This project aims to contribute to the energy mapping of Visby’s building stock. Using energy performance certificates data, the building stock can be categorized after defining energy related parameters. From every category, an archetype building is developed from the mean value of interesting parameters in each group. The goal is to create distinct categories which as well as possible represents the building stock. This study commences with an inventory of Visby’s building stock to create an overall picture. Thereafter categories of the building stock are examined on the basis of interesting parameters that supposedly have an impact on the building’s energy consumption. The purpose is to examine which parameters that together catches the most representative picture of Visby’s building stock. The energy performance of the buildings is the main factor for comparison. Parameters that are used in the categorization process are: Building type, location of the buildings, building volume, type code, year of construction, heating system and number of floors. From the determined categorizations, archetypes are developed and type buildings can be represented. This study only examines residential buildings. Two times during the study, abnormal values were removed from the used material. The cleaning of abnormal values prevents that a few values which are considered as abnormal gives a wrong picture of the building stocks characteristics. The first analysis of the parameters leads to 6 examined categorizations where two are selected, one for single family housing and one for multi-family housing. Parameters that best defines single family housing are year of construction, heating system and building volume. Parameters that best defines multi-family housing are year of construction and building volume.  The established categorization covers 92% of the building stock and 205 buildings are erased by the purge. The standard deviation on the mean value of energy performance has the average value of 30 kWh/m2 in the categorization for single family housing. For multi-family housing the standard deviation of the mean value is on average 17 kWh/m2 in the categorization. The high value of standard deviation for single family housing is affected by the wide range of energy performances values. These values could be caused by buildings that have had renovations or that other parameters that has not been taken into consideration in this study could have been better in the categorization. / Detta projekt syftar att bidra till energikartläggningen av Visbys byggnadsbestånd. Med hjälp av energideklarationsdata kategoriseras byggnadsbeståndet efter definierande energirelaterade parametrar. Ur varje kategori tas en arketypbyggnad fram från medelvärdet av intressanta parametrar inom sin grupp. Målet är att skapa distinkta arketyper som fångar en så stor del av byggnadsbeståndet som möjligt.  Studien inleds med en inventering av Visbys byggnadsbestånd för att skapa en helhetsbild, detta stadie benämns i rapporten som lägesöversikt. Därefter undersöks olika kategoriseringar av byggnadsbeståndet utifrån några intressanta parametrar som antas ha inverkan på byggnadernas energiförbrukning. Avsikten är att undersöka vilka parametrar som tillsammans fångar den mest representativa bilden av Visbys byggnadsbestånd. Byggnadernas energiprestanda utgör den huvudsakliga faktorn för jämförelse. Parametrar som undersöks i kategoriseringarna är: Byggnadstyp, läge på byggnaderna, byggnadsvolym, typkod, nybyggnadsår, uppvärmningssystem och antal plan. Ur fastställda kategorier tas sedan arketyper och typbyggnader fram. Studien avgränsas till att endast undersöka bostadsbyggnader. Det använda materialet rensas på abnorma värden vid två tillfällen under studiens gång. Rensningen förhindrar att ett fåtal utstickande värden ger en missvisande bild av byggnadsbeståndets egenskaper.  Lägesöversikten leder till 6 undersökta kategoriseringar där två väljs ut: en för flerbostadshus och en för småhus. Parametrar som bäst definierar gruppen småhus är nybyggnadsår, uppvärmningssystem och byggnadsvolym. Parametrar som bäst definierar gruppen flerbostadshus är nybyggnadsår och byggnadsvolym. Den fastställda kategoriseringen täcker 92% av byggnadsbeståndet och totalt stryks 205 byggnader vid rensning. Standardavvikelsen i energiprestanda ligger i snitt på 30 kWh/m2 i kategoriseringen för småhus och i snitt på 17 kWh/m2 i kategoriseringen för flerbostadshus. Den stora spridningen av energiprestanda i gruppen småhus kan till exempel bero på att vissa byggnader blivit renoverade eller att parametrar som bättre definierar gruppen inte har undersökts i denna studie.

