Zoznam národných projektov SAV
Ústav stavebníctva a architektúry SAV, v. v. i.
Bio-PCM systém akumulácie tepelnej energie: Optimalizovaná zásobníková nádrž v tvare zrezaného kužeľa s rebrami inšpirovanými prírodou
Bio-PCM Thermal Energy Storage: Optimized Truncated-Cone Tank with Nature-Inspired Fins
| Doba trvania: |
1.1.2026 - 31.12.2026 |
| Program: |
DoktoGrant |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Nasir Alaa |
| Anotácia: | The proposed project focuses on advancing seasonal thermal energy storage (STES) systems for energy self-
sufficient buildings through the development of a novel storage tank filled with bio-based phase change materials (Bio
-PCM), particularly sugar alcohols such as erythritol. Bio-PCMs provide high latent heat capacity and environmental
compatibility, making them a sustainable alternative to conventional storage materials, but their low thermal
conductivity limits efficiency. To address this challenge, the research introduces nature-inspired fin geometries
designed to enhance heat transfer, accelerate charging and discharging, and improve long-term energy retention.
The study will integrate three-dimensional numerical simulations with laboratory-scale experiments on a truncated-
cone prototype to validate performance. The expected outcomes include improved reliability and efficiency of STES
systems, seamless integration with solar energy infrastructure, and reduced dependence on external energy sources.
Ultimately, this research aims to support the transition towards energy-efficient, low-carbon buildings and establish
new design guidelines for sustainable TES technologies. |
Hydratačný proces a tvorba mikroštruktúry nových kompozitných cementov a ich použitie na vývoj špeciálnych betónov
Hydration processes and microstructure formation of the new cement composites and their use in the development of special concretes
| Doba trvania: |
1.1.2024 - 31.12.2027 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Prof. Dr. Ing. Palou Martin-Tchingnabé |
| Anotácia: | Európsky výbor pre normalizáciu CEN-51 rozšíril počet druhov cementov z 27 na 39. Dva novo vyvinuté typy cementu, (1) - portlandský kompozitný cement CEM II/C-M a (2) - kompozitný cement CEM VI, na ktoré sa vzťahuje norma STN EN 197-5 zatiaľ nie sú uznávané a plne akceptované normou STN 206/NA pre betón. Tieto kompozitné cementy majú nízky slinkový faktor (65-35 % slinku) s vyšším stupňom kombinácií prímesí (vysokopecná troska, kremičitý úlet, puzolán, popolček, kalcinovaná bridlica, vápenec). Vhodnosť týchto nových druhov cementu a ich zamýšľané použitie na stavebné účely bola experimentálne vyhodnotená skúšobnými programami pre malty. Doteraz neboli vykonané a vedecky overené podrobné štúdie o vhodnosti týchto spojív pre vývoj betónu, teda pre aké druhy betónu a pre aké stupne vplyvu prostredia. Projekt je zameraný na optimalizáciu zloženia nových druhov cementov pre vývoj špeciálnych betónov z hľadiska kinetiky, mechanizmu hydratácie spojív a trvanlivosti betónu v rôznych agresívnych prostrediach. |
Komplexnosť v aplikáciách latentných tepelnoakumulačných materiálov a systémov pre udržateľnú a ekologickú výstavbu
Complexity on latent heat storage materials and systems in applications for sustainable and green construction
| Doba trvania: |
1.1.2024 - 31.12.2027 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
doc. Ing. Čekon Miroslav PhD. |
