Det här arbetets syfte är att ge förslag på ny kyllösning i en kommersiell fastighet. Den nuvarande lösningen innebär att kylan kommer ifrån tappkallvatten som spolas in i en värmeväxlare, den här lösningen är både dyr och har en negativ påverkan på vår miljö, fastighetsägaren är inte nöjd med detta och vill göra om systemet. Då det inte finns några direkta mätvärden från systemet förutom vattenförbrukningen så är effekt-och energibehovet en osäkerhet. Två driftfall har tagits fram där driftfall 1 och driftfall 2 har ett effektbehov på 80 kW respektive 130 kW. Utifrån driftfallen har effekt- och energiprofil tagits fram. Med hjälp av profilerna har en ny lösning tagits fram men med fyra olika metoder. Undersökningen tar upp lösningar med fjärrkyla, bergkyla, absorptionskyla och kompressorkyla. Fjärrkylan är idag inte ett möjligt alternativ då det fortfarande inte finns ett fjärrkylanät men diskussionerna pågår om ett sådant nät och på grund av detta är fjärrkyla med som en möjlig framtida lösning. Undersökningen visar att fjärrkyla inte är ett lönsamt alternativ, detta eftersom man behöver behålla nuvarande lösning fram till dess. Absorptionskyla är inte heller ett bra alternativ och det beror på det höga fjärrvärmepriset. Det visar sig att lösningen med bergkyla eller kompressorkyla är de bästa alternativen där en kompressordriven kylmaskin ses som den mest lönsammaste men ur en miljöaspekt är den det mindre bra även om den kylmaskin som används i denna undersökning använder sig av ett köldmedium med förhållandevis lågt GWP-värde. / This study’s purpose is to give suggestions of a new cooling system in a commercial building. The current system implies that the cooling come from tap cold water that flushes into a heat exchanger, this solution is both expensive and have a bad impact on the environment. The property owner isn’t satisfied with this and want to remake the system. There isn`t many measurement values that I can use to calculate the effect and energy needs for the building except the water consumption in the cooling system. Because of this uncertainty two cases have been used in this study. The first has an effect need of 80 kW and the other have an effect around 130 kW. From these two cases has an effect and energy profile been made from each of the two cases. With the profiles made, can a new solution be presented and in this study we have four different methods for the cooling system. An investigation has been made on district cooling, ground cooling, absorption cooling and compressor cooling. The district cooling isn`t possible today because it doesn’t exist but the local energy company having discussions about it and because of this, district cooling is a possible future solution. The study shows that to wait for a district cooling isn´t a profitable solution, neither is the solution with the absorption cooler, the absorption machine is being driven by district heat and the price is too high in Bollnäs. This study shows that ground cooling or compressor cooling are the best options in this case. The compressor cooling is the most profitable, but it has a downside in the environment perspective. All energy is based on electricity energy, and the refrigerant can affect the environment in a bad way if it´s a leak. But I should say that the cooling machine used in this study uses a refrigerant that has a relatively low GWP-value.

Due to climatic change, increasing thermal loads inbuildings and rising living standards, comfort cooling inbuildings is becoming increasingly important and the demand forcomfort cooling is expanding very quickly around the world. Theincreased cooling demand results in a peak in electrical powerdemand during the hottest summer hours. This peak presents newchallenges and uncertainties to electricity utilities and theircustomers. Cool thermal storage systems have not only the potential tobecome one of the primary solutions to the electrical powerimbalance between production and demand, but also shift coolingenergy use to off-peak periods and avoid peak demand charges.It increases the possibilities of utilizing renewable energysources and waste heat for cooling generation. In addition, acool storage can actually increase the efficiency of combinedheat and power (CHP) generation provided that heat drivencooling is coupled to CHP. Then, the cool storage may avoidpeaks in the heat demand for cooling generation, and this meansthat the CHP can operate at design conditions in most oftime. Phase Change Materials (PCMs) used for cool storage hasobtained considerable attention, since they can be designed tomelt and freeze at a selected temperature and have shown apromising ability to reduce the size of storage systemscompared with a sensible heat storage system because they usethe latent heat of the storage medium for thermal energystorage. The goal of this thesis is to define suitable PCM candidatesfor comfort cooling storage. The thesis work combines differentmethods to determine the thermophysical properties oftetradecane, hexadecane and their binary mixtures, anddemonstrates the potential of using these materials as PCM forcomfort cooling storage. The phase equilibrium of the binarysystem has been studied theoretically as well asexperimentally, resulting in the derivation of the phasediagram. With knowledge of the liquid-solid phase equilibriumcharacteristics and the phase diagram, an improvedunderstanding is provided for the interrelationships involvedin the phase change of the studied materials. It has beenindicated that except for