The production industry is getting more and more automated and that implies higher energy consumption. With the increasing awareness of the earth limited resources and the increasing energy prices, energy conservation grows in relevance, both due to cost reduction and environmental benefits. One way to conserve energy is to optimize the energy usage within the business and reduce the losses. Regenerative braking is already in use today for this purpose in vehicles. The aim of this thesis is to investigate how regenerative braking can be fitted into the production industry and what adaptations need to be made. This thesis is based on an earlier study that has set up a mathematical model for energy regeneration in mechatronic systems and the goal of this thesis is to build a test rig and verify the correctness of these models. One suggested improvement to the automotive systems are the introduction of super capacitors as a secondary energy source because they can charge more rapidly compared to batteries which is required during the expected fast accelerations. In the performed tests an efficiency improvement of 10 % was shown. The earlier study however suggests an efficiency rate of 60% but those models do not include frictional nor electrical losses. The results are complemented by a discussion were a number of changes to the design is proposed. A different motor control system would significantly enhance the rig and a result more like the expected can be achieved. / Det ökade antalet elektromekaniska maskiner i industriella tillämpningar medför en ökad energianvändning. Då våra begränsade resurser mer och mer belyses i media och med stigande energipriser ökar intresset hos företagen för att minska sin energianvändning, dels för att reducera sina kostnader och dels för att minska den miljöbelastning slutprodukten medför. Ett sätt att göra detta är att minska energiförlusterna inom sin produktion. Regenerativ bromsning är en teknik som används i fordon idag och kan användas för detta syfte. Detta arbete ska undersöka hur sådan teknik kan användas i tillverkningsindustrin och vilka förändringar som måste göras. Ett tidigare arbete har satt upp teoretiska modeller för detta och det här arbetet syftar till att bygga en tesrigg för att praktiskt undersöka modellernas korrekthet. En förbättring mot det system som används i dagens bilar är att införa superkondensatorer som parallell energikälla då dessa är snabbare på att lagra energi än ett batteri och därför passar bättre för de snabba accelerationer och retardationer som förekommer i industriprocesser. De genomförda testerna påverkades negativt av vissa begränsningar i hårdvaran men resultatet visar ändå att regenereringen kan återföra 10 % av energin till kondensatorerna, det motsvarar däremot inte den mängden som de tidigare uppsatta modellerna förutspådde. Orsakerna är olika förluster i systemet som inte modellerna tar hänsyn till. De viktigaste förlustfaktorerna beror på friktion och styrningen av elektroniken. Med en annan typ av motorstyrning kan förlusterna minskas och ett resultat mer likt det förväntade uppnås.

Världen står inför stora utmaningar berörande klimat och miljö vilket är direkt kopplat till energianvändning. Globalt sett ökar energibehovet hela tiden samtidigt som en stor del av energimixen fortfarande utgörs av fossila bränslen. Industrier är den sektor som står för den största energianvändningen, hela 38 % både globalt och lokalt i Sverige. För att kunna uppnå de mål som satts, bland annat FN:s globala mål och målen som ingår i Parisavtalet, så måste energianvändningen i bland annat industrier minska. I denna rapport presenteras en fallstudie som gjorts på en industrianläggning med flera tillhörande byggnader belägen i Sverige. I fallstudien har en energikartläggning utförts och tillhörande energieffektiviseringsförslag har rekommenderats. Anläggningen är en stålindustri och tillverkar verktyg till gruvindustrin. Syftet med arbetet var att kartlägga energianvändningen, lokalisera åtgärder att rekommendera för energieffektivisering och därefter utföra LCC- och nuvärdeskalkyler på förslagen. Energikartläggningen utfördes både på industrianläggningens stöd-och produktionsprocesser, medan energieffektiviseringsförslagen fokuserade på industrianläggningens stödprocesser som innefattar belysning, ventilation, tryckluft, ånga, lokalkomfort, pumpning, tappvarmvatten, interna transporter samt övriga okategoriserade stödprocesser. Målet med det var att ge förslag på hur industrin ska kunna minska sin energianvändning, vilket gynnar industrin, både ur ett ekonomiskt och miljömässigt perspektiv. För energikartläggningen tillhandahölls information främst genom kommunikation med anställda på fallföretaget och observationer i anläggningen. Flertalet antaganden har även gjorts, de gjordes vid tillfällen som annan information inte fanns tillgänglig och när beräkningar förenklades. Studien gav en klar bild av hur mycket energi fallföretaget använder årligen och hur energin är fördelad på industrianläggningens processer. Den visade även att en mängd åtgärdsförslag kunde läggas fram för fallföretaget för att minska deras energianvändning. Förslag lades fram i någon form för alla stödprocesser. LCC- eller nuvärdeskalkyler utfördes även på alla stödprocesser förutom ventilation. Industrianläggningens totala energianvändning under år 2022 var ca 47 131 MWh. Skulle fallföretaget välja att utföra de rekommenderade åtgärder som föreslogs så skulle, utifrån de kalkyler som gjorts, den nya energianvändningen bli 42 861 MWh vilket resulterar i en energibesparing på 4 270 MWh/år och en kostnadsbesparing på ca 6 400 000 kr/år. / The world is facing major challenges concerning climate and the environment, which are directly