The usage phase of a building accounts for a significant part of the Swedish real estate sector's environmental impact, which makes existing properties an important area to work with to establish the climate footprint of the real estate sector. Various policy instruments have been developed in line with this, of which the environmental certification system has become widespread, but mainly for newly constructed buildings. By conducting a literature study and an interview study directed at representatives of a selection of Swedish real estate companies, the current study aims to answer the following two questions:  -       What are the driving forces and motives for real estate companies to invest in environmental certification of existing buildings? -       What added values and challenges do expert representatives from real estate companies see regarding environmental certification of buildings during the usage phase? The respondents in the interview study are all active at Swedish real estate companies and represent different professional roles and expertise in the areas of environment, investment or property management.  The interview study confirms several of the motives, driving forces, added values and challenges that have been pointed out in the literature, but also shows that differences exist between respondents and within different areas of expertise. Overall, there was a positive picture of implementing environmental certification systems for existing buildings. The respondents’ common motive for applying environmental certifications for existing buildings was the demand from tenants. The certification work in existing buildings generates an added value of control and quality assurance as well as a communicative value to the tenant, according to the interviews. The main challenges with the certification work was the increased workload and need for access to internal resources in terms of manpower and time, the extent of which vary with the varying state of the buildings. There was a number of identified added values, for instance how the certification cost for an existing property was perceived as less expensive compared to that of certifying a new building. The author interprets that the main driving force behind the implementation was the growing interest in environmentally certified buildings among tenants, and that this is a powerful impact that could be further utilized. In conclusion, there are several underlying motives and driving forces for real estate companies to apply environmental certification systems for existing buildings, but the perceived utility depends on who is consulted and their professional role. The literature study and the empirical evidence show that ecological and economic benefits exist, but also that environmental certifications of existing buildings contribute to practical and administrative benefits. While the certification systems were associated with a number of practical and economic challenges, their extent was lower than expected. From an academic perspective, the study is important as new information about the use of environmental certification systems has been discovered, which may affect future development of the systems. Outside the academic perspective, the study can be used as a guide for, for example, real estate companies and consultants prior to environmental certification of existing buildings, which is important as it can mean savings of internal resources.

The work with this thesis started during the last semester at the Fire Protection Engineering program at Luleå University of Technology. Kiruna has relied on the iron ore resources of Luossavaara and Kiirunavaara since the creation of the town. The iron ore stretches underneath the current city center. Therefore, some of the housings have to move northwest. The consequences of the town move are that some of the current housings will be demolished after the government owned mining company LKAB has bought the estates. This thesis aims to research the possibilities of performing fire tests in theses abandoned housings. Full-scale fire tests are usually expensive and therefore it is of substantial importance that the performed tests are meaningful. A meaningful full-scale fire test, in the author’s opinion, is defined as: The goal has to be well defined with a structured definition of what should be achieved. The test should aim at over-bridging knowledge gaps in the fire engineering science. The test should not be suitable executing for a laboratory environment. Earlier performed fire tests and scientific papers where studied to identify possible knowledge gaps. Four main topics where identified: FDS validation and computer modeling Passive fire protection system in old buildings Load bearing systems Façades and exterior claddings Two field inventories were conducted during 2016-2017. Some objects had a cultural value and were therefore excluded. The authors have decided to only include objects deemed interesting. However, these