The building sector is a one of modern society’s biggest users of energy. In turn, a building’s windows have a significant impact on its energy usage. Electrochromic windows have a thin film on one of the panes, designed to variably change the tint of the window. Thereby the solar heat gain, needed internal lighting and building energy utilization are varied. This thesis uses the simulation software IDA ICE 4.5 to simulate control scenarios for electrochromic windows. The goal is to examine how well this software can simulate the windows as well as to explore the potential of creating custom control algorithms for the windows. The impact of the control scenarios on the energy consumption of a building is then analyzed. The reference case for the simulations is a regular window with blinds, where the blinds are controlled with a built-in algorithm. The simulated control scenarios for the electrochromic windows were; the built-in algorithm, always off, always on, operative temperature, workplane illuminance, and light levels at the façade and window. In the simulation results the energy usage was slightly lowered with the electrochromic windows using the built-in control compared to the reference case. The custom algorithm that uses the light levels at the façade and window was designed to improve upon the built-in algorithm with additional adjustable settings. However, this custom algorithm produced similar results to the built-in algorithm and the majority of the additional settings had little impact on the energy usage. The other custom designed algorithms measured workplane illuminance and operative temperature to control the shading. These showed an overall decrease in the energy usage compared to the reference case. The IDA ICE software has potential for further simulations of a building’s energy usage while using electrochromic windows. Further investigation is needed to determine if the simulation resolution is high enough to accurately depict the effect these settings might have on the energy usage.

Detta examensarbete utfördes våren 2015 på uppdrag av Västerbottens läns landsting. Syftet med arbetet har varit att hjälpa landstinget inför implementeringen av energiledningssystemet ISO 50001, genom att ta fram mål för fastighetsbeståndets specifika energianvändning år 2050, utföra en omvärldsanalys av andra landstings energianvändning, samt ta fram nyckeltal relevanta för verksamheten. Målet 2050 har bestämts utifrån planerade åtgärder för energibesparing, och en simulering av klimatskalsförbättringar på byggnader med höga U-värden. Simuleringen utfördes i programmet IDA ICE med handledningshjälp från Sweco Systems AB i Umeå. Resultatet visade på att landstinget kan nå en specifik energianvändning på 215 kWh/m2 till år 2050, motsvarande en minskning av den totala energianvändningen med 23 % jämfört med år 2009. Då 2050 är så pass långt fram i tiden och det finns stora möjligheter för teknikutveckling och ytterligare energibesparande åtgärder kan detta mål höjas till 30 %, motsvarande 196 kWh/m2. Eftersom specifik energianvändning inte ger en rättvis bild av hur effektivt energin nyttjas har även nyckeltalen specifik energianvändning per vårdtillfälle och specifik energianvändning per länsinvånare analyserats.

This thesis is part of the major EU project EE-Highrise. The main objective of the EU project is to investigate high-rise buildings in different climates considering energy use, sustainability and cultural and economic differences in different countries. A demo high-rise building has been built in the capital of Slovenia. The purpose of this thesis was to build a model of the demo building in the simulation program IDA Indoor Climate and Environment. The model’s energy performance was then to be simulated in three different regions: Scandinavia, Central Europe and in the Mediterranean. Improvements to the climate shell and the ventilation system were to be examined and the results were then to be compared to European and Swedish Passive House certification schemes. A model was built in the simulation program IDA Indoor Climate and Environment according to the provided drawings of the demo building in Slovenia. Most of the building’s parameters were provided by the project group in Slovenia. When specific parameters were missing or difficult to motivate, standardized values were assumed. The model was modified into five cases: the base case, increased insulation of the external walls, improved glazing and frames for the windows, increased effective heat recovery efficiency and a combination of the energy saving measures. The model’s energy performance was then simulated at five different locations: Naples in Italy, Ljubljana in Slovenia, Malmo in southern Sweden, Karlstad in the middle of Sweden and Kiruna in the northern Sweden. When comparing the results to the requirements for the European Passive House certification, none of the investigated cases met the requirements due to a too large primary energy demand. However, if the requirement regarding the primary energy demand were to be disregarded, then the building in Slovenia would pass the requirements with an increased effective heat recovery efficiency for the ventilation system. Also the building in southern Sweden would pass the requirements with a combination of increased insulation for the external walls, improved windows and increased effective heat recovery efficiency. The Swedish Passive House certification would be fulfilled for the models in Malmo and Karlstad with an increased effective heat recovery efficiency, while the model in Kiruna did not pass the requirements. However, with a combination of the energy saving measures the model in Kiruna came very close to meeting the requirements.   The conclusion was that an increased effective heat recovery efficiency had the largest impact on the building’s space heating demand and that improving the windows increased the cooling demand in Naples by a large amount.

