This master thesis is an in-depth study of an existing heating system at a household cooperative in Uppsala that has been converted from district heating to a bedrock heat pump system. The study focuses on an economical system optimisation of the building’s complete heating system. The aim was to determine how well a heat pump system in large buildings actually work, find out possible ways to optimize the existing system and point out important system parameters for new heat pump installations in larger buildings. The project points out a possible energy cost reduction of 45 % without investment and further cost reductions with equipment investments. A reduction by 30 % is possible by improvements in the regulation system and 15 % is possible by maintaining the brine system. Many other energy efficiency improvements are possible by investment in new equipment.  An important conclusion of the project is that there is a huge need of an energy coordinator for the energy operation of buildings. The different people involved need to cooperate in order to maximize the optimization of the heating systems.

En av de mest debatterade frågorna i dagsläget är användningen av jordens resurser och hur dessa ska tas tillvara då efterfrågan ständigt ökar vilket medför ökad mängd klimatförändringar och växthusgaser. Idag beräknas byggnadssektorn stå för drygt en femtedel av Sveriges territoriella växthusgasutsläpp. Svenska byggnader står också för ungefär 30 % av Sveriges energianvändning, som går till el och uppvärmning. För att möta miljöproblemen som byggsektorn står inför styr boverkets byggregler utformning av byggnaderna och dess energisystem. Husbyggnadssektorn har dessutom ett flertal olika certifieringssystem som hjälper till med att göra miljömedvetna val. För att samla in data till arbetet har en fallstudie, litteraturstudie, livscykelanalys, simuleringsprogrammet IDA Indoor Climate Energi samt matematiska beräkningar genomförts. I fallstudien ingår en skolbyggnad, Strömsbro skola – Hus 10. Byggnaden byggdes år 2018 enligt Miljöbyggnad 3.0 dåvarande standard. Syftet är att granska och återbedöma byggnaden enligt manualen Miljöbyggnad 3.1 för nyproduktion. Sammantaget visar studien att det är svårare att uppfylla kraven i boverkets byggregler med fjärrvärme som uppvärmningssystem än en bergvärmepump. En byggnad vars uppvärmning kommer från fjärrvärme kräver mycket isolerade väggar för att uppnå ett högre betyg. Byggnader som är välisolerade har högre koldioxidutsläpp vid produktion men om byggnaden värms upp genom fjärrvärme blir utsläppen mindre sätt över byggnadens livstid. Fjärrvärmesystem reducerar utsläppet av växthusgaser med cirka 30% jämfört med bergvärmepump.

In this work, an energy survey has been carried out at Hjoggböleskolan and an investment calculation for an installation of a geothermal heat pump at the same school on behalf of Skellefteå Municipality. The energy survey carried out was done based on information from existing drawings given by Skellefteå Municipality and site visits to the school. At present, it is a pellet boiler and an electric boiler that are the heat sources in the school. In this work, the conditions for replacing the pellets boiler with a geothermal   heat pump were investigated. The results from this have become the following: • The theoretical heat requirement has been set at 242 632 kWh. Then, transmission losses were calculated to 69 626 kWh, infiltration losses to 19 669 kWh and ventilation losses to 165 631 kWh. Heat supply was calculated to 12 323 kWh from solar heating and 17 892 kWh from personal heating. • The efficiencies would be 75% in the ventilation for all ventilation units, it was calculated to be 31%, 59% and 35%. • The investment for the geothermal heat pump came to SEK 500,565, of which the geothermal heat pump cost SEK 236 669, the drilling cost SEK 218 390 and the installation amounted to SEK 45 506. • The savings per year were SEK 33 825. At present, operating costs are SEK 53 355 and in the future will be SEK 19 530. • The estimated break even time was calculated at 17 years 3 months and 1 week with the help of the payback method. • The gain after the lifetime of 20 years the heat pump was estimated at SEK 66 108 with the aid of the present value method. / I detta arbete har det gjorts en energikartläggning av Hjoggböleskolan samt en investeringskalkyl för en installation av en bergvärmepump vid samma skola i uppdrag av Skellefteå Kommun. Energikartläggningen gjordes utifrån uppgifter från befintliga ritningar givna av Skellefteå Kommun samt platsbesök på skolan. I nuläge är det en pelletspanna samt en elpanna som är värmekällorna i skolan.  