linked to energy use. Globally, energy demand is constantly increasing, while a large part of the energy mix still consists of fossil fuels. Industries is the sector responsible for the largest energy use, 38% both globally and locally in Sweden. To achieve the goals that have been set, including the UN's global goals and the goals included in the Paris Agreement, energy use in industries, among other things, must decrease. This report presents a case study made at an industrial plant with several associated buildings located in Sweden. In the case study, an energy audit has been carried out and associated energy efficiency measures have been recommended. The facility is mainly a steel machining industry with some complementary processes. The purpose of the work was to audit the energy use, locate measures to recommend for energy efficiency and then perform LCC and present value calculations on the proposals. The energy audit was carried out on both the industrial plant's support and production processes, while the energy efficiency measures focused on the industrial plant's support processes, which include lighting, ventilation, compressed air, steam, local comfort, pumping, tap water, internal transports and other uncategorized support processes. The goal was to provide suggestions on how the industry can reduce its energy use, which benefits the industry, both from an economic and environmental perspective. For the energy audit, information was provided mainly through communication with employees at the case company and observations in the facility. Some assumptions have also been made, they were made on occasions when other information was not available and when calculations were simplified. The study gave a clear representation of how much energy the case company uses annually and how the energy is distributed among the industrial plant's processes. It also showed that several measures could be put forward for the case company to reduce their energy use. Proposals were presented in some form for all support processes. LCC or present value calculations were also performed for all support processes except ventilation. The industrial plant's total energy use in 2022 was approximately 47 131 MWh. Should the case company choose to carry out the recommended measures that were proposed, based on the calculations made, the new energy use would be 42 861 MWh, which results in an energy saving of 4 270 MWh/year and a cost saving of approximately 6 400 000 SEK/year.

År 2020 formulerade lastbilsproducenten Scania CV AB ett mål kring att minska sin energi-förbrukning med 25% till år 2025, med energiförbrukningen för år 2020 som baslinje. Effektiviseringen är nödvändig för att lastbilsproducenten ska kunna fortsätta bedriva ett hållbart och ansvarsfullt företagande. Denna studie utförs hos produktionsenheten DI (drivline-injektor), enheten tillverkar bränsleinsprutningssystem för verksamheten Cummins-Scania XPI Manufacturing. Syftet med arbetet är att identifiera energibesparingsaktiviteter samt föreslå eventuella energibesparingsåtgärder för att kunna stödja produktionsenheten DI med att nå energireduceringsmålet på 25%. En implementationsplan formuleras i syfte att presentera tidslinjen för åtgärdsförslagen. Metoden som tillämpas för att identifiera aktiviteterna är främst litteraturstudier. Dessa kompletteras med empiriska studier som utförs i syfte att tillhandahålla information om produktionsanläggningen. Energikonsumtionen i ursprungsläget samt energikonsumtion efter implementerad åtgärd beräknas för samtliga åtgärdsförslag. Åtgärderna som föreslås för att produktionsenheten ska reducera sin energiförbrukning är följande: • Införa helg- och kvällsavstängningar på maskiner• Införa helg- och kvällsänkningar (viloläge) på maskiner• Byta belysning till LED• Sänka temperatur till följd av implementation av LED-lysrör• Byta till filter med lägre tryckfall• Åtgärda tryckluftsläckage med förebyggande underhåll Implementeringen av följande åtgärder resulterar till en total energibesparing på 228,8 MWh per år. / The year 2020 the truck manufacturer Scania CV AB established a goal of reducing its energy consumption by 25% by 2025, with the year 2020 as its starting point. Reduction of energy consumption is necessary for the truck manufacturer in order to continue to conduct both sustainable as well as responsible business. This study is performed at the production unit DI (driveline-injector), the unit manufactures fuel injection systems for the company Cummins-Scania XPI Manufacturing. The purpose of the report is to identify energy saving activities, and additionally propose energy saving actions to be able to support the production unit DI in achieving the energy reduction target of 25%. A supplementary implementation plan is formulated in order to display the timeline for the presented activities. The method applied to formulate the activities is mainly literature studies from digital scientific publishing systems. Furthermore, are empirical studies performed in order to provide information from the facility. Calculations are performed to identify and present the results of the current energy consumption as well as the energy calculations after the proposed activities. The measures the field study presents for the production unit to reduce its energy consumption result in the following: • Introduce weekend and evening shutdowns on machines• Introduce standby mode on machines• Replace lighting with LEDs• Lower the temperature as a result of implemented LEDs• Switch to filters with lower pressure drop• Implement preventative maintenance in order to reduce compressed air leakage The implementation of the following measures results in a total energy saving of 228.8 MWh per year.

