Hedemora Energi produces and distributes district heating in Hedemora and Säter. It is during the summer in these cities, as in the rest of the country, a low heating demand. By offering its customers district heating driven absorption cooling, this could be a way to satisfy more requests while being able to sell more heat and better use the available capacity.  In this thesis the cooling potential in Hedemora and Säter is calculated. Furthermore, the impact of integrated absorption chillers on district heating production, as well as absorption cooling profitability for Hedemora Energi is investigated. Simulations and calculations show that the system need to be adjusted for absorption cooling by increasing the supply temperatures during the hours that they are below the requirements of the absorption chillers. In addition, the adjustments cause raised return temperatures and altered flows in the network. This results in increased fuel costs and heat losses, reduced flow revenues and reduced heat supplies from flue gas condensers. Despite this, the economic results are positive for all cases. For example, over 44 thousand SEK in annual profit after integration of absorption chillers, producing 422 MWh of cooling in Skönvik, Säter.

Energy audit and calculation strategies for energy flows in buildings: a case study of Vallongatan 1   This thesis involves an energy audit of a building with offices and laboratories in Uppsala, Sweden. The calculations are performed in Microsoft Excel and were later used as the basis for developing calculation strategies for similar, future, energy audits.   The building was erected in the early 1990s and the heating requirement of just above 700 MWh is covered by district heating from the city network. The total gross floor area is about 8400 m2 and is served by an air conditioning system consisting of seven ventilation units with rotary heat exchangers, heating and cooling coils, as well as water radiators throughout the building.   No significant improvement measures have been implemented since the construction, and the building therefore has a potential to improve its energy performance. The report addresses a number of measures that could be taken, as well as an evaluation of each one. The most economically viable of these would be to clean the rotary heat exchangers, which is deemed to have a potential to save about 70 MWh or 48 700 SEK annually. In comparison to the estimated cost of between 35 000 and 42 000 SEK this is likely to become profitable as early as the first year.   The calculation templates that were developed cover three different building standards, these are categorized as low, improved and advanced standard. Here, the desired areas and types of activities are typed in easily for either individual rooms or entire offices or buildings. The templates provide estimates regarding power and energy needs for heating and comfort cooling, recommended air flows, heat development and dissipation as well as carbon dioxide concentration in the room air.

This report aims to study how the indoor climate in a conference room can be improved by the use of phase change material (PCM). The study includes an experiment where 40 kg of salt hydrate based PCM was placed within a conference room located in an office in the city of Uppsala, Sweden. The experiment resulted in a decrease in the peak temperature with respect to the internal heat gains in the conference room and a slower temperature increase with PCM implemented. The report concludes that PCM can improve the indoor climate in regard to its ability to limit the temperature fluctuation. The study also contains modelling and simulation over the office and conference room in the program Trnsys. This was carried out to study how the temperature and cooling demand in the conference room and office respectively would change with a larger implementation of PCM. When 106 kg of PCM was simulated to be implemented in two of the conference room walls, the specific peak temperature was on average decreased with 0.17 °C/kW during the year. Furthermore, a decrease in the cooling demand with 16 % was achieved when implementing 1 208 kg of PCM in the internal walls of the office. This study shows that there is potential for reducing the cooling demand in the building through an implementation of PCM. Further studies with a more detailed model of the office is recommended before deciding upon if and where PCM should be implemented.

