An den Membranwänden von Dampferzeugern treten häufig Beläge auf. Da moderne Energiepolitik unter anderem zu flexiblem Einsatz der Kraftwerke in Teil- und Volllast oder dem Einsatz von Brennstoffmischungen führt, ändern sich diese Beläge in ihrer Menge und Beschaffenheit ständig. Es gibt eine Vielzahl an Reinigungsmethoden, um die Beläge zu entfernen. Für deren optimalen Einsatz sind tiefer gehende Kenntnisse über die Ablagerungen notwendig. Deswegen gibt es verschiedene Modelle zur Bilanzierung des Verdampfers und Sensoren, mit denen die Belagssituation erfasst werden kann. Diese sitzen allerdings meist so, dass sie einen lokal begrenzten Bereich erfassen. Die Bilanzmodelle sind in der Regel auf den gesamten Verdampfer ausgerichtet, sodass man nur Aussagen über dessen Gesamteffizienz erhält und kein Urteil über die Belagsbeschaffenheit fällen kann. Mit den Sensoren lässt sich zwar gut erkennen, wo sich Ablagerungen befinden, aber nur bei wenigen ist eine verlässliche Bewertung über den vorherrschenden Typ der Ablagerung möglich. Ursache ist, dass sie nur auf die Messung eines Effektes ausgerichtet sind. Um diesem Problem entgegenzuwirken, ist die Kopplung einer Bilanzierung mit einem oder mehreren Sensoren als Stützstellen zweckmäßig. Die vorliegende Arbeit nutzt eine weit verbreitete Messmethode, die Messung der Temperatur an Rohrscheitel und Steg der Membranwandaußenseite, um zunächst lokale Bilanzmodelle aufzustellen, welche den Verdampfer nicht nur als Gesamtsystem, sondern in Ebenen aufgeteilt beschreiben. Die Bilanzmodelle umfassen sowohl den Wasser-Dampf-Kreislauf als auch den Feuerraum je eines unterkritischen und eines überkritischen Dampferzeugers. Sie geben Aufschluss über Temperaturverteilungen und die örtlich dem Wasser-Dampf-Kreislauf zugeführte Wärme. Zusätzlich liefern sie eine Prognose für die Belagsverteilung über der Verdampferhöhe. Beide Modelle werden in realen Kraftwerken angewendet. Das Bilanzmodell für den unterkritischen Dampferzeuger findet in einem Müllheizkraftwerk (MHKW) und das überkritische Bilanzmodell in einem Braunkohlekraftwerk Anwendung. Zur Validierung werden die Bilanzmodelle im Rahmen der Arbeit je mit bereits im Einsatz befindlichen globalen Bilanzmodellen und im Fall des überkritischen Dampferzeugers zusätzlich mit einer weiteren ebenenweisen Bilanzierung verglichen. Um weitere Informationen zu erhalten, sind diese Bilanzmodelle mit den Rohrscheitel- und Stegtemperatursignalen gekoppelt, sodass sie Informationen für einen Ablagerungssensor liefern. Dieser berechnet den lokal auftretenden Belagswiderstand. Der Sensor basiert auf der Fourier’schen Wärmeleitungsgleichung und berechnet auftretende Wärmeströme mit der Methode der finiten Volumen (FVM). Die Verwendung des Sensors ist nicht nur auf ebene Wänden beschränkt, sondern auch für die Rohr-Steg-Geometrie von Membranwänden möglich. Um mit dem Sensor realitätsnahe Ergebnisse zu erhalten, werden Effekte wie Verschattung durch die Geometrie sowie Strahlung im Spalt hinterlüfteter Platten berücksichtigt. Die Validierung des Sensors erfolgt durch eine präparierte Feuerfestplatte, in welche Thermoelemente eingelassen sind. Dieser Aufbau wird mittels Sensor simuliert und das berechnete Temperaturfeld mit den Messdaten verglichen. Um Informationen über den Belagswiderstand erhalten zu können, ist der Ablagerungssensor mit Reglern ausgerüstet, welche über das Temperatursignal am Steg oder das Temperaturdifferenzsignal zwischen Rohrscheitel und Steg als Sollwert den Istwert der Belagsdicke, der Temperaturleitfähigkeit oder andere Werte regeln können. Mithilfe des Sensors kann so der Aufbau des Belags über der Reisezeit des MHKWs bestimmt werden. Zusätzlich wird der Ablagerungssensor eingesetzt, um mögliche Umbaumaßnahmen zu bewerten. Auch für den überkritischen Dampferzeuger lassen sich verschiedene