Energieffektivisering börjar bli ett eftersträvande mål runtom i världen. Detta grundar sig i att energiförbrukningen för byggnader uppgår till ca 40 % globalt, en siffra som man vill få ner. Men att uppnå en energieffektiv byggnad är inte lätt. Detta kan göras på många och olika sätt. Ett av dem är att energieffektivisera fönstren, som är en byggnads svagaste punkt pga dess höga U-värde. Val av fönster är inte lätt, och det finns ett flertal alternativ att välja bland. I kalla klimat som Sverige söker man fönster med lågt U-värde och högt g-värde, samt en hög avskärmningsfaktor. I varmare länder vill man också ha ett lågt U-värde hos fönster men fokusen ligger främst på en låg avskärmningsfaktor. Syftet med uppsatsen var att hitta de mest energieffektiva fönstren, oavsett kostnad, för byggnader som befinner sig i länder med kallare klimat. Det var också av vikt att få veta lönsamheten för fönstren i fråga, därför har även kostnadsfrågor belysts. Metodvalen var informationssökning i olika databaser och litteratur samt att olika företag inom fönsterbranschen kontaktades, vilket ledde till att relevant och önskvärd information erhölls. Därefter fortskred arbetet genom kalkyleringar för energibalansen och lönsamheten. Vacuumfönster, aerogelfönster samt kromogena fönster hör till framtida fönster som kan tillföra positiva inverkan på energibalansen för byggnader. Men dessa fönster är i nuläget inte helt färdigutvecklade, fast har potential att bli världsledande. Vacuumfönster och kromogena fönster är i nuläget bättre lämpade för varmare klimat. Lyckas man komma längre med deras nutida utveckling är det inte omöjligt att anpassa de för kallare klimat. Aerogelfönster ger mest energibesparing vid byte av fönster, men pga vissa optiska egenskaper och komplicerad tillverkning av produkten är den i nuläget inte optimal vid ett fönsterbyte. De framtida fönstren är ej heller ekonomiskt försvarbara, det finns i dagsläget kommersiella energieffektiva fönster som är billigare att införskaffa och ger ett ansenligt bra resultat för en byggnads energibalans. / Energy optimization is starting to be a pursued worldwide main goal. This is based on the global energy consumption that occurs in buildings, which is about 40 percent. There is no doubt that this value needs to be lowered. But to achieve an energy efficient building is not easy. Although, this can be done in many and different ways. One of them is to optimize the windows, which is a buildings weakest point due to its high U-value.The choice of windows can be a harsh decision, there’s plenty of windows to choose among. In heating dominated climates, as the one in Sweden, it is necessary to choose windows with low U-values and high g-values, also a high solar heat gain coefficient/shading coefficient is required. A window with a low U-value is also important in cooling dominated climates but the main focus is instead on a low shading coefficient, which is not the case in this thesis. The purpose is to find the most energy efficient window that lowers the need for active heating in buildings, and also reveal and discuss the cost issues for the chosen windows.By searching in scientific databases and contacting companies active in the window industry the desired information was obtained. Calculations including the energy balance and present value were made, which gave an indication of the profitability for the different windows. Vacuum, aerogel and chromogenic window are examples of future windows which can have a positive impact on the energy balance in buildings. Yet these windows are currently not fully developed, but have potential to be highly valuable types of windows. Vacuum and chromogenic windows are better suited for cooling dominated climates. However if the development succeed where a big progress will be made it will not be impossible to suit them for heating dominated climates too. Aerogel windows have the best impact on the energy savings when replacing windows, but due to some optical attributes and a complicated manufacturing of the product aerogel windows are currently not an optimal choice for window replacement. The future windows isn’t either economically viable. For now, there are other commercially energy efficient windows that are cheaper to purchase. They also show an acceptable good result on the energy balance for a building.

Sammanfattning 2017 års medelpris för el hamnade på cirka 30 öre per kWh. Det är åtta procent högre än för 2016 och hela 32 procent högre än 2015, då elpriset var väldigt lågt. 2017 års elpris är det högsta sedan 2013. Fortsättningsvis spår Bixia låga elpriser de kommande åren vilket beror på utbyggnaden av förnybar energi och att kärnkraftverket Olkilouto 3 i Finland tas i drift. Bixia räknar med att den nordiska elmarknaden kommer att ha en förstärkt energibalans fram till 2019. Efter år 2019 kommer energibalansen att försvagas, beroende på stängningen av Ringhals 1 och 2 och ökad export av el ut från Norden, säger Martina Rosenberg på Bixia. En försvagad energibalans innebär en högre prisnivå. Projektet syftar till att kartlägga omfattningen av energiförluster, i ett privat hushåll, till följd av transmission och därefter göra en bedömning om energibesparingsåtgärder, i form av tilläggsisolering och fönsterbyte, skulle vara en ekonomisk lönsam investering. Genom minskad energianvändning ger dessa investeringar ett positivt tillskott i energibalansen och kan även bidra till en bättre inomhusmiljö.   