objects are just a small amount of the buildings affected by the move. The majority of the buildings identified as suitable for fire tests are high-rise residential buildings. These were found suitable for most of the identified topics. The number of buildings with large open spaces, large ceiling heights and atriums was small. The environmental requirements and permits required for performing fire tests were studied as a part of the thesis. The County administration of Norrbotten is in charge of these legal matters. The authors conclude that the authorization process may be lengthy and complicated but feasible. The authors’ conclusion is that the probability of performing full-scale fire tests are low. The lack of complex buildings, difficulty in extracting accurate, reliable data and high costs are some of the reasons. / Detta examensarbete påbörjades under den sista terminen vid brandingenjörsprogrammet på Luleå tekniska universitet, höstterminen 2017. Kiruna har sedan staden grundades alltid varit beroende av de järnmalmsfyndigheter som finns Loussavaara och Kiirunavaara. Den järnmalmsåder som löper från Kiirunavaara sträcker sig under stadens befintliga stadskärna. Delar av staden kommer därför att flyttas i nordvästlig riktning. Stadsflytten medför att delar av stadens bebyggelse kommer att köpas upp av det statliga gruvdriftsbolaget LKAB som sedan river fastigheterna. Arbetet syftar till att undersöka möjligheten att utföra brandförsök i dessa tomma fastigheter. Försök i full skala är mycket kostsamma vilket medför att det är eftersträvansvärt om brandförsöket är meningsfullt. Ett meningsfullt brandtest i full skala definierades av författarna som följande: Målet som försöket ska uppnå och vad som ska mätas är tydligt definierat Försöket ska överbrygga eller syfta till att överbrygga kunskapsglapp inom brandforskningen Försöket ska inte vara lämpligt att utföra in en laboratoriemiljö För att uppnå kravet avseende kunskapsglappet undersöktes tidigare brandförsök och vetenskapliga tidskrifter. Fyra huvudspår identifierades: FDS validering och datormodellering Passivt byggnadstekniskt brandskydd i äldre byggnader Lastbärande system Fasader och fasadbeklädnader Inventeringen gjordes i två omgångar under 2016 och 2017. Vissa objekt sållades bort på grund av dess kulturhistoriska värde. Inventeringen visar de objekt som författarna finner intressanta sett till ovanstående men representerar bara ett urval av alla de byggnader som evakueras i samband med flytten. Sett till de byggnader som under inventeringen identifierades som lämpliga för brandförsök utgörs de flesta av höga bostadshus. De höga bostadshusen bedömdes som lämpliga för samtliga identifierade huvudspår. Byggnader med stora öppna ytor, höga takhöjder eller atrium förekom ej förutom i ett fåtal fall. Som en del i arbetet undersöktes de miljötillstånd som krävs. Länsstyrelsen i Norrbotten som är den instans som beviljar eller avslår tillstånd. Författarna bedömer processen som omfattande men genomförbar. Sannolikheten för försök i full skala i samband med stadsflytten bedöms som låga. Bristen på komplexa byggnader, svårigheten i att extrahera exakta och tillförlitliga mätvärden samt den höga kostnaden medför att det är svårt att driva projektet så långt att det leder till försök i full skala.

The need for heating and cooling in buildings constitutes a considerable part of the total energy use in a country and reducing this need is of outmost importance in order to reach national and international goals for reducing energy use and emissions. One important way of reaching these goals is to increase the proportion of renewable energy used for heating and cooling of buildings. Perhaps the largest obstacle with this is the often occurring mismatch between the availability of renewable energy and the need for heating or cooling, hindering this energy to be used directly. This is one of the problems that can be solved by using thermal energy storage (TES) in order to save the heat or cold from when it is available to when it is needed. This thesis is focusing on the combination of TES techniques and buildings to achieve increased energy efficiency for heating and cooling. Various techniques used for TES as well as the combination of TES in buildings have been investigated and summarized through an extensive literature review. A survey of the Swedish building stock was also performed in order to define building types common in Sweden. Within the scope of this thesis, the survey resulted in the selection of three building types, two single family houses and one office building, out of which the two residential buildings were used in a simulation case study of passive TES with increased thermal mass (both sensible and latent). The second case study presented in the thesis is an evaluation of an existing seasonal borehole storage of solar heat for a residential community. In this case, real measurement data was used in the evaluation and in comparisons with earlier evaluations. The literature