Målet med denna studie är att ta fram en metodik och beräkningsmodell för att beräkna återladdningsmängd och dess effekter på ett bergvärmesystem som kan användas tillsammans med simuleringsverktyget för bergvärmesystem Earth Energy Designer (EED) och som kan hantera olika återladdningsmetoder. Syftet med studien är att automatisera och effektivisera beräkningen av optimal återladdning.  För att utföra detta skapades en beräkningsmall i Microsoft Excel. I mallen kan användaren importera effekter från den valda återladdningsmetoden, beroende på bergvärmesystemets värmebärartemperaturer. I de fall som återladdningeffekten är beroende av utomhustemperaturen kan även dessa importeras i mallen. Därefter, så kan användaren simulera bergvärmesystemet i EED där temperaturer beräknas. Dessa kan sedan importeras till beräkningsmallen och effekter beroende på de aktuella temperaturerna kan beräknas. Effekterna kan sedan bli exporterade till EED och bergvärmesystemet kan återigen simuleras och nya temperaturer uppstår. Denna process måste repeteras tills dess att konvergens uppnåtts och temperaturerna slutar ändras mellan simuleringarna. Den utvecklade beräkningsmodellen och metodiken har sedan tillämpats på en fallstudie där det projekterade bergvärmesystemet ska leverera värme till en förskola i Luleå kommun. Detta GSHP-system har 16 borrhål, dimensionerat för att möta förskolans värmebehov och därav är det väldimensionerat. På grund av implementeringen av återladdning så har antalet borrhål reducerats så att bergvärmesystemet blir underdimensionerat, effekterna av återladdning på detta system har utvärderats och jämförts med det väldimensionerade bergvärmesystemet. Fyra fall av återladdning har blivit implementerade. I samtliga fall har bergvärmesystemet återladdats med kylmedelkylare men återladdningseffekten och energin har varierat mellan de olika fallen.  Resultaten visade att genom återladdningen kan både temperaturen på värmebäraren i borrhålen och COP höjas. Detta leder till att energin som behöver tillföras värmepumpen minskar liksom driftkostnaden för densamma. Vid en ekonomisk analys för det väldimensionerade, underdimensionerade bergvärmesystemet utan återladdning samt de fallen där återladdning implementerats visade resultaten dock att den totala livscykelkostnaden blev större för de fallen med återladdning än de fallen utan. Detta beror på att både den totala drift och installationskostnaden för systemen blir större när återladdningen implementerats än när det inte görs. Detta trots att investeringskostnaden för borrhålen minskar när antalet borrhål minskar samt att energin som krävs till värmepumpen minskar när återladdning implementerats. Slutsatsen som kan dras av studien är att en beräkningsmodell och metodik för att beräkna återladdning och dess effekter på ett bergvärmesystem kunde skapas. Modellen och metodiken kan också användas tillsammans med EED för flera typer av återladdning men i denna studie har den enbart implementeras med en återladdningsmetod. Rörande effekterna av återladdning med den implementerade återladdningsmetoden på borrhålen, så visade resultatet att återladdning med kylmedelkylare i detta fall inte är ekonomiskt lönsamt och ska bara implementerats om det är något som krävs om det till exempel skulle vara begränsad yta för borrning av borrhål. Detta är dock något som måste beräknas i varje enskilt fall av återladdning.

