Arbetet som beskrivs i denna rapport utgörs till stor del av en utredning och kartläggning av funktionen och utformningen av huvudkylsystemet vid Sundsvalls sjukhus. Detta genomfördes i syfte att vidare kunna diagnostisera systemet och även ta fram åtgärdsförslag avseende eventuella förbättringsområden. Huvudkylsystemet innefattar fyra olika kylproducenter som utgörs av två kylmaskiner och två olika frikylesystem, varav det ena nyttjar lagrad snö för att kyla systemet under sommaren och det andra nyttjar kall uteluft för att kyla systemet under vintern. Dessa producenter samarbetar för att tillgodose sjukhusets kylbehov, som utgörs av både processkyla för diverse maskiner samt ren komfortkyla och avfuktning. Metoden för att utföra arbetet har till stor del bestått av att inhämta och sammanställa information och data avseende kylsystemets funktion och drift. Data och flödesscheman över systemet som tillgängliggjorts av Region Västernorrland har studerats och använt som utgångspunkt för kartläggningen, tillsammans med information från samtal med personal på sjukhusets driftavdelning samt platsbesök vid sjukhuset. Resultat av arbetet utgörs till stor del av en beskrivning av huvudkylsystemet, ett sankey diagram som åskådliggör kylbalansen i sjukhuset samt koefficienter för respektive kylproducents energi- och kostnadseffektivitet. Därefter har tre kortfattade åtgärdsförslag tagits fram och presenterats i ett eget kapitel. Dessa innefattar utökade mätningar av levererad kyla, nyttjande av uteluft i ventilationskanal för kylning samt vidrör kort ett förslag om optimerad samstyrning av systemets producenter.

This thesis is based on comparing two different air-ventilation systems with cooling in a building. Two systems are compared, the first one is FTX with heat pump and a rotating heat exchanger, and the second is a system with sorptive cooling. These systems use different types of energy – electricity and district heating for both cooling and heating. The FTX system (FTX 480) is produced from IV product and the system with sorptive cooling (DCI 3.0) is given from the company Munters. An FTX system recycles heat using a heat exchanger. Sorptive cooling is a technique that lowers the temperature by using district heating which cools the warm air coming from outside. The purpose is to study how effective these systems are looking at the costs of the systems and how they impact the climate. This is done by a life cycle cost analysis and a environmental implant analysis. This thesis is guided and has been given documentation by Statens fastighetsverk. The building that is mentioned in this study is Afrikahuset that is located in Uppsala. Product sheets for the systems have been produced and given by the companies IV product and Munters. Results show that system FTX 480 gives a lower cost and a lower climate effect compared to DCI 3.0 (sorptive cooling). Therefore, FTX 480 has the lowest total cost during the systems lifecycle, provides the lowest energy use on an annual basis and provides the best financial outcome over a 30-year time. In conclusion, a FTX system with heat pump and rotating heat pump is more useful than a system with sorptive cooling. / Examensarbetet jämför två olika ventilationsaggregat med olika metoder för luftburen kyla på en befintlig byggnad. Aggregaten ett från- och tilluftssystem (FTX) med värmepump och roterande värmeväxlare samt ett med Sorptiv kyla. Systemen använder olika energislag – el respektive fjärrvärme för både kyla och eftervärmning. Ett FTX aggregat återvinner värme i första hand med hjälp av en värmeväxlare och värmepump vid låga utetemperaturer, värmepumpen kan sedan användas för att kyla luften sommartid. Sorptiv teknik däremot återvinner även värmen med en värmeväxlare men kyler luften med hjälp av fjärrvärme i sekvens med befuktning och avtorkning. Syftet med arbetet är att undersöka hur ekonomiskt och hållbart dessa system är genom att analysera det ekonomiska utfallet samt klimatpåverkan hos båda systemen genom en livscykelkostnadsanalys och miljöpåverkansanalys. Undersökningen utförs med hjälp och underlag från Statens fastighetsverk. Den befintliga byggnaden är Afrikahuset, en utbildning- och forskningsverksamhet i Uppsala. Produktblad har tagits fram från företagen IV produkt samt Munters. En värdering av el och fjärrvärme resulterar i att en minskad elanvändning bidrar till en mer reducerad klimatpåverkan jämfört med fjärrvärme och att 90 procent av den energi som tillförs är återvunnen energi samt att fjärrvärmen normalt är dyrast. Det finns fördelar med värmedriven kyla då det råder stort värmeöverskott i kraftvärmeverken under sommarperioden vilket är bl.a. som en följd av elproduktionen. Studien visar att ett FTX system med värmepump och roterande värmeväxlare är mer ekonomiskt lönsamt (LCC) och bidrar till en mer positiv miljöpåverkan (LCA). Slutsatsen är att system FTX 480 har lägst totalkostnad under dess livstid, ger lägst klimatpåverkan på årlig basis och ger bäst ekonomiskt utfall unde