Projektet följer en metod där kvalitativa experiment har utförts genom mätningar på klimatskärmen. Denna mätning har gjorts med hjälp av en termografikamera där bilder har detekterat otätheter i klimatskärmen, så kallade köldbryggor. Energiförluster, till följd av transmission, har sedan beräknats med handberäkningsmetoder och utförts för en rad olika storheter, exempelvis värmeledningsmotstånd och värmegenomgångskoefficienter. Utöver detta har den specifika klimatskärmen delats upp i flera sektioner respektive skikt för att strukturerade beräkningar skulle kunna utföras enligt den beräkningsgång detta projekt efterföljt.   Undersökningen visar att åtgärderna bidrar till omkring 4 gånger mindre energiförluster gällande energifönster och 2 gånger mindre för väggen jämfört med värdena före åtgärder. Återbetalningstiden är dock betydligt längre för energifönstren då detta är en betydligt mer kostsam investering. För PVC-fönster landar återbetalningstiden på ca 27 år och för aluminiumbeklädda träfönster är återbetalningstiden i detta fall över 40 år mot ca 20 år för tilläggsisoleringen. / Abstract The 2017 average electricity price ended at around 30 Swedish “öre” per kWh. It is eight percent higher than in 2016 and 32 percent higher than in 2015, when the price for the electricity was much lower. The 2017 electricity price is the highest since 2013. Continuingly, Bixia's low electricity prices predict the next few years, which is due to the expansion of renewable energy and that the Olkilouto 3 nuclear power plant are put into use in Finland.   Bixia expects the Nordic electricity market to have a strengthened energy balance until 2019. After 2019, energy balance will weaken due to the closure of Ringhals 1 and 2 and increased exports of electricity from the Nordic countries, says Martina Rosenberg from Bixia. A weakened energy balance means a higher price level.   The project intention is to mapping the extent of energy losses, in a private household, due to transmission and subsequently assessing energy saving measures, in the form of additional insulation and exchange of windows, would be a profitable investment. Through reduced energy consumption, these investments provide a positive boost to the energy balance and can also contribute to a better indoor environment.   The project follows a method where qualitative experiments have been carried out through measurements on the climate screen. This measurement has been done by using a thermographic camera where images have detected thermal unevennesses in the climate screen that is called cold bridges. Energy losses due to transmission have then been calculated by hand calculation methods and performed for a variety of quantities, such as heat conductivity resistors and thermal coefficients. In addition, the specific climate screen has been divided into several sections and layers, so that structured calculations could be performed according to the calculation process followed by this project.   The survey shows that the measures contribute to is about 4 times less energy losses on energy windows and 2 times less for the wall than the pre-measure values. However, the repayment time is significantly longer for the energy windows, as this is a significantly more costly investment. For PVC windows, the repayment period is approximately 27 years. For aluminum clad wood windows, the repayment period in this case is over 40 years to about 20 years for the additional insulation.

Syftet med denna studie har varit att närmare studera användarnas roll vid planering, utveckling och användande av smarta elnät, vad man kan dra för lärdomar av pågående projekt inom utvecklingen av smarta elnät när det kommer till användarnas roll i projekten, samt ge rekommendationer för ett framtida arbete. Detta gjordes genom en fallstudie av två sammanhängande projekt inom en kommun i Sverige som för närvarande arbetar med smart stadsutveckling och smarta elnät. Empiriinsamling skedde med hjälp intervjuer av boende och ansvariga i projektet samt projektdokumentation.   Resultatet visar att de boendes roll i planeringen av projektet inte var stor, och att de inte räknades in bland de viktiga intressenter som enligt rekommendationer skulle vara delaktiga i projektet. Vidare skedde användarmedverkan i en begränsad form vid utvecklingen av den teknik som skulle användas hemma hos de boende, och då främst i form av användartester efter det att systemen hade tagits fram.  Vidare visade intervjuerna på ett bristande engagemang hos användarna när det kommer till att använda tekniken som finns tillgängliga i det smarta nät som utvecklats inom kommunen. Dessa resultat utgör viktiga lärdomar för framtida projekt.    Rekommendationerna som togs fram för ett framtida arbete inom smarta elnät är främst att det bör ske en ökad involvering av användare under samtliga delar i projekt rörande smarta elnät för att säkerställa en relevant och demokratisk samhällsutveckling och att detta bör ingå i projektens målsättningar. Vidare bör framtida projekt undersöka möjligheterna med att studera och arbeta med sociala praktiker inom energianvändning, för att undersöka hur man kan skapa en övertygelse hos de boende som leder till en ökad vilja att spara energi, och utnyttja de tekniska verktyg som gör detta möjligt. Det krävs även arbete för att hitta ytterligare incitament till aktiv energibesparing för att optimal användning av de smarta näten ska kunna uppnås. / Smarta elnät och tjänsteutveckling för hemmet – vem är i behov av en smartare vardag?