Syftet med detta arbete var att undersöka om olika utökningar av ett passivt borrhålslager kan påverka dess långsiktiga prestanda ur ett ekonomiskt samt ett tekniskt perspektiv. Målet var att genom överdimensionering av borrhålslagret försöka sänka de långsiktiga driftkostnaderna och därmed minska dess totala livscykelkostnader samt förlänga lagrets tekniska livslängd.  För detta gjordes en fallstudie på ett projekterad borrhålslager belägen i Luleå kommun som projekterades av WSP till Alviksskolans alternativa bergvärmeanläggning. Borrhålslagret som från början består av 16 borrhål vardera med 300 meters djup utökades eller överdimensionerades genom addering av borrhål samt ökning av dess totala djup. Kombinationerna av dessa utökningsalternativ sammanställdes i olika fall som sedan utvärderades ekonomiskt samt tekniskt ur ett långtidsperspektiv. Fem olika fall undersöktes där ett borrhål adderades för varje fall med 16 borrhål som utgångspunkt i det första fallet upp till 20 borrhål i det femte fallet. Dessa kombinerades med tre olika borrhålsdjup på 300,- 350- samt 400 meter. Genom att addera borrhål samt öka dess totala djup kan medeltemperaturen av i borrhålslagret cirkulerande köldbärarvätskan ökas samt dess nedkylningstakt med åren minskas som kan förbättra bergvärmesystemets långsiktiga prestanda. Förbättringen av prestandan medför minskad energikonsumtion och därmed sänkta driftkostnader som under en längre tid kan medföra sänkta livscykelkostnader. För att se hur köldbärarvätskans temperatur i borrhålslagret påverkas hos de utökade fallen simulerades dess temperaturutveckling med hjälp av programvaran EED. Utifrån de simulerade temperaturprofilerna hos de utökade borrhålslagren räknades sedan den teoretiskt maximala COP ut samt dess degraderingstakt med tiden som för varje undersökta fall jämfördes med den ursprungligen projekterade lagrets uträknade maximala COP och dess degraderingstakt. På så sätt räknades en teoretisk procentuell förbättring fram av systemets långsiktiga prestanda hos de överdimensionerade fallen. Av dessa kunde sedan minskandet av energikonsumtionen hos de utökade fallen räknas ut varav dess livscykelkostnader kunde beräknas. Temperaturutvecklingen av köldbärarvätskan som simuleringarna visade hos de undersökta fallen plottades också upp i grafer för att se hur borrhålslagrets tekniska livslängd påverkas av de applicerade utökningarna.  Resultaten visar att det långsiktigt inte är lönsamt att överdimensionera ett borrhålslager utifrån de beräknade livscykelkostnaderna. Hos alla de studerade fallen är livscykelkostnaderna av de överdimensionerade borrhålslagren alltid högre än av den ursprungligen projekterade borrhålslagret vilket resulterar alla dessa i ekonomiska förluster i slutändan. Det beror på de höga extra investeringskostnaderna som olika utökningar av borrhålslagret medför vilket inte kan kompenseras av den minskade energikonsumtionen. Tekniska livslängden förlängs däremot hos alla utökade fall vilket är en teknisk fördel som kan framtidssäkra borrhålslagret. Generellt presterar utökning mot djupet bättre än utökning av adderade borrhål både ur ett ekonomiskt och ett tekniskt perspektiv. Då energikonsumtionen minskar hos alla de undersökta utökade fallen blir också borrhålslagret mindre beroende av extern elproduktionen som indirekt kan minska användningen av fossila bränslen. Reducering av fossila bränslen till elproduktion kan därmed mildra koldioxidutsläppet och sakta ner globala uppvärmningen. Slutsatsen som kan alltså dras är att överdimensioneringen av ett borrhålslager i norra Sverige är ekonomiskt inte en fördelaktig investering på grund av de höga investeringskostnaderna som detta medför. Förlängningen av den tekniska livslängden samt minskandet av externa elproduktionen kan däremot vara fördelaktigt i längden.Arbetet begränsas av just den specifika fallstudien som görs på Alviksskolans projekterade bergvärmeanläggning. Den specifika platsen gör att endast unika utformningar kan appliceras på den tillgängliga ytan som tillsammans med platsspecifika klimatet gör att resultaten av denna studie inte kan generaliseras för andra borrhålslager belägna på andra platser. Framtida arbeten inom ämnet skulle därför kunna undersöka överdimensioneringar i andra klimat samt utvärdera långsiktiga effekterna av färre borrhål i kombination med djupare borrningar. / The purpose of this work was to investigate whether different expansions of a geothermal borehole field can affect its long-term performance from an economical as well as a technical perspective. The goal was to try to reduce the long-term operating costs and reduce its total life cycle costs by over-dimensioning the borehole field, as well as extending its technical lifetime. For this, a case study was made on a projected borehole field in Luleå municipality which was designed by WSP for Alviksskolan's alternative ground source heat pump (GSHP) system. The borehole field, which initially consists of 16 boreholes each with a depth of 300 meters, was expanded or over-dimensioned by adding boreholes and increasing their total depth. The combinations of these expansion options were compiled in different cases, which were then evaluated economically and technically from a long-term perspective. Five different cases were investigated where a borehole was added for each case with 16 boreholes as a starting point in the first case up to 20 boreholes in the fifth case. These were combined with three different borehole depths of 300, 350 and 400 meters. By adding boreholes and increasing their total depth, the average temperature of the coolant circulating in the boreholes can be increased and its cool-down rate reduced over time, which can improve the long-term performance of the GSHP system. The improvement in performance leads to reduced energy consumption and thus lower operating costs, which over a longer period can lead to lower life cycle costs. To see how the temperature of the coolant in the boreholes is affected when the cases are extended, its temperature development over time was simulated using the EED software. Based on the