reviews showed that using TES opens up potential for reduced energy demand and reduced peak heating and cooling loads as well as possibilities for an increased share of renewable energy to cover the energy demand. By using passive storage through increased thermal mass of a building it is also possible to reduce variations in the indoor temperature and especially reduce excess temperatures during warm periods, which could result in avoiding active cooling in a building that would otherwise need it. The analysis of the combination of TES and building types confirmed that TES has a significant potential for increased energy efficiency in buildings but also highlighted the fact that there is still much research required before some of the technologies can become commercially available. In the simulation case study it was concluded that only a small reduction in heating demand is possible with increased thermal mass, but that the time with indoor temperatures above 24 °C can be reduced by up to 20%. The case study of the borehole storage system showed that although the storage system worked as planned, heat losses in the rest of the system as well as some problems with the system operation resulted in a lower solar fraction than projected. The work presented within this thesis has shown that TES is already used successfully for many building applications (e.g. domestic hot water stores and water tanks for storing solar heat) but that there still is much potential in further use of TES. There are, however, barriers such as a need for more research for some storage technologies as well as storage materials, especially phase change material storage and thermochemical storage. / Behovet av värme och kyla i byggnader utgör en betydande del av ett lands totala energianvändning och att reducera detta behov är av yttersta vikt för att nå nationella samt internationella mål för minskad energianvändning och minskade utsläpp. En viktig väg för att nå dessa mål är att öka andelen förnyelsebar energi för kylning och uppvärmning av byggnader. Det kanske största hindret med detta är det faktum att det ofta råder obalans mellan tillgången på förnyelsebar energi och behovet av värme och kyla, vilket gör att denna energi inte kan utnyttjas direkt. Detta är ett av problemen som kan lösas genom att använda termisk energilagring (TES) för att lagra värme eller kyla från när det finns tillgängligt till dess att det behövs. Denna avhandling fokuserar på kombinationen av TES och byggnader för att nå högre energieffektivitet för uppvärmning och kylning. Olika tekniker för energilagring, samt även kombinationen av TES och byggnader, har undersökts och sammanfattats genom en omfattande litteraturstudie. För att kunna identifiera byggnadstyper vanliga i Sverige gjordes även en kartläggning av det svenska byggnadsbeståndet. Inom ramen för denna avhandling resulterade kartläggningen i valet av tre typbyggnader, två småhus samt en kontorsbyggnad, utav vilka de två småhusen användes i en simuleringsfallstudie av passiv TES genom ökad termisk massa (både sensibel och latent). Den andra fallstudien som presenteras i denna avhandling är en utvärdering av ett existerande borrhålslager för säsongslagring av solvärme i ett bostadsområde. I detta fall användes verkliga mätdata i utvärderingen samt i jämförelser med tidigare utvärderingar. Litteraturstudien visade att användningen av TES öppnar upp möjligheter för minskat energibehov och minskade topplaster för värme och kyla samt även möjligheter till en ökad andel förnyelsebar energi för att täcka energibehovet. Genom att använda passiv lagring genom ökad termisk massa i byggnaden är det även möjligt att minska variationer i inomhustemperaturen och speciellt minska övertemperaturer under varma perioder; något som kan leda till att byggnader som normalt behöver aktiv kylning kan klara sig utan sådan. Analysen av kombinationen av TES och byggnadstyper bekräftade att TES har en betydande potential för ökad energieffektivitet i byggnader, men belyste även det faktum att det fortfarande krävs mycket forskning innan vissa av lagringsteknikerna kan bli kommersiellt tillgängliga. I simuleringsfallstudien drogs slutsatsen att en ökad termisk massa endast kan bidra till en liten minskning i värmebehovet, men att tiden med inomhustemperaturer över 24 °C kan minskas med upp till 20 %. Fallstudien av borrhålslagret visade att även om själva lagringssystemet fungerade som planerat så ledde värmeförluster i resten av systemet, samt vissa problem med driften av systemet, till en lägre solfraktion än beräknat. Arbetet inom denna avhandling har visat att TES redan används med framgång i många byggnadsapplikationer (t.ex. varmvattenberedare eller ackumulatortankar för lagring av solvärme) men att det fortfarande finns en stor potential i en utökad användning av TES. Det finns dock hinder såsom behovet av mer forskning för både vissa lagringstekniker samt lagringsmaterial, i synnerhet för lagring med fasändringsmaterial och termokemisk lagring.

