Den globala uppvärmningen blir en alltmer central fråga i samhället i takt med att det 1,5°C- mål som sattes i Parisavtalet kommer allt närmre. Mot bakgrund av denna växande oro har EU under energikrisen 2022/2023 enats om att främja energieffektivisering, och poängterar dess vikt för att bland annat uppnå en hållbar energiproduktion och minska den negativa klimatpåverkan en stor energikonsumtion medför. I dagsläget går ungefär hälften av en byggnads totala energiförbrukning till uppvärmning. För flerbostadshus i Sverige motsvarar det ca 29 TWh/år där energiförluster kopplat till ventilation utgör en större del. I denna parameterstudie undersöks hur isoleringen på ute- och avluftskanaler påverkar energiförluster i ett flerbostadshus placerat i Karlstads temperaturzon då tjockleken varierar mellan 0-80mm. Energiförluster har räknats i form av ett ökat uppvärmningsbehov inomhus då avluft oavsiktligt värms upp i avluftskanaler. Samtliga lägenheter i undersökt referensbyggnad är utrustade med individuella FTX-aggregat och tillhörande ventilationskanaler. Frågeställningen har analyserats i Comsol Multiphysics 6.1. Resultatet visar att det vid oisolerade ventilationskanaler årligen går förlorat 20MWh. Adderas 80mm isolering minskar förlusterna till 10MWh/år. Det motsvarar 2,5% av en byggnads totala uppvärmningsbehov för inomhusluft och tappvarmvatten. Om den initiala isolertjockleken i stället är 30mm och utökas till 80mm ges en total uppvärmningsbesparing på 0,3%. Energibesparingen blir procentuellt större vid tilläggsisolering ju kallare luft som rör sig i kanalerna. Störst energivinning görs alltså för byggnader i kallare klimat och vid användning av effektiva värmeväxlingsaggregat. Den maximala miljömässiga besparingen till följd av ett minskat uppvärmningsbehov, räknat i koldioxidekvivalenter, fås då 80mm isolering adderas på oisolerade kanaler och uppvärmning sker med direktverkande el. Besparingen uppgår då årligen till 1000kg. Motsvarande besparing då uppvärmning sker med fjärrvärme är 600kg årligen. Denna siffra tar ej hänsyn till klimatpåfrestning av tillverkning, hantering och transport av isolermaterialet. Energibesparingen avtar för varje cm isolering som adderas men för samtliga fall mellan 10-80mm uppnås lönsamhet då återbetalningstiden är kortare än isoleringens uppskattade livslängd. Snabbast återbetalningstid är efter 5 år då 30mm isolering används. Långsammast återbetalningstid är efter 11 år vid användning av 80mm isolering. 80mm isolering ger däremot den bästa ekonomiska avkastningen sett till hela isoleringens livslängd. I resultatet redovisas hur verkningsgraden för FTX-aggregatet sjunker från angivna 80% till mellan 61–70% beroende på isolertjocklek då transmissionsförluster till ventilationskanalerna medräknas. / Global warming is becoming an increasingly central issue in society as the 1.5°C target set in the Paris Agreement draws ever closer. Against the background of this growing concern, the EU has agreed during the 2022/2023 energy crisis to promote energy efficiency, and emphasizes its importance for, among other things, achieving sustainable energy production and reducing the negative climate impact that large energy consumption entails. Currently, about half of a building's total energy consumption goes to heating. For multi-apartment buildings in Sweden, this corresponds to approximately 29 TWh/year, where energy losses linked to ventilation form a larger part. In this parameter study, how the insulation on outside and exhaust air ducts affects energy losses in an apartment building located in Karlstad's temperature zone is investigated when the thickness varies between 0-80mm. Energy losses have been calculated in the form of an increased heating requirement indoors when exhaust air is unintentionally heated in exhaust ducts. All apartments in the investigated reference building are equipped with individual FTX units and associated ventilation ducts. The question has been analyzed in Comsol Multiphysics 6.1 The result shows that with uninsulated ventilation ducts, 20MWh is lost annually. Adding 80mm insulation reduces the losses to 10MWh/year. It corresponds to 2.5% of a building's total heating needs for indoor air and domestic hot water. If the initial insulation thickness is instead 30mm and is increased to 80mm, a total heating saving of 0.3% is given. The energy savings are percentage-wise greater with additional insulation, the colder the air that moves in the ducts. The greatest energy gains are thus made for buildings in colder climates and when efficient heat exchange units are used. The maximum environmental savings as a result of a reduced heating need, calculated in carbon dioxide equivalents, is obtained when 80mm insulation is added to non-insulated ducts and heating takes place with direct-acting electricity. The saving then amounts to 1000kg annually. The corresponding saving when heating is done with district heating is 600kg annually. This figure does not take into account climate stress from the manufacture, handling and transport of the insulation material. The energy saving decreases for every cm of insulation that is added, but for all cases between 10-80mm, profitability is achieved as the payback time is shorter than the estimated life of the insulation. Fastest payback time is after 5 years when 30mm insulation is used. Slowest payback time is after 11 years when using 80mm insulation. 80mm insulation, on the other hand, gives the best economic return in terms of the entire lifespan of the insulation. The result shows how the efficiency of the FTX unit drops from the specified 80% to between 61–70% depending on insulation thickness when transmission losses to the ventilation ducts are included.

