One of the world’s largest energy user is the building sector, where much of the energy goes to cooling of buildings. There is need for novel technology to reduce this energy usage, and one way is to install electrochromic windows. They have the ability to vary the transmittance of visible and infrared light by the application of a small electrical voltage, and hence to save large amounts of energy and money and to increase indoor comfort by avoiding strong glares from sunlight. This study concentrates on thin-film electrochromic devices that are based on flexible polyester foils. The conventional design is to make rectangular devices with contacts placed on transparent conductor layers opposite of each other. An electric potential is applied between the contacts, generating an electric field which causes ions to move between films of electrochromic active materials. Since there is an interest on the market for electrochromic windows of other geometries, such as triangular, there is a need to know how to place the contacts in order to obtain a rapid and uniform colouring and bleaching of the device. In order to investigate this, a mathematical model describing the current distribution over the device is a great tool. The model used in this study takes secondary current distribution into account, which includes ohmic effects and electrode kinetics, but neglects diffusive effects due to the assumption that the electrolyte is homogeneous. It describes the two dimensional ohmic flow through the transparent conductor films, the local current due to electrochemical effects in the electrochromic active materials, and a correlation between the optical properties and the injected charge over time. The model is simulated using FlexPDE, which solves the system of differential equations using a Finite Elements Method (FEM). To adjust model parameters, model simulation results are compared to experimental data from rectangular electrochromic devices. Initially, experiments are done on small are devices on which current distribution effects are small. The model is then further developed and validated using large area rectangular devices with 67 cm between the contacts. The model is shown to meet the aims of this study, which is to obtain a simulation tool which can predict the trend in the transmittance distribution. The strength of having this model at hands is that it becomes possible to simulate the transmittance behaviour over time for full size electrochromic windows of different geometries, without having to manufacture expensive devices for experiments. It provides a great design tool for optimizing a rapid and uniform colouring and bleaching, and to investigate how to reduce material costs without affecting performance too much. In this study an example which shows the strength of the model is given. The placement of contacts and its effect on the transmittance distribution in triangular electrochromic windows is examined. It shows that the current distribution model enables time-efficient and cheap design of electrochromic windows.

Det används stora mängder energi inom kontorslandskap för att reglera inomhusklimatet. Intresset har ökat för energisparande åtgärder både politiskt och privat. För kontorsbyggnader är fönster en stor andel av klimatskärmen vilket har en stor påverkan på värme- och kylvärmeenergin som tillförs in i kontorsbyggnaden. Elektrokroma fönster kan, genom att skicka en spänning till ett av fönstrets skikt, aktivt förändra sina egenskaper för att steglöst begränsa solinstrålning i en byggnad.    Denna fallstudie är framtagen för att undersöka var och hur elektrokroma fönster kan användas för att effektivisera inomhusklimatet, med betoning på kylbehov, i Sverige. Undersökningen gjordes genom att göra flertal simuleringar på en kontorslokal i IDA ICE där lokalen simuleras på olika orter. Orter varieras från norr till söder och från kust till inland. Fönsterfasaden simulerades även i olika väderstreck. Resultaten visar att användning av tekniken sänker inkommande värmeenergi genom fönster med runt 60 procent oavsett på omgivande medeltemperatur. Därför motiveras användandet bäst på sydliga fasader och vid orter nära kust eller stora vatten där solvärmelasten är som störst.