| Anotácia: | Progresívne spôsoby akumulácie tepla v obdobiach jej prebytku a jej následné uvoľňovanie v čase keď je to potrebné, sú žiadúce aj vzhľadom na nepriaznivé účinky zmeny klímy. Materiály s fázovou zmenou (PCM) sú vďaka svojmu skupenskému teplu pri fázovom prechode sľubnými materiálmi na riešenie týchto problémov. Zostáva však mnoho nezodpovedaných otázok týkajúcich sa ich skutočnej implementácie, nákladov a udržateľnosti. Moderné systémy obalového plášťa budov spolu s integráciou pokročilých materiálov umožňujú pasívnym spôsobom operovať s tepelnou energiou získanou z okolitého prostredia v líniách súčasného smerovania inovatívneho výskumu. Preto sa tento výskum zameriava na výrobu a integráciu ekologických a udržateľných kompozitných materiálov a systémov v kombinácii s PCM na organickej báze z obnoviteľných a ekologických zdrojov. Odpadové produkty ako potravinový odpad, vedľajšie produkty z agropotravinárskeho priemyslu, geneticky modifikované oleje a mnohé ďalšie sú potenciálnymi pre súčasný výskum. |
Komplexný model šírenia svetelného znečistenia do okolitého prostredia
Comprehensive model of light pollution propagation into the ambient environment
| Doba trvania: |
1.7.2023 - 30.6.2027 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Mgr. Kocifaj Miroslav DrSc. |
| Anotácia: | Spoľahlivá predpoveď šírenia svetla z umelých zdrojov do okolitého prostredia a jeho vplyvu na jas nočnej oblohy (NSB) je globálnou výzvou, ktorá sa týka predovšetkým miest. Nárast úrovní NSB má evidentné spoločenské dopady v oblasti ekológie miest, ľudského zdravia, energetickej bezpečnosti a udržateľnosti. Pochopenie a interpretácia jasu nočnej oblohy vo vzťahu k nárastu úrovní vonkajšieho osvetlenia je preto nevyhnutným krokom k správnej prognóze vývoja kvality nočnej oblohy. V rámci riešenia projektu vyvinieme komplexný model NSB novej generácie poskytujúci výrazne lepšiu zhodu s experimentom, než poskytujú doterajšie teoretické riešenia. Model tak bude použiteľný pre akúkoľvek lokalitu na svete berúc do úvahy atmosférické podmienky prevládajúce v príslušnom regióne, pričom umožní (1) oveľa presnejšie vyhodnotiť vplyv nových inštalácií vonkajšieho osvetlenia na NSB v meste a jeho okolí; (2) skúmať vzťah medzi svetelným znečistením a inými formami znečistenia prostredia; (3) objasniť vzťah medzi emisiou antropogénnych častíc do ovzdušia a NSB; (4) predpovedať množstvo svetla na zemskom povrchu a v 3D priestore; a (5) na základe získaných výsledkov (kombináciou modelovania a experimentálnej validácie) navrhnúť nové stratégie na zníženie úrovne NSB, a to aj vo vzťahu k modernizácii vonkajšieho osvetlenia. V rámci projektu odvodíme riadiace rovnice pre NSB, ktoré umožnia interpretovať vplyv jednotlivých parametrov na jas nočnej oblohy. To povedie k doposiaľ najhlbšej analýze NSB dát a prinesie príležitosti odhaliť niektoré skryté alebo neznáme závislosti, prípadne získať aproximácie užitočné hlavne pre účely expresného modelovania. Súčasťou projektu je riešenie vektorovej rovnice prenosu žiarenia a určenie Stokesovych parametrov pri ľubovoľnom pokrytí oblohy oblačnosťou a variabilných svetelných emisiách z umelých zdrojov. |
Kvantifikácia parametrov šírenia svetla pre moderné umeléosvetlenie: Povrchový odraz, vplyv oblakov a dynamické zdroje
Quantifying Light Propagation Parameters for Modern ArtificialLighting: Ground Reflection, Cloud Impact and Dynamic Sources
| Doba trvania: |
1.9.2025 - 31.8.2029 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Dr. Wallner Stefan MSc. |
| Anotácia: | Svetelné znečistenie je rýchlo sa rozvíjajúca environmentálna výzva, pričom umelé nočné osvetlenie sa ročne
zvyšuje o 2,2 % a v európskych oblastiach o 6 %. Tento inovatívny výskumný projekt rieši kritické medzery v
pochopení svetelného znečistenia prostredníctvom troch pracovných balíkov, ktoré kombinujú najmodernejšie
meracie techniky s pokročilým teoretickým modelovaním.