I detta arbete undersöktes förutsättningar för att ersätta pelletspannan mot en bergvärmepump. Resultaten från detta har blivit följande: Det teoretiska värmebehovet har bestämts till 242632 kWh. Då beräknades transmissionsförluster till 69 626 kWh, infiltrationsförluster till 19 669 kWh och ventilationsförluster till 165 631 kWh. Värmetillförsel beräknades till 12 323 kWh från soluppvärmning och 17 892 kWh från personuppvärmning. Verkningsgraderna skulle vara på 75 % i ventilationen för samtliga ventilationsaggregat, den beräknades till 31%, 59% samt 35% Investeringen för bergvärmepumpen hamnade på 500 565 kronor varav bergvärmepumpen kostade 236 669 kronor, borrningen kostade 218 390 kronor och installationen hamnade på 45 506 kronor. Besparingarna per år blev 33 825 kronor. I nuläge är driftkostnaderna på 53 355 kronor och i framtiden blir 19 530 kronor. Den beräknade break even tiden beräknades till 17 år 3 månader och 1 vecka med hjälp utav paybackmetoden. Vinsten efter bergvärmepumpens livstid på 20 år beräknades till 66 108 kronor med hjälp utav nuvärdemetoden.

The first of July 2017, Boverket implemented new rules on how to calculate a buildings energy use. This was the first of two steps where Boverket implemented use with a factor depending on the type of energy used in the building and also a factor depending on the location of the building in Sweden. This removed the four zones that were previously used and gave all of Sweden the same energy requirement of 85 kWh/m2 Atemp, year. In the second step, a referral was sent with suggestions of the new stricter requirement to 2020. In the second change, the factors for energy use with electricity and district heating changed from 1,6 to 1,85 for electricity and respectively 1,0 to 0,95 for district heating. In the thesis, an apartment building in Västerås has been investigated. The primary energy has been evaluated in three different cases with different heating. District heating and geothermal heat pump has been calculated separately but also in combination with each other and with solutions as, from supply air ventilation with heat recovery (FTX) and solar panels. The purpose of the thesis is to see how future energy solutions are affected by the changes in Boverket and how to achieve the upcoming energy use regulations that are put on an apartment block. With calculations of the numbers that were implemented in 2017, the primary energy was calculated to 89,3 kWh/m2 Atemp, year for heat pump with district heating, 95,5 kWh/m2 Atemp, year for district heating and 119,4 kWh/ m2Atemp, year for the geothermal heat pump. When the primary energy was calculated with the suggested changes from the referral the value with geothermal heat pump with district heating changed to 92,9 kWh/m2 Atemp, year, with only district heating this changed to 93,6 kWh/m2 Atemp, year and with only a geothermal heat pump it changed to 138 kWh/m2 Atemp, year. This meant that none of the cases met the current 2017 requirement of 85 kWh/m2 Atemp, year and none met the requirement of the 2020 referrals of 78 kWh/m2 Atemp, year. The change that gave the most significant change in primary energy was to install FTX in the building. Results with FTX presents the primary energy for heat pump with district heating decreased from 92,9 kWh/m2 Atemp, year to 75,8 kWh/m2 Atemp, year, and in combination with district heating from 93,6 kWh/m2 Atemp, year to 76,3 kWh/m2 Atemp, year and heat pump decreased from 138 kWh/m2 Atemp, year to 106,5 kWh/m2 Atemp, year. This change made all the cases except the geothermal heat pump reach the 2020 requirement of 78 kWh/m2 Atemp, year. The conclusion of this work is that the possibilities to achieve the requirements are good and that the most challenging case to reach them is with the geothermal heat pump. But it comes with a higher price where investments are getting bigger and higher demands will be made on distributors and the execution. Therefore, it is crucial to find the best solution from both an energy perspective but also an economic perspective.

