Syftet med detta examensarbete var att undersöka hur mycket det går att minska värmeförlusterna i träfönster genom användandet av en fönsterlucka innehållande ett isolerande material. Fönster är idag den del av byggnaden som står för de största värmeförlusterna med upp till 40% av en byggnads totala energianvändning. Behovet av effektiva och billiga lösningar för minskning av en byggnads energianvändning är nödvändig för att skapa förutsättningar för ett hållbart samhälle. En lösning kan vara att använda isolerande fönsterluckor under nattetid då människor generellt sett sover och utomhustemperaturen är som lägst, vilket ökar värmebehovet. För att kunna uppskatta den totala värmeförlusten genom ett fönster kan U-värdet tillsammans med dess area och luftens temperaturskillnad mellan inom- och utomhus användas. Ett problem är dock att alla fönster är unika i sin utformning vilket gör det svårt att beräkna U-värdet med stor exakthet. I det här arbetet utvärderades olika metoder för beräkning av ett fönsters U-värde och energibalans med en litteraturstudie. Efteråt skapades ett program i Microsoft Excel med hjälp av resultaten från litteraturstudien. Programmet använder sig av geometrin från befintliga fönster som indata för beräkning av U-värdet och eventuell energibesparing som kan göras med en fönsterlucka stängd nattetid under uppvärmningssäsongen i Gävle. Tre fönster med kända U-värden och mått, från olika företag, jämfördes med programmets uträknade U-värden för samma tre fönster. Resultatet visade att programmets noggrannhet varierade mellan 1-8% och att U-värdet för fönstret kunde sänkas med upp till 81% med användandet av en isolerande fönsterlucka. Slutsatsen som kunde dras av från detta arbete är att isolerande fönsterluckor kan minska värmeförlusterna i fönster och att dess effektivitet entydigt beror på luftpermeabiliteten hos luckan och tjockleken på fönsterluckans isolerande skikt. / The purpose of this dissertation was to examine insulated window shutters potential to reduce heat losses in wooden frame windows. Windows are today the part of the building envelope that amounts for the biggest heat losses with up to 40% of the buildings total energy usage. The need for efficient and cheap methods to reduce heat losses in buildings is necessary to create the conditions required for a sustainable society. One solution is to use window shutters containing an insulated material, which during the night hours decreases the heat flow through the window. To estimate the total heat loss, the U-value can be used along with an area and the difference in air temperature between the indoor and outdoor climate. The problem is that all windows are uniquely designed which makes the assessment of its U-value complicated. In this report different methods for the calculation of a windows U-value and energy balance was assessed with a literature review. After the evaluation a computer program was created using the findings from the literature review. The program uses the geometry of an existing window as input data to calculate the U-value and potential energy savings for the window with a closed insulated window shutter. Three windows with known U-values and geometry from different companies was then compared with the programs calculated U-values for the same three windows. The results showed that the programs accuracy differed from 1-8%. It also showed that a windows U-value can be lowered with up to 81% when the insulated window shutter is closed during the night. The main conclusion that was drawn from this research was that insulated window shutters can reduce the heat flow through windows and that its efficiency depends on the air permeability of the shutter and the thickness of the insulated layer.

This report describes the theory for calculating the heating effect and energy in a group home in Skellefteå. The house's theoretical energy consumption is studied in which the calculations of the U-value and it’s total ventilation, transmission and infiltration losses are included. The theoretical energy consumption is compared with the actual consumption. It also describes various steps to improve the building's energy balance. A thermal camera was also used to examine potential loss of energy sources.

