Diploma thesis deals with design and comparison of heating systems. In diploma thesis is designed system with gas condensing boiler, system with heat pump and system with gas condensing boiler for heating and solar collectors for heating of hot water. Content of this thesis is calculation of house heat loss, design of radiators, design of heat systems including a check of protective components, regulation with the help of thermostatic radiator valve, calculation of economical evaluation and creation of design documentation. Design is made for systems with unified temperature fall 55/45. For the variation with heat pump is computed a possibility of using the heat pump as an univalent or bivalent heat source. In the analysis of costs is considered a usage of natural gas for heating and warming of hot water with a condensing boiler, annual consumption of electric energy for operation of electrical appliances in household, consumption of electric energy for operation of heat pump for heating and warming of hot water and consumption of electric energy for warming of hot water in case of system with solar collectors. In the final evaluation a pay-off period is determined.

Masters’s thesis describes the use of solar energy for solar thermal systems used for domestic hot water heating. It is about the size of the incident solar radiation on Earth. Distributes various types of solar collectors for water heating. It deals with the monitoring, remote management of this system and the design of optimal control used in this area.

No description available.

In order to reduce emissions from the building sector, which stands for than a fifth of the global energy consumption today, efficient and fossil free heating and cooling systems are of importance. This study investigates the combination of solar photovoltaic thermal collectors and ground source heat pump systems in order to regenerate energy to the ground in combination with free cooling. Research questions investigated was how techno-economically efficient a system with photovoltaic thermal collectors, ground source heat pumps and free cooling in a commercial building is. Moreover, the study evaluates what benefits and challenges such system can have. In addition, Polysun as a modeling tool was evaluated for modeling a system includingthese components. Polysun was used as a model tool to first set up a replication of an existing system in TRNSYS provided by researchers at KTH. The model was then scaled and adjusted with parameters to represent a commercial building using free cooling from Vasakronan, a Swedish property company. Photovoltaic thermal collectors were added to the model of the existing building, with two different configurations, and the heating and cooling demand of the building was varied. The results showed that a configuration with photovoltaic thermal collectors added after the evaporator side of the heat pump generated more energy to the system compared with an installation before the evaporator side of the heat pump. The possibilities of free cooling decreased with increasing number of solar collectors, due to the rise of temperature in the ground. From an economic perspective, photovoltaic thermal collectors are more expensive than photovoltaic modules, since it has an additional cost for the hydraulic system that depends on the building. However, photovoltaic thermal collectors also provide thermal energy that can help balancing borehole systems and reduce the risk for a need of additional drilling. The study performed an uncertainty and sensitivity analysis of the results, showing that the electricity price is the most sensitive parameter to the net present value of investing in photovoltaic thermal collectors. With the electricity price assumed in this study, the net present values were positive for all cases for the given interest rate and lifetime of 25 years. It was also concluded that the modeling tool Polysun has a user friendly interface where energy systems easily can be modeled. In terms of borehole configurations, there is a lack of modeling alternatives which resulted in unexpected temperature rises in the ground for the model. / Byggnadssektorn står idag för mer än en femtedel av den globala energiförbrukningen, där över hälften av energin kommer från fossila bränslen. Därför är det viktigt med effektiva och fossilfria uppvärmnings- och kylsystem för att minska utsläppen, där värmepumpar är ett bra alternativ. Denna studie undersöker kombinationen av termiska solceller och bergvärmepumpssystem i kommersiella fastigheter, med syfte att återladda energi till marken i kombination med frikyla. Syftet var att undersöka hur teknoekonomiskt effektivt ett sådant system är och vilka fördelar samt nackdelar som finns. Dessutom utvärderades modelleringsverktyget Polysun som användes föratt modellera systemen. Arbetet inleddes med att efterlikna ett befintligt system i Polysun från en tidigare studie från KTH som använt modelleringsverktyget TRNSYS. Därefter justerades detta system så att det skulle efterlikna en av Vasakronans byggnader som idag använder bergvärme och frikyla. Tre scenarier konstruerades till basmodellen där samtliga innefattade termiska solceller. Resultaten visade att antalet termiska solceller kunde minska i antal då dessa var kopplade efter förångarsidan av värmepumpen, jämfört med om de är installerade före förångarsidan av värmepumpen. Genom att öka antalet termiska solceller i systemet ökade temperaturen i borrhålen, vilket ledde till en minskad möjlig användning av frikyla. Ur ett ekonomiskt perspektiv är termiska solceller dyrare än solceller som enbart genererar elektricitet, med en extra kostnad för det hydrauliska systemet som även beror på byggnadens utformning. Dock finns det andra fördelar med termiska solceller såsom att de kan hjälpa till att balansera borrhålssystem och minska behovet för att borra ytterligare borrhål. I studien utfördes en osäkerhets- och känslighetsanalys av resultaten, vilken visade att elpriset har stor påverkan på nettonuvärdet av en investering i termiska solceller. Med det elpris som antogs i denna studie var nettovärdet positivt för alla fall med den givna kalkylräntan och livstiden för systemet. Polysun visade sig vara ett modelleringsverktyg med ett användarvänligt gränssnitt där energisystem lätt kan modelleras. När det gäller konfigurationer av borrhål finns det begränsade modelleringsalternativ, där resultaten visade oväntade temperaturstegringar för marken i modellen.