Linnéuniversitetet Sjöfartshögskolan i Kalmar Utbildningsprogram:                                                                          Drift- och underhållsteknik Arbetets omfattning:                                                                         Självständigt arbete om 15 HP Titel:                                                                     Kostnadsbesparing med avseende på energieffektiviserande åtgärder med avgränsning till fönsterbyte och tilläggsisolering. Författare:                                                                                             Fredrik Svensson och Johan Bengtsson Handledare:                                                                                          Henrik Wärnberg   Sammanfattning 2017 års medelpris för el hamnade på cirka 30 öre per kWh. Det är åtta procent högre än för 2016 och hela 32 procent högre än 2015, då elpriset var väldigt lågt. 2017 års elpris är det högsta sedan 2013. Fortsättningsvis spår Bixia låga elpriser de kommande åren vilket beror på utbyggnaden av förnybar energi och att kärnkraftverket Olkilouto 3 i Finland tas i drift. Bixia räknar med att den nordiska elmarknaden kommer att ha en förstärkt energibalans fram till 2019. Efter år 2019 kommer energibalansen att försvagas, beroende på stängningen av Ringhals 1 och 2 och ökad export av el ut från Norden, säger Martina Rosenberg på Bixia. En försvagad energibalans innebär en högre prisnivå. Projektet syftar till att kartlägga omfattningen av energiförluster, i ett privat hushåll, till följd av transmission och därefter göra en bedömning om energibesparingsåtgärder, i form av tilläggsisolering och fönsterbyte, skulle vara en ekonomisk lönsam investering. Genom minskad energianvändning ger dessa investeringar ett positivt tillskott i energibalansen och kan även bidra till en bättre inomhusmiljö.   Projektet följer en metod där kvalitativa experiment har utförts genom mätningar på klimatskärmen. Denna mätning har gjorts med hjälp av en termografikamera där bilder har detekterat otätheter i klimatskärmen, så kallade köldbryggor. Energiförluster, till följd av transmission, har sedan beräknats med handberäkningsmetoder och utförts för en rad olika storheter, exempelvis värmeledningsmotstånd och värmegenomgångskoefficienter. Utöver detta har den specifika klimatskärmen delats upp i flera sektioner respektive skikt för att strukturerade beräkningar skulle kunna utföras enligt den beräkningsgång detta projekt efterföljt.   Undersökningen visar att åtgärderna bidrar till omkring 4 gånger mindre energiförluster gällande energifönster och 2 gånger mindre för väggen jämfört med värdena före åtgärder. Återbetalningstiden är dock betydligt längre för energifönstren då detta är en betydligt mer kostsam investering. För PVC-fönster landar återbetalningstiden på ca 27 år och för aluminiumbeklädda träfönster är återbetalningstiden i detta fall över 40 år mot ca 20 år för tilläggsisoleringen. / Linnaeus University Kalmar Maritime AcademyEducation programs:                                          Operation and MaintenanceScope of work:                                                    Independent work of 15 HPTitle:                                                                          Cost savings with regard to energy efficiency                                          measures with delimitation of window change and additional insulationAuthor:                                                                Fredrik Svensson and Johan Bengtsson Supervisor:                                                          Henrik Wärnberg Abstract The 2017 average electricity price ended at around 30 Swedish “öre” per kWh. It is eight percent higher than in 2016 and 32 percent higher than in 2015, when the price for the electricity was much lower. The 2017 electricity price is the highest since 2013. Continuingly, Bixia's low electricity prices predict the next few years, which is due to the expansion of renewable energy and that the Olkilouto 3 nuclear power plant are put into use in Finland.   Bixia expects the Nordic electricity market to have a strengthened energy balance until 2019. After 2019, energy balance will weaken due to the closure of Ringhals 1 and 2 and increased exports of electricity from the Nordic countries, says Martina Rosenberg from Bixia. A weakened energy balance means a higher price level.   The project intention is to mapping the extent of energy losses, in a private household, due to transmission and subsequently assessing energy saving measures, in the form of additional insulation and exchange of windows, would be a profitable investment. Through reduced energy consumption, these investments provide a positive boost to the energy balance and can also contribute to a better indoor environment.   The project follows a method where qualitative experiments have been carried out through measurements on the climate screen. This measurement has been done by using a thermographic camera where images have detected thermal unevennesses in the climate screen that is called cold bridges. Energy losses due to transmission have then been calculated by hand calculation methods and performed for a variety of quantities, such as heat conductivity resistors and thermal coefficients. In addition, the specific climate screen has been divided into several sections and layers, so that structured calculations could be performed according to the calculation process followed by this project.   The survey shows that the measures contribute to is about 4 times less energy losses on energy windows and 2 times less for the wall than the pre-measure values. However, the repayment time is significantly longer for the energy windows, as this is a significantly more costly investment. For PVC windows, the repayment period is approximately 27 years. For aluminum clad wood windows, the repayment period in this case is over 40 years to about 20 years for the additional insulation.

