The heat demand in a city varies a lot over the course of the day because of the outside temperature and social behaviour. The heat demand is at its peak in the mornings when people wake up and are active while it is still cold outside. A common way of fulfilling the heat demand is to use district heating, which uses heated water which is pumped out to costumers, where the delivered energy is used for heating buildings and tap water. A common way of regulating the produced power is to manually adapt the supply temperature to the coldest outside temperature of the day and then let the water flow handle the variations in heat demand. This also leads to variations in the produced power that corresponds to the heat demand. The focus of the master thesis has been to examine the benefits of using a dynamic supply temperature that changes over the course of the day. Two different strategies has been developed with the purpose of equalising the flow and the produced power, to ensure a reliable distribution and to reduce the production costs. Both of the strategies focus on sending out warmer water in advance to peaks in the heat demand while sending out colder water in advance to the troughs in the heat demand, where the foresight needed is a result of the time delay of the system. Besides the actual equalisation of the power and flow, both strategies can result in increases in profit from electricity production, reduced pump costs and lowered emissions. The profit of the power and flow equalising strategies have been evaluated for the district heating system in Linköping between October 2014 and September 2015. The strategies have been evaluated in different cases, both a standard case which is kept within the limits of the district heating system, and also cases where these limits have been stretched. The results of the standard case shows that both strategies increases the electricity production, where the flow equalising strategy can increase the profits from electricity production with approximately 240 000 SEK per year and the power equalising strategy can increase the profits from electricity production with approximately 370 000 SEK per year. The flow equalising strategy leads to both power and flow equalisation. The power equalising strategy provides a better power equalisation compared to the flow equalising strategy but in return leads to large flow variations. For the cases where the limits are stretched, the power and flow equalisation can be additionally improved, which strongly affects the economic results. A more even water flow and supplied heat power is beneficial to the production but their effects are hard to measure economically.

Byggnader med laboratorier är ofta mer utrustningstunga och därmed blir de större förbrukare av energi än vanliga kontorsbyggnader. Med stor mängd utrustning och med utrustning som dessutom kan ha en hög effektförbrukning kommer det stora värmelaster till rummet som behöver kylas bort och detta behov av kyla måste fastställas under projekteringsfasen av ett byggprojekt. En utmaning som man ställs inför vid projektering av kylsystem är att göra en bedömning för hur stora de interna värmelasterna är från den elektroniska utrustningen som finns i rummen. I många fall gör man en bedömning genom att använda schablonvärden för de interna lasterna då det tidigt i projektet inte är fastlagt vad för typ av utrustning som kommer att placeras i rummen och i vilken utsträckning utrustningen kommer att användas. Denna uppskattning av interna värmelaster blir i många fall felaktigt bedömd. Vid projektering av laboratorier är utmaningen ännu större då byggprojekt med laboratorier är få vilket innebär att det finns mindre erfarenhet och kunskap att kunna göra en välgrundad bedömning. Detta leder till att laboratorier i många fall har system för kyla som är överdimensionerade vilket leder till onödigt höga investeringskostnader, ineffektiva installationer och högre driftkostnader. Syftet med detta examensarbete har varit att ge bättre underlag för framtida projekteringar av laboratorier genom att undersöka hur väl utrustningstillverkarnas angivelser för märkeffekten stämmer överens med den verkliga effektförbrukningen. Arbetet har även försökt visa på hur ofta och i vilken omfattning utrustningen används genom att studera en utvald laboratoriebyggnad vid Karolinska Institutet. Detta har gjorts genom att anta att all effekt som utrustningen förbrukar omvandlas till värme och tillförs till rummet. Genom detta antagande har värmeavgivningen kunnat bestämmas genom att mäta och logga elförbrukningen under en veckas tid med hjälp av en eleffektsmätare. I detta arbete gjordes det mätningar på åtta stycken utrustningstyper och resultatet i arbetet visar att användningsdiversiteten för all utrustning som det gjordes mätningar på är 43 %. Delar man upp utrustningen utefter märkeffekt över och under 1000 W blir användningsdiversiteten 4 % för det förstnämnda samt 53 % för det sistnämnda. Ismaskinen och skakinkubator hade 65 % av den totala förbrukningen under mätperioderna och var med det de överlägset största förbrukarna i mätningarna. Av de utrustningar som har intermittent användningsmönster var det de mikrobiologiska säkerhetsbänkarna samt skakinkubatorn som hade mest tid i aktivt läge. Jämför man med mätdata som finns för laboratorieutrustning på Labs21 Wiki-sida hade utrustning med märkeffekt över 1000 W en genomsnittlig användningsdiversitet som var 50 % och utrustning med märkeffekt under 1000 W en genomsnittlig användningsdiversitet som var 74 %. Som slutsatserna i detta arbete visar finns det stort utrymme för en förbättrad och mer precis projektering av ett laboratoriums värmelaster. Med en mer precis projektering kommer det dock nya utmaningar såsom riskhantering om ett system istället blir underdimensionerat och möjligheterna för framtida förändringar av ett laboratoriums utrustningar minskar. Fördelarna med ett mer precist kylsystem är många där det finns stor besparingspotential både ekonomiskt och miljömässigt.