simulated temperature profiles of the extended borehole fields, the theoretical maximum COP and its degradation rate over time were then calculated, which for each investigated case were compared with the calculated maximum COP of the originally dimensioned borehole field and its degradation rate. In this way, a theoretical percentage improvement of the system's long-term performance in the oversized cases could be achieved. From these, the reduction in energy consumption of the extended cases could then be calculated, from which its life cycle costs could be acquired. The temperature evolution of the coolant obtained from the simulations of the investigated cases was also plotted in graphs to see how the technical life of the borehole layer is affected by the applied expansions. The results show that in the long term it is not financially profitable to oversize a well-dimensioned borehole field based on the calculated life cycle costs. For all the studied cases, the life cycle costs of the oversized variants are always higher than for the originally dimensioned borehole field, which results all these in financial losses in the long-term. This is due to the high additional investment costs that various expansions of the borehole field entail, which cannot be compensated by the reduced energy consumption. However, the technical lifetime is extended in all the extended cases, which is a technical advantage that can future proof the borehole field. In general, expansion towards depth performs better than expansion of added boreholes from both an economic and a technical perspective. As energy consumption decreases in all the investigated expanded cases, the borehole also becomes less dependent of external electricity production which can indirectly lower the usage of fossil fuels. Reduction of fossil fuels for electricity production can thus mitigate CO2 emissions and slow down global warming. The conclusion that can thus be drawn is that the over-dimensioning of a borehole field in northern Sweden is not economically an advantageous investment due to the high investment costs involved. The extension of the technical lifespan and the reduction of external electricity production can, however, be beneficial in the long run.The work is limited by the specific case study that is done on Alviksskolan's projected GSHP system. The specific location means that only unique designs can be applied to the available land area at the school which together with the site-specific climate means that the results of this study cannot be generalized to other borehole fields in other locations. Thus, future work on the subject could investigate oversizing in other climates as well as evaluate long-term effects of fewer boreholes in combination with deeper drilling.

Energikriser och hållbarhet sätter en prägel på fastighetsbranschen och tvingar företagen att enligt lag göra åtgärder för att dra ner på energiförbrukningen. Redan 2012 kom energieffektiviseringsdirektivet (EED) och efter ändringar i direktivet 2019 fick principen om “energieffektivitet först” rättslig grund. Kort därefter blev det ett lagkrav för svenska företag att implementera IMD av tappvarmvatten i sitt fastighetsbestånd, men är IMD av tappvarmvatten verkligen ekonomiskt lönsamt och rätt väg ifall energieffektivitet är det slutliga målet? Studien syftar till att undersöka vilka är påföljderna av lagkravet från 1 juni 2022 gällande implementeringen av individuell mätning och debitering av tappvarmvatten i nyproduktion av flerbostadshus. Hur ser det faktiskt ut i praktiken och vilken avvägning fastighetsbolagen behöver göra gällande energieffektiva lösningar som bidrar till en förbättrad miljö kontra ekonomisk lönsamhet?   Vi har använt oss av en kvalitativ metod där det empiriska materialet grundar sig i sju semistrukturerade intervjuer med respondenter från några av de största fastighetsbolagen i Sverige som arbetar med flerbostadshus. Med hjälp av tidigare forskning och vår teoretiska referensram har vi kunnat analysera det empiriska materialet.  Resultatet visar att IMD av tappvarmvatten främst används som ett verktyg för att skapa rättvisa vid kostnadsfördelningen av vattenförbrukningen. De positiva påföljderna har lett till en ökad miljömedvetenhet bland hyresgästerna och sänkt vattenförbrukning, medan de negativa påföljderna är eventuella försämrade finansiella värden och ökade kostnader. / Energy crises and sustainability are leaving their mark on the real estate industry, forcing companies to take action to reduce energy consumption as required by law. The Energy Efficiency Directive (EED) was already introduced in 2012, and after amendments to the directive in 2019, the "energy efficiency first" principle gained a legal basis. Shortly thereafter, it became a legal requirement for Swedish companies to implement Individual Metering and Billing (IMD) in their property portfolios. However, is IMD truly economically viable and the right path if energy efficiency is the ultimate goal? This study aims to examine the consequences of the legal requirement from June 1, 2022, regarding the implementation of individual metering and billing for domestic hot water innew multi-dwelling buildings. What does the actual situation look like in practice, and what trade-offs do real estate companies need to make regarding energy-efficient solutions that contribute to an improved environment versus economic profitability? We have applied a qualitative method, where the empirical material is based on seven semi-structured interviews with respondents from some of the largest real estate companies in Sweden that work with multi-dwelling buildings. By using previous research and our theoretical framework, we have been able to analyze the empirical material. The results indicate that IMD for water is primarily used as a tool to promote fairness in the allocation of water consumption costs. The positive consequences have led to increased environmental awareness among tenants and reduced water consumption, while the negative consequences are potential negative impacts on financial values and increased costs.

