahnuť vyššiu presnosť v predpovediach uhlového rozloženia svetelnej energie v tej-ktorej lokalite. Cieľom projektu je vyvinúť úplne nový optický model mestskej atmosféry zohľadňujúci miestne pomery, ktorý bude aplikovateľný za ľubovoľných podmienok a súčasne bude dostatočne jednoduchý pre rutinné používanie odborníkmi zaoberajúcimi sa denným svetlom.
Duration: 1.1.2020 – 31.12.2023
SKYGLOW – Globálna charakterizácia svetelného znečistenia
Global Characterization of Skyglow
Program: APVV
Project leader: Mgr. Kocifaj Miroslav, DrSc.
Annotation: Napriek progresu vo výskume tzv. svetelného znečistenia (SZ) boli všetky doterajšie teórie obmedzené na prípady homogénnych oblôh a šírenie svetla v zložitejších podmienkach tak zostalo doposiaľ nepreskúmané. Dôvodom bola nielen teoretická zložitosť, ale aj prosté očakávanie, že doterajšie teórie dokážu stále dostatočne presne predpovedať SZ. Výsledky najnovších meraní distribúcie a amplitúdy umelého svetla v noci (ALAN) sa však výrazne odlišujú od numerických predpovedí. Navyše, s narastajúcou koncentráciou aerosólu a účinkom viacnásobného rozptylu svetla sa charakter rozdielov stáva ešte komplikovanejším.Hranice teoretických možností a presnosť charakterizácie ALAN a SZ neboli doposiaľ prelomené, avšak potreba nového výskumu sa stáva stále urgentnejšou, pretože svojimi narastajúcimi negatívnymi vplyvmi na prostredie sa SZ a ALAN radia medzi najvypuklejšie problémy dneška. Projekt prinesie vôbec po prvý krát: 1) nové teoretické formulácie pre SZ v podmienkach nočnej atmosféry s ľubovoľnou konfiguráciou oblakov, 2) odhalenie spektrálnych a polarizačných efektov v rôznych častiach oblohy spôsobených rôznymi typmi oblakov a zákalom atmosféry, a 3) zistenie miery spolupôsobenia svetelných emisií a atmosféry na formovaní ALAN a SZ. Ako je preukázané v projekte, výsledky v prípade úspechu povedú k revolučnému rozvoju progresívnych metód identifikácie pozemných emisií z miest v celosvetovom meradle, čo má aj významné ekonomické dopady.Projekt má veľký potenciál otvoriť priestor pre doposiaľ neprebádanú oblasť vedy s významnými aplikáciami v svetelnej technike a teórii prenosu svetla, ku ktorým neexistuje adekvátna alternatíva a ktoré majú dopad aj na iné vedné odbory ako napr. astronómiu, diaľkový prieskum, fyziku a optiku aerosólov, ale aj urbanizmus a environmentalistiku, či biovedy. Inovatívny prístup môže viesť k získaniu principiálne nových poznatkov a vysvetliť niektoré anomálne polarizačné efekty v SZ a ich súvis s rôznymi zdrojmi svetla.
Duration: 1.7.2019 – 30.6.2023
Materiálové zloženie a vlastnosti samozhutniteľných ťažkých betónov
Material composition and properties of Self-Compacting Heavyweight Concrete
Program: VEGA
Project leader: Prof.Dr.Ing. Palou Martin-Tchingnabé
Annotation: Podstatou projektu je vývoj ťažkých a zároveň samozhutňujúcich betónov na základe cementových kompozitov obsahujúcich prímesi (vysokopecnú trosku, metakaolín a mletý vápenec), ťažkých kamenív (magnetitu, barytu alebo ich zmesí) a superplastifikátorov. V rámci projektu bude stanovené chemické zloženie jednotlivých betónových komponentov vrátane prítomnosti izotopov, tepelné zafarbenie pri hydratácii cementových kompozitov, optimalizovaná zrnitostná krivka ťažkých a betónové zlo-ženie tak, aby skúmaný materiál mal objemovú hustotu vyššiu než 3000 kg/m3 a zároveň spĺňal charakteristiky samozhutňujúcich betónov, tj schopnosť samozhutnenia bez akejkoľvek zhutňovacej sily aj pri veľmi hustej výstuži, bez segregácie a sedimentácie jeho zložiek stanovené pomocou V- lievika a L- formy. Budú skúmané krátke a dlhodobé mechanické a fyzikálne vlastnosti výsledných betónov. Samozhutňujúce ťažké betóny majú potenciálu aplikáciu v jadrových elektrárňach a v priestoroch vystavených dlhodobému jadrovému žiareniu.