The need for heating and cooling in buildings constitutes a considerable part of the total energy use in a country and reducing this need is of outmost importance in order to reach national and international goals for reducing energy use and emissions. One important way of reaching these goals is to increase the proportion of renewable energy used for heating and cooling of buildings. Perhaps the largest obstacle with this is the often occurring mismatch between the availability of renewable energy and the need for heating or cooling, hindering this energy to be used directly. This is one of the problems that can be solved by using thermal energy storage (TES) in order to save the heat or cold from when it is available to when it is needed. This thesis is focusing on the combination of TES techniques and buildings to achieve increased energy efficiency for heating and cooling. Various techniques used for TES as well as the combination of TES in buildings have been investigated and summarized through an extensive literature review. A survey of the Swedish building stock was also performed in order to define building types common in Sweden. Within the scope of this thesis, the survey resulted in the selection of three building types, two single family houses and one office building, out of which the two residential buildings were used in a simulation case study of passive TES with increased thermal mass (both sensible and latent). The second case study presented in the thesis is an evaluation of an existing seasonal borehole storage of solar heat for a residential community. In this case, real measurement data was used in the evaluation and in comparisons with earlier evaluations. The literature reviews showed that using TES opens up potential for reduced energy demand and reduced peak heating and cooling loads as well as possibilities for an increased share of renewable energy to cover the energy demand. By using passive storage through increased thermal mass of a building it is also possible to reduce variations in the indoor temperature and especially reduce excess temperatures during warm periods, which could result in avoiding active cooling in a building that would otherwise need it. The analysis of the combination of TES and building types confirmed that TES has a significant potential for increased energy efficiency in buildings but also highlighted the fact that there is still much research required before some of the technologies can become commercially available. In the simulation case study it was concluded that only a small reduction in heating demand is possible with increased thermal mass, but that the time with indoor temperatures above 24 °C can be reduced by up to 20%. The case study of the borehole storage system showed that although the storage system worked as planned, heat losses in the rest of the system as well as some problems with the system operation resulted in a lower solar fraction than projected. The work presented within this thesis has shown that TES is already used successfully for many building applications (e.g. domestic hot water stores and water tanks for storing solar heat) but that there still is much potential in further use of TES. There are, however, barriers such as a need for more research for some storage technologies as well as storage materials, especially phase change material storage and thermochemical storage. / Behovet av värme och kyla i byggnader utgör en betydande del av ett lands totala energianvändning och att reducera detta behov är av yttersta vikt för att nå nationella samt internationella mål för minskad energianvändning och minskade utsläpp. En viktig väg för att nå dessa mål är att öka andelen förnyelsebar energi för kylning och uppvärmning av byggnader. Det kanske största hindret med detta är det faktum att det ofta råder obalans mellan tillgången på förnyelsebar energi och behovet av värme och kyla, vilket gör att denna energi inte kan utnyttjas direkt. Detta är ett av problemen som kan lösas genom att använda termisk energilagring (TES) för att lagra värme eller kyla från när det finns tillgängligt till dess att det behövs. Denna avhandling fokuserar på kombinationen av TES och byggnader för att nå högre energieffektivitet för uppvärmning och kylning. Olika tekniker för energilagring, samt även kombinationen av TES och byggnader, har undersökts och sammanfattats genom en omfattande litteraturstudie. För att kunna identifiera byggnadstyper vanliga i Sverige gjordes även en kartläggning av det svenska byggnadsbeståndet. Inom ramen för denna avhandling resulterade kartläggningen i valet av tre typbyggnader, två småhus samt en kontorsbyggnad, utav vilka de två småhusen användes i en simuleringsfallstudie av passiv TES genom ökad termisk massa (både sensibel och latent). Den andra fallstudien som presenteras i denna avhandling är en utvärdering av ett existerande borrhålslager för säsongslagring av solvärme i ett bostadsområde. I detta fall användes verkliga mätdata i utvärderingen samt i jämförelser med tidigare utvärderingar. Litteraturstudien visade att användningen av TES öppnar upp möjligheter för minskat energibehov och minskade topplaster för värme och kyla samt även möjligheter till en ökad andel förnyelsebar energi för att täcka energibehovet. Genom att använda passiv lagring genom ökad termisk massa i byggnaden är det även möjligt att minska variationer i inomhustemperaturen och speciellt minska övertemperaturer under varma perioder; något som kan leda till att byggnader som normalt behöver aktiv kylning kan klara sig utan sådan. Analysen av kombinationen av TES och byggnadstyper bekräftade att TES har en betydande potential för ökad energieffektivitet i byggnader, men belyste även det faktum att det fortfarande krävs mycket forskning innan vissa av lagringsteknikerna kan bli kommersiellt tillgängliga. I simuleringsfallstudien drogs slutsatsen att en ökad termisk massa endast kan bidra till en liten minskning i värmebehovet, men att tiden med inomhustemperaturer över 24 °C kan minskas med upp till 20 %. Fallstudien av borrhålslagret visade att även om själva lagringssystemet fungerade som planerat så ledde värmeförluster i resten av systemet, samt vissa problem med driften av systemet, till en lägre solfraktion än beräknat. Arbetet inom denna avhandling har visat att TES redan används med framgång i många byggnadsapplikationer (t.ex. varmvattenberedare eller ackumulatortankar för lagring av solvärme) men att det fortfarande finns en stor potential i en utökad användning av TES. Det finns dock hinder såsom behovet av mer forskning för både vissa lagringstekniker samt lagringsmaterial, i synnerhet för lagring med fasändringsmaterial och termokemisk lagring.