Under 2011 började MacBat AB ta fram ett elenergilager kallat Macbat Energy Storage System (MESS), vilket är uppbyggt av 360 stycken tvåvolts bly-syrabatterier inhysta i ett 20 fots container. Då bly-syrabatterier är känsliga för värme är den här studien inriktad på att utreda hur stort kylbehovet blir under olika förutsättningar där kyldistribution, drifttemperatur på batterierna, klimat, isolering och termiska tröghet är varierande parameterar. Det ska även avgöras vilken konfiguration av kyldistribution och isolering som ger lägst kylbehov för de studerade klimaten, vilka är av varmtempererad, arid och tropisk karaktär. För att besvara studiens två mål togs fyra matematiska modeller fram i SIMULINK. Två luftkylda och två vattenkylda där en av varje var isolerad med 100 mm mineralull medan den andra var oisolerad. För samtliga modeller varierades drifttemperaturen mellan 25 – 35 °C och de studerade klimaten utgjordes av Phnom Phen, Kambodja, Djibouti, Djibouti, Bagdad, Irak samt London, England. För de vattenkylda modellerna varierades även MESS termiska tröghet i spannet 1,8058 – 9,0288 MJ/K genom att öka mängden kylvatten i systemet som användes för att kyla batterierna. Batteriernas drifttemperatur visade sig vara den parameter som i högst grad avgör kylbehovets storlek. Isoleringen gav en reducerande effekt på kylbehovet i de fall då omgivningstemperaturen under längre perioder överstiger batteriernas drifttemperatur. Varierande termisk tröghet, i de vattenkylda modellerna, hade liten eller ingen inverkan på kylbehovet. Det beror förmodligen på att den termiska massa som konstant finns i batterierna i form av elektrolyt var betydligt större. I fråga om vilken konfiguration av distributionssystem och isolering som ska användas för att erhålla ett lågt kylbehov visade sig detta bero på klimatet och drifttemperaturen på batterierna. Varmtemperade klimat som London behöver dock inget kylsystem överhuvudtaget. / In 2011 MacBat AB began to develop a electrical energy storage system called Macbat Energy Storage System (MESS), which is made up of 360 two volt lead acid batteries housed in a 20 foot container. However, while lead acid batteries are sensitive to heat this study is focused on investigating how great a cooling demand will be required under different conditions in which chilled distribution, operating temperature of the batteries, climate, insulation and thermal inertia are varied parameters. The study will also determine the configuration of chilled distribution and isolation that gives minimum cooling requirements for the studied climates, which is warm temperate, arid and tropical nature To answer the study's two goals four mathematical models were developed in SIMULINK. Two air-cooled and two water-cooled where one of each was insulated with 100 mm mineral wool while the other was bare. For all models the operating temperature varied between 25 - 35 ° C and the studied climates consisted of Phnom Penh, Cambodia, Djibouti, Djibouti, Baghdad, Iraq, and London, England. For the water cooled models thermal inertia was also varied in the range of 1.8058 to 9.0288 MJ/ K by increasing the amount of cooling water in the system used to cool the batteries. The battery operating temperature was proven to have the most significant impact on the cooling load. The isolation yielded a reducing effect on the cooling load in the case where the ambient temperature surpassed the battery operating temperature during longer periods. Varying thermal inertia of the water cooled models had little or no impact on the cooling load. It is probably due to the electrolyte in the batteries. It is a considerably larger source of thermal mass and is constant in all the models. Which configuration, regarding the distribution system and insulation, that obtains a low cooling requirement was found to depend on the ambient climate and the battery operating temperature. However, warm temperate climates such as London requires no cooling system at all.

The Swedish Nuclear Fuel and Waste Management Company (SKB) plan to expand their current final repository for short-lived radioactive waste. They also plan to replace the electric boilers with district heating and cooling. This report has focused on obtaining simulation results of the future energy- and efficiency demand for the buildings above ground. The software that was used to achieve this was the simulation tool IDA ICE. The simulation concluded in an yearly energy demand for the future facility which correspond to 610 MWh. The efficiency demand correspond to 390,8 kW for cooling and 685,6 kW for heating the facilities. Indications show that this result is somewhat low due to some inaccurate data, but also because the faicilities today tends to use more energy than is necessary.

Det används stora mängder energi inom kontorslandskap för att reglera inomhusklimatet. Intresset har ökat för energisparande åtgärder både politiskt och privat. För kontorsbyggnader är fönster en stor andel av klimatskärmen vilket har en stor påverkan på värme- och kylvärmeenergin som tillförs in i kontorsbyggnaden. Elektrokroma fönster kan, genom att skicka en spänning till ett av fönstrets skikt, aktivt förändra sina egenskaper för att steglöst begränsa solinstrålning i en byggnad.    Denna fallstudie är framtagen för att undersöka var och hur elektrokroma fönster kan användas för att effektivisera inomhusklimatet, med betoning på kylbehov, i Sverige. Undersökningen gjordes genom att göra flertal simuleringar på en kontorslokal i IDA ICE där lokalen simuleras på olika orter. Orter varieras från norr till söder och från kust till inland. Fönsterfasaden simulerades även i olika väderstreck. Resultaten visar att användning av tekniken sänker inkommande värmeenergi genom fönster med runt 60 procent oavsett på omgivande medeltemperatur. Därför motiveras användandet bäst på sydliga fasader och vid orter nära kust eller stora vatten där solvärmelasten är som störst.