Sverige har en hög andel installerade bergvärmepumpar, som är en typ av vätska-vatten värmepump. Ett problem som finns för befintliga bergvärmesystem är att berget med tiden kyls ned då returslangen till borrhålet konstant levererar kyla till berget. Till följd av detta mister systemet en betydande del av sin verkningsgrad samtidigt som det i extrema fall kan leda till permanent isbildning i borrhålet. Ett sätt att motverka detta problem är att tillämpa termisk energilagring i bergvärmesystemets borrhål. Den internationella benämningen för denna teknik är ”Borehole Thermal Energy Storage, BTES”. Rapporten har behandlat en friliggande enplansvilla med ett befintligt bergvärmesystem som tillämpar termisk energilagring i bergvärmesystemets borrhål med solvärme. Två beräkningsfall har gjorts och resultatet från simuleringarna i en upprättad beräkningsmodell visar att en temperaturhöjning i borrhålet inte alltid innebär en årlig energibesparing. Vid varje grads temperaturhöjning sker en ökning av värmepumpens COP med ca 1,85 % enligt ett linjärt samband för höga temperaturdifferenser över värmepumpen. Detta motsvarar en kostnadsbesparing på 1,02 %/°C. Detta gäller för normala förhållanden med en framledningstemperatur för tappvarmvatten och rumsvärmare på 55 ⁰C. Med en högre energiförbrukning finns alltså större besparingar att göra. Vid mycket låga temperaturdifferenser mellan förångare och kondensor sker dock större procentuella förändringar, vilket medför att lågtemperatursystem kan bidra till en större energibesparing. I normalfallet är dessa system svåra att räkna hem för småhus. För en god lönsamhet krävs en optimerad systemlösning och effektiv styrning av cirkulationspumpar och andra samspelande komponenter med en PLC. I framtiden kommer dock sannolikt värmepumparnas mekaniska verkningsgrad att öka med bättre teknik och även energipriset som följd av politiska beslut, tillgång etc. Detta innebär att varje besparad kilowattimme kommer att bli mer värd. / Sweden has a high proportion of installed geothermal heat pumps, which are a type of liquid -water heat pump. One problem that exists for existing geothermal heating systems is that the rock in time cool down when the return hose to the borehole constantly supply cooling to the rock. As a result of this the system loses a significant portion of their efficiency while in extreme cases has led to the permanent ice in the borehole. One way to counter this problem is to apply thermal energy storage in the geothermal heating systems borehole. The international term for this technique is "Borehole Thermal Energy Storage, BTES". This report has analyzed a detached single storey house with an existing geothermal heating system utilizing thermal energy storage in the geothermal heating systems borehole with solar heating. Two calculation cases has been made and the results of the simulations in an established computational model shows that an increase in temperature in the borehole does not always result in an annual energy savings. Each degree of increased temperature is an increase in the heat pumps COP of 1.85 %, according to a linear relationship for high temperature differences across the heat pump. This results in a cost saving of 1.02 %/°C. This applies to normal conditions with a radiator temperature at 55 ⁰ C. With higher energy consumption can greater savings be made. At very low temperature differences between the evaporator and condenser is however larger percentage changes made, which means that low temperature systems can lead to greater energy savings. Typically, these systems are difficult to recoup for small detached houses. For a good profitability requires an optimized system solution and efficient control of circulation pumps and other interacting components with a PLC. In the future the heat pump mechanical efficiency will probably increase with better technology and even energy prices as a result of political decisions, access, etc. This means that each spared kilowatt hour will be worth more.

As energy prices keep increasing, energy efficiency measures have come to the spotlight, especially in the residential sector. In this context, energy audits appear as powerful tools in order to assess the energy use and cost of energy of a dwelling, and identify possible energy saving measures that increase the energy efficiency and reduce costs. This work performs an energy audit of a single-family house (SFH) built in the 1970s which uses district heating, located in Gävle, Sweden. An empirical and quantitavive approach is followed, where energy data from the bills of 2022 together with on-site ventilation measurements is combined as a way to determine the energy inflows and outflows of the dwelling. Results concluded that the ventilation needs to be improved as a way to meet the Swedish building regulations. In addition, the energetic situation could be improved by means of the installation of solar photovoltaic (PV) modules to cover part of the electricity demand and solar thermal collectors to cover part of the domestic hot water demand. These measures would decrease the costs of the energy bills 4689 SEK/year at the time they would provide a source of renewable energy. The replacement of windows was also studied, concluding the payoff time to be excessively long to be accepted.

No description available.