Duration: 1.1.2021 – 31.12.2023
Multiškálové štúdium a modelovanie kompozitných makrokonštrukcií
Multiscale study and modelling of composite macrostructures
Program: VEGA
Project leader: Prof. RNDr. Sládek Vladimír, DrSc.
Annotation: Projekt pojednáva o dvojškálovej homogenizačnej procedúre 2. rádu pre modelovanie odozvy v kompozitných konštrukciach. Multiškálová analýza s použitím homogenizácie 2. rádu umožňuje modelovať aj zložitejšie deformačné módy ako štandardná homogenizácia 1. rádu. V gradientných teóriach kontinua je potrebné určiť efektívne materiálové koeficienty homogenizovaného média, vrátane koeficientov pri vyšších deriváciach poľných premenných. To je dosiahnuteľné porovnaním riešení určitých vhodných okrajových úloh na makro- a mikro-úrovni. Analýza na mikro-úrovni sa realizuje na RVE, v ktorom sa modelujú mikroštrukturálne nehomogenity a okrajové úlohy sa riešia v rámci lokálnej (klasickej) teórie kontinua. Z dôvodu derivácií vyšších rádov narastajú požiadavky na spojitosť aproximácií v makroformuláciach. Navrhujeme aplikovať C0 spojitú aproximáciu nezávisle pre primárne polia a tiež ich gradienty. Kinematické väzby medzi poľnými premennými a ich gradientmi sú splnené kolokačne vo zvolených vnútorných bodoch elementu.
Duration: 1.1.2020 – 31.12.2023
Metamaterial – Optimálny návrh mikro/nano konštrukcii pre metamateriály
Optimal design of micro/nano structures for metamaterials
Program: APVV
Project leader: Prof. Ing. Sládek Ján, DrSc.
Duration: 1.7.2019 – 30.6.2023
Štúdium degradácie viaczložkových cementových materiálov v dôsledku uhličitej korózie v podmienkach simulujúcich geotermálne vrty
Study of multicomponent cement material degradation under conditions simulating CO2 enriched geothermal environment
Program: VEGA
Project leader: Ing. Kuzielová Eva, PhD.
Annotation: Opodstatnenosť podrobného štúdia uhličitej korózie v podmienkach simulujúcich geotermálne vrty s termálnou vodou podmieňuje vývoj nových viaczložkových, aj ľahčených, cementových materiálov, ktoré možno využiť pre cementovanie v geotermálnych vrtoch, ako aj potenciál geologickej sekvestrácie CO2. Projekt je zameraný na komplexný výskum degradačných reakcií pri vysokých teplotách a tlakoch, ktoré sú ovplyvnené zložením geotermálnej vody, hydratačnými, puzolánovými, latentne hydraulickými reakciami a vysokoteplotnými transformáciami primárnych reakčných produktov. Z hľadiska predikcie dopadov uhličitej korózie je dôležité študovať jej priebeh už od skorých štádií hydratácie a zamerať sa na spolupôsobenie rôznych typov reakcií v závislosti od zloženia, fyzikálnej a chemickej povahy použitých prímesí. Výskum v špecifických podmienkach, ktoré ovplyvňujú kinetiku aj termodynamiku prebiehajúcich reakcií, a zhodnotenie ich vplyvu na úžitkové vlastnosti umožní optimalizáciu zložení viaczložkových cementov.