Flygbranschen står idag för 2 % av de globala utsläppen av fossil koldioxid och har som första världsomspännande industri enats om gemensamma globala miljömål för att minska sin klimatpåverkan. Fjärrvärmebranschen står inför tuffa utmaningar då fjärrvärmeunderlaget förutspås minska på sikt. Smart Climate Scandinavian AB:s idé att värma flygplan med fjärrvärme när de står parkerade på backen är världsunik och möter de behov som både fjärrvärme- och flygbranschen har, att hitta nya affärsområden respektive minska sina utsläpp. Syftet med detta examensarbete var att ta fram underlag för utveckling av nästa generations styrsystem för Smart Climates klimataggregat samt undersöka konsekvensen av byte från ett traditionellt aggregat till ett från Smart Climate med hänsyn till energieffektivitet, miljöbelastning och driftkostnad. Mätningar av de termiska egenskaperna hos ett flygplan av typen ATR72-500 genomfördes. Det genomsnittliga U-värdet beräknades till 2,0 W/(m2·K) och värmekapaciteten till 3,421 MJ/kg. Med Excel VBA programmerades en applikation som har använts och kan fortsätta användas som ett verktyg för produktutveckling. Denna applikation beräknar energibehovet för ett flygplan baserat på inställda parametrar, som till exempel utetemperatur och flygplanets termiska egenskaper. Med Excelapplikationen beräknades den potentiella energibesparingen vid införande av nattsänkning, det vill säga tillfälligt sänk temperatur i flygplanet, till ca 30 % av ursprungligt energibehov. En konsekvensanalys av byte från elbaserade aggregat till ett fjärrvärmebaserat aggregat med föreslagen nattsänkning genomfördes. Analysen avgränsar sig till flygplanet som systemgräns och saknar därför en jämförelse av skillnad i förluster som vartdera systemet har. Beräkningarna visar att nattsänkningen innebär en reduktion av det årliga behovet från 25000 kWh till 15500 kWh för en ATR72-500. Traditionella aggregat tillämpar inte denna reglerteknik. Byte av energikälla från el till fjärrvärme innebär en minskning av de globala CO2e-utsläppen med mellan 9000 och 22000 kg per år. Hur stor besparingen i driftkostnad blir beror på rådande energipriser. Vid utveckling av nästa generation styrsystem rekommenderas att nattsänkning införs för Smart Climates aggregat då det visat sig ge stora energibesparingar. Dessutom föreslås styrsystemet vara uppkopplat mot internet för att underlätta framtida reglerjusteringar, datainsamling och produktutveckling. Att styra tillförd effekt på kabintemperaturen har visat sig mer pålitligt än vid styrning med hänsyn endast till utetemperaturen. Framtida studier föreslås fokusera på att utvidga systemgränsen från flygplanet till att ta med energitransportförluster i beräkningarna. Förslagsvis utses en specifik flygplats och systemgränsen sätts vid flygplatsens energimätare för el respektive fjärrvärme. Optimering av glykol/vattenflöde och dimensionering av ledningar, strypventiler och pumpar är intressanta frågeställningar. Frigörande av kapacitet i flygplatsens transformatorstation kan i sig vara en orsak till att välja varmhållning av flygplan med fjärrvärme. Den kanske viktigaste konsekvensen av att ersätta el med fjärrvärme är att högvärdig energi kan användas där den behövs. / The aviation industry today is responsible for 2 % of the fossil carbon dioxide emissions and has, as the first global industry, united around common goals for reducing its effect on climate change. The district heating industry faces tough challenges ahead considering the demand of its primary product is predicted to decrease in the longer run. Smart Climate Scandinavian AB’s idea of heating airplanes parked on ground with district heating unites the needs for both the aviation and district heating industry of reducing emissions and finding new areas of application respectively. The purpose of this thesis is to provide information for development of the next generation Smart Climate air climate unit control system and to study the consequences of changing from a traditional air climate unit to one from Smart Climate, with regard to energy efficiency, environmental impact, and operation cost. The thermal properties of an airplane of the type ATR72-500 where measured. The U-value was calculated to 2,0 W/(m2·K) and the heat capacity to 3,421 MJ/kg. An Excel application was programmed in Excel VBA to be used for product development. The application calculates the energy demand of an airplane based on settings such as outside temperature and the airplane’s thermal properties. The potential energy savings of introducing night time reduction, which is temporarily reducing the temperature in the airplane, is calculated to about 30 % of the initial energy demand. A consequence analysis of changing from a traditional electricity based air climate unit to one based on district heating with the proposed night time reduction was performed. The analysis was limited to the airplane as the system boundary and hence does not include energy losses which both systems have. The night time reduction is not implemented in traditional air climate units and hence the demand in energy is calculated to decrease from 25000 kWh to 15500 kWh per year for an ATR72-500. Changing energy source from electricity to district heating results in a reduced emission of CO2e of somewhere between 9000 and 22000 kg per year. How big the saving in operation cost will be depends on the energy prices for electricity and district heating. An introduction of night time reduction is recommended in the next generation control system of Smart Climate’s air climate unit since it evidently comes with great energy savings. It is also proposed that the next generation is wired up online on the internet. This will facilitate future setting adjustments, data gathering and product development. Also validated during the study is that the technique of regulating the temperature of inlet air by measuring the cabin temperature is more reliable than the traditional technique of using the outside temperature. It is suggested for future studies to include energy transport losses and hence should focus on one airport with well-defined system boundaries. A suggestion is using the same boundary as the energy meters of the airport. Optimizing glycol/water flow and dimensioning of pipes, valves and pumps are interesting issues to investigate. A reduced electricity demand will decrease the needed capacity of the transformer station and could give reason for considering heating airplanes with district heating. Perhaps the most important consequence of replacing electricity with district heating is that primary energy can be used where it is needed.