Belagssituationen nachbilden. Im Rahmen der Arbeit sind dafür verschiedene Fälle gezeigt. Im Abschluss wird vorgestellt, wie der Ablagerungssensor in den Betrieb einer Realanlage integriert werden könnte.:Abkürzungs- und Symbolverzeichnis VII 1 Einleitung, Problem- und Zielstellung der Arbeit 1 2 Einordnung von Dampferzeugern 3 3 Erfassung der Belagssituation, ihrer Ursachen und ihrer Auswirkungen 9 3.1 Diskontinuierliche Sensormesssysteme zur Erfassung der Belagssituation 12 3.2 Kontinuierliche Messsysteme zur Erfassung der Belagssituation 14 3.3 Thermodynamische Bilanzierung 19 3.3.1 Thermodynamische Betrachtung des Dampferzeugerwirkungsgrades 20 3.3.2 Unterkritische Kesselanlagen 22 3.3.3 Überkritische Kesselanlagen 23 3.4 Kombinierte Systeme 25 4 Bilanzierung des Wasser-Dampf-Kreislaufes und des Feuerraumes zur Bestimmung der Wärmeauskopplung 29 4.1 Bilanzierung vom Feuerraum zum Wasser-Dampf-Kreislauf 30 4.1.1 Bilanzierung des Feuerraumes 30 4.1.2 Bilanzierung des Wasser-Dampf-Kreislaufes 34 4.2 Bilanzierung vom Wasser-Dampf-Kreislauf zum Feuerraum 37 4.2.1 Bilanzierung des Wasser-Dampf-Kreislaufes 37 4.2.2 Bilanzierung des Feuerraums 39 5 Entwicklung eines Ablagerungssensors für zugestellte und nicht-zugestellte Membranwände 43 5.1 Zielstellung 43 5.2 Modellansätze 44 5.2.1 Rahmenbedingungen und Zielstellung für einen Ablagerungssensor eines unterkritischen Dampferzeugers 47 5.2.2 Rahmenbedingungen und Zielstellung für einen Ablagerungssensor eines überkritischen Dampferzeugers 48 5.3 Einordnung des Programms im Kraftwerk 51 5.4 Programm-Aufbau 51 V Inhaltsverzeichnis 5.5 Notwendige Rand- und Anfangsbedingungen sowie Eingangsparameter 53 6 Einsatz der Bilanzmodelle und des Ablagerungssensors 55 6.1 Bilanzierung unterkritischer Kesselanlagen am Beispiel eines Müllheizkraftwerks 55 6.1.1 Belagssituation und Schutzmaßnahmen 55 6.1.2 Vorhandene Messtechnik 56 6.1.3 Bilanzmodell von Feuerraum und Wasser-Dampf-Kreislauf 57 6.1.4 Anwendung des Ablagerungssensors auf hinterlüftete Platten 63 6.1.5 Auswertung und Handlungsempfehlung für den Naturumlaufkessel 75 6.2 Bilanzierung überkritischer Kesselanlagen am Beispiel eines Braunkohle-befeuerten Kraftwerks 77 6.2.1 Das Kraftwerk 77 6.2.2 Vorhandene Messtechnik 79 6.2.3 Bilanzierungen mit Realdaten 80 6.2.4 Bewertung der Ergebnisse 85 6.2.5 Validierung der Ergebnisse 87 6.2.6 Bilanzierung der Verdampferwand mit dem Ablagerungssensor 89 6.2.7 Simulation mit realen Messwerten 95 6.2.8 Auswertung und Handlungsempfehlung für den überkritischen Dampferzeuger 101 7 Zusammenfassung und Ausblick 103 Literatur 105 Abbildungsverzeichnis 113 Tabellenverzeichnis 117 Anhang 118 A Berechnungsmethoden für die Bilanzmodelle 119 A.1 Vergasungsrechnung 119 A.2 Wärmeauskopplung nach Doležal 122 A.3 Berechnung von Wärmeübergangskoeffizienten 122 A.4 Berechnung der Umlaufzahl 124 A.5 Wärmeübergang wasserseitig 125 A.6 Widerstandsberechnung 129 B Ergebnisse aus der Bilanzierung des überkritischen Dampferzeugers 131 B.1 22.01.2020 3:46 Uhr 131 B.2 22.01.2020 7:30 Uhr 132 B.3 29.01.2020 17:20 Uhr 134 B.4 02.02.2020 15:38 Uhr 135 B.5 07.02.2020 12:11 Uhr 136 C Befehlsreferenzen für den Ablagerungssensor 139 / Deposits stick to the surface of evaporators in steam generators. Modern energy politics force power plants to operate flexible, under full and partial load or to use fuel mixtures. These necessities influence the deposits in amount and structure. Thus, numerous cleaning methods exist to remove them. For optimal use of these cleaning methods, a deeper knowledge about the deposits is necessary. Hence, different models were developed to balance the evaporator, whereas sensors trace the deposit situation, though these sensors are mostly limited to local spots. Normally, the models balance the whole evaporator as one boundary system making assessment of the overall