This report regards evaluating the energy and indoor climate of a pre-school located in Erikslund, Sweden which has undergone several measurers to achieve lower energy usage. The project was done on the orders of the governing municipality of Västerås and tasked to a consulting company for simulating the effects of performing these measures for lowering energy need. The municipal has together with the parliament sat goals to reach in 2020 to reduce the total energy usage by 20 %. The project had earlier installed a total of seven measures (such as new air handling unit, new lightings, adding ceiling insulation) related to energy efficiency was implemented and some ancillary construction of ventilation room. The main purposes for the study are first to analyze the energy and economical calculations and estimations done by the consulting company for the pre-school in the project stage. Then an energy mapping was done by this study to compare the earlier calculations for both the energy and economical part. The results are compared with the real values of both energy and economically data handed by Västerås stad. The theoretically energy usage calculated by the consulting company was before the measures 178 MWh/year to 65 MWh/year after. The energy mapping of this report shows before the measures 216 MWh/year to 108 MWh/year after. To compare with the real energy usage that before was 200 MWh/year, and 113,5 MWh/year after. The total cost of the project summed up to approximately $311K, which is 40 % higher than first estimated by the consulting company. The climate impact of the greenhouse gas CO2 was reduced with 12 ton yearly. Due to complications in the energy follow-up for both heat and electricity there is in the appendix attach instructional guide for Västerås stad to use in future projects regarding energy efficiencies but also evaluating the measures impact on the overall energy usage of the pre-school. The produced guide holds information regarding necessary “setup” for each type of energy efficiency measure making it possible for future evaluation (via measured data). / Denna rapport berör en undersökning av Erikslunds förskola, där syftet är att sammanställa data från flera energieffektiviserande åtgärder som har utförts under projektledning av Västerås stad. Med denna data ska det klargöras om hur väl den projekterade energieffektiviseringen stämmer överens mot den verkliga. Det utfördes även en energikartläggning för förskolan för att jämföra mot. Förskolan är belägen i Erikslunds i Västerås och har genomgått totalt sju energieffektiviserande åtgärder samt en omfattande byggåtgärd. De energirelaterade åtgärder som utförts är, tilläggsisolering av kallvind, byte av ventilationssystem (till luftbehandlingsaggregat med roterande värmeväxlare), byte av styrsystem, byte till LED belysning, nya shuntar och cirkulationspumpar, injustering av värme samt varmvattenbesparande åtgärder (perlatorer). En omfattande investering av ventilationssystem med en beräknad energibesparing på ca 80 MWh/år. Analys av investeringen visade en energibesparing på endast 40 MWh under år 2015. I helhet gav åtgärderna en lägre energibesparing än det tidigare beräknade. Den totala energibesparingen var beräknat till ca 120 MWh/år men vid mätning och verifiering uppgick den till ca 60 MWh/år. Utöver energiprestanda undersöktes även det ekonomiska utfallet. Budgeterad investeringskostnaden var ca 1,9 Mkr medan den verkliga kostnaden uppgick till ca 2,6 Mkr. Detta innebar en kostnadsökning på 40 % för projektet. Inomhusklimatet och dess påverkan av energieffektiviserande åtgärder undersöks. Detta gjordes genom en enkätundersökning samt mätningar med temperatur, CO2 och RH (relativ fuktighet) mätloggar. Resultatet av enkätundersökningen visar att det är delade åsikter, men överlag tycker personalen att den har blivit bättre fast fortfarande dålig. Mätresultatet visar att den relativa fukthalten ligger kring det undre gränsvärdet, temperaturerna varierar mellan 18-23 grader och CO2 halten steg maximalt till 825 ppm och håller sig då under gränsvärdet. Det visade sig under projektets gång att projekteringen hade brister både i planering och beräkningar. Det fattades även nödvändiga mätdata för utvärdering av energiprestanda. Slutsatsen blev att investeringarna ej är lönsamma och för att undvika detta i framtida projekt utarbetades en instruktion med tillhörande checklista som finns bifogat under bilagor. Västerås stad kan använda den i framtiden för att undvika att missa viktiga delar som behövs för framtida verifieringar av energiprestanda. Rapporten har i litteraturstudien undersökt redan framtagna guider med checklistor till exempelvis SVEBYS energiavtal 12 som handlar om att i energieffektiviseringsprojekt strukturera upp och öka kvalitén dels för att minska skillnaden mellan projekterad och verkligt utfall, dels för att undvika missar i planeringen. Det har även undersökts liknande energieffektiviseringsprojekt där uppföljning utförts vilket visar att det ofta blir en skillnad mellan projekterad energisimulering samt verkligt utfall, det finns exempel både på när det blir bättre och sämre samt vad det beror på.