the minimum-melting point mixture,all mixtures melt and freeze within a temperature range and notat a constant temperature, which is so far often assumed in PCMstorage design. In addition, the enthalpy change during thephase transition (heat of fusion) corresponds to the phasechange temperature range; thus, the storage density obtaineddepends on how large a part of the phase change temperaturerange is valid for a given application. Differential Scanning Calorimetery (DSC) is one frequentlyused method in the development of PCMs. In this thesis, it hasbeen found that varying results are obtained depending on theDSC settings throughout the measurements. When the DSC runs ata high heating/cooling rate it will lead to erroneousinformation. Also, the correct phase transition temperaturerange cannot be obtained simply from DSC measurement. Combiningphase equilibrium considerations with DSC measurements gives areliable design method that incorporates both the heat offusion and the phase change temperature range. The potential of PCM storage for peak shaving in differentcooling systems has been demonstrated. A Computer model hasbeen developed for rapid phase equilibrium calculation. The useof phase equilibrium data in the design of a cool storagesystem is presented as a general methodology. Keywords:Comfort cooling, peak shaving, PCM, coolthermal storage system, DSC, phase change temperature range,the heat of fusion, phase equilibrium, phase diagram. Language:English

<p>Due to climatic change, increasing thermal loads inbuildings and rising living standards, comfort cooling inbuildings is becoming increasingly important and the demand forcomfort cooling is expanding very quickly around the world. Theincreased cooling demand results in a peak in electrical powerdemand during the hottest summer hours. This peak presents newchallenges and uncertainties to electricity utilities and theircustomers.</p><p>Cool thermal storage systems have not only the potential tobecome one of the primary solutions to the electrical powerimbalance between production and demand, but also shift coolingenergy use to off-peak periods and avoid peak demand charges.It increases the possibilities of utilizing renewable energysources and waste heat for cooling generation. In addition, acool storage can actually increase the efficiency of combinedheat and power (CHP) generation provided that heat drivencooling is coupled to CHP. Then, the cool storage may avoidpeaks in the heat demand for cooling generation, and this meansthat the CHP can operate at design conditions in most oftime.</p><p>Phase Change Materials (PCMs) used for cool storage hasobtained considerable attention, since they can be designed tomelt and freeze at a selected temperature and have shown apromising ability to reduce the size of storage systemscompared with a sensible heat storage system because they usethe latent heat of the storage medium for thermal energystorage.</p><p>The goal of this thesis is to define suitable PCM candidatesfor comfort cooling storage. The thesis work combines differentmethods to determine the thermophysical properties oftetradecane, hexadecane and their binary mixtures, anddemonstrates the potential of using these materials as PCM forcomfort cooling storage. The phase equilibrium of the binarysystem has been studied theoretically as well asexperimentally, resulting in the derivation of the phasediagram. With knowledge of the liquid-solid phase equilibriumcharacteristics and the phase diagram, an improvedunderstanding is provided for the interrelationships involvedin the phase change of the studied materials. It has beenindicated that except for the minimum-melting point mixture,all mixtures melt and freeze within a temperature range and notat a constant temperature, which is so far often assumed in PCMstorage design. In addition, the enthalpy change during thephase transition (heat of fusion) corresponds to the phasechange temperature range; thus, the storage density obtaineddepends on how large a part of the phase change temperaturerange is valid for a given application.</p><p>Differential Scanning Calorimetery (DSC) is one frequentlyused method in the development of PCMs. In this thesis, it hasbeen found that varying results are obtained depending on theDSC settings throughout the measurements. When the DSC runs ata high heating/cooling rate it will lead to erroneousinformation. Also, the correct phase transition temperaturerange cannot be obtained simply from DSC measurement. Combiningphase equilibrium considerations with DSC measurements gives areliable design method that incorporates both the heat offusion and the phase change temperature range.</p><p>The potential of PCM storage for peak shaving in differentcooling systems has been demonstrated. A Computer model hasbeen developed for rapid phase equilibrium calculation. The useof phase equilibrium data in the design of a cool storagesystem is presented as a general methodology.</p><p><b>Keywords:</b>Comfort cooling, peak shaving, PCM, coolthermal storage system, DSC, phase change temperature range,the heat of fusion, phase equilibrium, phase diagram. Language:English</p>