The society changes rapidly and is heavily dependent on energy. The Energy usage in buildings account for about 40% of total Sweden's energy usage, where energy is used by buildings for electricity, cooling and heating. Therefore, energy is an important issue in today's society from an energy use approach to stop the global warming. In this work, a survey was carried out by an office building in Forsmark Kraftgrupp AB to find out about energy use and create a basis for energy-saving measures. The IDA ICE 4.7.1 program was used to simulate the building's energy use by creating a base model of the building. After that, the base model has been compared with different energy efficiency measures to check where the biggest and least energy saving potentials occur. The result shows that the total energy use in the office building is 198 125 kWh / year. The simulations show that energy efficiency measures could reduce energy use in the building by 81 962 kWh / year, which corresponds to 41.4% of the total energy use. Time control of ventilation systems gives the largest energy savings of 51, 2 kWh / m2, year.

Idag består sektorn för bostäder och service för 40% av den totala energianvändningen i Sverige, där effektivisering av byggnaders energianvändning är en viktig process i utvecklingen mot förbättrad energiprestanda. Energieffektivisering är ett högaktuellt ämne och för att främja utvecklingen finns det uppsatta energipolitiska mål. Syftet med projektet var att studera den årliga energianvändningen i humanisthuset på campusområdet i Umeå och undersöka hur mycket energi som kan sparas genom att begränsa studenternas tillträde till studieytor under kvällar och helger. Akademiska Hus är ett av Sveriges största fastighetsbolag som förvaltar universitets- och högskolefastigheter belägna från Luleå i norr till Malmö i söder. Fastighetsbolaget är statligt ägt och känner därför ett särskilt ansvar att ligga i framkant gällande hållbar energikonsumtion. Energieffektiviseringsåtgärder och klimatoptimering är därför något som satsas mycket på vilket har lett till att de idag är ledande i frågan. Humanisthuset är beläget på Umeå universitet och har förutom lektionssalar och grupprum, fem öppna studieytor som undersöktes närmare i studien. Byggnadens årliga energibehov beräknades i två olika fall med simuleringsprogrammet IDA ICE. I första fallet antogs studenterna ha access till samtliga studieytor och i det andra fallet begränsades studenternas access till enbart två ytor. I de avstängda ytorna kunde belysning och ventilation minskas, till fördel för en energibesparing. Vid en jämförelse mellan de två fallen så beräknades det hur mycket energi som sparades årligen. Första fallet, i rapporten kallad referenssimuleringen, visade på att ventilationsaggregaten är mycket energieffektiva och att den största energiåtgången är i form av uppvärmning. Den specifika energianvändningen i byggnaden beräknades till 55,90 kWh/m2, 4,99 kWh/m2 och 12,11 kWh/m2 för energibärarna fjärrvärme, fjärrkyla och elektricitet. Jämförelsen mellan fallen visade att energianvändningen minskade med 10049 kWh per år, där minskad belysning var den största faktorn till besparingen. I procentuella termer minskade den totala energiförbrukningen med 0,7 procent.

Hårdare energidirektiv från EU gällande energianvändning i byggnader har resulterat i Boverkets framtagande av Sveriges kommande nära-nollenergilagstiftning. Den kommande lagstiftningen kommer ur energisynpunkt innebära ett paradigmskifte för hur man projekterar och bygger nya byggnader i Sverige. I samarbete med WSP Sverige AB har detta arbete huvudsakligen undersökt potentialen att klara av denna omställning, genom att fokusera på minimering av energiförluster från transmission i en byggnads klimatskal. Arbetet innehåller en omprojektering av en specifik byggnads klimatskal. Vid framtagandet av detta klimatskal har olika konstruktionsalternativ simulerats och analyserats för att på ett kostnadseffektivt sätt avgöra den ambitionsnivå som krävs för att uppnå kraven i den kommande lagstiftningen. Utöver Boverkets kommande lagstiftning har även möjligheten att klara av viktade krav från miljöclassifieringssystemet Miljöbyggnad analyserats.

