The EU energy efficiency directive is driving the EU member states to set ambitious goals to increase energy efficiency. Mälarenergi AB is one of the Swedish energy companies, affected by the directive, that have taken an active role in order to increase efficiency within their energy production. This study was initiated to perform energy analysis and find energy optimization measures in the systems attached to one of Mälarenergi’s CHP-units, called P5.The operating conditions of the bio fueled combined heat and power plant, P5, recently changed when the connected boiler, P4, was decided to be shut down. The two boilers shared turbine, steam, feed water, condensate and oil systems, and the operating conditions of these systems changed radically when the mass flow decreased as P4 was shut down. The changed operating conditions affects the efficiency and the performance of the plant. The changed mass flow affects the capacity demands, efficiency in components and the technical conditions of the plant.The general approach through this thesis and the used methodology is based on initial analysis of the system changes, review of the necessary functions in the system and identification of the differences between the needed functions and the existing system. Optimization potential were identified where there were large differences and as a final step, technical and economic feasibility of implementing identified optimization measures was analyzed. The results shows that feasible optimization potential is identified in removing pumps without adjustable speed drives from the system, installing adjustable speed drives to the warm condensate pumps, replacing the dilution water pumps and detaching the atomization steam tank for P4. The economic feasibility to invest in a new direct heater, better adjusted to the operating conditions of P5, is small but could be an option to Mälarenergi if the alternative production cost remains high. Without the already installed adjustable speed drives in Mälarenergi’s plant the efficiency of the operations would be much lower than what it is today and the optimization potential essentially larger. The efficiency potential in the plant increases further when the attached turbine, G4, is to be dismantled and the operating conditions changes again. More extensive simplifications and rearrangements of the system can be made to decrease the energy demand for operations with 745 MWh/year. / EU:s energieffektiviserings direktiv ställer hårda krav på företag i medlemsländerna att kartlägga och analysera energiförbrukning för att identifiera åtgärder för att öka effektivitet. Utöver detta så har Sverige ambitiösa mål om ökad energieffektivitet i samtliga sektorer. Att effektivisera energiproduktionsanläggningar för att hitta effektiviseringspotential är därför aktuellt för svenska energiproducenter. Mälarenergi är ett av de energiföretag som arbetar aktivt med att kartlägga och minska sin energiförbrukning. Studien har därför genomförts för att granska panna 5 i Västerås kraftvärmeverk, för att undersöka hur energieffektiviseringsåtgärder kan identifieras i kraftvärmeprocesser där driftförutsättningar och processer har förändrats. Panna 5 har flertalet gemensamma processer med en äldre panna i anläggningen, panna 4, vars drift har upphört och pannan ska läggas ner. Driftförhållandena i de tidigare gemensamma systemen för kondensat, matarvatten, kylning och olja har därför förändrats och massflöden i systemen minskat kraftigt. De förändrade förhållandena och massflödena påverkar kapacitetsbehovet i systemen, effektiviteten i flertalet komponenter samt de tekniska kraven som ställs på panna 5. Den största förändringen i systemet är de minskade massflödena. Flödet i kondensatsystemet har minskat från ca 100 kg/s till 45 kg/s. Samma förändring i matarvattensystemet då panna 4 kopplas bort, är från 160 kg/s till 50 kg/s. Studien visar att det finns energieffektiviseringspotential i att byta ut pumpar vars pumpdrift har påverkats kraftigt, upphöra med drift av pumpar utan frekvensstyrning, installera frekvensstyrning på pumpar där flöden varierar samt förenkla och ta bort överflödiga processer som inte nyttjas vid de nya förhållandena. Processerna kan också optimeras genom att investera i en ny direktvärmare bättre lämpad för panna 5, dock är lönsamhetskalkylen för denna svag och ytterligare bedömning krävs. Resultatet visar även att då turbinen till panna 5 är uttjänt och nedmonteras så kan processerna kring panna 5 förenklas ytterligare och optimeras så pass att 745 MWh el för drift av pannan kan sparas varje år. Generellt kan det konstaterats att även förvärmare, matarvattentank och värmeväxlare är överdimensionerade när flödet i systemet minskar, kostnads-och energibesparingen för att byta ut dessa komponenter är dock negativa, eftersom komponenterna själva inte förbrukar någon energi. Att ha för stora kapaciteter i värmeväxlare bör snarare ses som en möjlighet, att kartlägga kapacitetsbehovet underlättar dock underhållsplanering i systemet. Den generella metoden som användes i studien bygger på modellen att först kartlägga de genomförda förändringarna i systemen, fastställa funktionskraven i det nya systemet och därefter analyserna skillnaderna mellan de fastställda funktionskraven och den befintliga tekniken. Optimeringspotential kan därefter identifieras där dessa två skiljer sig till stor del. Därefter utvärderas optimeringsåtgärden genom kvantitativ analys och investeringskalkylering.