Innovative methods for providing sustainable heating and cooling through thermal energy storage (TES) have gained increasing attention as heating and cooling demands in the built environment continue to climb. As energy prices continue to soar and systems reach their maximal capacity, there is an urgent need for alternatives to alleviate peak energy use. TES systems allow decoupling of energy production from energy utilization, both in location and in time. It is shown in this thesis that successful implementation of TES in the built environment alleviates peak energy load and reduces network expansion as well as the marginal energy production cost. This thesis analyzes phase change material (PCM) based TES systems in terms of material property characterization, numerical modeling and validation of thermal storage, as well as case specific techno-economic feasibility studies of system integration. The difficulties identified in latent heat TES design, such as heat transfer aspects, subcooling and identification of phase separation, have been analyzed through Temperature-History mapping and TES numerical modeling with experimental validation. This work focuses on the interdependency between resource availability, thermal charge/discharge power and storage capacity. In a situation where resource availability is limited, e.g. when using free cooling, waste heat or off-peak storage, the thermal power and storage capacity are strongly interrelated and should always be considered in unison to reach an acceptable techno-economic solution. Furthermore, when considering TES integration into an existing thermal energy distribution network, three adverse aspects are revealed in the Swedish case study: the single tariff system, the low-return temperature penalty, and the low storage utilization rate. These issues can be overcome through better adapted policies and optimized storage control strategies. Finally, despite the currently unfavorable conditions in the Swedish energy system, it is shown that TES has the potential to mitigate climate change through greenhouse gas emission reduction by displacing fossil-fuel based marginal thermal energy production. / QC 20110629 / Cold Thermal Energy Storage

Småhus byggs allt tätare och mer välisolerade för att klara de nationella målen på energieffektivisering samtidigt som klimatet beräknas bli varmare som följd av klimatförändringarna. Ett dåligt inomhusklimat kan leda till hälsoproblem och ökad dödlighet. Denna studie har som syfte att åskådliggöra hur inomhusklimatet med fokus på temperatur påverkas av klimatförändringarna i samband med val av olika byggnadstekniska lösningar för ett småhus. Studien bygger på simuleringar i programmet VIP-Energy för olika versioner av ett småhus placerat i Växjö i södra Sverige. Temperatur och energibehov sammanställdes i samband med olika klimatscenarier, energihushållningsnivåer och byggnadstekniska lösningar. Resultaten visar på att temperaturerna inomhus kan nå extrema nivåer om inte soltransmittansen begränsas och huset kyls med aktiv eller passiv kyla. Problemet förvärras när huset byggs efter striktare krav på energihushållning. / One- to two-family houses are being built to be more airtight and better insulated to meet the national goals for energy efficiency while the climate is getting warmer as a result of climate change. A poor indoor climate can lead to health problems and increased mortality rates. The purpose of this study is to illustrate how the indoor climate with a focus on temperature is affected by climate change in conjunction with the choice of different building technical solutions for a single-family house. The study is based on simulations with the VIP-Energy program for versions of a singlefamily house placed in Växjö in southern Sweden. Temperature and energy requirements were compiled in conjunction with various climate scenarios, building energy efficiency levels and building technology solutions. The results show that indoor temperatures could reach extremely high levels unless the solar transmittance is limited, and the house is cooled with active or passive cooling. The problem is exacerbated when the house is built according to stricter energy regulations.

I dagens industrier förekommer det ofta flaskhalsar och onödiga förluster i produktionslinjer. Det medför att en implementering av underhållsarbete i form av förebyggande underhåll och optimering av delar i produktionen är viktiga för att bibehålla en effektiv och hög kvalite. I Scania så försöker man ständigt förbättra produktionen med att införa automation, automatisering och optimering på alla aspekter när det gäller resultat och även hälsa för individen. För att eliminera alla slöserier skapar Scania grunden för ett kvalitativt förarbete inom förbättrings lägen och Scania har gjort detta ända sen företaget startade under tidigt 1900-tal. Denna rapport ämnar sig åt att jämföra nuläget för kylsystemet i det norra området i Scania med potentialen till ett förbättrings läge. Hela Scanias processkyla och komfortkyla försörjs av en kylcentral i det norra området och med vatten från mälaren förses det norra området med den kyla som processerna i produktionen kräver. Rapporten kommer bara att ägna tid och resurser att frambringa potential och optimerings punkter för processkyla, och inte komfortkyla som är tillägnad för kontor och arbetsrum. Litteraturstudien har utförts med datainsamling genom Scanias tidigare media utredningar, arkiv, och även gå&amp;se på Scanias olika byggnader där kartläggning av process kylan har varit i fokus. Resultaten säkerställde att variationer av förbättringslägen kan medföra en optimerad process för hur processkyla(ΔT) kan höjas och därmed höja nyttjandegraden för Scanias fjärrkyla i det norra området. Slutsatserna som studien påvisar är förbättringslägen för fyra slutanvändare som använder fjärrkylan idag och en optimerad framledningen utav kylan så att process kylan