Výskum skúma tri kľúčové oblasti dynamiky svetla: odraz svetla na povrchu pri LED osvetlení, vplyv oblakov na
šírenie svetla a príspevok automobilových svetiel. Pomocou meraní pomocou dronov, systematických analýz stavu
oblakov a nových posúdení vplyvu svetlometov projekt vypracuje komplexné modely, ktoré spochybňujú existujúce
zjednodušené chápanie svetelného znečistenia.
Pod vedením Dr. Stefana Wallnera v Ústave výstavby a architektúry Slovenskej akadémie vied interdisciplinárny
tím preskúma doteraz neprebádané aspekty šírenia svetla. Vytvorením trojrozmerného mapovania svetla, analýzou
viac ako 500 scenárov oblakov a vývojom nových algoritmov na sledovanie svetelných zdrojov sľubuje výskum
významné pokroky v environmentálnej a atmosférickej vede.
Očakávané výstupy zahŕňajú vylepšené modelovacie nástroje, nové meracie protokoly, verejné datasety a
najmenej dvanásť recenzovaných publikácií. Projekt si kladie za cieľ podporiť udržateľnejšiu prax mestského
osvetlenia poskytnutím kritických poznatkov o tom, ako umelé svetlo pôsobí v mestských a prírodných
prostrediach.
Tento výskum predstavuje kľúčový krok v pochopení a zmierňovaní komplexného fenoménu svetelného
znečistenia, ktorý ponúka praktické riešenia pre urbanistov, ekológov a environmentálnych vedcov. |
Multifyzikálne efekty v mikro/nano-konštrukčných prvkoch MEMS/NEMS zariadení
Multiphysical effects in micro/nano structural elements in MEMS/NEMS devices
| Doba trvania: |
1.1.2024 - 31.12.2027 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Sátor Ladislav PhD. |
| Anotácia: | Globálnym cieľom tohto projektu je poskytnúť jednotnú teoretickú a numerickú bázu riešenia ohybu mikro/nano
dosiek a nosníkov v interakcii s rôznymi fyzikálnymi poľami. Okrem klasickej teórie dosiek/nosníkov (KLT)
budeme uvažovať aj teóriu šmykovej deformácie prvého a tretieho rádu (FSDT a TSDT). Okrem toho uvažujeme
funkčne gradované materiály (FGM) dosiek a nosníkov v priečnom aj v rovinnom (axiálnom) smere, preto
riadiacimi rovnicami budú parciálne diferenciálne rovnice s premenlivými koeficientmi. Máme v úmysle vyvinúť
pokročilé numerické metódy, ako je napr. Metóda Pohyblivého Konečného Prvku (MPKP) na riešenie pomerne
zložitých okrajových úloh. Numerická simulácia efektov funkčnej závislosti materiálových koeficientov v
multi-poľovej viazanosti a analýza veľkostných efektov môže viesť k hlbšiemu pochopeniu fyzikálnych procesov v
správaní mikro/nano doskových/nosníkvých konštrukčných prvkov. |
Optická charakterizácia častíc vo vonkajšom a vnútornom prostredí
Optical characterization of particles in exteriors and interiors
| Doba trvania: |
1.1.2024 - 31.12.2027 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Mgr. Kocifaj Miroslav DrSc. |
| Anotácia: | Malé častice ľahko prenikajú do rôznych prostredí a ovplyvňujú kvalitu života v exteriéri a interiéri. Okrem negatívnych dopadov na zdravie populácie, mikrometrové častice predurčujú rozloženie difúzneho svetla na oblohe a teda aj jeho dostupnosť v interiéri. Zákal prostredia je kritickým faktorom pre úspešnú predpoveď množstva solárnej energie využiteľnej vo fotovoltaike alebo v kolektoroch dizajnovaných na zber žiarenia z blízkeho okolia slnečného disku. Väčšina existujúcich modelov vychádza z predpokladu idealizovaných častíc sférického tvaru, pričom sa očakáva, že toto obmedzenie má len malý vplyv na presnosť výpočtov. Tieto modely však trpia systematickou chybou, nakoľko častice v mestských prostrediach nie sú ani sférické ani sféroidálne a ich tvar je jednou z hlavných príčin kolísania amplitúdy priamej alebo difúznej zložky žiarenia. Cieľom projektu je určiť vplyv tvaru častíc na detegované žiarenie a vyvinúť optické metódy charakterizácie častíc v ich prirodzenom prostredí. |
