The potential of static pressure reset (SPR) control to save fan energy in variable air volume HVAC systems has been well documented. Current research has focused on the creation of reset strategies depending on specific system features. As the commissioning process has begun to require the prediction of savings, knowledge of the extent to which various SPR control strategies impact fan energy has become increasingly important. This research aims to document existing SPR control strategies and utilize building data and simulation to estimate fan energy use. A comprehensive review of the literature pertaining to SPR control was performed and the results were organized into a top-down flow chart tool. Based on the type of feedback available from a particular system, or lack thereof, this tool will facilitate the selection of a SPR control strategy. A field experiment was conducted on a single duct variable air volume system with fixed discharge air temperature and static pressure setpoints. Finally, an air-side model of the experimental system was created using detailed building design information and calibrated using field measurements. This model was used to estimate the fan energy required to supply the trended airflow data using fixed static pressure (FSP) and SPR control based on zone demand, system demand, and outside air temperature. While utilizing trend data from November 1, 2008 to February 12, 2009, the FSP control of the experimental system was used as the baseline for ranking the energy savings potential of nine different forms of duct static pressure control. The highest savings (73-74%) were achieved using zonal demand based SPR control. System demand based SPR control yielded savings ranging from 59 to 76%, which increased when the duct sensor was positioned near the fan discharge and under similar zone load conditions. The outside air temperature based SPR control yielded savings of 65% since the experimental system supplied primarily perimeter zones. Finally, increasing the FSP setpoint from 2 to 3 inWG increased fan energy by 45%, while decreasing the setpoint from 2 to 1 inWG decreased fan energy by 41%.

Detta arbete är utfört hos Videum AB i Växjö i syfte att visa på skillnader i energiförbrukning mellan deras ventilationssystem samt hur lång tid det skulle ta för en möjlig investering i ett nytt ventilationssystem att återbetala sig. För att uppnå detta utfördes beräkningar på olika faktor som bidrar till den totala energianvändningen hos ventilationssystemet. I denna undersökning behandlas fläktar, golvaggregat och värmeförluster genom ventilation. Den största påverkande faktorn i den totala energiförbrukningen är värmeförluster genom ventilation. Resultatet av vår undersökning visar att det är billigare att använda i VAV-system än ett CAV-system under rådande förhållanden enligt våra beräkningar. En årlig besparing på 29465 kronor per våning vid byte från CAV-system till VAV-system uppnås. Det är värt att byta ventilationssystem även fast att investeringskostnaden inte sparar in sig under dess livstid. Detta på grund av att det blir en mindre årlig kostnad samt att man kommer närmre regeringens krav på minskad energiförbrukning. Avbetalningstiden för VAV-systemet är 33 år per våning.

Att minska energianvändningen är lika mycket ett globalt mål som ett nationellt mål. Sverige har som mål att öka effektiviseringen av energianvändningen med 20 % fram till år 2020. Det gör att nästan alla sektorer påverkas och inte minst bostads- och servicesektorn som står för nästan 40 % av Sveriges energianvändning. Ventilationssystem är en av de saker som kan bidra till energibesparingen. I den här studien har en nybyggd grundskola simulerats avseende energi och komfort där olika ventilationssystem testats för att se vilket system som är mest lönsamt ekonomiskt, energi- och komfortmässigt. Det som skiljer ventilationssystemen åt är de olika typerna av flödesreglering. Två huvudtyper av ventilationsflödesreglering har testats: ”Variable Air Volume” = Luftflödet varierar efter behovet (VAV) och ”Constant Air Volume” = Konstant luftflöde (CAV). Byggnaden, som är välisolerad och har tung stomme, har även simulerats med ökad personbelastning för att se hur det påverkar ventilationssystemet. Metoden som används för att utföra arbetet är en simuleringsstudie av komparativt slag, där datorprogrammet IDA ICE 4.8 har använts för att modellera byggnaden och utföra simuleringarna. Modellen som har simulerats efterliknar delar av grundskolan Stigslundsskolan i Gävle, i både uppbyggnad, ventilation och användningsgrad. Data har samlats in från konsultföretaget Rambolls databaser med information om projekteringen av skolan och genom personlig kommunikation. Simuleringen av ett skolår har utförts och ett schema för personbelastningen har ställts in för varje sal för att efterlikna det schema som eleverna går efter i dagsläget. Resultatet av simuleringarna visade att VAV -ventilationssystemet som efterliknar det projekterade fallet väl täckte ventilationsbehovet, använde mindre energi än CAV-systemet och skapade ett mycket bra termiskt klimat i byggnaden. Resultatet visade också att ökad personbelastning hade stor inverkan på ventilationssystemet, och medförde bland annat att återbetalningstiden för VAV-systemet ökade från 11 till 30 år. / To reduce the energy use is as much a global goal as it is an international goal. The Swedish goal is to increase the efficiency of energy use with 20 % by year 2020. This means that almost all the sectors are affected, that includes the housing and service sector which accounts for almost 40 % of Sweden’s energy use. The ventilation system is one thing that can contribute to saving energy. In this study a new built primary school has been simulated, regarding energy use and thermal comfort, where different ventilation system has been tested to determine which system are the most profitable in economically, energy and comfortably. The ventilation system different in the flow control. Two main types of flow control have been tested: Variable Air Volume (VAV) and Constant Air Volume (CAV). The building, which is well insulated and has a heavy body has also been simulated with increased personal load to see how it affects the ventilation system. The method used to perform the work is a comparative type simulation study. The computer program IDA ICE 4.8 has been used to build the model and do the simulations. The model that has been simulated resemble the primary school Stigslundsskolan in Gävle in both construction, ventilation and degree of use. Data has been collected from the consulting company Ramboll’s database with information on the planning of the school. Personal communication has also been used to collect information. The simulations have been performed for a school year and a schedule for the personal load has been set for each hall to imitate the schedule that the students are following today. The result of the simulations showed that the VAV ventilation system, which resemble the planned case, cover the ventilation requirements, uses less energy than the CAV system and create a very good thermal climate in the building. The result also shows that the increased personal load had a great influence on the VAV ventilation system and increased the repayment period from 11 to 30 years.