In 2013, Stockholms Hamnar began a development project for Värtahamnen, one of Stockholms most important harbors, and also decided to build a new ferry terminal that is better suited to meet the increasing capacity demand. The new terminal will feature a borehole storage that will be used to cover the building’s heating and cooling demands. The boreholes have already been drilled and currently the construction of the building is being planned. The overall objective of this project is to study the new terminal and its borehole storage regarding certain input parameters (such as internal heat gains and the U-value of windows) that affect the building’s annual heating and cooling demands, as well as long-term temperature of the borehole storage. To do this, two modeling programs are used: IDA ICE and EED (Earth Energy Designer). The project focuses on three main parts. Part one is a sensitivity analysis of internal loads and construction specific parameters that shows how a variation in these affects the heating and cooling demands. To accomplish this, several models are created and simulated in IDA ICE. In part two, the long-term ground temperature is studied for two of the models analyzed in part one. This is done in both IDA (through a new borehole module) and EED, followed by a comparison of these results. The last part presents the possible amount of free cooling that can be taken from the ground. This estimation is made through simulations in EED, using altered load profiles of the two previously mentioned models. Additionally, this part covers the effects of a changed borehole configuration (number of boreholes, depth, layout, etc.). The results of the first part (the sensitivity analysis) show that there is a rather large variation in annual heating and cooling demands depending on what approach is used for estimating a reasonable amount of internal loads. One way to do this is to first determine the maximum possible load in each zone and then, when simulating the annual energy demand, reduce the total load in the whole building by a certain factor. Another approach is to, from the start of the building modeling, more accurately try to estimate the average amount of internal loads in each zone. In the second part, due to unbalanced load profiles for both analyzed models, the temperature of the borehole storage will increase over time if there is no limitation of the amount of cooling taken from the ground. The results of IDA generally agree with those of EED. In the last part of the project it is shown that a thermally more favorable borehole installation could increase the relative amount of free cooling from the ground, compared to the current installation.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Due to the growing share of renewable energy in countries' power systems, the need for precise forecasting of electricity consumption will increase. This paper considers two different approaches to time series forecasting, autoregressive moving average (ARMA) models and recurrent neural networks (RNNs). These are applied to Swedish electricity consumption data, with the aim of deriving simple yet efficient predictors. An additional aim is to analyse the impact of day of week and temperature on forecast accuracy. The models are evaluated on both long- and mid-term forecasting horizons, ranging from one day to one month. The results show that neural networks are superior for this task, although stochastic seasonal ARMA models also perform quite well. Including external variables only marginally improved the ARMA predictions, and had somewhat unclear effects on the RNN forecasting accuracy. Depending on the network model used, adding external variables had either a slightly positive or slightly negative impact on prediction accuracy.