The need for heating and cooling in buildings constitutes a considerable part of the total energy use in a country and reducing this need is of outmost importance in order to reach national and international goals for reducing energy use and emissions. One important way of reaching these goals is to increase the proportion of renewable energy used for heating and cooling of buildings. Perhaps the largest obstacle with this is the often occurring mismatch between the availability of renewable energy and the need for heating or cooling, hindering this energy to be used directly. This is one of the problems that can be solved by using thermal energy storage (TES) in order to save the heat or cold from when it is available to when it is needed. This thesis is focusing on the combination of TES techniques and buildings to achieve increased energy efficiency for heating and cooling. Various techniques used for TES as well as the combination of TES in buildings have been investigated and summarized through an extensive literature review. A survey of the Swedish building stock was also performed in order to define building types common in Sweden. Within the scope of this thesis, the survey resulted in the selection of three building types, two single family houses and one office building, out of which the two residential buildings were used in a simulation case study of passive TES with increased thermal mass (both sensible and latent). The second case study presented in the thesis is an evaluation of an existing seasonal borehole storage of solar heat for a residential community. In this case, real measurement data was used in the evaluation and in comparisons with earlier evaluations. The literature reviews showed that using TES opens up potential for reduced energy demand and reduced peak heating and cooling loads as well as possibilities for an increased share of renewable energy to cover the energy demand. By using passive storage through increased thermal mass of a building it is also possible to reduce variations in the indoor temperature and especially reduce excess temperatures during warm periods, which could result in avoiding active cooling in a building that would otherwise need it. The analysis of the combination of TES and building types confirmed that TES has a significant potential for increased energy efficiency in buildings but also highlighted the fact that there is still much research required before some of the technologies can become commercially available. In the simulation case study it was concluded that only a small reduction in heating demand is possible with increased thermal mass, but that the time with indoor temperatures above 24 °C can be reduced by up to 20%. The case study of the borehole storage system showed that although the storage system worked as planned, heat losses in the rest of the system as well as some problems with the system operation resulted in a lower solar fraction than projected. The work presented within this thesis has shown that TES is already used successfully for many building applications (e.g. domestic hot water stores and water tanks for storing solar heat) but that there still is much potential in further use of TES. There are, however, barriers such as a need for more research for some storage technologies as well as storage materials, especially phase change material storage and thermochemical storage. / Behovet av värme och kyla i byggnader utgör en betydande del av ett lands totala energianvändning och att reducera detta behov är av yttersta vikt för att nå nationella samt internationella mål för minskad energianvändning och minskade utsläpp. En viktig väg för att nå dessa mål är att öka andelen förnyelsebar energi för kylning och uppvärmning av byggnader. Det kanske största hindret med detta är det faktum att det ofta råder obalans mellan tillgången på förnyelsebar energi och behovet av värme och kyla, vilket gör att denna energi inte kan utnyttjas direkt. Detta är ett av problemen som kan lösas genom att använda termisk energilagring (TES) för att lagra värme eller kyla från när det finns tillgängligt till dess att det behövs. Denna avhandling fokuserar på kombinationen av TES och byggnader för att nå högre energieffektivitet för uppvärmning och kylning. Olika tekniker för energilagring, samt även kombinationen av TES och byggnader, har undersökts och sammanfattats genom en omfattande litteraturstudie. För att kunna identifiera byggnadstyper vanliga i Sverige gjordes även en kartläggning av det svenska byggnadsbeståndet. Inom ramen för denna avhandling resulterade kartläggningen i valet av tre typbyggnader, två småhus samt en kontorsbyggnad, utav vilka de två småhusen användes i en simuleringsfallstudie av passiv TES genom ökad termisk massa (både sensibel och latent). Den andra fallstudien som presenteras i denna avhandling är en utvärdering av ett existerande borrhålslager för säsongslagring av solvärme i ett bostadsområde. I detta fall användes verkliga mätdata i utvärderingen samt i jämförelser med tidigare utvärderingar. Litteraturstudien visade att användningen av TES öppnar upp möjligheter för minskat energibehov och minskade topplaster för värme och kyla samt även möjligheter till en ökad andel förnyelsebar energi för att täcka energibehovet. Genom att använda passiv lagring genom ökad termisk massa i byggnaden är det även möjligt att minska variationer i inomhustemperaturen och speciellt minska övertemperaturer under varma perioder; något som kan leda till att byggnader som normalt behöver aktiv kylning kan klara sig utan sådan. Analysen av kombinationen av TES och byggnadstyper bekräftade att TES har en betydande potential för ökad energieffektivitet i byggnader, men belyste även det faktum att det fortfarande krävs mycket forskning innan vissa av lagringsteknikerna kan bli kommersiellt tillgängliga. I simuleringsfallstudien drogs slutsatsen att en ökad termisk massa endast kan bidra till en liten minskning i värmebehovet, men att tiden med inomhustemperaturer över 24 °C kan minskas med upp till 20 %. Fallstudien av borrhålslagret visade att även om själva lagringssystemet fungerade som planerat så ledde värmeförluster i resten av systemet, samt vissa problem med driften av systemet, till en lägre solfraktion än beräknat. Arbetet inom denna avhandling har visat att TES redan används med framgång i många byggnadsapplikationer (t.ex. varmvattenberedare eller ackumulatortankar för lagring av solvärme) men att det fortfarande finns en stor potential i en utökad användning av TES. Det finns dock hinder såsom behovet av mer forskning för både vissa lagringstekniker samt lagringsmaterial, i synnerhet för lagring med fasändringsmaterial och termokemisk lagring. / <p>QC 20130225</p>