Region Uppsala manages the buildings at the hospital area in Uppsala and has in recent years worked intensively with energy efficiency measures affecting the buildings, which have also yielded successful results. To continue Region Uppsala’s energy efficiency effort, Region Uppsala intends to install a local heating and cooling network for the hospital area. The intent of the local heating and cooling network is to enable the transfer of excess heat and cooling. Region Uppsala also plans to install a larger refrigerator (>1,000 kW cooling) that will provide the hospital area with cold and heat.  This project is divided into three major parts, the first part of which involves examining how much residual heat is used from the existing refrigerators in the hospital area today, and what difference the introduction of local heating and cooling networks could make regarding the use of residual heat. The second part of the project consists of investigating the impact a larger refrigerator with 4.4 MW of cooling capacity could have on the hospital area's need for district heating and district cooling. Both the difference in energy and power are investigated. The third and final part of the project consists of examining two different operating strategies for the larger refrigerator to expand its use rate. Then the dimensioning of the cooling capacity of the refrigerator is analysed for the different operating strategies.  The results of the project show that the introduction of a local heating and cooling network in the hospital area could contribute to the use of significantly more residual heat from today's existing refrigerators. Calculations show that the larger refrigerator could reduce the energy demand from both district heating and district cooling by 2,820 MWh and 7,050 MWh respectively, as well as reduce the subscribed power only from the district cooling by 3,830 kW. In addition, the analysis of the dimensioning of the larger cooling machine shows that the cooling capacity would be oversized to the cooling needs in the hospital area.

District cooling supply is vital for service, commercial and industrial sectors like hospitals, data centers, supermarkets and sensitive laboratory facilities. The main cooling demand in the case of Sweden also originates from these sectors. The cooling demand in Stockholm is expanding mainly because of demand for comfort cooling, and data centers are rising. To cover the existing cooling demand and rising cooling demand, different cooling strategies have to be employed for optimal production of cold. This project concerns the optimization of such a district cooling system with primarily cold storage. This is achieved by choosing a case study network, namely considering the district cooling network of Norrenergi AB, in Sweden. Norrenergi AB is a company involved in supplying district cooling for cold consumers situated around Solna and Sundbyberg regions. The company provides around 70 GWh district cooling per year. The sources for the district cooling supply are free cooling, electrically driven chillers, and cold recovery from heat pumps. Besides these cold sources, currently, the parts of the peak cold demand are shaved using cold storage that is more cost-effectively charged during night-time, adopting the concept of power-to-cold. In running the district cooling system operation, Norrenergi AB’s current electricity mix is 100% renewable. In this thesis work, the existing district cooling network of Norrenergi AB is modeled using BoFiT optimization software (which is the base scenario), and then four future scenarios are developed, considering new, additional cold storages. The scenarios developed were meant to further optimize the existing district cooling grid to cater to the same existing total demand. This is assessed by integrating respective cold storages having larger (i.e., 