Arbetet jämför och beskriver skillnaderna mellan tre olika solskyddslösningar, utvändig- och invändig solavskärmning och elektrokroma solskyddsglas. Valet av solskydd är en återkommande fråga i många projekt. Ofta kompromissas det mellan olika parametrar som dagsljus, utblick, glasarea, design och energi vid val av solskydd.  Syftet och målet med arbetet är att skapa en sammanställning som visar för- och nackdelar med de olika solskyddslösningarna. För att komma fram till ett resultat har olika studier analyserats, beräkningar och simuleringar gjorts och intervjufrågor har skickats ut till experter inom området.  Resultatet från beräkningarna och simuleringarna visar att utvändig solavskärmning är mest effektiv mot att blockera solens energi och att elektrokroma solskyddsglas släpper in mest nyttigt och användbart dagsljus in i lokalen beräknat enligt UDI – Useful Daylight Illuminance. Resultatet visar även att den invändiga solavskärmningen tar bort mest av bländningsproblematiken.  En sammanvägning av de analyserade studierna, beräkningarna och simuleringarna samt intervjufrågorna visar att elektrokroma solskyddsglas presterar bäst i sin helhet med hänsyn tagen till energi, solskydd, utsikt och byggnadens utformning. / The study compares and describes the differences between three different solar shading solutions, external and internal awnings, and electrochromic glass. The choice of solar shading is a recurring issue in many projects. It is often compromised between different parameters such as daylight, view, glass area, design and energy when choosing solar shading systems. The purpose and goal of the study is to create a compilation that shows the pros and cons of the various solar shading solutions. To get to a result various studies have been analysed, calculations and simulations have been made and interview questions have been sent out to a group of experts in the glass and solar shading field.   The results from the calculations and simulations show that external awnings are most effective against blocking the sun's energy and that the electrochromic glass allows the most useful daylight to enter the room in accordance with UDI - Useful Daylight Illuminance. The results also show that internal awnings are the most effective glare protection solution. A balance of the studies analysed, the calculations and simulations as well as the interview questions show that electrochromic glass performs best when taking energy, solar shading, views, and the design of the building into account. / <p>Presentationen skedde via Zoom från distans pga Corona.</p>

Because of the harsh climate of Saudi Arabia, residential buildings on average, consume more than half of the total consumed energy. A substantial share of energy goes to the air-conditioning of buildings. Cooling buildings during summer is a major environmental problem in many Middle Eastern countries, especially since the electricity is highly dependent on fossil fuels. The aim of this study is to obtain a clearer picture of how various measures on the building envelope affects the buildings energy consumption, which can be used as a tool to save energy for buildings in the Middle East. In this study, different energy efficiency measures are evaluated using energy simulations in IDA ICE 4.7 to investigate how much energy can be saved by modifying the building envelope. A two-storey residential building with 247 m2 floor area is used for the simulations. The measures considered are; modifications of the external walls, modification of the roof, window type, window area/distribution, modification of the foundation, shading, exterior surface colour, infiltration rate and thermal bridges. All measures are compared against a base case where the building envelope is set to resemble a typical Saudi Arabian residential. First, all measures are investigated one by one. Thereafter, combinations of the measures are investigated, based on the results from single measure simulations. All simulations are carried out for two cities in Saudi Arabia, both with arid desert climate. Riyadh (midlands) with moderately cold winters and Jeddah (west coast) with mild winter. The results from simulations of single measures show the highest energy savings when changing the window type from single clear glass to double glass with reflective surface saving 27 % energy (heating &amp; cooling) in Riyadh and 21 % in Jeddah. Adding insulation to an uninsulated roof saved up to 23 % and 21 % energy for Riyadh respectively Jeddah. Improvements of the