I denna rapport har gjorts en experimentell undersökning av luftinfiltrationen genom en karuselldörr vid olika rotationshastigheter och hur det påverkar energiförlusten genom entrédörren. Det finns stort intresse för att bygga mer energieffektiva byggnader vilket innebär en minskning av energiförlusten i byggnaden och en minskning av energiförlusten i stort i samhället. Ett provrum har byggts upp i laboratoriet på RISE (Research Institutes of Sweden) i skala 1:2 för att studera luftinfiltration genom provrummets entrédörr. I denna studie har en fyrvingad karuselldörr med automatisk drift studerats. Entrédörren är tillverkad av ASSA ABLOY. Laboratoriemätningar i provrummet har gjorts med två oberoende metoder, spårgasmätning (spårgasmetoden) och temperaturmätning (energibalansmetoden). De två oberoende mätmetoderna ger ungefär samma resultat på luftinfiltrationen genom karuselldörren. Projektet visar att rotationshastigheten på karuselldörren är en viktig parameter för energiförlusten genom entrén. / In this report has made an experimental investigation has been performed. It includes studying the air penetration through a revolving door and how this relates to the energy loss through the door. There is great interest in building more energy-efficient buildings, which means a reduction of energy loss in the building and a reduction of energy loss at large in society. A special test room has been built at RISE (Research Institutes of Sweden) at a scale of 1:2 in order to study the air penetration through the entrance door. The entrance door in this study is a four-wing revolving door manufactured by ASSA ABLOY. The study includes two independent methods, tracer gas measurements (tracer gas method) and temperature measurements (energy balance method). The results of the study show that the two independent methods gave similar results on the air penetration through the revolving door when operated at two different speeds.

Arbetet handlade om att utreda energibehovet till följd av en industriport mellan ett fryslager och en utlastningsterminal, samt utreda om anläggningens golvvärme kan arbeta med sänkt temperatur för att minska uppvärmingen av fryslagret, båda delarna med syftet att identifiera energiförluster och kunna sänka energiåtgången. Energiförlusten till följd av porten identifierades genom uppmätning av luftflöden för att sedan beräknas över ett år med hjälp av en teoretisk modell. För att undersöka golvvärmens driftsparametrar gjordes en litteraturstudie för att bestämma ifall det vore tillrådligt att sänka dess arbetstemperatur. Slutsatsen blev att portens öppetvarande under år 2016 resulterade i omkring 145MWh i rent termisk energiförlust. Anläggningens vattenburna golvvärme drivs vid cirka 10-12°C vilket är enligt praxis och att en förändring av temperaturen därför inte kan rekommenderas. / This thesis was examining the energy demand due to an industrial gate dividing a freezer warehouse and it’s adjacent loading bay, as well as determining whether the facility’s sub-floor heating could be operated at a lower temperature setting in order to decrease the heat transfer into the freezer, both of which with the purpose to identify energy losses and possibly lower the total energy demand. The energy losses due to the gate were identified by measuring airflow and then calculate the loss over a whole year by means of a theoretical model. To examine the operating parameters of the sub-floor heating, a literature study was conducted in order to determine whether it would be feasible to lower its temperature. The conclusion was that the opening of the gate during year 2016 resulted in about 145MWh of purely thermal energy loss. The facility’s waterborne sub-floor heating is operated at around 10-12°C, which is according to practice, and a change of temperature cannot be recommended.