I denna rapport kommer det att undersöka vid vilken tjocklek tilläggsisoleringen måste vara för att uppfylla Boverkets byggreglers(BBR) krav om energihushållning för en specifik byggnadsdel. Byggnadsdelarna kommer att vara hämtade ur Energimyndighetens rapport om tilläggsisolering. Valda byggnadsdelar är ytterväggar av träregeltyp med fasader av träpanel samt ventilerad luftspalt, isoleringen består av antingen spån eller av mineralull. Vindsbjälklagen anses som uteluftsventilerade med ett oskyddat isoleringsskikt ut mot den fria luften i kallvinden, de har ett regelavstånd på s1200mm och isoleringsmaterialet är antingen spån eller mineralull. Tilläggsisoleringen kommer att bestå av mineralull i skivor för ytterväggskonstruktionerna och som lösull för vindsbjälklagen. De beräkningsverktyg som kommer att användas för att kontrollera effekterna av tilläggsisoleringen i fukthänseende är generella fuktberäkningar enligt normalvärdesmetoden utvalda och genom ångmotstånd beräknade värden för ånghalten i skikten mellan olika byggnadsmaterial. För beräkningen av U-värdet kommer beräkningar med värmegenomgångsmotstånd att användas samt att approximationerna till det totala motståndet kommer att beräknas med både lambda- och U-värdesmetoden. Resultatet visar att U-värdet sjunker när isoleringens tjocklek ökar. Samtidigt höjs temperaturen i den ursprungliga konstruktionen vilket medför att den relativa fukthalten minskar. Vid tilläggsisolering av väggkonstruktionerna uppfylls BBRs krav vid 120 mm isolering med mineralull. För vindsbjälklag uppfylls kraven vid 150 mm oberoende på grundutförande. I fallen med vindsbjälklagen ser man även att förbättringen i U-värdet är så liten vid 250 till 300 mm och 300 till 350 mm beroende på konstruktion att det inte kan redovisas med två decimalers noggrannhet. Samtidigt som isolerings mängden ökar minskar den relativa ånghalten. / This report will examine at which the thickness of the additional insulation must be to meet the Swedish building regulations (BBR) requirements on energy management for a specific building element. Construction parts will be taken from the Energy Agency’s report on the additional insulation. The selected parts are the building's exterior walls constructed of wood stud type with facades of wood paneling and ventilated air space beneath, the insulation consists of either woodchips or mineral-wool. The attic is considered as an outdoor-ventilated space with an unprotected insulation layer towards the free air in the attic. Attic has a beam distance of s1200 mm and insulation material is either woodchips or mineral wool. Additional insulation will consist of mineral-wool panels for exterior wall constructions and loos mineral-wool grains for the attic. The computational tools that will be used to check the effects of adding insulation in regard to the moisture, general moisture calculations thru the normal values method selected and by steam resistance calculated values for the vapor content in the layers between different building materials. For the calculation of the U value, calculations of the heat transfer resistance will be used and the approximations to the total resistance will be calculated using both lambda and U-value method to get as close to the real answer as possible. The results show that U-value drops when the insulation thickness increases. At the same time, the temperature in the initial design increases, which means that the relative humidity decreases. The additional insulation of wall structures met BBR's requirements at 120 mm insulation with mineral-wool. The attic floor met the requirements at 150 mm independently of the basic design. In the cases of the attics the improvements in the U-values are so small at 250 to 300 mm and 300 to 350 mm that depending on the design the change in U-values can not be shown in regards to the requirements of two decimal U-values. While the isolation amount increases, the relative vapor content decreases.