Arbetet jämför och beskriver skillnaderna mellan tre olika solskyddslösningar, utvändig- och invändig solavskärmning och elektrokroma solskyddsglas. Valet av solskydd är en återkommande fråga i många projekt. Ofta kompromissas det mellan olika parametrar som dagsljus, utblick, glasarea, design och energi vid val av solskydd.  Syftet och målet med arbetet är att skapa en sammanställning som visar för- och nackdelar med de olika solskyddslösningarna. För att komma fram till ett resultat har olika studier analyserats, beräkningar och simuleringar gjorts och intervjufrågor har skickats ut till experter inom området.  Resultatet från beräkningarna och simuleringarna visar att utvändig solavskärmning är mest effektiv mot att blockera solens energi och att elektrokroma solskyddsglas släpper in mest nyttigt och användbart dagsljus in i lokalen beräknat enligt UDI – Useful Daylight Illuminance. Resultatet visar även att den invändiga solavskärmningen tar bort mest av bländningsproblematiken.  En sammanvägning av de analyserade studierna, beräkningarna och simuleringarna samt intervjufrågorna visar att elektrokroma solskyddsglas presterar bäst i sin helhet med hänsyn tagen till energi, solskydd, utsikt och byggnadens utformning. / The study compares and describes the differences between three different solar shading solutions, external and internal awnings, and electrochromic glass. The choice of solar shading is a recurring issue in many projects. It is often compromised between different parameters such as daylight, view, glass area, design and energy when choosing solar shading systems. The purpose and goal of the study is to create a compilation that shows the pros and cons of the various solar shading solutions. To get to a result various studies have been analysed, calculations and simulations have been made and interview questions have been sent out to a group of experts in the glass and solar shading field.   The results from the calculations and simulations show that external awnings are most effective against blocking the sun's energy and that the electrochromic glass allows the most useful daylight to enter the room in accordance with UDI - Useful Daylight Illuminance. The results also show that internal awnings are the most effective glare protection solution. A balance of the studies analysed, the calculations and simulations as well as the interview questions show that electrochromic glass performs best when taking energy, solar shading, views, and the design of the building into account. / <p>Presentationen skedde via Zoom från distans pga Corona.</p>

Energieffektivisering börjar bli ett eftersträvande mål runtom i världen. Detta grundar sig i att energiförbrukningen för byggnader uppgår till ca 40 % globalt, en siffra som man vill få ner. Men att uppnå en energieffektiv byggnad är inte lätt. Detta kan göras på många och olika sätt. Ett av dem är att energieffektivisera fönstren, som är en byggnads svagaste punkt pga dess höga U-värde. Val av fönster är inte lätt, och det finns ett flertal alternativ att välja bland. I kalla klimat som Sverige söker man fönster med lågt U-värde och högt g-värde, samt en hög avskärmningsfaktor. I varmare länder vill man också ha ett lågt U-värde hos fönster men fokusen ligger främst på en låg avskärmningsfaktor. Syftet med uppsatsen var att hitta de mest energieffektiva fönstren, oavsett kostnad, för byggnader som befinner sig i länder med kallare klimat. Det var också av vikt att få veta lönsamheten för fönstren i fråga, därför har även kostnadsfrågor belysts. Metodvalen var informationssökning i olika databaser och litteratur samt att olika företag inom fönsterbranschen kontaktades, vilket ledde till att relevant och önskvärd information erhölls. Därefter fortskred arbetet genom kalkyleringar för energibalansen och lönsamheten. Vacuumfönster, aerogelfönster samt kromogena fönster hör till framtida fönster som kan tillföra positiva inverkan på energibalansen för byggnader. Men dessa fönster är i nuläget inte helt färdigutvecklade, fast har potential att bli världsledande. Vacuumfönster och kromogena fönster är i nuläget bättre lämpade för varmare klimat. Lyckas man komma längre med deras nutida utveckling är det inte omöjligt att anpassa de för kallare klimat. Aerogelfönster ger mest energibesparing vid byte av fönster, men pga vissa optiska egenskaper och komplicerad tillverkning av produkten är den i nuläget inte optimal vid ett fönsterbyte. De framtida fönstren är ej heller ekonomiskt försvarbara, det finns i dagsläget kommersiella energieffektiva fönster som är billigare att införskaffa och ger ett ansenligt bra resultat för en byggnads energibalans. / Energy optimization is starting to be a pursued worldwide main goal. This is based on the global energy consumption that occurs in buildings, which is about 40 percent. There is no doubt that this value needs to be lowered. But to achieve an energy efficient building is not easy. Although, this can be done in many and different ways. One of them is to optimize the windows, which is a buildings weakest point due to its high U-value.The choice of windows can be a harsh decision, there’s plenty of windows to choose among. In heating dominated climates, as the one in Sweden, it is necessary to choose windows with low U-values and high g-values, also a high solar heat gain coefficient/shading coefficient is required. A window with a low U-value is also important in cooling dominated climates but the main focus is instead on a low shading coefficient, which is not the case in this thesis. The purpose is to find the most energy efficient window that lowers the need for active heating in buildings, and also reveal and discuss the cost issues for the chosen windows.By searching in scientific databases and contacting companies active in the window industry the desired information was obtained. Calculations including the energy balance and present value were made, which gave an indication of the profitability for the different windows. Vacuum, aerogel and chromogenic window are examples of future windows which can have a positive impact on the energy balance in buildings. Yet these windows are currently not fully developed, but have potential to be highly valuable types of windows. Vacuum and chromogenic windows are better suited for cooling dominated climates. However if the development succeed where a big progress will be made it will not be impossible to suit them for heating dominated climates too. Aerogel windows have the best impact on the energy savings when replacing windows, but due to some optical attributes and a complicated manufacturing of the product aerogel windows are currently not an optimal choice for window replacement. The future windows isn’t either economically viable. For now, there are other commercially energy efficient windows that are cheaper to purchase. They also show an acceptable good result on the energy balance for a building.