Duration: 1.1.2021 – 31.12.2024
MULCEM – Výskum a vývoj mnohozložkových cementových zmesí pre špeciálne konštrukčné materiály
Research and development of multi-component cementitious blends for special construction materials
Program: APVV
Project leader: Prof.Dr.Ing. Palou Martin-Tchingnabé
Annotation: Štúdium chémie, fázového vývoja a fázovej rovnováhy počas hydratácie viaczložkových cementových materiálov je kľúčovou výzvou pri vývoji vysokohodnotných stavebných materiálov. Preto1. predkladaný projekt sa zaoberá komplexným štúdiom vplyvu normálnych a hydrotermálnych podmienok ošetrenia na hydratačnú reakciu viaczložkových cementových spojív za účelom optimalizácie zloženia cementových kompozitov pre vysokoteplotné hydrotermálne vrty;2. v rámci projektu sa vyvinie ťažký betón založený na optimalizovanom zložení viaczložkových cementových spojív a kameniva s vysokou hustotou. Konkrétny návrh bude brať do úvahy rádioaktívne izotopy, aby sa minimalizoval aktivačný účinok gama a neutrónového žiarenia pri použití ako biologické tienenie v jadrových elektrárňach;3. účelom tohto projektu je vývoj pokročilých betónových materiálov, jedinečných svojho druhu; Ťažké samozhutňovacie betóny vystužené vláknami so špeciálnymi ochrannými vlastnosťami proti balistickým raketám.Spoločným menovateľom týchto cieľov je chémia hydratačnej reakcie vrátane kinetiky a mechanizmov, fázového vývoja a rovnováhy kompozitov zahŕňajúcich obyčajný portlandský (OPC) cement a doplnkové cementové materiály (SCM). Rôzne režimy ošetrenia(obyčajné, hydrotermálne), komplexná chemická analýza vrátane rádioaktívnych izotopov každej zložky, distribúcia veľkosti častíc spojív a kameniva sú niektoré z hlavných faktorov, ktoré sú hnacími silami pre realizáciu predloženého projektu.
Duration: 1.7.2020 – 30.6.2024
Výskum energetickej účinnosti inovatívnych BIPV/T článkov chladených PCM technológiou.
The energy efficiency of an innovative BIPV/T-TE-PCM module with PCM passive cooling
Program: VEGA
Project leader: RNDr. Kómar Ladislav, PhD.
Annotation: Cieľom prezentovaného projektu je skúmanie využiteľnosti inovatívneho fotovoltického BIPV/T-TE-PCM článku (TE – termoelektrická, PCM – materiál s fázovou zmenou) integrovaného do fasády budovy, ktorý stále nie je spoľahlivo preskúmaný. Dôraz je kladený na hodnotenie prevádzkového výkonu navrhnutého článku za reálnych klimatických podmienok. Aplikácia komplexného fyzikálneho modelu si vyžaduje prepojenie energetickej simulácie budov s modelmi dostupnosti slnečného žiarenia. Integrácia PCM do fotovoltického článku má význam predovšetkým z hľadiska pasívneho chladenia panelu, ktorého účinnosť s narastajúcou teplotou klesá a tiež z dôvodu predĺženia jeho životnosti, keďže vplyvom teplotnej rozťažnosti môže dochádzať k mechanickému namáhaniu jednotlivých vrstiev článku. Navyše, energia uskladnená v PCM umožní jej využitie v ďalšej fáze, napr. na ohrev vody. Výstupy sa využijú na vyhodnotenie tepelného komfortu a spotreby energie smerom k zlepšeniu energetickej efektívnosti budov.
Duration: 1.1.2020 – 31.12.2023
ReDirCom – Výskum priamej zložky dennej osvetlenosti v architektonickom a interiérovom prostredí
Research of direct component of daylighting in architectural and interior environment
Program: VEGA
Project leader: doc. Ing. Darula Stanislav, CSc.
Annotation: Výskum v dennom osvetlení budov smeruje k väčšiemu využívaniu oblohového a slnečného svetla. Upúšťa sa od konceptu hodnotenia najnepriaznivejšieho stavu a zavádza sa klimatický prístup k celoročnému využívaniu denného svetla.Výskum dostupnosti difúznej osvetlenosti priniesol metodiku na štandardné hodnotenieinteriérovej osvetlenosti.Zatiaľ nie je preskúmaná dostupnosť priamej zložky celkovej dennej osvetlenosti, ktoráprispieva k dynamike svetelneho prostredia a ovplyvňuje i fyziologické funkcie ľudského tela. Slnečné žiarenie je hlavným zdrojom života všetkých organizmov na zemi. V mestskom prostredí významnú úlohu zohráva architektonické stvárnenie prostredia.Budova aj achitektúra sa chápe ako statický prvok s danými atribútmi.Nový prístup požaduje riešenia adaptabilných a flexibilných foriem založených na druhovej rozmanitosti.Projekt bude skúmať dostupnosť priamej zložky dennej osvetlenosti,vplyv slnečného žiarenia na kvalitu interiérového prostredia a adaptabilné a flexibilné architektonické formy.
Duration: 1.1.2020 – 31.12.2022