används på ett så optimalt sätt som möjligt. / In today's industries, there are often bottlenecks and unnecessary losses in production lines. This means that an implementation of maintenance work in the form of preventive maintenance and optimization of parts in production are important to maintain efficiency and high quality.Scania constantly strives to improve production by introducing automation and optimization in all aspects in terms of results and also for the health of the individual. To eliminate all waste, Scania creates the basis for qualitative preparation in areas for improvement, and Scania has done this ever since the company started in the early 20th century. This report aims to compare the current situation for the cooling system in the northern area of Scania with the potential for an improvement. The entire Scania process cooling and comfort cooling is supplied by a cooling center in the northern area and with water from the lake Mälaren, the northern area is supplied with the cooling that the processes in production require. The report will only have the time and resources to generate potential and optimization points for the process cooling, and not the comfort cooling that is for offices and workrooms, etc. The literature study has been carried out with data collection through Scania's previous media investigations, archives, and also go&amp;look at Scania's various buildings where mapping of the cooling process has been in focus. The results ensured that variations in improvement modes can lead to an optimized process for how process cooling can be increased and thereby increase the utilization rate of Scania's district cooling in the northern area. The conclusions that are studied show improvement modes for four end users who use the district cooling today and improve the flow out of the cold water so that the process cooling is used in the most optimal way possible.

I dagens industrier förekommer det ofta flaskhalsar och onödiga förluster i produktionslinjer. Det medför att en implementering av underhållsarbete i form av förebyggande underhåll och optimering av delar i produktionen är viktiga för att bibehålla en effektiv och hög kvalitet. I Scania så försöker man ständigt förbättra produktionen med att införa automation, automatisering och optimering på alla aspekter när det gäller resultat och även hälsa för individen. För att eliminera alla slöserier skapar Scania grunden för ett kvalitativt förarbete inom förbättrings lägen och Scania har gjort detta ända sen företaget startade under tidigt 1900-tal. Denna rapport ämnar sig åt att jämföra nuläget för kylsystemet i det norra området i Scania med potentialen till ett förbättrings läge. Hela Scanias processkyla och komfortkyla försörjs av en kylcentral i det norra området och med vatten från Mälaren förses det norra området med den kyla som processerna i produktionen kräver. Rapporten kommer bara att ägna tid och resurser att frambringa potential och optimerings punkter för processkyla, och inte komfortkyla som är tillägnad för kontor och arbetsrum. Litteraturstudien har utförts med datainsamling genom Scanias tidigare mediautredningar, arkiv, och även gå&amp;se på Scanias olika byggnader där kartläggning av process kylan har varit i fokus. Resultaten säkerställde att variationer av förbättringslägen kan medföra en optimerad process för hur processkyla (ΔT) kan höjas och därmed höja nyttjandegraden för Scanias fjärrkyla i det norra området. Slutsatserna som studien påvisar är förbättringslägen för fyra slutanvändare som använder fjärrkylan idag och en optimerad framledning utav kylan så att process kylan används på ett så optimalt sätt som möjligt. / In today's industries, there are often bottlenecks and unnecessary losses in production lines. This means that an implementation of maintenance work in the form of preventive maintenance and optimization of parts in production are important to maintain efficiency and high quality. Scania constantly strives to improve production by introducing automation and optimization in all aspects in terms of results and also for the health of the individual. To eliminate all waste, Scania creates the basis for qualitative preparation in areas for improvement, and Scania has done this ever since the company started in the early 20th century. This report aims to compare the current situation for the cooling system in the northern area of Scania with the potential for an improvement. The entire Scania process cooling and comfort cooling is supplied by a cooling center in the northern area and with water from the lake Mälaren, the northern area is supplied with the cooling that the processes in production require. The report will only have the time and resources to generate potential and optimization points for the process cooling, and not the comfort cooling that is for offices and workrooms, etc. The literature study has been carried out with data collection through Scania's previous media investigations, archives, and also go%look at Scania's various buildings where mapping of the cooling process has been in focus. The results ensured that variations in improvement modes can lead to an optimized process for how process cooling can be increased and thereby increase the utilization rate of Scania's district cooling in the northern area. The conclusions that are studied show improvement modes for four end users who use the district cooling today and improve the flow out of the cold water so that the process cooling is used in the most optimal way possible.