För att klara klimatmålen i Sverige och som EU-land behövs det genomföras fler energieffektiviseringar. Syftet med detta arbete har därför varit att jämföra två olika ventilationssystem,VAV-system och CAV-system inför en ombyggnation i Björkhöjdskolan som befinner sig i Borås kommun. Jämförelsen omfattas av en energi- och kostnadsanalys på de olika systemen föratt se vilket som drar mest energi och vilket som är mest kostnadseffektivt. Metodiken för att lösa arbetets frågeställningar har varit genom informationssamling från projektets deltagare och beräkningsgång i Microsoft Excel och Google kalkyl. Resultatet visar att VAV-system är den mest energieffektiva valet av ventilationssystem. Den har en årlig energianvändning på 7984 kWh/skolår medan CAV-systemet använder 22 087kWh/skolår. Den ekonomiska analysen visar att VAV-systemet har en högre LCC-kostnad jämfört med CAV-systemet. Den totala LCC-kostnaden för VAV-systemet är 2 128 045 kr och 2 027 494kr för CAV-systemet. Däremot har VAV-systemet en lägre nuvärdeskostnad än CAV-systemet. Om verksamheten hade omfattats av en säker beläggningsgrad skulle det totala luftflödet varit lägre och ett mindre luftbehandlingsaggregat hade kunnat väljas. Om kalkylräntan sjunker någon procent och energiprishöjningen höjs någon procent hade skillnaden i pris mellan systemen varit närmare noll. Förslag på framtida analys kan vara att göra en driftoptimering när en beläggningsgrad finns, då kan det framföras en tydlig motivering till att välja VAV-system som är bäst ur miljösynpunkt. / In order to reach the climate goals in Sweden that the EU has set, energy efficient solutions in buildings are required all around the country. The purpose of this report has therefore been to compere two different ventilations systems, VAV-system (variable air velocity) and CAV(constant air velocity) in a reconstruction of an a school buiding that is located in Borås. The comparison has involved both an energy- and economic analysis of the two different ventilation systems. The method to complete this report has been through gathering information from the project participants and calculations using Microsoft Excel and Google calculation. The result of this study makes it clear that a VAV-system is the best energy efficient choice of ventilation system. The yearly energy use of the VAV-system is 7984 kWh/school year while CAV-system uses 22087 kWh/school year. The economic analysis shows that the VAV-system has a higher LCC-cost due to the high investment sum. The total LCC-cost for VAV-system is 2128 045 SEK and 2 027 494 SEK for the CAV-system, however the present value for the VAVsystemis lower than the CAV-system. If the school could secure an occupancy the total air flow of the air handling unit (AHU) could be reduced. This could potentially lead to a change to a lower sized AHU that gives a lower cost of the AHU and further energy savings. A suggestion is to evaluate this further in a later stage of the project in order to optimize the AHU when the occupancy is given and more certain. In addition this could motivate to choice of the more energy efficient VAV-system.