efficiency possible, while local deposit structures cannot be detected. In contrast, the sensors serve for detecting the deposits locally. Yet, the classification of the deposit type is not possible for most sensor types, nonetheless. Reason is the limitation to one specific effect. A coupling of both the balancing model and one or more sensors may help in counteracting that problem. The present work uses a widely established measurement method: the measurement of temperature both at tube crown and bridge via thermo couples. They serve for setting up balancing models that split the evaporator in several segments. These models incorporate combustion chamber as well as water-steam-cycle of each an undercritical and a supercritical steam generator. They shed light on temperature distribution throughout the evaporator height and the heat supplied to the water-steam-cycle. Additionally, they provide a height-dependent prediction of the deposit distribution. Both the model for an undercritical and the one for a supercritical steam generator are applied to existing power plants. The undercritical model is used to analyze a municipal waste incinerator, whereas the supercritical model assesses a lignite-fired power plant. They are validated with already established global balancing models. Furthermore, an existing levelwise online balancing tool was applied to the supercritical steam generator and was compared for validation. For further information, a coupling of the balancing models with the temperature measurement signal was realized, which provides additional information used by a deposit sensor. This sensor calculates the locally occurring deposit resistance. It is based on Fourier’s heat equation and calculates by use of a finite volume method. The sensor is not limited to even walls, but can be applied to membrane walls as well. Effects like shadowing of the 2D-geometry or gap radiation are implemented to gain realistic results. Validation is realized with a primed tile, having ingrained thermo couples. The tile is reproduced geometrically with the deposit sensor and calculated. The resulting temperature field may be compared to the measured values. For further information about the deposit, the deposit sensor also includes controllers, adjusting deposit thickness, thermal diffusivity or other parameters. Reference values are the temperature signal at crown and bridge. By use of the sensor, the deposit growth inside the incinerator is evaluated during its travel time. Additionally, the sensor helps in judging over potential changes in reconstruction works. Within the supercritical steam generator, an assessment of the deposit situation is likewise possible. In the current thesis, different deposit setups are implemented. Finally, a possible integration of the sensor into the process control is presented.:Abkürzungs- und Symbolverzeichnis VII 1 Einleitung, Problem- und Zielstellung der Arbeit 1 2 Einordnung von Dampferzeugern 3 3 Erfassung der Belagssituation, ihrer Ursachen und ihrer Auswirkungen 9 3.1 Diskontinuierliche Sensormesssysteme zur Erfassung der Belagssituation 12 3.2 Kontinuierliche Messsysteme zur Erfassung der Belagssituation 14 3.3 Thermodynamische Bilanzierung 19 3.3.1 Thermodynamische Betrachtung des Dampferzeugerwirkungsgrades 20 3.3.2 Unterkritische Kesselanlagen 22 3.3.3 Überkritische Kesselanlagen 23 3.4 Kombinierte Systeme 25 4 Bilanzierung des Wasser-Dampf-Kreislaufes und des Feuerraumes zur Bestimmung der Wärmeauskopplung 29 4.1 Bilanzierung vom Feuerraum zum Wasser-Dampf-Kreislauf 30 4.1.1 Bilanzierung des Feuerraumes 30 4.1.2 Bilanzierung des Wasser-Dampf-Kreislaufes 34 4.2 Bilanzierung vom Wasser-Dampf-Kreislauf zum Feuerraum 37 4.2.1 Bilanzierung des Wasser-Dampf-Kreislaufes 37 4.2.2 Bilanzierung des Feuerraums 39 5 Entwicklung eines Ablagerungssensors