thermal resistance of the exterior walls show 21 % energy savings in Riyadh and only 11 % in Jeddah. Lowering the window to wall ratio from 28 % to 10 % and changing the window distribution results in 19 % (Riyadh) and 17 % (Jeddah) energy savings. Adding fixed shades saves up to 8 % (Riyadh) and 13 % energy (Jeddah) when dimensioned for the peak cooling load. Using bright/reflective surface colour on the roof saves up to 9% (Riyadh) and 17 % (Jeddah) when the roof is uninsulated. For the exterior walls, bright/reflective surface saves up to 5 % (Riyadh) and 10 % (Jeddah) when the walls are uninsulated. The other single measures investigated show less than 7 % energy savings. The results for combined measures show the highest energy savings for two combined measures when improving the thermal resistance of the exterior walls and changing window area/distribution saving up to 52 % (Riyadh) and 39 % (Jeddah). When performing three measures the addition of improved thermal resistance and reflectance of the windows resulted in the highest energy savings, saving up to 62 % (Riyadh) and 48 % (Jeddah). When adding a fourth measure, improving the thermal resistance of the slab shows the highest energy savings, 71 % (Riyadh) and 54 % (Jeddah). Applying all measures on the building envelope results in 78 % (Riyadh) and 62 % (Jeddah) energy savings. Significant energy savings can be achieved with measures on the building envelope. Major savings can be made by adding only 50-100 mm of insulation to the exterior walls and roof. Decreased window area and improvements on the thermal resistance and reflectance on the windows result in significant energy savings. Energy savings achieved with shadings and reflective surface colours decrease significantly when the thermal resistance of the roof and external walls are improved. All measures concerning thermal resistance have a higher impact in Riyadh than in Jeddah due to that a large part of the total heating and cooling is air handling unit (AHU) cooling in Jeddah. AHU cooling is not affected significantly by measures on the building envelope. To optimise energy savings, measures on the building envelope should be considered in combination with measures concerning the AHU. / På grund av det hårda klimatet i Saudiarabien, konsumerar bostadshus mer än hälften av den totala energi som förbrukas. En stor del av den förbrukade energin går till luftkonditionering. Kylningen av byggnader är ett stort miljöproblem i många länder i Mellanöstern, särskilt eftersom elektriciteten till stor del är helt beroende av förbränning av fossila bränslen. Syftet med denna studie är att få en tydligare bild av hur olika åtgärder på klimatskalet påverkar byggnaders energiförbrukning. Tanken är att resultaten ska kunna användas som ett hjälpmedel vid design av mer energieffektiva byggnader i Mellanöstern. I denna studie är olika energieffektivitetsåtgärder utvärderade med hjälp av energisimuleringar i IDA ICE 4.7 för att undersöka hur mycket energi som kan sparas genom att modifiera klimatskalet. Ett bostadshus med 247 m2 golvyta i två våningar används för simuleringarna. De åtgärder som övervägs är; modifieringar av ytterväggar, modifiering av tak, fönstertyp, fönster area/ distribution, modifiering av fundamentet, skuggning, ytskikt, infiltration och köldbryggor. Alla åtgärder jämförs mot ett Base Case där klimatskalet är inställt för att likna en typisk bostad i Saudiarabiens. Först undersöks alla åtgärder en åt gången. Därefter undersöks kombinationer av de studerade åtgärderna, baserat på resultat från simuleringar av enskilda åtgärder. Alla simuleringar utförs för två städer i Saudiarabien, både med torrt ökenklimat. Riyadh (inlandet) med måttligt kalla vintrar och Jeddah (västkusten) med mild vinter. Resultatet från simuleringar av enskilda åtgärder visar högst energibesparing när fönstertypen byts ut från enkelt klarglas till dubbelt reflekterande glas. Med byte av fönstertyp sparas upp till 27 % energi (uppvärmning och kylning) i Riyadh och 21 % i Jeddah. Att isolera taket sparar upp till 23 % och 21 % för Riyadh respektive Jeddah. Förbättrat värmemotstånd i ytterväggarna resulterar i upp till 21 % energibesparing i Riyadh och endast 11 % i Jeddah. Minskning av fönsterarean från 28 % av väggytan till 10 % och omplacering av fönsterna ger19 % (Riyadh) och 17 % (Jeddah) energibesparingar. Solavskärmning med hjälp av fasta skärmtak och fenor sparar 8 % (Riyadh) och 13 % energi (Jeddah) när de är dimensionerad för maximalt kylbehovet. Använda ljus/reflekterande yta