La protéine humaine EED appartient à la famille des «Polycomb». Elle intervient dans la régulation génique. Elle jouerait aussi un rôle dans le cycle du virus de l'immunodéficience humaine (VIH-1) en participant au transport du complexe de préintégration et en facilitant la réaction d'intégration. EED a été surproduite afin d'être cristallisée seule et en complexe avec les protéines virales IN, MA et Nef. Un modèle de EED a été construit par homologie structurale. D'après nos expériences de « phage display », les régions susceptibles d'interagir avec les partenaires viraux se situent sur des boucles de ce modèle.<br />La bactérie psychrophile P. haloplanktis produit la cellulase Cel5G. Les structures de cette cellulase seule et en complexe avec le cellobiose, ont été déterminées à haute résolution par remplacement moléculaire. La cellulase Cel5A de la bactérie mésophile E. chrysanthemi a été utilisée comme modèle. Nos résultats permettent de mieux comprendre les déterminants structuraux responsables de l'adaptation des enzymes aux basses températures.

The ground source resources are becoming more and more popular and now the ground source heat pumps are frequently used for heating and cooling different types of buildings. This thesis aims at giving a contribution in the development of the thermal modelling of borehole heat storage systems. Furthermore, its objective is to investigate the possibility of implementing of a GSHP (ground source heat pump) with vertical boreholes, in order to deliver the heating and cooling demand for a passive house and to emphasize some certain advantages of this equipment even in the case of a small building (e.g. residential house). A case study is presented to a suitable modelling tool for the estimation of the thermal behaviour of these systems GSHP by combining the outcome from different modelling programs. In order to do that, a very efficient residential solar house (EFden House – a passive residential single-family house, which was projected and built in Bucharest with academic purposes) is being analysed. The numerical results are produced using the software DesignBuilder, EED (Earth Energy Designer) and a sizing method for the length of the boreholes (ASHRAE method). The idea of using 2 different modelling programs and another sizing method for the borehole heat exchanger design (ASHRAE method) is to make sure that all the calculations and results are valid and reliable when analysing such a system theoretically (in the first phases of implementing a project), before performing a geotechnical study or a thermal response test in order to assess the feasibility of such a project beforehand. The results highlight that the length of the borehole, which is the main design parameter and also a good index in estimating the cost of the system, is directly influenced by the other fundamental variables like thermal conductivity of the grout, of the soil and the heat carrier fluid. Also, some correlations between these parameters and the COP (coefficient of performance) of the system were made. The idea of sizing the length of boreholes using two different methods shows the reliability of the modelling tool. The results showed a difference of only 2.5%.  Moreover, the length of borehole is very important as it was calculated that can trigger a difference in electricity consumption of the GSHP up to 28%. It also showed the fact that the design of the whole system can be done beforehand just using modelling tools, without performing tests in-situ. The method aims at being considered as an efficient tool to estimate the length of the borehole of a GSHP system using several modelling tools. / <p>The presentation was made via Skype due to the programme being online based</p>

The thermal response of a borehole field is often described by non‐dimensional response factors called gfunctions.The g‐function was firstly generated as a numerical solution based on SBM (Superposition BoreholeModel). An analytical approach, the FLS (Finite Line Source), is also accepted for generating the g‐function. In thiswork the potential to numerically produce g‐functions is studied for circular borehole fields using the commercialsoftware COMSOL. The numerical method is flexible and allows the generation of g‐functions for any boreholefield geometry. The approach is partially validated by comparing the solution for a square borehole field containing36 boreholes (6x6) with g‐functions generated with the FLS approach and with the program EED (Earth EnergyDesigner). The latter is based on Eskilsons SBM, one of the first documents where the concept of g‐functions wasintroduced. Once the approach is validated, the square COMSOL model is compared with a circular geometryborehole field developed by the same method, consisting of 3 concentric rings having 6, 12, and 18 boreholes.Finally the influence on the circular geometry g‐function is studied when connecting the boreholes in radial zoneswith different thermal loads. / Den termiska responsen för ett borrhålsfält beskrivs ofta med den dimensionslösa responsfunktionen kallad gfunktion.Responsfunktionen togs först fram som en numerisk lösning med SBM (Superposition Borehole Model).En analytisk metod, FLS (Finite Line Source) är också accepterad för framtagandet av g‐funktioner. I det här arbetetundersöks förutsättningarna att numeriskt ta fram g‐funktioner för cirkulära borrhålsfält genom att använda detkommersiella simuleringsprogrammet COMSOL Multiphysics. Den numeriska metoden är flexibel och kananvändas för alla typer av borrhålsgeometrier. Metoden att använda COMSOL valideras delvis genom att jämföraresultatet för ett kvadratiskt borrhålsfält innehållande 36 borrhål (6x6) med lösningar framtagna med FLS och meddimensioneringsprogrammet EED (Earth Energy Designer). Det senare har sin grund i Eskilsons SBM, ett av deförsta arbeten där begreppet g‐funktion introducerades. När metoden att använda COMSOL verifierats, jämförsden kvadratiska borrhålsmodellen med en cirkulär borrhålskonfiguration, upprättad med samma metod,innehållande 3 koncentriska ringar om vardera 6, 12, 18 borrhål. Slutligen undersöks hur den termiska responsenpåverkas då borrhålen i ett cirkulärt borrhålsfält kopplas samman och grupperas i radiella zoner med olika termiskalaster. / SEEC Scandinavian Energy Efficiency Co.