Optimalizovaná integrácia materiálov s fázovou zmenou do obvodových stien obytných budov na zvýšenie energetickej efektívnosti v Slovenskej republike a Európskej únii
Optimized Integration of Phase Change Materials in Residential Building Walls for Energy Efficiency in Slovakia and the European Union
| Doba trvania: |
1.1.2026 - 31.12.2026 |
| Program: |
DoktoGrant |
| Zodpovedný riešiteľ: |
M. Tech. Chaturvedi Shashikant |
| Anotácia: | Cieľom tohto projektu je vývoj inovovaného a optimalizovaného systém na integráciu materiálov s fázovou zmenou (PCM) do konštrukcií obytných budov, s dôrazom na zvýšenie energetickej účinnosti v Slovenskej republike a v rámci Európskej únie (EÚ). Projekt spojuje laboratórne testovanie, pokročilé simulácie a monitorovanie reálnych budov, čím identifikuje najvhodnejšie typy PCM, 3D tlačené zapuzdrenia a stratégie ich efektívneho umiestnenia v súlade s miestnymi klimatickými podmienkami. Inovatívnym prvkom je využitie aditívnej výroby, ktorá umožňuje cenovo dostupné, škálovateľné a efektívne tepelnú akumuláciu. Projekt kvantifikuje energetické úspory počas celého roka, overí výpočtové modely empirickými údajmi a posúdi ekonomickú životaschopnosť navrhovaných riešení. Výstupom bude súbor technických usmernení na podporu udržateľnej výstavby a rekonštrukcií, ktoré prispievajú k cieľom Zeleného dohovoru EÚ a národným ambíciám v oblasti dekarbonizácie. |
Pochopenie a zlepšenie hydratačných reakcií nízkouhlíkových cementov pre vývoj nízkouhlíkového betónu vrátane zachytávania uhlíka karbonatáciou
Understanding and improvement of the hydration reactions of the low-carbon cements for development of low-carbon concrete including carbon capture through carbonation
| Doba trvania: |
1.7.2024 - 30.6.2028 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Prof. Dr. Ing. Palou Martin-Tchingnabé |
| Anotácia: | Prehlbovanie vedomostí a chápania mechanizmov a kinetiky hydratačných reakcií cementových kompozitov s nízkym až veľmi nízkym obsahom portlandského slinku na vývoj nízkouhlíkového betónu je v súčasnosti hlavným zameraním vedeckého výskumu anorganických kompozitných spojív na celom svete. Stavebný sektor bol identifikovaný ako sektor zodpovedný za 40 % emisií celkového antropogénneho CO2. Na zmiernenie škodlivého vplyvu výroby cementu a betónu na životné prostredie a spotrebu energie sa lokálne dostupné doplnkové cementové materiály (SCMs) kombinujú s lokálne vyrábaným cementom. Chemické zloženie týchto materiálov je úzko späté s ich zdrojom, čo spôsobuje, že zloženie cementu sa líši od jednej lokality k druhej. Hydratačná reakcia cementu, ktorá je hnáciou silou fyzikálne a mechanické vlastnosti betónu, je zložitý proces, ešte viac v systéme obsahujúcom SCMs. Zníženie obsahu slinku v cemente na dosiahnutie nízkouhlíkového cementu má za následok zníženie počiatočného hydratačného tepla, spomaľuje rýchlosť vývoja pevnosti v tlaku a zaraďuje betón do nízkej pevnostnej triedy. Primárna hydratácia cementových fáz, alkalicky aktivované/pucolánové reakcie, karbonatizácia, účinok superplastifikátorov a pomer vody a spojiva sú hlavnými faktormi, ktoré treba zvážiť pri vývoji nízkouhlíkového cementu/nízkouhlíkového slinku, hlavného ingredientu na výrobu nízkouhlíkového betónu. Vývoj nízkouhlíkového betónu z nízkouhlíkového cementu so zapracovaním recyklovaného betónového plniva a recyklovaného betónového prachu je hlavnou vedeckou a technologickou výzvou riešenia a dosiahnutia cieľov tohto projektu. Spojenie vedeckých poznatkov chemického procesu hydratácie s vývojom nízkouhlíkového cementu umožní vývoj nízkouhlíkového betónu s podobnými vlastnosťami ako bežný betón. Ďalej sa v projekte plánuje vývoj vláknom vystužených nosných betónov z nízkouhlíkového betónu. Preskúma sa možnosť sekvestrácie CO2 v betónovej konštrukcii karbonizáciou v CO2 komore. |