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.

This thesis aims to investigate if the hourly heat load consumptiondata can be used to approximate the daily consumptions patterns forbuildings connected to Göteborg Energi’s district heating network. Theapproximated data shall act as foundation for dimensioning of thedistrict heating network. In this work, it is studied how theconsumption approximation are due to changes in the outdoortemperature between different years.The aim is to develop an approximation model for hourly heat loadpatterns, heat output, water flow and return temperature from thedistrict heating substations of individual buildings regardless ofbuilding types. The approximation methods used in the hourlyapproximation model is multiple ridge regression. Regression trees areused to define breaking points such as the building balance pointtemperature from the consumer heat load pattern. Two separateregression intervals were defined based on breaking points from theregression tree. Outdoor temperature data, solar radiation data,weekday and weekends data used as predictors.The approximation model is evaluated against a reference model usingthe daily mean heat load consumption data. Evaluation between themodel and reference is made on six different building and buildingtypes during the outdoor temperature of -16, which is the designoutdoor temperature of the district heating system of Göteborg Energi.The approximated maximum heat output and water flow during the daywhere 18 % and 10 % above the approximated daily mean. Theapproximated return temperature where 43-51 °C compared to the dailymean of 42 °C for a warm year and 47-52,5 °C compared to 50 °C dailymean for a cold year.The hourly approximation model where able to capture the heat loadpatterns of different building types. However, higher demands on dataquality needs to be addressed to ensure the use of the hourlyapproximation model. / I detta examensarbete har en undersökning angående värmelastapproximationer baserade påtimupplöst kundlastdata gjorts. Värmelasterna som approximerades var värmeeffekt,vattenflöde och returtemperatur. Data för utomhustemperatur, helg och vardag samtsolinstrålningsdata har använts för att kunna approximera värmelasterna. Resultat avapproximationer har visualiserats i relation till utomhustemperaturen och har utvärderats fördimensionerande utomhustemperatur. Utvärdering gjordes på olika byggnader ochbyggnadstyper. Resultat av approximationsmodell med timupplöst kundlastdata utvärderadesmot modell baserad på dygnsmedeldata. Modellerna testades för två olika år med skildautomhustemperaturer, ett kall-år och ett varm-år.Resultat visar att det är möjligt att fånga den timvisa värmelasten hos enskilda kunder och skulleinnebära ett bättre underlag vid dimensionering. Detta då högsta värmelasten under ett dygnskiljer sig från dygnsmedellasten. Att implementera modell med timdatat ökar känsligheten imodellen och ställer högre krav på den inhämtade kundlastdatat. Mätare i fjärrvärmecentralerbör ses över för säkerställning av god mätupplösning och mätprecision.

Intresset kring lågenergibyggnader blir allt större och så kallade passivhus, med god isolering, hög lufttäthet och värmeåtervinning, byggs i allt större utsträckning i Sverige och andra europeiska länder. Vissa frågetecken har dock uppkommit kring inomhusklimatet i husen och risken för både under- och övertemperaturer. En annan viktig aspekt är hur husens egenskaper påverkar värmelasterna och hur detta i sin tur påverkar energiförsörjningssystemet. I detta examensarbete undersöks dessa båda aspekter – värmelastegenskaper och innetemperaturer – i fyra likadana nybyggda flerbostadshus i Falkenberg. Mätvärden från husens tekniska system, inklusive lufttemperaturmätningar i samtliga lägenheter, analyseras. Husen består av totalt 108 lägenheter, värms med fjärrvärme och använder ca 50 kWh/m2 Atemp årligen. Värmelastegenskaperna kännetecknas framförallt av låga effektbehov för både uppvärmning och varmvatten samt relativt stora svängningar över dygnet. Husen tycks vara känsligare för variationer i interntillskott än konventionella hus, vilket leder till regelbundna svängningar i effektbehovet för uppvärmning, med en topp under natten och morgonen. Detta leder till förstärkta svängningar i fjärrvärmenätet, vilket skulle kunna undvikas med hjälp av effektstyrning. Passivhusens stora termiska tröghet talar för en sådan möjlighet. Även innetemperaturen uppvisar regelbundna dygnsvariationer, som kan vara något större än i vanliga hus. Låga temperaturer förekommer tidvis under vintern, men resultaten pekar inte på några brister i de tekniska systemen. Temperaturen på sommaren är inte högre än i andra hus, och övertemperaturer tycks inte vara något stort problem i dessa hus. Det kan dock finnas en möjlighet att minska risken för övertemperaturer ytterligare genom användning av nattkyla under varma perioder. Denna möjlighet kan vara ett sätt att utnyttja passivhusens speciella egenskaper för att ytterligare förbättra konceptet. / There is today an increasing interest in low-energy buildings, and the so-called “passive houses” are becoming increasingly popular in Sweden and other European countries. There are however some concerns regarding the indoor climate in these houses, notably the risk of too low indoor temperatures in the winter and too high temperatures in the summer. Another issue is the heat load characteristics of this type of buildings, and how these affect the energy systems. In this thesis, these two aspects – heat load characteristics and indoor temperatures – are analysed in four identical multi-family buildings in Falkenberg, Sweden, using measured values from the buildings’ technical systems and measured indoor air temperatures in all dwellings. The buildings are heated with district heating, comprise 108 dwellings in total and use approximately 50 kWh/m2 annually (space heating, hot water and electricity for building services). The heat loads are mainly characterised by low but varying heat demands for space heating and hot water. The buildings appear to have a higher than usual sensitivity for variations in heat from internal sources and solar gains, leading to regular variations in the heat demand for space heating and fluctuations in the total heat demand. These fluctuations, which may negatively affect the energy system, could be avoided by actively controlling the heat demand for space heating. There are also daily fluctuations in the indoor temperatures, but the buildings perform well in this aspect, with temperatures that stay within the acceptable range most of the time. The summer indoor temperatures do not get higher than in other buildings. A possibility for further improvement within this area could be the use of forced ventilation during the night in hot periods, and hence utilising the buildings’ well insulated and airtight building envelope to keep heat out during the day. This possibility might further improve the passive house concept.