En byggnad bör uppfylla kraven gällande energianvändning och god inomhusmiljö. Byggnadens ventilationssystem arbetar med att upprätthålla god luftkvalitet samt effektiv energianvändning. Genom att styra och reglera luftflödet efter behov med ett Variable Air Volume system (VAV-system) kan ventilationssystemets energianvändning minska utan att göra avkall på luftkvalitén inomhus. VAV-apparater arbetar oftast vid ett lämpligt minimumflöde över tid, vilket medför att VAV- apparatens precision vid låga flöden är viktig. Studien har syfte till att undersöka noggrannheten i flödesmätningar vid låga luftflöden med tre VAV-apparater, som var och en representerar en särskild mätteknik samt med mätmetoderna anemometer och stos. Datainsamlingen genomfördes via mätningarna i laboratoriemiljö. Insamlade mätdata hanterades i kalkylbladsprogrammet Excel. De tre VAV-apparaterna som användes i studien var utrustade med mätmetoderna, tryckskillnad över VAV-spjäll, ultraljud samt tryckskillnad över korslagda pitotrör. För att undersöka VAV-apparaternas, varmtrådsanemometerns och luftflödesstosens mätresultat användes standardiserad strypflänsmätning som referens på grund av dess låga mätosäkerhet. Alla VAV-apparaterna undersöktes för samma börvärden, 4 l/s som lägst och 50 l/s som störst. Experimentet delades in i test 1 och 2. I test 1 jämfördes de olika mätmetoderna med strypflänsens mätresultat. I test 2 undersöktes VAV-apparaternas mätosäkerhet vid två olika inloppsförhållande, rak kanal och 90° böj. Resultatet av studiens tester visade att VAV-apparaternas största mätfel skedde vid de lägsta inställda börvärdena 4–6 l/s. Även de två andra mätmetoderna, flödesstos och varmtrådsanemometer, visade störst mätfel vid de lägsta börvärdena 5 och 10 l/s. För att undersöka hur noggrant VAV-apparaterna reglerade mot det inställda börvärdet jämfördes strypflänsens mätresultat med de inställda börvärdena. Resultatet visade i de flesta fall att dessa luftflöden ej stämde överens med varandra. Resultatet för skillnaden mellan VAV-apparaternas mätresultat när de utsattes för två olika inloppsförhållande visade ingen tydlig indikation på att inloppsförhållandet 90° böj var den förutsättning som gav det största mätfelet förutom för VAV-apparat med ultraljud. Mer erfarenhet av att utföra mätningar hade bidragit till bättre utförda mätningar. Om mätningen skulle utföras med dagens erfarenhet hade det utförts flera mätningar på samma börvärde för att se om mätresultaten varierade eller om det gick att se ett tydligt mönster i resultaten, vilket hade stärkt studiens slutresultat.

A building must meet requirements related to energy usage and good indoor environment. The building ́s ventilation system aims to maintain optimal air quality, thermal condition, and efficient energy usage. By being able to control and adjust airflow as needed with a Variable Air Volume (VAV) system, energy usage of the ventilation system can be reduced without sacrificing indoor air quality. The VAV system operates with a variable airflow, so the accuracy of the VAV terminal at low flows is important. The study aims to verify the accuracy of three different methods for measuring airflow: iris damper, hot- wire anemometer, and volume flow hood. Data collection was carried out through measurements in a laboratory environment. The collected data were managed in the Excel spreadsheet program. The three methods were tested on a prototype consisting of a supply airline and an exhaust airline, each equipped with a VAV unit that varied the airflow through a potentiometer, allowing different airflow values to be obtained for the experiment. The results of the iris damper method were chosen as reference for the other methods due to its ability to predict results using manufacturer tables, which provide useful information about airflow values when varying pressure drop and the iris damper loss k-factor. In this way, set points were stablished for all tests. Two experiments were conducted with different set points. In retrospect it is acknowledged that an air flow meter of higher accuracy had been needed to ascertain the results of the study. That said, the attained results indicate the following: In the experiments, measurements were taken for 12 different airflow values, ranging from 200 l/s to 20 l/s. The test results showed that the most inaccurate method was the volume flow hood, with an average error ranging from ±19% to ±49%, followed by the hot wire anemometer, which had a measurement error between ±15% to ±18%. The high inaccuracy of the volume flow hood was due to a lack of instrument recalibration, resulting in highly inaccurate measurements. All methods showed lower uncertainty between 20 l/s and 50 l/s. Finally, it was verified that the iris damper method improved its average reading error by increasing the pressure drop across the damper and reducing its loss k-factor, achieving the lowest error of the entire experiment at ±12%.