für zugestellte und nicht-zugestellte Membranwände 43 5.1 Zielstellung 43 5.2 Modellansätze 44 5.2.1 Rahmenbedingungen und Zielstellung für einen Ablagerungssensor eines unterkritischen Dampferzeugers 47 5.2.2 Rahmenbedingungen und Zielstellung für einen Ablagerungssensor eines überkritischen Dampferzeugers 48 5.3 Einordnung des Programms im Kraftwerk 51 5.4 Programm-Aufbau 51 V Inhaltsverzeichnis 5.5 Notwendige Rand- und Anfangsbedingungen sowie Eingangsparameter 53 6 Einsatz der Bilanzmodelle und des Ablagerungssensors 55 6.1 Bilanzierung unterkritischer Kesselanlagen am Beispiel eines Müllheizkraftwerks 55 6.1.1 Belagssituation und Schutzmaßnahmen 55 6.1.2 Vorhandene Messtechnik 56 6.1.3 Bilanzmodell von Feuerraum und Wasser-Dampf-Kreislauf 57 6.1.4 Anwendung des Ablagerungssensors auf hinterlüftete Platten 63 6.1.5 Auswertung und Handlungsempfehlung für den Naturumlaufkessel 75 6.2 Bilanzierung überkritischer Kesselanlagen am Beispiel eines Braunkohle-befeuerten Kraftwerks 77 6.2.1 Das Kraftwerk 77 6.2.2 Vorhandene Messtechnik 79 6.2.3 Bilanzierungen mit Realdaten 80 6.2.4 Bewertung der Ergebnisse 85 6.2.5 Validierung der Ergebnisse 87 6.2.6 Bilanzierung der Verdampferwand mit dem Ablagerungssensor 89 6.2.7 Simulation mit realen Messwerten 95 6.2.8 Auswertung und Handlungsempfehlung für den überkritischen Dampferzeuger 101 7 Zusammenfassung und Ausblick 103 Literatur 105 Abbildungsverzeichnis 113 Tabellenverzeichnis 117 Anhang 118 A Berechnungsmethoden für die Bilanzmodelle 119 A.1 Vergasungsrechnung 119 A.2 Wärmeauskopplung nach Doležal 122 A.3 Berechnung von Wärmeübergangskoeffizienten 122 A.4 Berechnung der Umlaufzahl 124 A.5 Wärmeübergang wasserseitig 125 A.6 Widerstandsberechnung 129 B Ergebnisse aus der Bilanzierung des überkritischen Dampferzeugers 131 B.1 22.01.2020 3:46 Uhr 131 B.2 22.01.2020 7:30 Uhr 132 B.3 29.01.2020 17:20 Uhr 134 B.4 02.02.2020 15:38 Uhr 135 B.5 07.02.2020 12:11 Uhr 136 C Befehlsreferenzen für den Ablagerungssensor 139

Shell boilers used in Sweden and Europe has to be certified before being used. Kiwa Sweden performs the role as an accredited third party for control services within most industries in Sweden. Kiwa Sweden has acquired an analysis program called  sPEeD12953 from the danish company Danish Exergy Technology (DXT). The analysis program sPEeD has previously not yet been validated and therefore, Kiwa can not use this program as a stand alone tool in their reviews of shell boilers. In order for Kiwa to be able to use the analysis program as more than just a support program, it has to be validated and quality assured. There are two versions of the program sPEeD, one called 2002 version and one called 2016 version. In this thesis, only the version called 2016 is investigated. This thesis was aimed to validate the analysis program sPEeD12953. The result of this study shows that the program sPEeD12953 performs well on most parts and gives good results. However, some of the calculation part of the program gives the wrong result according to the standard. Most of these errors are on the conservative side. Conservative errors leads to that if the user obtains a result that shows that the part of the boiler is okay, then it can be used. However, if the user obtains a not okay result in sPEeD, the user is required to perform additional calculations with another tool. A few results ended up with non-conservative results and these parts of the program can therefore not be used without the use of additional tools. The program can because of this not be fully validated and the software provider has to resolve these issues before the software can be considered fully validated. / Eldrörspannor som används i Sverige och Europa måste certifieras innan de kan tas i bruk. Kiwa Sverige är ett ackrediterat tredjeparts organ inom de flesta branscher i Sverige. Kiwa