The increased determination to tackle the climate change has resulted in an increased importance of environmental friendly innovations. However, these types of products have a tendency to diffuse slowly into markets. Yet, the actual way through which firms succeed in bringing sustainable innovations to the market is relatively unexplored. The electrochromic window is an eco-innovation that despite its relatively superior technology and potential to reduce the energy consumption of the building sector has had relatively slow market diffusion. The aim of this thesis is hence to analyze the difficulties related to adoption and diffusion of eco-innovations. The purpose is to identify prerequisites that can improve the electrochromic window’s prospects of successful diffusion, and show how increased understanding of the factors/attributes that affects adoption and diffusion of eco-innovation can be used to improve the share of environmental friendly products on the market.  The findings are based on data from multiple research methods, such as a literature review, an analysis of the market for window/façade applications, basic building simulations, a simplified life cycle assessment, and cost-effectiveness calculations. This data is used to evaluate the electrochromic window’s performance relative eight factors/attributes that is argued to affect adoption and diffusion of eco-innovation. The main conclusions are that the electrochromic window performs well relative most of the identified factors and should hence have good prospects of being adopted within the building sector. Also, even though the electrochromic window has a high energy-saving potential due to its effect on buildings’ cooling need, the findings indicate that the window’s main benefit is its ability to ensure an unobstructed view. As a result, the window can provide both significant economic benefits as well as health benefits and thus also be beneficial for the society. However, since the benefits of the window are not communicated well to customers, there is currently a hesitance to adopt the window. Consequently, it is suggested that further research should be devoted to the understanding of needs and wants of the potential adopters and to prove the benefits of the window relative these needs and wants. Extra devotion should be given to the benefits of the unobstructed view since this could be the niche that separates the electrochromic window from currently established solar shading solutions on the market. / Den ökande beslutsamheten att möta klimatförändringarna har bidragit till att miljövänliga innovationer har blivit allt viktigare. Dock har den här typen av innovationer en tendens att spridas långsamt på marknaden. Trots detta är vetskapen kring hur företag egentligen lyckas med att introducera hållbara innovationer på marknaden relativt outforskat. Det elektrokroma fönstret är en miljövänlig innovation som trots sin relativt överlägsna teknologi och potential att minska byggnadssektorns energiförbrukning har haft en relativt långsam spridning. Syftet med detta arbete är därför att analysera de svårigheter som är relaterade till anammande och spridning av miljövänliga innovationer. Avsikten är att identifiera förutsättningar som kan förbättra det elektrokroma fönstrets förutsättningar att anammas inom byggnadssektorn, samt att visa hur en ökad förståelse kring de faktorer/attribut som påverkar anammande och spridning av eco-innovationer kan användas till att öka andelen miljövänliga innovationer som tas upp och sprids på marknaden. Resultaten är baserade på data från flera olika forskningsmetoder så som en litteratursökning, en analys av marknaden för fönster/fasadapplikationer, grundläggande byggnadssimuleringar, en enklare livscykelanalys, samt kostnadseffektivitetsberäkningar. Dessa data används sedan för att utvärdera det elektrokroma fönstrets prestanda relativt åtta faktorer/attribut som hävdas ha påverkan på anammandet och spridningen av miljövänliga innovationer. De främsta slutsatserna av arbetet är att det elektrokroma fönstret presterar väl relativt de flesta av de identifierade faktorerna och bör därför ha goda framtidsutsikter för att bli anammad inom byggnadssektorn. Resultaten visar även att trots att fönstret har en hög energibesparingspotential tack vare dess påverkan på behovet av komfortkyla, så är det dess förmåga att tillhandahålla en fri utsikt som är dess största fördel. Denna fördel medför att fönstren kan bidra till både ekonomiska fördelar så väl som hälsofördelar vilket gör dem fördelaktiga för hela samhället. Dock, eftersom dessa fördelar inte väl förmedlade så finns det i nuläget en tveksamhet till att anamma fönstret. Följaktligen föreslås det att fortsatta studier bör ägnas åt att öka förståelsen kring kundernas önskningar och behov samt att bevisa fönstrens fördelar relativt dessa. Särskilt fokus bör ägnas åt värdet i att tillhandahålla fri utsikt då detta kan vara den nisch som särskiljer de elektrokroma fönstren from de redan etablerade produkterna på marknaden.