I detta examensarbete i energiteknik har en litteraturstudie om de vanligaste energisystemen i Sverige och en webbundersökning gjorts där 550 husägare i Järfälla kommun erbjudits att delta. I undersökningen ställdes 11 frågor om deras nuvarande energisystem och ifall de var benägna att investera i solkraft. Av de 550 tillfrågade valde 78 att delta i undersökningen vilket motsvarar 14% svarsfrekvens. Det utreddes även om de vanligaste anledningarna varför fler husägare inte investerat i solkraft. De anledningarna var främst av ekonomiska skäl och att deras hus inte var lämpat för solkraft på grund av husets läge och takkonstruktion. Utvecklingen av solkraft går i rask takt och med en ny skattereduktion för grön teknik förutser författaren att takten ökar de kommande åren, speciellt då elbilsmarknaden förväntas växa enormt och intresset för laddstationer i samband med detta. Utvecklingen av förnybara energisystem går också i rask takt, värmepumpar som ses som förnybar har ökat från 754 000 år 2009 till 1 227 000 år 2016. Undersökningen bekräftade utvecklingen, från undersökningen hade 43 deltagare installerat en luftvärmepump och 30 deltagare installerat bergvärme. 13 deltagare hade installerat solel och den vanligaste anledningen varför var att öka självständigheten och minska behovet av att köpa el, även att minska klimatpåverkan. De statliga bidragen har spelat stor roll i deras villighet att installera solel. De vanligaste anledningar varför fler inte installerat solel var de långa återbetalningstiderna och den begränsade lagringsfunktionen. Deltagarna med en elpanna installerad i fastigheten var mest benägen till att investera i förnybar energi genom värmepump och solel.

Uppvärmningen av ett småbostadshus står vanligen för kring hälften av dess energianvändning. Enligt energimyndigheten drar det svenska standardhuset 22,7 MWh per år varav 12,2 MWh går till uppvärmning. Att ge värmesystemet så bra förutsättningar som möjligt bör alltså vara av intresse för varje husägare, kanske främst ur ett ekonomiskt perspektiv men även ur ett ekologiskt perspektiv. I detta arbete har olika energieffektiviseringsåtgärder studerats som kan implementeras i en tvåplansvillas värmesystem bestående av en värmepump, golvvärme på nedervåningen och olika värmedistributionssystem på övervåningen. Åtgärderna har innefattat både praktiska såsom val av isolering i golvvärmesammanhang och mer teoretiska såsom reglerstrategier. Relevant teori för de ingående systemen har presenterats och utgjort grunden för implementeringar av systemen i simuleringsprogrammet IDA Indoor Climate and Energy. Programmet har använts för att simulera en modellbyggnad utrustad med de olika systemlösningarna varvid resultaten sedan jämförts mot varandra. Det mest energieffektiva systemet på övervåningen har visat sig vara lågtempererade radiatorer tack vare kombinationen med golvvärme på nedervåningen vilket tillåter värmepumpen att arbeta med en lägre värmekurva. Även då golvvärme på övervåningen användes erhölls en låg energiförbrukningen, dock på bekostnad av komforten. Elradiatorer, vilka inte kan utnyttja energin som värmepumpen hämtar ur värmekällan, gav den högsta energiförbrukningen. / Heating of a single family residence usually constitutes about half of the total energy consumption. According to Energimyndigheten, the average Swedish house consumes 22,7 MWh whereof 12,2 MWh goes to heating. To bring about as good conditions for the heating system as possible should be of interest for every house owner, maybe mostly out of an economic point of view but also out of an ecologic point of view. This work have studied different efforts aiming towards a more energy efficient system that can be implemented in the heating system of a two story single-family house equipped with a heat pump, floor heating on the first floor and different heat distribution systems on the second floor. The different efforts include both practical such as choice of insulation in relation to floor heating and more theoretical such as control strategies. Relevant theory for the different subsystems has been presented and used for implementation in the simulation software IDA Indoor Climate and Energy. The program was used to simulate a building model equipped with the different heating systems in which the results are compared to each other. The most energy efficient system on the second floor proved to be low temperature radiators due to the combination with the floor heating system on the first floor which allows the heat pump to operate with a lower heating curve. Although floor heating on the second floor also yielded a low energy consumption, it was at the expense of comfort. Electric radiators, which cannot take advantage of the energy the heat pump collects from the heat source, yielded the highest energy consumption.