The aim of this thesis is to determine the mechanical properties of copper, titanium and carbon thin films deposited on foil substrates, and identify how the properties are affected by the deposition process. This is important when such coated foils are subjected to mechanical deformation during applications. Three coating materials, Cu, Ti, and C, were evaluated on PET and Al foils. The materials were deposited by direct current magnetron sputtering (DCMS) and high-power impulse magnetron sputtering (HiPIMS). The crack initiation and propagation during tensile tests were investigated in-situ by a SEM. The coatings’ crack onset strain (COS), cohesive strength, interfacial shear strength (IFSS), and Weibull shape and scale parameters were successfully determined from the experimental data. The results showed the Cu coatings had similar cohesive strengths and IFSS, independent of the deposition process. The main difference was the COS, where thin films deposited with ion assistance displayed a higher value. The coatings also displayed different morphologies that clearly influenced the crack propagation. Larger grains hindered the crack propagation and resulted in a more ductile fragmentation, with coatings displaying short and tortuous cracks. All Ti films displayed similar fragmentation and thus mechanical properties, despite small differences in morphology. However, the surface roughness of the Al foil influences the results. Localized stresses arise in the rolling tracks from the foil production and facilitates the crack propagation, thus affecting the fragmentation of the coatings. Lastly, it could be shown that the addition of a thin Ti adhesion layer resulted in a fully adherent C film.

No description available.

Industrin står för 32% av den globala energianvändningen och majoriteten av industrins utsläpp sker vid förbränning av fossila bränslen för värmeanvändning. Hälften av industrins värmeanvändning uppskattas vara i temperaturer upp till 400 °C vilket är lämpligt för värme från solfångare.Klädesindustrin står för 10% av de globala växthusgasutsläppen och majoriteten av de utsläppen sker vid textilproduktion och flera av textilindustrins processer är i temperaturintervall som kan använda värme från solfångare likt Absolicons T160.Data från energianvändning hos textilfabriker har samlats in och beräkningar på energianvändning och utsläpp har gjorts för erhållna data. Solfångarnas energiberäkningar har gjorts med hjälp av simuleringar från Absolicon applikation Field Simulator. En 3-stegs plan gjordes för 2 stora textilfabriker i Indien som visar hur de skulle kunna eliminera sina utsläpp från energianvändning.Kartläggningen visar att textilindustrin till stor del använder fossila bränslen och de 5 största textilfabrikerna i denna rapport visar en energifördelning mellan värme och el på 85% respektive 15%. Utsläppen per producerad massa varor i kg för de 5 fabrikerna uppskattas vara i snitt 6,1 kgCO2e vilket motsvarar en förbränning av 2,1 kg brunkol.De två stora textilfabriker i Indien samlade utsläpp från energianvändning redovisas vara 686 ktCO2e. Värmeanvändningen i fabrikerna sänks i 3-stegsplanen med 17% och fossila bränslen ersätts med värme från solfångare och biomassa. För att täcka 68% av det nya värmebehovet med värme från solfångare så behövs det solfångarfält med en termisk effekt på cirka 400 MW och en yta på cirka 1,3 km2. De resterande 32% av värmebehovet ska komma från förbränning av cirka 100 000 ton biomassa per år.Industrin har möjlighet att sänka stora delar av sina utsläpp genom att ersätta fossila bränslen i värmeanvändningen med till exempel värme från solfångare och biomassa. För att täcka stora delar av värmeanvändningen med solfångarfält behövs lediga ytor runt om och på fabrikerna. Fossila bränslen har i dagsläget ett lågt pris i förhållande till dess utsläpp och tillämpning av globala utsläppsrätter eller skatter bör appliceras för att påskynda omställningen till utsläppsfri energi och lägre utsläpp. / The industry sector accounts for 32% of the global energy usage where the majority of the energy is being used as heat. Most of the heat is generated by burning fossil fuels which leads to heat use being the largest source of emissions in the sector. About half of energy used as in the industries are in temperatures up to 400 °C which is suitable for heat provided by solar collectors.The apparel industry accounts for 10% of the global carbon emissions and multiple of the industry processes used in textile production are in temperature ranges reachable with solar collectors such as Absolicons T160.Energy data was collected from textile factories and calculations of energy usage and emissions was made. The calculations for solar collectors was made with Absolicons web application Field Simulator. A 3-step plan was created to demonstrate how two textile factories in India could reach zero CO2 emissions.The analysis shows that the textile industry’s majority of energy is being used from fossil fuels to generate heat where the 5 largest factories in this report average energy is 85% as heat and 15% as electricity. The emissions per produced mass of goods in kg is an average of 6,1 kgCO2e at these 5 factories which is comparable to burning 2,1 kg of black coal.The two large textile factories combined emissions from energy usage is reported to be 686 ktCO2e. In the 3-step plan the heat usage is reduced by 17% and heat from fossil fuels are replaced by heat from solar collectors and biomass. To cover 68% of the new energy demand it would require solar fields with a total thermal capacity of about 400 MW and an area of 1,3 km2. The remaining 32% of heat demand would be covered by burning 100 000 tonne of biomass per year.The conclusion is that he industry sector has a huge potential of reducing their emissions by replacing fossil fuels for generating thermal energy by thermal energy from e.g. solar collectors or biomass. It will require available spaces close to or on top of the factories to be able cover large portions of the heat demand with solar collectors. The current prices of energy from fossil fuels is low compared to their emissions and a global carbon market or taxes should be applied to accelerate the change to clean energy and lower emissions.