15 MW capacity) or smaller (i.e., two cold storages each with 3 MW capacity) into the existing district cooling grid. The 15 MW capacity cold storage is integrated into Sundbybergsverket (Scenario 1) and in Frösundaverket (Scenario 2). While, from the smaller cold storages, the first one is integrated into the system in a manner that it supplies cooling for selected cooling customers, that is Scenario 3. The second small cold storage integrated in a way that supplies cooling to the entire grid, which is Scenario 4. Similar to the existing cold storage, in developed scenarios as well, the power-to-cold concept is utilized by charging the cold storage during the time in which the electricity price is lower (i.e., at night). The key outcome of this thesis work reveals that all the developed scenarios lead to cost savings in terms of the consumed electricity for producing DC. The achieved cost saving from each of the four scenarios developed are 23%, 4%, 13%, and 14%, respectively. Among all these scenarios, the first scenario has led to the largest cutback of DC production cost and impliesthat incorporating larger cold storages in cooling production plants results in higher savings. A performed sensitivity analysis also implies that increasing the supply capacity of free cooling results in production cost savings. Besides, an increased cooling capacity by 30% with respect to the base scenario results in a 10.6% cost saving. This saving infers that it is good to utilize free cooling as far as there is an opportunity to increase the use of free cooling. / Tillgången på kyla är i dag avgörande för service, kommersiella och industriella sektorer som sjukhus, serverhallar, kontor, stormarknader och känsliga laboratorieanläggningar. Den huvudsakliga efterfrågan på kyla i Sverige härstammar också från dessa sektorer. Kylbehovet i Stockholm expanderar främst på grund av efterfrågan på komfortkyla och serverhallar stiger. För att täcka det befintliga kylbehovet och den stigande efterfrågan på kyla, kan olika strategier användas för att uppnå en optimal production av kyla. Detta projekt handlar om optimering av ett fjärrkylsystem med kyllager. Detta har genomförts genom en fallstudie baserad på Norrenergis fjärrkylanät i Sverige. Norrenergi AB är ett företag som bl.a levererar fjärrkyla till kunder i Solna och Sundbyberg. Bolaget levererar cirka 70 GWh fjärrkyla per år, med hjälp av frikyla, kylmaskiner och värmepumpar. Förutom ovannämnda produktion används ett fjärrkyllager för att leverera fjärrkyla och jämna ut lasten över dygnet, och detta laddas när behovet av fjärrkyla är lägre. Elen som används för att producera Norrenergis fjärrkyla är helt förnybar. I detta examensarbete har Norrenergis befintliga fjärrkylanät modellerats med hjälp av BoFiT optimeringsprogram och sedan har fyra framtida scenarion utvecklats, med nya, distribuerade kyllager. De scenarierna som utvecklades var tänkta att ytterligare optimera det befintliga fjärrkylanätet, för att tillgodose samma befintliga totala efterfrågan. Detta bedöms genom att integrera kyllager av olika kapacitet i befintligt fjärrkylanät - ett större 15 MW lager eller två kyllager om vadera 3 MW kapacitet. Ett 15 MW fjärrkyllager integreras i Sundbybergsverket (scenario 1) och i Frösundaverket (scenario 2). De mindre fjärrkyllagren integreras i systemet så att kylning levereras till utvalda kunder (scenario 3). I scenario 4 integreras de mindre lagren så att kylning levereras till hela nätet. Precis som med det existerande kyllagret, ska dessa nya lager i de olika scenariona laddas under natten då elpriset är lägre, därav namnet kraftkyla. De viktigaste resultaten ur detta examensarbete visade att alla utvecklade scenarion ledde till kostnadsbesparingar med hänsyn till elförbrukningen. De uppnådda kostnadsbesparingarna från de fyra scenariona var 23%, 4%, 13% respektive 14%. Bland alla scenarier, leder det första scenariot den största besparingen av produktionskostnaden och medför att integrering av kyllager vid produktionsanläggningarna resulterar i högre besparingar. Den känslighetsanalys som genomfördes innebar också att en ökning av leveranskapaciteten för frikyla leder till besparingar i produktionskostnaderna. En ökad frikylkapacitet med 30% med avseende på basscenariot resulterade i 1% kostnadsbesparing. Denna kostnadsbesparing visar också att det är bra att använda frikyla så länge möjligheten finns att öka användandet av frikyla.