Tillverkning av papper och pappersmassa är en energikrävande process och industrin står för över 51 % av energiförbrukningen inom Sveriges industrisektor. Vid tillverkningen av kemisk pappersmassa används sulfatprocessen och då tillsätts lut i kokeriet som därefter kan återbildas i brukets lutcykel. I lutcykeln förvaras lut i cisterner och från dessa sker avdunstningsförluster. Syftet med examensarbetet var att lokalisera de största avdunstningsförlusterna i lutcykeln i kausticeringsprocessen på Södra Cells pappersmassabruk i Mönsterås. Dessutom gavs förslag på hur energiförlusterna kan minskas och hur den sparade energin kan nyttjas. Mätningar på avdunstningsförlusterna genomfördes för att kunna beräkna energiförlusterna. Dessutom togs cisterntemperaturer och lutflöden fram från Södras loggningssystem. De beräknade energiförlusterna var störst i kalkmjölkcisternen på 1,58 MW och vitlutscistern 1 på 0,97 MW. Den totala energiförlusten genom avdunstning från cisternerna i kausticeringsprocessen beräknades till 6,01 MW. Lösningar som undersökts för att minska energiförlusterna har varit att installera en ”breather valve”, nyttja ångorna i en Organic Rankine Cycle eller använda dem för att producera fjärrvärme. Det har även studerats vart den sparade energin kan användas i det undersökta massabruket.

Reliable energy storage systems are necessary in modern sustainable societies. Storing energy in a spinning flywheel is an old technology which is further investigated in this project. By examining the reactionary forces and friction loss for bearings in a flywheel system, using both MATLAB and Google Spreadsheets, conclusions about the systems design can be drawn. Out of the reactionary forces acting on the rotor, the gravitational force and the mechanical unbalance force proved to be the significant ones, while the gyroscopic reactionary force was relatively small. According to these calculations, to minimize the friction losses, a disc shaped flywheel should be constructed. In general smaller bearing of a chosen bearing type will cause less friction than a bigger bearing of the same type. The bearings also have to be strong and durable enough to meet the requirements of the application.

I industrin finns det många pumpar som inte kör i de optimala driftfall som de är skapade för. Detta bidrar till stora och onödiga kostnader för fabriker och industrier. Det finns olika reglermetoder för att få pumpen att köra så optimalt som möjligt, det vanligaste är att avända sig av en reglerventil som stryper bort flödet. Ett annat sätt är att investera i en frekvensomriktare. En frekvensomriktare kan reglera varvtalet på pumpen och göra så driften blir så optimal som möjligt för det driftfall som körs. Blir driften så optimal som möjligt kommer kostnaden att reduceras. För att lätt kunna beräkna om det är lönsamt att investera i en frekvensomriktare behövs ett standardiserat beräkningsprogram. Detta arbete har gjorts för ÅF Pöyry i Karlstad i samverkan med BillerudKorsnäs AB, Gruvön. Datainsamling har skett på BillerudKorsnäs AB på en MC-pump (423P008) denna sitter på SK 2, som även kallas barrlinjen, där man behandlar barrträd. Resultatet är ett standardiserat beräkningsprogram för att kunna beräkna både MC-pumpar och centrifugalpumpar i pappersmassaindustrin. Detta beräkningsprogram kan bland annat beräkna den totala tryckhöjden för respektive pump för att sedan kunna beräkna payoff-tiden, alltså om det är lönsamt att investera i en frekvensomriktare. Vid beräkning med hjälp av beräkningsprogrammet på MC-pump 423P008 visas det att ca 120 000 SEK/år är de kostnader som ”stryps” bort med den nuvarande reglermetoden, detta är också den besparingspotetnial som kan göras vid investering av en frekvensomriktare och detta är endast för en pump på ett bruk. Slutsatsen man kan dra med hjälp av beräkningsprogrammet är att det finns stora kostnader att spara i industrin genom att optimera drifterna hos de pumpar som finns. / In the industry, there are many pumps that do not running in the optimal operating conditions that they are created for. This contributes to large, unnecessary costs for industries. There are some different “control methods” to make the pump run as optimally as possible. One way is to invest in a frequency converter. A frequency converter can regulate the speed (rpm) of the pump and make the operation as optimal as possible for the running case. If the operation becomes as optimal as possible, money will be saved. In order to easily calculate whether it is profitable to invest in a frequency converter, a standardized calculation program is needed. This work has been made for ÅF Pöyry in Karlstad in a collaboration with BillerudKorsnäs AB, Gruvön. Data collection has taken place at BillerudKorsnäs AB on an MC-pump (423P008), which is stationary at SK 2, which is also called the coniferous-line, where you process conifers. The result is a standardized calculation program for calculating both MC-pumps and centrifugal pumps in the pulp industry. This calculation program can calculate the total pump head for each pump in order to then calculate the payoff time, i.e. whether it is profitable to invest in a frequency converter, or not. When using the calculation program for the MC-pump named 423P008, it is shown that about SEK 120,000 SEK / year are the costs that are "throttled" away with the current “control method”. This is data for just one pump out at BillerudKorsnäs. The conclusion is that with the help of the calculation program you can see there are large costs to save in the industry by optimizing the runs of the pumps that are available. / Nej