The piston ring in a marine two-stroke diesel engine operates in demanding conditions, involving high temperatures and pressures. Its main purposes are to seal the combustion chamber of the engine, minimize the frictional contact against the cylinder liner and transfer heat from the piston. The development of new piston ring designs for marine diesel engines is mainly based on engineering knowledge and expertise but is somewhat unstructured. A new method which may be used to overcome this lack of structure is to simulate the working conditions for the piston ring. This is the main objective of this thesis work, to invent a simulation method which allows accurate and distinct results to be obtained and thereby knowledge about piston ring performance. The simulation method is based on a three-dimensional geometric model of the piston ring, where the radial geometry should be described by the lathe curve from industry. It should also be implemented and function automatically as a simulation tool. In short terms, the calculated stresses and strains in the material, the contact pressure against the cylinder liner and the piston ring twist should be evaluated. The simulation tool should be able to model two different types of piston ring designs, namely straight cut design and CPR design, and both with optional dimensions. Validation of the results are performed with a simulation model which uses fewer dimensions, but also utilizes engineering knowledge from the marine industry. In addition to this, some more advanced investigations have been performed in order to demonstrate the capacity and power of the simulation tool. The simulation method appears to perform well and according to the simple model, but it also shows good prediction in more advanced investigations. For example, piston rings in overheated engines tend to twist more than usual, which could be seen in real investigations, and the behavior is easily recreated with the simulation tool. Also investigations with reduced cross sections, which is well known within high-speed engines, are performed. The method is executed automatically with the developed simulation tool which is based on ANSYS, a commercial simulation software. This software, that is commonly used in development work, uses a finite element method to solve the problem. The simulation tool is used as an external input which configures the geometry, finite element formulation and the result rendering. / Kolvringen i en marin tvåtaktsmotor arbetar under krävande förhållanden i form av hög temperatur och högt tryck. Dess huvudsyften är att täta motorns förbränningskammare, minimera friktion mot cylindern och transportera värme från kolven. Utvecklingen av nya kolvringsmodeller för marint bruk är huvudsakligen baserat på ingenjörskunskap och expertkunnande vilket dock lett till en viss osäkerhet. En modern metod för att bemästra denna osäkerhet är att simulera kolvringen och dess förhållanden i motorn. Det huvudsakliga målet är att skapa en simuleringsmetod som ger noggranna och tydliga resultat och därav kunskap om kolvringens påfrestningar och egenskaper under drift av motorn. Simuleringsmetoden är skapad för en tredimensionell geometri som är beskriven av bl.a. den svarvkurva som används inom industrin. Metoden skall även vara implementerad och fungera automatiskt som ett beräkningsverktyg vilket inom en rimlig tidsrymd skall beräkna intresseområden såsom spänningar, kontakttryck och twist. Det skall även vara konstruerat så att två olika kolvringmodeller skall kunna simuleras, nämligen rakskuren ring och gastät ring, och båda med valbara dimensioner. Simuleringsmetoden är bekräftad genom att jämföra med en enklare simuleringsmodell samt teknisk kunskap och resonemang. Utöver att bekräfta modellen genomförs även en del mer avancerade undersökningar för att kunna återge simuleringsverktygets verkliga effektivitet. Resultaten återger rätt karaktär och i rätt storleksordning i jämförelse med den enklare modellen men visar även på sanningenliga resultat vid mer avancerade tester. Exempelvis har överhettade motorer ofta en förstärkt twist, vilket är uppmärksammat vid mätningar, och sådana effekter kan återges med simuleringsverktyget. Även tester med förändrade tvärsnittsprofiler, vilka ofta används inom fordonsindustrin, och vilken effekt dessa profiler får på twistningen har genomförts. Metoden och det automatiska simuleringsverktyget är implementerat i den kommersiella programvaran ANSYS. Programmet använder sig av finita elementmetoden för att lösa problem och är ett vanligt program inom flera olika utvecklingsområden. Verktyget används som en extern inläsning till programmet vilket konfigurerar geometrin, finita elementformuleringen och resultatrenderingen.