När byggnader projekteras används klimatfiler från 1981-2010 för att dimensionera konstruktionen och energisystemet. Detta leder till att byggnader dimensioneras för ett klimat som varit och inte ett framtida klimat. SMHI har tagit fram olika klimatscenarier för framtiden som beskriver möjliga utvecklingar klimatet kan ta beroende på fortsatt utsläpp av växthusgaser. Dessa scenarier kallas för RCP (Representative Concentration Pathways). I denna studie används två olika klimatscenarier, RCP4,5 och RCP8,5. Siffran i namnet står för den strålningsdriving som förväntas uppnås år 2100. I RCP4,5 kommer medelårstemperaturen öka med 3 °C fram till år 2100 jämfört med referensperioden 1961-1990.  För samma tidsperiod sker en ökning på 5 °C enligt RCP8,5.  Ett flerbostadshus certifierad enligt Miljöbyggnad 2.2 nivå silver placerat i Vallentuna i Stockholms län används i denna studie som referensbyggnad. Byggnaden simuleras i programmet IDA ICE där den utsätts för RCP4,5 och RCP8,5. Resultatet visar att byggnaden inte skulle klara av kraven för Miljöbyggnad 2.2 gällande termiskt klimat sommar i något av de två klimatscenarierna. De operativa temperaturerna blir för höga i byggnaden utan att tillsätta komfortkyla.  Byggnaden ändras för att se vilka faktorer som kan förbättra resultatet gällande det termiska klimatet. Resultatet visar att värmelagringsförmåga hos byggmaterial och solavskärmning har störst påverkan på det termiska klimatet.  I studien gjordes flertal olika kombinationer av byggnadsutformningar. Enbart kombinationen av en tung stomme av betong tillsammans med fönster med lägre g-värde klarar kraven för Miljöbyggnad 2.2 i RCP4,5 och RCP8,5 utan komfortkyla. Kombinationen får lägst energianvändning i RCP8,5 av de olika kombinationerna som testats i studien.  En kombination av tung stomme av KL-trä med lågt U-värde, fönster med lägre g-värde och komfortkyla får lägst energianvändning i grundklimatet och RCP4,5 av de olika kombinationerna som testats i studien trots användningen av komfortkyla.  Frågan om vilket alternativ som är bäst ur ett hållbarhetsperspektiv är svårt att svara på. Det finns många aspekter som behöver tas i hänsyn till som byggnadens totala klimatavtryck både i tillverkning och användning. Oavsett val av konstruktion är det viktigt att projektera för att komfortkyla och solavskärmning skall kunna appliceras när ett varmare klimat råder. / When buildings are designed climate files from 1981 to 2010 are used to construct the building and its energy system. This leads to building being designed to a climate that has been and not to a future warmer climate that will come. SMHI has developed different climate scenarios for the future that describe different paths the climate can take depending on continued emissions of greenhouse gas. This climate scenarios are called RCP (Representative Concentration Pathways) In this study two of the climate scenarios, RCP4,5 and RCP8,5 are used. The number in the name stands for the radiation forcing that is expected in the year 2100.  In RCP4,5 the mean average air temperature will increase with 3 °C until year 2100 compared to the reference period 1961-1990. In the same time period RCP8,5 will increase with 5 °C.  An apartment building certified according to Miljöbyggnad 2.2 level silver placed in Vallentuna, Stockholms län is used as a reference building. The building is simulated through the simulation software program IDA ICE where it´s exposed to RCP4,5 and RCP8,5. The results demonstrate that the reference building would not meet Miljöbyggnad 2.2 requirement in the indicator about thermal comfort during summer. The operative temperature in the building is too high unless comfort cooling is used.  The design of the building changes to see what factors can improve the results regarding the thermal comfort. The results demonstrate that thermal conductivity and solar shading has the greatest impact on thermal comfort.  In this study several combinations of different building designs were made. Only the combination of a concrete frame with windows with low g-value met the requirement of Miljöbyggnad 2.2 regarding the thermal comfort during summer without using comfort cooling in RCP4,5 and RCP8,5. The combination had the lowest energy demand in RCP8,5 of all the combinations tested in the study.  A combination of cross laminated wood frame with low U-value, windows with low g-value and comfort cooling had the lowest energy demand in the original climate file and RCP4,5 despite the use of comfort cooling.  The questing about which building construction is the best from a sustainable perspective is difficult to answer. To answer that question the building´s total climate footprint in both production and use must be calculated. Regardless of the choice of building construction it is important to have in mind when designing a building that comfort cooling and solar shading should be easily applied when a warmer climate will prevail.