Sverige har köpt in ett analysprogram som heter sPEeD12953 från det danska företaget Danish Exergy Technology (DXT). Analysprogrammet sPEeD är ännu inte validerat och därför kan Kiwa inte använda detta program som enda verktyg i sina utvärderingar av eldrörspannor. För att Kiwa ska kunna använda analysprogram som mer än bara ett stödprogram, måste det valideras och kvalitetssäkras. Det finns två versioner av programmet sPEeD, en som heter ”2002 version” och en som heter ”2016 version”. I detta examensarbete är det bara den variant som heter 2016 som undersöks. Detta examensarbete syftade till att validera analysprogrammet sPEeD12953. Resultatet av denna studie visar att programmet sPEeD12953 presterar bra på de flesta delar och ger bra resultat. En del av programmet ger dock fel resultat enligt standarden. De flesta av dessa fel är konservativa. Konservativa fel leder till att om användaren får ett resultat som visar att den del av pannan är okej, kan den användas. Men om användaren får ett inte okej resultat i SPEeD, måste användaren utföra ytterligare beräkningar med andra verktyg. Däremot visade några resultat icke-konservativa resultat och dessa delar av programmet kan därför inte användas utan andra beräkningsverktyg. Programmet kan på grund av detta inte klassas som helt validerat och programleverantören måste justera och komplettera programmet innan det kan anses fullt ut kvalitetssäkrat.

This research addresses the challenge of optimizing hybrid heating systems (HHS) that combine heat pumps with natural gas boilers in residential buildings. Existing buildings primarily rely on high-temperature natural gas boilers, limiting the adoption of more efficient, low-temperature alternatives like heat pumps. The research aims to explore the most effective hydraulic configurations for HHS with the goal of minimize energy usage, primary energy cost and CO₂ emissions while maintaining comfort levels. A MATLAB-based simulation model was developed to compare various HHS configurations under a unified control strategy over an annual cycle. The configurations studied included a base system with only a natural gas boiler and hybrid systems with series, parallel, and buffer tank arrangements. The results indicate that all hybrid configurations substantially outperform the boiler-only system in terms of energy efficiency and emissions reduction. The series hybrid system emerged as the most efficient, reducing energy usage to 59% of the boiler-only system, with the parallel system close behind at 58%. The buffer tank system, while less efficient than the other hybrids, still achieved a 49% reduction in energy usage compared to the boiler-only setup. Cost analysis revealed a primary energy cost reductions of 17% for both the series and parallel system and 4% for the system with buffer tank. CO₂ emissions were reduced by 46% to 56% across the hybrid configurations. The study highlights the critical role of control strategies over hydraulic configurations, as the series and parallel systems showed very similar performance. However, incorporating more components, especially storage like buffer tanks, negatively impacted overall efficiency. Real-world performance may differ slightly due to unaccounted changes in boiler efficiency from flue gas condensation, but the impact is expected to be modest. This research provides valuable insights for optimizing hybrid heating technologies in residential buildings, with implications for broader applications in other building types. The significant energy and cost savings, along with substantial CO₂ emission reductions, present a compelling case for adopting hybrid heating systems in energy retrofits and new constructions. The findings support global climate action and energy efficiency goals, contributing to environmental sustainability and energy security.