The first part of this essay is about a single-family house that we have planned and projected. The second part is a deeper study in ways to further insulate windows when they are not in use. In the first part the building’s design and its most important construction elements are described. The planning of all major installations (heating, domestic water, ventilation, sanitation, electricity) are reported so that one can in principle start construction of the house. In addition there are calculations done on the building’s energy management. The result is a two stored house angled toward the south. The ground floor has a spacious kitchen and living room in an open floor plan, while the upper floor has more separated bedrooms. The house gets its heat from a geothermal heat pump and is very well insulated. This makes the house energy efficient and it easily meets Boverket’s requirements regarding energy consumption. The second part of the work is a deeper study dealing with window insulation. With window insulation is meant removable and insulating constructions that are in use for instance on nights, but can be removed when the windows are needed for daylight and view. The effect on the energy loss through windows with different systems of window insulation is examined. We conclude that there is money to be saved with such designs. Perhaps most interesting is that our energy calculations show that even with simple types of window insulation, such as blinds and curtains, a lot of energy can be saved. Such simple systems has, in our opinion, the greatest potential for the future since they are relatively inexpensive and do not impact the building’s façade much.

Examensarbetet handlar om att jämföra två olika taktyper med hänsyn till ekonomi, U-värde, energi och miljöpåverkan. Taken skall belastas med samma karaktäristiska snölast. Taktyperna som jämförs är två parallelltak med vinklarna 3,6° och 10°, taktypen uteluftsventilerat sadeltak med vinkeln 27°. Syftet är att öka kunskapen hos konsumenter, arkitekter och konstruktörer för att enklare skräddarsy kundernas önskemål, där målet är att jämföra olika taktyper med olika lutningar med avseende på ekonomi, U-värde, energi och miljöpåverkan, när taken belastas med samma karaktäristiska snölast.   För att få fram ett resultat gjordes olika typer av beräkningar, så som konstruktions-, byggfysik-, energi-, klimat- och kostnadsberäkningar. Det gjordes även beräkningar på vilken mängd isolering som behövs för att U-värdet ska bli 75 % av BBR-kravet. Fuktkontroll gjordes efteråt, för att kontrollera om taken klarade av BBR-kravet gällande relativ fuktighet i konstruktionerna. Resultatet visade sig att parallelltaket med lutningen 3,6° gav bäst resultat gällande kostnader, koldioxidutsläpp och energi. Samma tak gav även bäst resultat gällande kostnad för uppförande inklusive material. Slutsatserna av det här examensarbetet visade att taktäckningen och längden på köldbryggor spelar stor roll ur det ekonomiska och klimatmässiga perspektivet.

Samtidigt som kraven på energieffektivitet inom byggbranschen blir allt hårdare har klimatskalets utformning stor betydelse. Författarens uppgift är att utreda åt Sigma Civil AB hur ett verktyg som beräknar U-värden utformas samt att med hjälp av den göra en jämförande studie på yttertak och ytterväggar, med avseende på klimatskalets påfrestningar.   Andra delar som ingår i klimatskalet är grundkonstruktioner men eftersom det är ett arbete som omfattar 10 veckor avgränsas arbetet till yttertak och ytterväggar. För att arbetet skulle kunna utföras på ett bra sätt som möjligt har författaren genom litteraturstudier i form av böcker, internetbaserade sidor och olika rapporter tagit del av information som hjälpt både vid utförande av beräkningsverktyget men också vid jämförelsen av byggdelar.   Resultatet för den här studien visade att koljerntekniken på grund av sin täta struktur fungerar bäst av de takkonstruktioner som jämfördes i studien. I den analys som gjordes för väggkonstruktioner var det en yttervägg med PIR-isolering som klarade sig bäst. En av de slutsatser som jag drar av studien är att bättre isoleringsmaterial krävs för att klara framtidens krav på klimatskalet. Det andra som är viktigt att ta med sig från studien är att byggbranschen bör vara öppen för nya tekniker, som till exempel koljerntekniken och PIR-isoleringen. / While requirements increasingly become harder in the construction industry that it will be built energy efficient, buildings envelope design plays a very large part. My task is to investigate for Sigma Civil AB how a tool that calculates the U-value is formed as well as using it to make a comparative study on the roof and exterior wall, with respect for the building envelope external influences.   Another part of the building envelope is the basic designs, but because it is a work where is only 10 weeks I need to delimit to the roof and exterior walls. In order that the work could be carried out in the best possible way I did literature study in form of books, internet based pages and various reports to receive information that helped me both when I was performing the calculation tool but also doing the comparison of the building parts.   The result of this study showed that the koljern-technique because of its dense structure works best as a roof, compared to the other roofs in the study. In the analysis made for wall constructions, it was an exterior wall with PIR-insulation that worked best. One of the conclusions that I draw from this study is that better insulation needs to meet future requirements for the building envelope. The other thing that is important to take from the study is that the construction industry should be open to new technologies, such as the koljern-technique and PIR-insulation.