Att tillhandahålla termisk komfort är ett av de främsta kraven som ställs på byggnader i dagens samhälle. Stora delar av energianvändningen går därför åt till att styra inomhusklimatet för att upprätthålla en behaglig nivå. Det påstås att omkring 40 % av denna energi tillkommer på grund av energiförluster via öppningar och läckage genom byggnaders klimatskal. Med tanke på världens och Sveriges alltmer striktare energikrav där man bland annat vill bygga nära-nollenergibyggnader är detta någonting som bör förbättras. Det är därför viktigt att förstå hur men även varför denna luftinfiltration uppstår och vilka faktorer som har en påverkande effekt. Detta arbete innefattas av tre olika simuleringsstudier av en hög byggnad där inomhusluftens rörelsemönster samt yttre vindförhållanden har legat i fokus. En studie utfördes med hjälp av simuleringsverktyget IDA ICE där luftens infiltration undersöktes. De andra två utfördes med hjälp av CFD-programmet COMSOL Multiphysics v5.4. Den ena CFD-studien studerade termiska stigkrafter inuti byggnaden och den andra studerade vindens flödesmönster utanför byggnaden och varför infiltrationen beter sig som den gör. Resultatet av simuleringarna i IDA ICE visar att det är möjligt att minska infiltrationsmängden luft in i byggnaden från 1384 l/s till 804 l/s genom att ta hänsyn till ytterdörrens placering relativt den inkommande vinden riktning. De visar även att infiltrationens inflöde är som högst på bottenvåningen för att sedan minska och därefter övergå till ett utflöde på de högre våningsplanen.Resultatet från den första CFD-studien beskriver hur den varmare inomhusluftens rörelsemönster förändras då kallare luft tar sig in på byggnadens bottenvåning. Detta förändrade rörelsemönster resulterar i att den varmare luften stiger och därmed letar sig ut genom byggnadens högre våningsplan. Den andra CFD-studiens resultat beskriver hur den yttre vindens flödesmönster förändras då dess infallsvinkel mot byggnaden varierar. Flödesmönstrets förändring ger i sin tur upphov till en varierande tryckskillnader på utsidan samt inuti byggnaden. Detta är därför en av förklaringarna till varför infiltrationen är som högst då vinden blåser rakt mot byggnadens öppna dörr jämfört med när den kommer med en annan infallsvinkel. Slutsatsen är att ytterdörrens placering relativt den yttre vinden rörelsemönster bör tas i beaktning vid nybyggnation av höga byggnader eller renovering av redan befintliga byggnader. Detta för att minimera infiltrationen och därmed reducera den problematik som infiltrationen kan medföra. / One of the main requirements a building have is to provide thermal comfort inside it. Therefore, large parts of the energy consumptions is used to control the indoor climate in order to maintain a comfortable level in the building. It’s alleged that around 40 % of this energy is added due to energy losses through opening and leakages in the buildings enclosure. Considering the world’s increasing energy requirements, where among other things one future requirement is to build nearly-zero energy buildings, is this something that needs to be improved. It’s therefore important to understand how, and also why this air infiltration occurs and what’s affecting it. This master thesis contains of three different types of simulation studies where the air inside a high-rise building, and also the wind flow around it was analyzed. One of these three studies was performed with the simulation program IDA ICE, where the air infiltration was examined. The other two studies were performed with the CFD-software, COMSOL Multiphysics v5.4. One of these CFD-studies examined the thermal flow that occurs inside the building. The other one examined the wind’s flow pattern outside the building and why the air infiltration behavior is like it is. The results from the IDA ICE simulations shows that it’s possible to decrease the infiltration rate of air into the building from 1384 l/s to 804 l/s by taking the exterior door’s position relative the incoming wind’s direction into account. They also show that the infiltration inflow is highest on the ground floor before it starts to decrease and then change and becomes an outflow on the the higher floors. The results from the first CFD-study describes how the movements of the warmer air inside the building changes when colder air flows in on the ground floor. This changed air movement pattern makes the warmer air rise, and thus flow out through the enclosure on the higher parts of the building. The other CFD-study describes how the flow pattern of the outside wind changes around the building when the winds angle of incidence varies. The changed flow pattern causes varying pressure differences, both on the outside and the inside of the building. This is therefore the explanation to why the infiltration rate is greatest when the wind blows straight towards the opened door on the building instead of with other angles of incidence. The conclusion is that the placement of exterior doors on high-rise buildings relative to the outside wind should be taken into account when new buildings are built or when a renovation of an existing building should be made. This to minimize air infiltration through buildings and thereby reduce problems infiltration can cause.