<p>Denna avhandling behandlar rökgasutsläpp av persistenta organiska föroreningar, framförallt dioxiner, vid förbränning av fasta biobränslen och torrt hushållsavfall i relativt små anläggningar (5-600 kW) utan avancerad rökgasreningsteknik.</p><p>Samförbränning av avfall och biobränsle i effektiva mindre biobränslepannor testades som en alternativ strategi till den vanligen förekommande storskaliga hanteringen och förbränningen fast hushållsavfall. Medan storskalig förbränning av avfall ger investeringsmässiga fördelar med rökgasreningsteknik etc. kan små lokala anläggningar ha transportmässiga fördelar och möjligheter till utnyttjande av lokala biobränsletillgångar. Källsorterat, torrt, brännbart hushållsavfall insamlades från hushåll i glesbygd och samförbrändes i brikettform med energigräset rörflen i 150-600 kW biobränslepannor. Endast undantagsvis understeg dioxinemissionerna gällande gränsvärden för avfallsförbränning och nivåerna av väteklorid i rökgas översteg gränsvärdena flerfaldigt. Det bedömdes att någon form av extra rökgasrening är nödvändig för att säkerställa nivågränserna. Dioxiner hittades också i det eldade avfallet, framförallt i textilfraktionen. Dioxinmängderna i rökgaserna var oftast lägre än i det ingående bränslet.</p><p>Intermittent pelletseldning gav oväntat höga utsläpp av dioxiner med en emissionsfaktor på 28 ng(WHO-TEQ)/kg. Vedeldning i en modern miljömärkt villapanna gav betydligt lägre utsläpp av dioxiner än eldning i en gammal kombipanna och eldning med full lufttillförsel, som kan jämföras med användning av ackumulatortank, resulterade i upp till 90% minskning av utsläpp av dioxiner jämfört med eldning med reducerat lufttillskott (’pyreldning’). Eldning av plastavfall i en vedpanna gav höga utsläpp av dioxiner.</p><p>Okontrollerad förbränning av trädgårdsavfall och hushålls avfall i tunna eller som öppen eld ’bakgårdsbränning’, gav stora variationer i utsläppsnivåer som bara delvis kunde kopplas till avfallsinnehåll. Resultaten visar att denna typ av förbränning kan vara en betydande källa till dioxiner i miljön, och ett emissionsfaktorintervall på 4-72 ng (WHO-TEQ)/kg föreslås för bedömningar av utsläpp från backgårdsbränning av avfall med låga eller måttliga klorhalter.</p><p>En sammanfattande slutsats av alla försök är att dioxin utsläpp beror på komplicerade samband mellan bränsleinnehåll och förbränningsbetingelser. Bränslen med mycket höga klorhalter av ger oftast högre utsläpp av dioxiner än bränslen med låga klorhalter medan små skillnader döljs av variationer i förbränningsbetingelser.</p> / <p>This thesis deals with emissions of persistent organic pollutants, primarily dioxins, from the combustion of solid biofuels and dry combustible household waste in relatively small facilities, 5-600 kW, without advanced air pollution controls.</p><p>Co-combustion of waste and biofuel in effective small boilers was tested as an alternative to prevailing large-scale management and combustion strategies for handling municipal solid waste. This approach includes no advanced air pollution control systems, but offers two advantages: limiting transport and providing scope to use local biofuel resources. Source-sorted, dry, combustible household waste was collected from households in a sparsely populated area and co-combusted as briquettes together with reed canary-grass in 150-600 kW biofuel boilers. Most trials showed difficulties to meet regulative limits for the emissions of dioxins valid for incineration of MSW and the regulated limits for emissions of hydrochloric acid were exceeded manifold. It was concluded that additional flue-gas cleaning will be needed to ensure that emissions are sufficiently low. Dioxins were also found in the waste, especially in the textile fraction. The mass of dioxins in the flue-gas emissions was generally lower than the mass in the fuel input.</p><p>Intermittent combustion of wood pellets in a residential boiler resulted in an unexpectedly high dioxin emissions factor of 28 ng (WHO-TEQ)/kg fuel. Combustion of wood in a modern environmentally certified boiler yielded considerably lower dioxin emissions than combustion in an old boiler, and combustion with a full air supply, i.e. with use of heat storage tank, resulted in up to 90% reductions in dioxin emission factors compared to combustion with reduced air supply. Combustion of plastic waste in a residential wood boiler resulted in high emissions of dioxins.