Fjärrvärme är det dominerande uppvärmningssättet för flerbostadshus i Sverige och dess konkurrent är värmepumparna som blivit allt mer effektiva och fått en bättre slagkraft på marknaden. Samtidigt har regeringen satt upp 2020 målen, för att sänka och förbättra Sveriges energianvändning. Eftersom att bostadssektorn står för nästan 40 procent av Sveriges totala energianvändning, är rapportens syfte att studera hur energiförbrukningen för äldre hus kan sänkas genom byte av energisystem eller genom att behålla ett befintligt fjärrvärmesystem men utföra energieffektiviseringsåtgärder. De energisystemen som studeras i denna rapport är fjärrvärme, bergvärme och luft-vatten värmepump. Den data som har använts i rapporten har i huvudsak samlats in från ett flerbostads-hyreshus beläget i Vingåker och som ägs av Sjötorps hus AB. För att resultatet ska vara mer generellt har även två typhus studerats; ett småhus och ett större flerbostadshus. Resultatet av studien visar att den största kostnaden för fjärrvärmen ligger i driften och därmed blir detta alternativ också dyrast för de två större husen. Dock är både investeringskostnaden och underhållskostnaderna betydligt större för värmepumpar och varierar beroende på vart i landet de ska installeras, oförutsedda driftstopp och haverier. Resultatet visar också att det inte är lönsamt för ett småhus att byta från ett befintligt fjärrvärmesystem till värmepump. Slutsatsen är att energieffektivisering bör ske i första hand för att sänka en fastighets energiförbrukning, speciellt eftersom att andelen äldre hus kommer att öka och oavsett hur lite energi de nya husen förbrukar kommer de äldre husen utgöra den största andelen av Sveriges totala bostadsbestånd. Att en värmepump använder mindre energi är ingen långsiktig lösning för att sänka energiförbrukningen. Istället bör energieffektiviseringsåtgärder ligga till grund vid en önskan om sänkt energiförbrukning. / District heating is the dominant heating method for apartment buildings in Sweden, and its competitor is the heat pumps that have become increasingly efficient and have a better impact on the market. At the same time, the government has set the 2020 targets in order to reduce and improve Sweden's energy use. As the housing sector accounts for almost 40 percent of Sweden's total energy use, the report's purpose is to study how energy consumption for older homes can be reduced by changing energy systems or by maintaining an existing district heating system, but performing energy efficiency measures. The energy systems studied in this report are district heating, geothermal heat and air-water heat pump. The data used in the report has been largely collected from a apartment building located in Vingåker, owned by Sjötorps hus AB. In order for the results to be more general, two example houses have also been studied; A small house and a larger apartment building. The result of the study shows that the biggest cost of district heating is in operation, and thus this option is also the most expensive for the two major houses. However, both investment costs and maintenance costs are significantly higher for heat pumps and vary depending on where in the country they are to be installed, unexpected downtime and breakdowns. The result also shows that it is not profitable for a small house to switch from an existing district heating system to a heat pump. The conclusion is that energy efficiency should be the first option to reduce the energy consumption of a property, especially as the stock of older houses will increase. No matter how little the energy consumption for the newly built houses are, the older houses will be the largest part of Sweden's total housing stock. The fact that the heat pump uses less energy is no long-term solution to energy efficiency. Instead, energy efficiency actions should be the first option when the desire is reduced energy consumption.