på taket sparar upp till 9 % (Riyadh) och 17 % (Jeddah) när taket är oisolerad. För ytterväggar, sparar ljust/reflekterande ytskikt upp till 5 % (Riyadh) och 10 % (Jeddah) när väggarna är oisolerad. De övriga enskilda åtgärderna som undersökts visar mindre än 7 % energibesparing. Resultaten för kombinerade åtgärder visar högst energibesparingar för två kombinerade åtgärder när ytterväggens värmemotstånd förbättras tillsammans med mindre fönsterarea och ändrad fönsterplacering. De två åtgärderna sparar upp till 52 % energi i Riyadh och 39 % i Jeddah. När tre åtgärder utförs, fås den högsta energibesparingen med de två åtgärderna ovan med tillägg av förbättrade fönster med lägre u-värde och högre reflektants. Tillsammans resulterar de tre åtgärderna i en energibesparing upp till 62 % för Riyadh och 48 % för Jeddah. När man lägger till en fjärde åtgärd, fås den högsta besparingen med tillägg av förbättrat u-värde på grunden till de tre tidigare åtgärderna. De fyra åtgärderna sparar upp till 71 % energi i Riyadh och 54 % i Jeddah. Tillämpning av alla åtgärder på klimatskalet resulterar i 78 % (Riyadh) och 62 % (Jeddah) energibesparing. Betydlig reducering av energianvändningen kan uppnås med åtgärder på byggnadens klimatskal. Stora besparingar fås med endast 50 – 100 mm isolering i ytterväggar och tak. Att minska fönsterarean och förbättra fönsternas u-värde och reflektivitet bidrar till stora energibesparingar.  Besparingarna som fås vid solavskärmning och reflektiva ytor på tak och väggar minskar signifikant när taket och ytterväggarna isoleras. Alla åtgärder som förbättrar u-värdet på klimatskalet har en större inverkan i Riyadh än i Jeddah på grund av att en större andel av total uppvärmning och kylning upptas av kylning av inkommande luft i ventilationen. Energin som behövs för att kyla inkommande luft påverkas inte nämnvärt av åtgärderna på klimatskalet. För att optimera energibesparingarna ytterligare, bör åtgärder på klimatskalets övervägas tillsammans med energieffektivitetsåtgärder av ventilationen.

På uppdrag av Sundsvall Energi AB har FVB Sverige AB påbörjat en förstudie kring etableringen av fjärrkyla i Sundsvall. Produktionsmedlen i det planerade nätet kommer att innefatta frikyla från akviferen och en kompressordriven kylmaskin. Det övergripande syftet med projektet har dels varit att ta fram en optimal framledningskurva, samt att ta reda på i vilken utsträckning frikylan kan nyttjas innan kylmaskinen måste användas som spetsproduktionsmedel. Projektet har inledningsvis fokuserat på att undersöka hur klimatet och kylbehovet ser uti Sundsvall. Kylbehovet granskades utifrån sex befintliga byggnader som nyttjar dricksvattenkyld fjärrkyla i Sundsvall. Därefter undersöktes olika typer av klimatsystem för att utröna vad de har för krav på framledningstemperaturen. Det konstaterades att kylbatterier var den komponent som kräver lägst framledningstemperatur, varför kyleffektberäkningar utfördes på dem. Resultatet ur kylbatteriberäkningarna fick motsvara den av fjärrkylenätet avgivna kyleffekten vid varierande utomhustemperatur. Genom att väga den avgivna kyleffekten vid varierande framledningstemperatur mot det erforderliga kyleffektbehovet vid varierande utomhustemperatur kunde framledningskurvan ta form. Akviferen antas hålla en temperatur på omkring 7°C till 9°C året runt, men utgångspunkten i detta projekt har varit att den konstant är 9°C. Under de förutsättningarna har framledningstemperaturen kunnat bestämmas till att vara 11°C under större delen av året, men att den sänks vid en utomhustemperatur på omkring 21°C i varierande grad ned till 6°C vid utomhustemperaturen 25°C. Med hjälp av framledningskurvan kunde därefter frikylans täckningsgrad bedömas. Resultatet visar att om framledningens temperatur höjs med 0,5–1,0°C i distributionsnätet kommer kylmaskinen att behöva vara i drift under 159 timmar per år. Om istället uppvärmningen blir 1,5° eller 2,0°C kommer kylmaskinen behöva vara i drift under 233 timmar respektive 325 timmar. Sammantaget har samtliga av projektets konkreta och verifierbara mål besvarats. / On behalf of Sundsvall Energi AB, FVB Sverige AB has initiated a preliminary study on the establishment of a district cooling system in Sundsvall. The main source for the cooling will be cool water drawn from the aquifer and a compressor chiller. The main purpose of this project has both been to provide the optimal supply temperature of the cooling network at different outdoor temperatures, and to find out to what extent the cool water from the aquifer can be