</p><p>Tests of uncontrolled combustion of garden and household waste in barrels or open fires, ‘backyard burnings’, resulted in emissions with large variations that could only be partly correlated to the waste constituents. The results imply that this may be an important source of dioxins in the environment and an emission factor range of 4-72 ng (WHO-TEQ)/kg is suggested for estimating emissions from backyard burnings of lightly and moderately chlorine-contaminated waste.</p><p>A summarized conclusion from all of the experiments is that predicting emission levels from waste contents is not straightforward (except that fuels with very high chlorine levels will usually result in high levels of dioxins in flue-gas emissions). Moderate differences in chlorine levels will usually be masked by the effect of variations in combustion conditions.</p>

Denna avhandling behandlar rökgasutsläpp av persistenta organiska föroreningar, framförallt dioxiner, vid förbränning av fasta biobränslen och torrt hushållsavfall i relativt små anläggningar (5-600 kW) utan avancerad rökgasreningsteknik. Samförbränning av avfall och biobränsle i effektiva mindre biobränslepannor testades som en alternativ strategi till den vanligen förekommande storskaliga hanteringen och förbränningen fast hushållsavfall. Medan storskalig förbränning av avfall ger investeringsmässiga fördelar med rökgasreningsteknik etc. kan små lokala anläggningar ha transportmässiga fördelar och möjligheter till utnyttjande av lokala biobränsletillgångar. Källsorterat, torrt, brännbart hushållsavfall insamlades från hushåll i glesbygd och samförbrändes i brikettform med energigräset rörflen i 150-600 kW biobränslepannor. Endast undantagsvis understeg dioxinemissionerna gällande gränsvärden för avfallsförbränning och nivåerna av väteklorid i rökgas översteg gränsvärdena flerfaldigt. Det bedömdes att någon form av extra rökgasrening är nödvändig för att säkerställa nivågränserna. Dioxiner hittades också i det eldade avfallet, framförallt i textilfraktionen. Dioxinmängderna i rökgaserna var oftast lägre än i det ingående bränslet. Intermittent pelletseldning gav oväntat höga utsläpp av dioxiner med en emissionsfaktor på 28 ng(WHO-TEQ)/kg. Vedeldning i en modern miljömärkt villapanna gav betydligt lägre utsläpp av dioxiner än eldning i en gammal kombipanna och eldning med full lufttillförsel, som kan jämföras med användning av ackumulatortank, resulterade i upp till 90% minskning av utsläpp av dioxiner jämfört med eldning med reducerat lufttillskott (’pyreldning’). Eldning av plastavfall i en vedpanna gav höga utsläpp av dioxiner. Okontrollerad förbränning av trädgårdsavfall och hushålls avfall i tunna eller som öppen eld ’bakgårdsbränning’, gav stora variationer i utsläppsnivåer som bara delvis kunde kopplas till avfallsinnehåll. Resultaten visar att denna typ av förbränning kan vara en betydande källa till dioxiner i miljön, och ett emissionsfaktorintervall på 4-72 ng (WHO-TEQ)/kg föreslås för bedömningar av utsläpp från backgårdsbränning av avfall med låga eller måttliga klorhalter. En sammanfattande slutsats av alla försök är att dioxin utsläpp beror på komplicerade samband mellan bränsleinnehåll och förbränningsbetingelser. Bränslen med mycket höga klorhalter av ger oftast högre utsläpp av dioxiner än bränslen med låga klorhalter medan små skillnader döljs av variationer i förbränningsbetingelser. / This thesis deals with emissions of persistent organic pollutants, primarily dioxins, from the combustion of solid biofuels and dry combustible household waste in relatively small facilities, 5-600 kW, without advanced air pollution controls. Co-combustion of waste and biofuel in effective small boilers was tested as an alternative to prevailing large-scale management and combustion strategies for handling municipal solid waste. This approach includes no advanced air pollution control systems, but offers two advantages: limiting transport and providing scope to use local biofuel resources. Source-sorted, dry, combustible household waste was collected from households in a sparsely populated area and co-combusted as briquettes together with reed canary-grass in 150-600 kW biofuel boilers. Most trials showed difficulties to meet regulative limits for the emissions of dioxins valid for incineration of MSW and the regulated limits for emissions of hydrochloric acid were exceeded manifold. It was concluded that additional flue-gas cleaning will be needed to ensure that emissions are sufficiently low. Dioxins were also found in the waste, especially in the textile fraction. The mass of dioxins in the flue-gas emissions was generally lower than the mass in the fuel input. Intermittent combustion of