Modern energy saving technologies are become increasingly mature, easier to implement and financially profitable. Both the European Union and the Swedish government have directives with goals regarding energy savings for the year 2020 and 2030. Here, making buildings more energy efficient plays a large role as around 40% of the total energy usage in Europe can be related to buildings. Constructing new, nearly zero energy houses is currently very popular, but as a vast majority of all buildings in a country like Sweden are older buildings, built before 1980, a majority of the used energy will come from these buildings. Hence, there is plenty of incentive for carrying out energy saving actions and investments in older buildings. From previous research and interviews with energy consultants, it can be concluded that energy saving actions are not being carried to the extent that is possible. This thesis aims to find out why this is and mainly what the main obstacles are when implementing energy saving solutions in older buildings. A case study, consisting of eight interviews with energy consultants and real estate owners was carried out in order to get an understanding of the current situation and the different stakeholders views on this issue. The results showed that, at least in the represented cases, there is a will among real estate owners for moving forward with energy saving. An understanding has also recently emerged where most real estate owners realize that there are great financial incentives connected to implementing energy saving solutions to current, older buildings. However, increased will of making a change has not yet resulted in a majority of buildings having installed energy saving solutions. One factor for this is that each building is its own individual case and therefore needs to be handled individually due to different conditions and are therefore suitable for different energy saving actions. Other factors include lack of technical and financial understanding among some real estate owners, slow decision making processes and ownership types. The research explores theories related to decision makings to provide a comprehensive overview regarding the current situation of energy saving in Sweden, as well as a contribution to the theoretical literature regarding decision making / Modern teknik inom energibesparing blir allt mer mognare, lättare att implementera och finansiellt lönsamt. Både den europeiska unionen och den svenska regeringen har direktiv med mål för energibesparing för år 2020 och 2030. Här spelar byggnader en viktig roll, då byggnader står för ca 40 % av den totala energianvändningen i Europa. Att bygga nya, nära noll energi byggnader är för närvarande väldigt populärt. Men i ett land som Sverige, där majoriteten av alla byggnader är äldre byggnader, kommer majoriteten av energianvändningen fortfarande från dessa. Därav finns det stora incitament till att genomföra energieffektiviserande åtgärder på äldre byggnader i Sverige. Från tidigare studier och intervjuer med energikonsulter kan det fastslås att energibesparande åtgärder ej genomförs i den grad som det är möjligt. Målet med denna rapport är att utröna varför det är så samt vilka huvudsakliga hinder som kan relateras till energibesparing i äldre byggnader. För att få en överblick av den befintliga situationen samt hur olika intressenter ser på denna fråga genomfördes en fallstudie bestående av åtta intervjuer med energikonsulter och fastighetsägare. Resultaten från studien pekade på att det finns en vilja bland fastighetsägare att gå vidare med energibesparande åtgärder. På senare tid har även en förståelse vuxit fram bland fastighetsägare där man inser att det även finns stora finansiella incitament med att implementera energibesparande åtgärder på äldre byggnader. Detta har dock ännu ej lett till att energibesparande åtgärder genomförts på en majoritet av befintliga byggnader. En anledning till detta är att varje byggnad måste hanteras individuellt då alla har olika förutsättningar och därmed lämpar sig för olika energibesparande lösningar. Andra faktorer inkluderar teknisk och ekonomisk kunskapsbrist bland vissa fastighetsägare, långsamma beslutsprocesser och ägarstrukturer. Studien nyttjar teorier relaterade till beslutsfattning för att ge läsaren en överblick av den befintliga situationen kring energibesparing i Sverige. I tillägg bidrar studien till den teoretiska litteraturen om beslutsfattning.