used by itself as the cooling source. The project was initially focused on examining the climate and cooling demand in Sundsvall. The cooling demand was examined on the basis of six existing buildings that uses freshwater district cooling, and different types of climatesystems were then examined to ascertain what their requirements for the supply temperature are. Cooling coil batteries were found to be the component that requires the lowest supply temperature; therefore, the cooling power calculations were relied on them. The outcome of the cooling coil battery calculations was presumed to correspond to the cooling power of the network itself. By comparing the cooling power of the coil batteries at different supply temperatures and the cooling demand at different outdoor temperatures the main supply temperature for the district cooling network took shape. The aquifer is expected to maintain a temperature of approximately 7°C to 9°C, but in this project the temperature is set to exactly 9°C. On those premises the supply temperature of the cooling network could be set to 11°C for most of the year, but with a reduction of the supply temperature at outdoor temperatures around 21°C. Subsequently the supply temperature is reduced to 6°C at the outdoor temperature 25°C. Via the supply temperature curve, the aquifer cooling coverage ratio could be assessed. The result shows that if the supply temperature is raised between 0,5°C and 1,0°C in the distribution network the compressor chiller will have to be in operation for 159 hours per year. If instead the supply temperature is raised 1,5°C or 2,0°C, the compressor chiller must be in operation for 233 hours and 325 hours, respectively. In summary, all the goals and targets of the project have been completed.

Purpose: The building sector accounts for 40 % of the total energy consumption in Sweden today, and the largest proportion is consumed during the operating phase. From the year 2020 and onwards, all new buildings should be erected as zero-emissionbuildings. The building’s design can reduce energy demands, but the current legal requirements do not favour energy-efficient designs. This study focuses on the design’s importance for the energy efficiency of buildings, i.e., energy-saving design. The impact of specific measures is difficult to calculate due to the complexity of reality. This study aims to highlight the measures that could reduce energy consumption in commercial buildings. Method: In order to provide answers to the issues stated in the report and to achieve the objective of the study, case studies are being conducted investigating three commercial buildings where deliberate decisions were made to use energy-reducing measures. Results and conclusions are based on qualitative interviews and literature studies. Findings: The energy-reducing design measures found to be of most importance used in the studied buildings are the form factor, the window portion and the thermal storage capacity. Moreover, significant savings are possible by carefully consider how solar energy can be limited or used in the building. Generally, buildings tends to become more technical, therefore technical knowledge early in the process is important to reach a good result. Economic incentives and clear objectives with right focus are also important for optimizing a building’s energy performance. The wording and the requirement levels in the Swedish building regulations highly controls the construction of energy efficient buildings. Implications: This study shows how energy efficient design is made today and provides an indication of what can be done and what should be prioritized. By imposing requirements on consumed energy instead of bought, energy efficient design could be favoured. Furthermore, this study suggests that a balance between windows, façade and solar shading are important energy-reducing measures. Regardless of selected energyreducing measures, a good performance is essential. Finally, this study shows that a methodical use of existing knowledge and technology makes a difference. Limitations: A lifecycle approach provides an overall picture of a building’s energy consumption. However, this study is based on the energy consumption during the operating phase. The result of this study does not take economic or aesthetic factors into account. This study is a comparative case study and is based on few but carefully matched cases. The selected cases are commercial buildings where deliberate decisions were made to use energy-reducing measures.