wood pellets in a residential boiler resulted in an unexpectedly high dioxin emissions factor of 28 ng (WHO-TEQ)/kg fuel. Combustion of wood in a modern environmentally certified boiler yielded considerably lower dioxin emissions than combustion in an old boiler, and combustion with a full air supply, i.e. with use of heat storage tank, resulted in up to 90% reductions in dioxin emission factors compared to combustion with reduced air supply. Combustion of plastic waste in a residential wood boiler resulted in high emissions of dioxins. Tests of uncontrolled combustion of garden and household waste in barrels or open fires, ‘backyard burnings’, resulted in emissions with large variations that could only be partly correlated to the waste constituents. The results imply that this may be an important source of dioxins in the environment and an emission factor range of 4-72 ng (WHO-TEQ)/kg is suggested for estimating emissions from backyard burnings of lightly and moderately chlorine-contaminated waste. A summarized conclusion from all of the experiments is that predicting emission levels from waste contents is not straightforward (except that fuels with very high chlorine levels will usually result in high levels of dioxins in flue-gas emissions). Moderate differences in chlorine levels will usually be masked by the effect of variations in combustion conditions.

The diploma thesis is divided into three parts. The first part is theoretical devoted to the introduction of BETONG building material. And next It is also devoted to themes of low - energy buildings and nearly zero-energy buildings, heat sharing and thermal comfort. In the second part is the concept of the heating system elaborated in three variants of the design in the scope of the study for the new family house. The third part is devoted to use of shell blocks of the BETONG with internal contact insulation compared to other masonry systems.

The aim of this project is heating and warm water preparation for apartment block in Choceň (Pardubice region). Apartment block has three aboveground heated floors and one underground unheated floor. The heat source is gasifying firewood boiler or pellet boiler which is at the same time used for water heating but only in the winter time. The other parts of the year the solar collectors are installed and used for water heating. The heat source is located in detached room with its own access, in boiler room.

This thesis deals with the design of the heating system in a Polyfunctional building. The design is solving heating of a Polyfunctional Object in Kostelec nad Ohří. The building has basement and two floors. The building is heated by means of panel, tubular and floor convector heaters. The source of the heat is located in the boiler room in the basement.

The goal of this thesis is to process three variants of energy performance certificate of the building with different heat sources. The building is in mountain area Bílá in Frýdek-Místek region. The thesis has three parts. First part is focused on literary research of heat pumps. Second, calculation part, describes three proposed heat source solution. First heat source is heat pump, second is pellet boiler and the last one is gas condensing boiler. All three variants are evaluated from the economic and ecological perspective. Last part of the thesis contains three energy performance certificates of the examined building.

A TPV-system consists of a hot surface emitting heat radiation on a solar cell with a narrow bandgap.  A unit consisting of a boiler and a TPV-system has been constructed for testing of the performance of TPV cells. The emitter is heated by a fuel consisting of RME-oil. The radiation is collected and concentrated through two reflecting cones formed like a Faberge-egg, with an edge-type optical filter between the cones. The Faberge-egg is treated with electro-polishing in order to obtain a high reflectance of radiation. The edge filter transmits radiation of short wavelengths towards the solar cells and reflects long wavelengths back to the emitter. This increase the temperature of the emitter to prevent the TPV-cells to be overheated. The construction made was working as expected and can be used for further experiments. The performance of the TPV-cells were however very poor because of a low emitter temperature. The main problem was to obtain a good heat transport from the flame to the emitter. It is required that the emitter temperature is considerably increased for justifying a continued work on TPV-systems in combination with boilers.