GSHP systems are common in Sweden but there are few evaluations quantifying the performance of the systems and highlighting problem that occurs during operations. The research project Annex 52 Long-term performance measurement of GSHP systems serving commercial, institutional and multifamily building part of IEA HPT TCP proves the need to systematically be able to evaluate GSHP systems. This thesis aims to expand the knowledge of how to evaluate GSHP systems and provide case studies for Annex 52. Three residential ground source heating systems used for heating has been evaluated and analyzed in this study. The evaluation has consisted of three parts. The first part analyzes the operation and stability of the GSHP systems. The second part consist of a detailed study of the performance of the GSHP systems. The seasonal performance factor has been calculated for different system boundaries based on the work done by SEPEMO. In addition, a method on how to evaluate the efficiency of the heat pumps based on the two temperature levels, source side temperature and the heat sink temperature, that the heat pump is operating at throughout a year has been developed within this thesis. This has included a method on how to normalize the temperatures based on the operation of the heat pump in order to quantify one temperature for each the two temperature levels. The third part consist of a comparison of the mean secondary fluid temperature between the calculated temperature using the software EED and the measured temperatures. This includes a comparison evaluation and sensitivity analysis on input parameters during the design of the borehole heat exchanger fields. This study has expanded the available reference cases of GSHP systems in Sweden. It also can be used as a guideline for those who will evaluate future GSHP systems. Designers of GSHP system will also benefit from the recommendations listed in this thesis regarding instrumentation and possible problems that may occur. The results show that the evaluation successfully managed to quantify the performance and operational issues that have occurred for each system. The method developed in this study was able to quantify the operation of the different systems based on the temperature levels and can be used for future GSHP evaluations of similar system type. / Bergvärmesystem är vanligt förekommande i Sverige men trots detta finns det få studier där prestandan har utvärderats och de vanligt förekommande problemen under drift har belysts. Forskningsprojektet Annex 52 Annex 52 Long-term performance measurement of GSHP systems serving commercial, institutional and multi-family building som är en del av IEA HPT TCP visar på behovet av att systematisk utvärdera bergvärmesystem. Detta examensarbete syftar till att utveckla och bidra till kunskap om hur bergvärmesystem kan utvärderas och att bidra med exempelstudier till Annex 52. Inom detta examensarbete har tre bergvärmesystem som betjänar flerbostadshus utvärderats och analyserats. Utvärderingen bestod av tre analyser. I den första analyserades driften av bergvärmesystemen och hur stabilt systemet har varit historiskt. Detta följdes av en detaljerad analys av olika nyckeltal för bergvärmesystemen. Årsverkningsgraden har beräknats för olika gränsdragningar vilka baseras på det tidigare arbetet utfört av SEPEMO. Inom detta examensarbete har även en metod tagits fram för att utvärdera verkningsgraderna för en värmepump baserat på de två temperaturnivåerna, köldbärarsidan och värmebärarsidan, som värmepumpen arbetar med under ett år. Till detta har en metod tagits fram om hur temperaturen kan normaliserats baserat på driften av värmepumparna för att kvantifiera en temperatur vardera för de två temperaturnivåerna. I den tredje utvärderingen jämfördes den beräknade medelfluidtemperaturen av köldbäraren i borrhålen med den uppmätta temperaturen. Till detta utfördes en känslighetsanalys av hur indata av dessa beräkningar påverkar resultaten.