<p>Background: The most energy efficient houses today are so called passive houses. These houses achieve high energy-efficiency partly by having well insulated walls. U-value describes the amount of heat transfered through a building element, the more insulation, the smaller U-value. A typical passive house wall have a U-value of 0.10 W/m2,°C. The passive houses are primarily made as small family houses and not as a block of apartments. This is partly because the bigger houses often are made of prefabricated walls, which at present times are not made with enough insulation. One construction method common in prefabrication is a sandwich-construction with two layer of concrete surrounding a core of cellular plastic. Skanska is making this type of walls in a factory on Gotland. </p><p>We wanted to combine the energy efficiency of passive housing with the efficiency of </p><p>prefabricated sandwich-walls. </p><p>Aims: To present a suggestion of a sandwich-construction made with concrete and cellular plastic with a U-value below 0.10 W/m2,°C, that could be implemented in the factory on Gotland. </p><p>Methods: By analyzing systems of today we developed two different models that have a U-value below 0.10 W/m2,°C. The first system was developed from a system used in Skanska’s factory on Gotland and the second one was based on a system delivered by Halfen DEHA. This was made through empirical tests and theoretical calculations. We compared the developed systems in terms of the conditions in Skanska’s factory on Gotland. </p><p>Result and discussion: The system based on Halfen DEHA needs a larger amount of shackles, than the system developed from Skanska’s present system. This leads to the need of thicker insulation to achieve the desired U-value. The reason is that the Skanska-based system uses a combination of shackles and cellular plastic to carry the loads of the coating layer while the Halfen DEHA depends on the shackles alone. We believe that the first of our two developed systems is the best in terms of the ease in adopting to the production method in Skanska’s factory. The second system is safer in terms of controlling the production and has the possibility to have an air gap. </p><p>Conclusion: In the rapport we present a sandwich-construction system that has a U-value below 0.10 W/m2,°C, that we believe would work for prefabrication of wall structures and could be easily adopted in Skanska’s factory on Gotland.</p>

Abstract This report intends through a case study to investigate if lightweight concrete is appropriate as main material in the outer wall of a seven storey residential building. A technical design is carried out in accordance with the definitions and requirements for passive houses, given by FEBY’s1 “Demand specification for passive houses”. A literature review is also carried out for a comparison between regular bolt wall and light weight concrete wall, with a focus on the safety of moisture. The lightweight concrete block used in the report is as a celblock produced by the company H+H Sweden AB. The methods used have resulted in compliance with requirements and recommendations from authorities. Calculations of energy, noise and moisture risk assessment has been carried out. The work has resulted in the conclusion that the lightweight concrete itself is not able to isolate in the extent necessary to obtain chosen U-value of 0,1 W/m2 ° C, without getting to thick. Therefore additional insulation is needed. There are few relevant reference objects built with only light weight concrete. A villa in Lomma, Sweden, has been designed but is not yet built. The house has no additional insulation and the climate screen consists only of light weight concrete and plaster. The multi storey building designed within this report has generally large windows, also to the north, which in passive house context is unusual. The large window areas result in greater thermal bridges around the windows and greater losses of heat through transmission. As compensation a very low U- value of 0,1 W/m2 ° C was set as a prerequisite from the start ensuring a positive energy balance. This action has proved necessary when implemented energy balance calculation resulted in the heating demand of 42 kWh/m2 per year. Maximum allowable energy for a passive house is according to FEBY under 50 kWh/m2 per year. There are several advantages identified when using light weight concrete. All problems related to moister are avoided with this completely mineral material. Light weight concrete offers good thermal insulation by its porosity. It has heat storing properties during the winters. The material is fireproof and free from chemicals. Together with additional insulation a quiet and healthy indoor environment is derived. It has been difficult to find potential risks of using concrete in the climate screen of a passive house. Passive house technology is relatively new, and passive house technology with concrete is even newer. In fact, the villa in Lomma is said to be the first in Sweden carried out in light weight concrete. A minor estimation upon the costs of a the insulated light weight concrete wall, contra a wood bolt wall has proved the light weight concrete wall to be twice as expensive. Perhaps the future will prove risks that have not yet been revealed?