The main purpose of this thesis was to evaluate the energy use and the potential for energy savings in the ventilation for a hotel building that has been preliminary certified in the Swedish environmental assessment method Miljöbyggnad. In the preliminary certificate the building received the certificate SILVER for the energy use. This certificate needs to be verified in order to acquire the final certificate. The energy use was determined with data from energy meters and statistics from the energy provider. The potential for energy savings in the ventilation was evaluated by analyzing the effects of air flows, room temperature and supply temperature on the energy use and the room climate with the help of the simulation program IDA-ICE. The results show that the energy use in the building is 119 kWh/(m2, year), which equals the certificate BRONS in Miljöbyggnad. The certificate for SILVER will not be achieved. The biggest energy consumers are the heating system, the hot water system and the cooling system. They stand for 36, 21 and 19 percent of the total energy use, respectively. With energy savings measures in the ventilation the energy use can be reduced by 8 kWh/(m2, year). This would mean that the energy use can be reduced to 110 kWh/(m2, year). The building would still receive the certificate for BRONS. The energy savings, however, would be achieved by using a lower supply temperature, minimum air flows (0,1 l/(s, m2)) when rooms are not used as well as decreasing the time schedule for the ventilation by two hours and allowing the maximum temperature to rise by 0,5 degrees Celsius. This also resulted in a higher temperature in the conference rooms, where the temperature could reach up to 24,2 degrees Celsius in winter and 24,5 degrees Celsius hot summer days.

I detta arbete har energisimuleringsprogrammet IDA ICE utvärderats genom att simuleringar gjorda i detta program jämförts med simuleringar gjorda i CFD-programmet ANSYS Fluent. Modeller i form av ett kvadratiskt kontorsrum med fönster ställdes upp för ett basfall i de båda programmen och parametern operativ temperatur jämfördes. För att se hur förändringar i modellerna påverkade resultatet ställdes ett antal nya fall upp där olika parametrar varierades. Variablerna som en i taget ändrades vid uppställningar av nya simuleringsfall var: rumshöjd, U-värde på fönstret, deplacerande istället för omblandande ventilation, radiator istället för golvvärme, tilluftstemperatur, mätpunktens placering samt hur till-och frånluftsdonen placerades. Resultatet av simuleringarna visade att den operativa temperaturen höll sig på en relativt konstant nivå för de olika fallen i IDA ICE, medan värdet på denna parameter varierade för de olika fallen vid CFD-simuleringarna. Slutsatsen som dras av detta är att IDA ICE är bra för generella beräkningar av operativ temperatur och termisk komfort, men att denna parameter inte bör användas vid optimering av systemet i IDA ICE eftersom programmet inte tar hänsyn till luftrörelser och hur don är placerade.