The need for heating and cooling in buildings constitutes a considerable part of the total energy use in a country and reducing this need is of outmost importance in order to reach national and international goals for reducing energy use and emissions. One important way of reaching these goals is to increase the proportion of renewable energy used for heating and cooling of buildings. Perhaps the largest obstacle with this is the often occurring mismatch between the availability of renewable energy and the need for heating or cooling, hindering this energy to be used directly. This is one of the problems that can be solved by using thermal energy storage (TES) in order to save the heat or cold from when it is available to when it is needed. This thesis is focusing on the combination of TES techniques and buildings to achieve increased energy efficiency for heating and cooling. Various techniques used for TES as well as the combination of TES in buildings have been investigated and summarized through an extensive literature review. A survey of the Swedish building stock was also performed in order to define building types common in Sweden. Within the scope of this thesis, the survey resulted in the selection of three building types, two single family houses and one office building, out of which the two residential buildings were used in a simulation case study of passive TES with increased thermal mass (both sensible and latent). The second case study presented in the thesis is an evaluation of an existing seasonal borehole storage of solar heat for a residential community. In this case, real measurement data was used in the evaluation and in comparisons with earlier evaluations. The literature reviews showed that using TES opens up potential for reduced energy demand and reduced peak heating and cooling loads as well as possibilities for an increased share of renewable energy to cover the energy demand. By using passive storage through increased thermal mass of a building it is also possible to reduce variations in the indoor temperature and especially reduce excess temperatures during warm periods, which could result in avoiding active cooling in a building that would otherwise need it. The analysis of the combination of TES and building types confirmed that TES has a significant potential for increased energy efficiency in buildings but also highlighted the fact that there is still much research required before some of the technologies can become commercially available. In the simulation case study it was concluded that only a small reduction in heating demand is possible with increased thermal mass, but that the time with indoor temperatures above 24 °C can be reduced by up to 20%. The case study of the borehole storage system showed that although the storage system worked as planned, heat losses in the rest of the system as well as some problems with the system operation resulted in a lower solar fraction than projected. The work presented within this thesis has shown that TES is already used successfully for many building applications (e.g. domestic hot water stores and water tanks for storing solar heat) but that there still is much potential in further use of TES. There are, however, barriers such as a need for more research for some storage technologies as well as storage materials, especially phase change material storage and thermochemical storage. / Behovet av värme och kyla i byggnader utgör en betydande del av ett lands totala energianvändning och att reducera detta behov är av yttersta vikt för att nå nationella samt internationella mål för minskad energianvändning och minskade utsläpp. En viktig väg för att nå dessa mål är att öka andelen förnyelsebar energi för kylning och uppvärmning av byggnader. Det kanske största hindret med detta är det faktum att det ofta råder obalans mellan tillgången på förnyelsebar energi och behovet av värme och kyla, vilket gör att denna energi inte kan utnyttjas direkt. Detta är ett av problemen som kan lösas genom att använda termisk energilagring (TES) för att lagra värme eller kyla från när det finns tillgängligt till dess att det behövs. Denna avhandling fokuserar på kombinationen av TES och byggnader för att nå högre energieffektivitet för uppvärmning och kylning. Olika tekniker för energilagring, samt även kombinationen av TES och byggnader, har undersökts och sammanfattats genom en omfattande litteraturstudie. För att kunna identifiera byggnadstyper vanliga i Sverige gjordes även en kartläggning av det svenska byggnadsbeståndet. Inom ramen för denna avhandling resulterade kartläggningen i valet av tre typbyggnader, två småhus samt en kontorsbyggnad, utav vilka de två småhusen användes i en simuleringsfallstudie av passiv TES genom ökad termisk massa (både sensibel och latent). Den andra fallstudien som presenteras i denna avhandling är en utvärdering av ett existerande borrhålslager för säsongslagring av solvärme i ett bostadsområde. I detta fall användes verkliga mätdata i utvärderingen samt i jämförelser med tidigare utvärderingar. Litteraturstudien visade att användningen av TES öppnar upp möjligheter för minskat energibehov och minskade topplaster för värme och kyla samt även möjligheter till en ökad andel förnyelsebar energi för att täcka energibehovet. Genom att använda passiv lagring genom ökad termisk massa i byggnaden är det även möjligt att minska variationer i inomhustemperaturen och speciellt minska övertemperaturer under varma perioder; något som kan leda till att byggnader som normalt behöver aktiv kylning kan klara sig utan sådan. Analysen av kombinationen av TES och byggnadstyper bekräftade att TES har en betydande potential för ökad energieffektivitet i byggnader, men belyste även det faktum att det fortfarande krävs mycket forskning innan vissa av lagringsteknikerna kan bli kommersiellt tillgängliga. I simuleringsfallstudien drogs slutsatsen att en ökad termisk massa endast kan bidra till en liten minskning i värmebehovet, men att tiden med inomhustemperaturer över 24 °C kan minskas med upp till 20 %. Fallstudien av borrhålslagret visade att även om själva lagringssystemet fungerade som planerat så ledde värmeförluster i resten av systemet, samt vissa problem med driften av systemet, till en lägre solfraktion än beräknat. Arbetet inom denna avhandling har visat att TES redan används med framgång i många byggnadsapplikationer (t.ex. varmvattenberedare eller ackumulatortankar för lagring av solvärme) men att det fortfarande finns en stor potential i en utökad användning av TES. Det finns dock hinder såsom behovet av mer forskning för både vissa lagringstekniker samt lagringsmaterial, i synnerhet för lagring med fasändringsmaterial och termokemisk lagring. / <p>QC 20130225</p>