Detta examensarbete beskriver arbetsprocessen med att ta fram ett webbverktyg som ska hjälpa arkitekter som är i skisskedet av ett passivhusprojekt att förverkliga sitt projekt på bästa sätt. Det politiska klimat som råder i världen och framförallt Sverige idag manar tillen kraftig sänkning av energiförbrukningen och därigenom koldioxidutsläppen. Detta gäller inte minst för den svenska bostadssektorn som normalt sägs stå för 40 % av Sveriges totala energiförbrukning. Ett av medlen för att sänka denna energiförbrukning är att bygga fler passivhus samt att omvandla befintliga hus till passivhus. Problemet är att många arkitekter och byggherrar inte har någon erfarenhet av passivhus och vågar därför inte starta upp denna typ av projekt. Detta examensarbete syftar till att ta fram ett verktyg som hjälper arkitekter m.m. att utforma denna typ av byggnad, tyngdpunkten ligger på skisskedet. För att få fram lämplig utformning på verktyget så gjordes litteraturstudier,studier av genomförda passivhusprojekt i Sverige samt intervjuer med folk ibyggbranschen som alla har olika erfarenheter av passivhus. Resultatet av detta arbete mynnade ut i en checklista med frågor som arkitekten bör ställa sig i skisskedet av ett passivhus, ett guidedokument som ger tips, råd och till viss del svar på de frågor som ställs i checklistan samt enenergiberäkning. Detta omformades sedan till ett webbaserat verktyg, Passivhusguiden. Det verkliga resultatet av detta arbete är för tidigt för att sia om eftersom detinte går att utvärdera än i vilken omfattning arkitekter kommer att använda sig av det samt vilken påverkan det får för antalet byggda passivhus samtkvaliteten på dessa. I övrigt så uppfyller resultatet till stor del det förväntade. / This final thesis describes the work process to develop a Web Tool that willhelp architects who are in the sketch stage of a passivehouse-project to realisetheir project in the best possible way. The political climate that is prevailing in the world today, especially in Swedencalls for a sharp reduction of energy consumption and thus carbon dioxideemissions. This applies not least for the Swedish housing sector, whichnormally is said to account for 40% of Sweden's total energy consumption. One of the means to reduce this energy consumption is to build more passive houses and to convert existing house to it. The problem is that many architects and developers have no experience of passive houses and dare not therefore to start up this type of project. This final project aims to develop a tool to help architects, etc. to design this type of buildings, the emphasis is on the sketch stage. In order to get the appropriate design of the tool was, literature studies, studies of already accomplished passivehouseprojects in Sweden and interviews with people in the construction industry done, which all have different experiences of passive house. The result of this work resulted in a checklist of questions that the architectshould ask themselves in the sketch stage of a passive house, a guidedocument that provides tips, advice and answers to some of the addressed questions raised in the checklist, and an energy calculation. This was reshaped then into a webbased tool, Passivhusguiden. The real result of this work is too early to predict because it is not possible toevaluate to which extent the architects will make use of it, and the impact it has on the number built passivehouse´s, and the quality of these.