Residential and public buildings account for about 40% of the annual energy use in Europe. Many buildings are in urgent need of renovation, and reductions in energy demand in the built environment are of high importance in both Europe and Sweden. Building energy simulation (BES) tools are often used to predict building performance. However, it can be a challenge to create a reliable BES model that predicts the real building performance accurately. BES modelling is always associated with uncertainties, and modelling occupancy behaviour is a challenging task. This research presents a case study of a BES model of a school building from the 1960s in Gävle, Sweden, comprising an example of a validation strategy and a study of energy use and potential energy-efficiency measures (EEMs). The results show that collection of input data based on evidence, stepwise validation (for unoccupied and occupied cases), and the use of a backcasting method (which predicts varying occupancy behaviour and airing) is an appropriate strategy to create a reliable BES model of the studied school building. Several field measurements and data logging in the building management system were executed, in order to collect input data and for validation of the predicted results. Through the stepwise validation, the building’s technical and thermal performance was validated during an unoccupied period. The backcasting method demonstrates a strategy on how to predict the effect of the varying occupancy behaviour and airing activities in the school building, based on comparisons of BES model predictions and field measurement data. After applying the backcasting method to the model, it was validated during an occupied period. The annual predicted specific energy use was 73 kWh/m2 for heating of the studied building. The distribution of heat losses indicates that the best potential EEMs are changing to efficient windows, additional insulation of the external walls, improved envelope airtightness and new controls of the mechanical ventilation system. / Byggnadssektorn står för ungefär 40 % av den årliga energianvändningen i Europa. Många byggnader är i stort behov av renovering och en minskning av energibehovet inom den byggda miljön är av stor vikt i både Europa och Sverige. För att undersöka byggnaders energianvändning används ofta simuleringsverktyg, men det kan vara utmanande att skapa pålitliga simuleringsmodeller som tillräckligt noggrant predikterar den verkliga byggnadens energianvändning. Simulering av byggnaders energianvändning är alltid förknippat med osäkerheter och att simulera människors beteendemönster är en stor utmaning. Den här forskningen innefattar en fallstudie med en simuleringsmodell av en skolbyggnad, byggd under 1960 talet och belägen i Gävle, inkluderat ett exempel på en valideringsstrategi och en studie av energianvändning och potentiella energieffektiviseringsåtgärder i byggnaden. Resultaten visar att insamling av indata baserade på evidens, stegvis validering (obemannad och bemannad) och användande av en backcasting-metod (vilket predikterar varierande brukarbeteende och vädring) är en lämplig strategi för att skapa en pålitlig energisimuleringsmodell för den studerade skolbyggnaden. Flertalet fältmätningar genomfördes och data loggades i systemet för fastighetsautomation, för att samla indata och för validering av de predikterade resultaten. Genom den stegvisa valideringen kunde byggnadens tekniska och termiska prestanda valideras för en obemannad period. Backcasting-metoden visar en strategi för hur man kan prediktera varierande brukarbeteende och vädringsaktiviteter i skolbyggnaden, baserat på jämförelser av modellens prediktioner och data från fältmätningar. När backcasting-metoden tillämpats i energisimuleringsmodellen, kunde modellen valideras för en bemannad period. Den årliga predikterade specifika energianvändningen för uppvärmningen är 73 kWh/m2. Fördelningen av värmeförluster i byggnaden indikerar att de bästa potentiella energieffektiviseringsåtgärderna är byte till fönster med bättre U-värde, tilläggsisolering av ytterväggarna, bättre lufttäthet i byggnadsskalet och ny styrning av det mekaniska ventilationssystemet.

The Swedish residential sector consumes almost 39 % of Sweden’s final energy consumption. The European Union framework ”Clean Energy for all Europeans package” strives to promote a 32,5 % reduction as a result of energy efficiency measures. The Swedish legislation BBR regulates rules regarding new buildings, extensions and reconstruction of existing buildings. Excerpt 9 regards how energy is being used and determines the demands e.g. for a buildings primary energy use to be classified as a near zero energy building (NZEB). The energy use of a building, located in Västerås, Sweden, is being decided. Various energy efficiency packages are applied to a model in the simulation software IDA ICE. The results are compared with each other deciding the potential benefits of the energy efficiency measures. A substantial decrease of the energy consumption is detected, especially for the energy efficiency packages containing a geothermal heat pump (66 – 78 %). A life cycle cost analysis shows that the package containing a ventilation heat recovery system (FTX) combined with a geothermal heat pump is the optimal solution through an economical point a view. The solution yields a profit after 14 years. The analysis shows that all geothermal solutions, except a system consisting of a geothermal heat pump, FTX, energy efficient windows, rooftop insulation and a photovoltaic system, yields a profit during a 30-year investment period. None of the packages containing a district heat exchanger yield a profit. The simulation results show that by implementing any of the geothermal heat pump packages, the demands for classifying the building according to an NZE building are fulfilled. Regarding the district heating packages, only the package containing all the energy efficiency measures (energy efficient windows, rooftop insulation and PV) meets the demands to be classified as an NZE building. Regarding the environmental impact due to implementing the energy efficiency measures, the results show a reduced impact from applying the geothermal heat pump packages is equivalent to the energy consumption reductions. The results show that by implementing a district heating system, more than one additional energy efficiency measure must be applied to avoid an increased environmental impact. This thesis shows that implementing energy efficiency measures can decrease energy consumption and yield an economical profit to the existing building stock.