Examensarbetets syfte var att undersöka hur en byggnadsutformning påverkar den specifika energianvändningen. Det gjordes genom att simulera olika modeller av en förskola i IDA ICE. Underlaget för studien var förskolan Teleskopet som befann sig i stadsdelen Tavleliden i Umeå som illustrerades av modeller i IDA ICE för att sedan göra energibalansberäkningar. Fyra modeller med olika formfaktorer byggdes i IDA ICE. Ett enplanshus, ett tvåplanshus, ett treplanshus och ett fyrplanshus simulerades för att sedan bestämma hur formfaktor i förhållande till den specifika energianvändningen varierade. Modellerna som simulerades i IDA ICE behövde ha identiska brukarindata för att bara formfaktor skulle ändras. Således användes Boverkets föreskrifter om ändring av verkets föreskrifter och allmänna råd (2016:12) om fastställande av byggnadens energianvändning vid normalt brukande och ett normalår(BEN 2),Boverkets föreskrifter om ändring i boverkets byggregler (2011:6) -föreskrifter och allmänna råd; bfs 2020:4(BBR 29) och Umeå tekniska anvisningar från Umeå Kommun fastighet. Generellt sett visade det sig att enplanshus hade högre formfaktor jämfört med de andra modellerna. Studien visade att från en formfaktor på 2.4 till en formfaktor på 0.9 minskade den specifika energianvändningen med 4.9[ kWh/m2,år ]. Från samma studie kunde man också visa att om man ökade persontätheten från [ 0.33pers/m2,Atemp ] till [ 0.5pers/m2,Atemp ] kunde man spara 5.3[ kWh/m2,år ] på den specifika energianvändningen. Sammanfattningsvis är val av byggnadsutformning och persontäthet viktigt för att avgöra energiprestanda på byggnaden. Studien visar att ju lägre formfaktor samt högre persontätheten i en och samma byggnad påverkar byggnadens energianvändning med en total minskning på 5.3[ kWh/m2,år ]. / The purpose of the thesis project was to investigate how a building design affects it specific energy use. This was done by simulating different models of one preschool in IDA ICE. The basis for the study was the preschool Teleskopet which was located in the district Tavleliden in Umeå which was illustrated by models in IDA ICE and then make energy balance calculations.Four models with different form factors were built in IDA ICE. A single-storey house, a two-storey house, a three-storey house and a four-storey house were simulated to then determine the form factor in relation to the specific energy use varied. The models simulated in IDA ICE needed to have identical user data so that the form factor would change.The National Board of Housing, Building and Planning’s regulations on changing the board of directors were used, regulations and general guidelines (2016: 12) on the determination of the building energy use during normal use and a normal year (BEN 2), the National Board of Housing, Building and Planning’s regulations on changes in the National Board of Housing, Building and Planning’s building regulations (2011: 6) regulations and general guidelines; bfs 2020: 4 (BBR 29) and Umeå technical instructions from Umeå Municipality property were taken into consideration.In general, it turned out that single-storey houses had a higher form factor compared to those other models.The study showed that from a form factor of 2.4 to a form factor of0.9 it reduced the specific energy consumption by 4.9[ kWh/m2,year ]. The same study also showed that if one increased the person density from [ 0.33pers/m2,Atemp ] to [ 0.5pers/m2,Atemp ] resulted in a decrease of 5.3[ kWh/m2,year ] on the specific energy use. In conclusion,the choice of building design and person density is important to determine the energy performance of the building. The study showed that the lower the form factor and the higher the density of persons in one and the same building were, had an effect on the building’s energy use by one total reduction of 5.3 [ kWh/m2,year].

The aim of this thesis was to examine what impact future climate change and raised temperatures will have on current building design and how they can be adapted to the future climate change in terms of energy use, indoor temperature and thermal comfort by using passive solutions. This was carried out by a case study of a school building located in the Uppsala- Stockholm area, which was modeled in the energy simulation tool IDA ICE 4.8. The building was then compared in today’s (2020) climate to the future (2080) climate based on future weather data representing IPCCS’s RCP 8,5 scenario for the year of 2080, followed by an assessment of several climate adaption measures in the future climate. The result showed a future climate much warmer than the one today, with a monthly average temperature up to 1,5 degrees higher. This led to the school building being overheated for 703 hours during the period of April-September in the future climate, in comparison to 20 hours in today’s climate, regarding mean air temperature. The energy usage of the building showed a smaller heat demand for the 2080 climate but an added cooling demand that did not exist in the 2020 climate. Despite the added cooling demand, the building had a lower energy usage in total in the future climate.  In order to adapt the building to the 2080 climate, 10 passive measures were simulated individually as well as combined into two different packages of solutions, one large and one small. Overall, the results showed that no measure or package was enough to adapt the building in order to reach the current indoor climate requirements. For the building to keep the maximum mean air temperature at 26 degrees, an active cooling was needed as well. The measure keeping the lowest indoor temperature was the large package of solutions. Although, knowing that passive measures were not enough for the building to reach the current thermal requirements, looking at the total energy usage showed that the smaller package of solutions had the lowest annual energy demand of all measures. It had a marginally higher cooling demand due to fewer measures, but a significantly lower heating demand due to a less effective solar protection and a higher internal heating load.