Povrchové efekty v multi funkcionálnych nanomateriáloch
Surface effects in multi-functional nanomaterials
| Doba trvania: |
1.1.2026 - 31.12.2028 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
prof. Ing. Sládek Ján DrSc. |
| Anotácia: | Zistilo sa, že redukcia veľkosti konštrukčných prvkov na úroveň ich materiálovej mikroštruktúry vedie k výskytu výnimočných vlastností v dôsledku iniciácie fyzikálnych procesov, ktoré sa neprejavujú v makrotelesách. Na rozdiel od makrokonštrukcií, v mikrokonštrukciách je potrebné uvažovať povrchové efekty v dôsledku veľkého podielu povrchu telesa k objemu. Flexoelektrické a flexomagnetické efekty sú javy previazania elektro-mechanických alebo magneto-mechanických polí, frekventovane vyskytujúcich sa v mnohých pokročilých materiáloch s veľkými gradientami deformácií (nano-rozmerné konštrukcie), a môžu významne ovplyňovať prejavy multi-fyzikálných previazaní. Hlavnou úlohou tohoto projektu je dôsledné pochopenie mechanizmov previazanosti fyzikálnych polí v inteligentných materiáloch včítane povrchových efektov vo flexoelektrických a flexomagnetických materiáloch a poskytnúť všeobecné poznatky, použiteľné pre optimálny návrh pokročilých kompozitných materiálov. |
Samoregeneračný betón pre efektívnejšie zachytávanie a ukladanie oxidu uhličitého
Self-Healing Concrete for Enhanced Carbon Capture and Storage
| Doba trvania: |
1.1.2026 - 31.12.2027 |
| Program: |
PostdokGrant |
| Zodpovedný riešiteľ: |
M. Tech. Kalauni Kishor Ph.D. |
| Anotácia: | This research proposes the development of a novel multifunctional concrete composite that combines the CO2
adsorption capabilities of ZIF-8 with the self-healing properties of bio-mineralizing bacteria. The goal is to enhance
both the environmental performance and durability of concrete by accelerating natural carbonation and increasing its
capacity for carbon sequestration. ZIF-8 will be embedded within the concrete matrix to act as a localized CO2
reservoir, capturing atmospheric or point-source CO2 and concentrating it near microcracks or porous zones.
Simultaneously, the incorporated bacteria will precipitate calcium carbonate upon exposure to moisture and CO2,
facilitating self-healing and further CO₂ mineralization. This synergistic system leverages both physical adsorption and
microbial mineralization to increase the rate, extent, and permanence of carbon storage in concrete. The project will
investigate the interactions between ZIF-8 and bacterial viability, optimize material formulations, and evaluate
performance through carbonation depth analysis, mechanical testing, and microstructural characterization. By
conducting controlled experiments under varying environmental conditions, researcher will measure the differences in
CO2 uptake between conventional concrete and that enhanced with self-healing agents. This comparative analysis
will provide critical data on the performance and potential of biogenic enhancement strategies. In addition to
quantifying CO2 sequestration, the project also focuses on optimizing the carbonation process. This involves testing
different concentrations and combinations of self-healing agents, and ZIF-8 to determine the most efficient formulation
for long-term CO2 absorption. By evaluating the reduction in net carbon emissions associated with the use of self-healing
agent and ZIF-8, the project will help determine its viability as a sustainable building material. The anticipated
outcome is an environmentally beneficial solution that not only improves the durability of concrete but also actively
contributes to atmospheric CO2 reduction. These findings contribute valuable knowledge to the field of sustainable
construction materials and provide practical guidance for future industry applications. |
Celkový počet projektov: 11
Databáza národných projektov