This thesis studied a new method for continuous calculation of boiler efficiency at Säbyverket:s boiler 11, 12 and 13 located in Jakobsberg, Sweden. Säbyverket three boilers are supplying peak power to Stockholms “Nordvästra nät” with district heat during lack of power in the district heating grid. The plant was originally designed to run on oil, but new regulations and environmental knowledge caused E.on who own the plant to convert boiler 12 to a multifuel boiler burning wood powder mainly and bio-oil secondary.  Boiler 11 and 13 changed to be operated with bio-oil. Recent data on the boiler efficiency after the conversion showed boiler efficiencies not in line with the expected efficiency. Therefore, a study was conducted to forward a different method of calculating boiler efficiency at Säbyverket. The requirement of the new method was that it should be calculated in a way that avoided existing uncertainties.  Today’s method was based on the direct method for calculating boiler efficiency for boiler 11 and 13. Due to difficulties in calculating mass flow for solid-state fuel, boiler 12 had a method based partly on the indirect method, and partly based on the direct method. A new method for the three boilers based on the indirect method was produced. Comparing results showed that the current method for boiler 11 resulted in a way to low calculated boiler efficiency compared to the new indirect method. While boiler 12 method was confirmed giving the same results with the two methods. Boiler 13 had a double-calculated density when calculating the delivered power from the oil fuel. This caused a calculated boiler efficiency over 100 %. When compensating for this factor the two different methods gave the same mean result. However, the new method based on the indirect method was significantly more stable when calculating boiler efficiency with a sampling time with mean-minute values. Results from the calculations show that the method for calculating boiler efficiency for boiler 11 and 13 should be changed to the new method described in the report. However, no improvements could be achieved by changing the method for boiler 12. Therefore, it is recommended to keep the existing method for calculating boiler efficiency for boiler 12. / Säbyverket tre pannor byggdes mellan 1977 - 1982 och bestod ursprungligen av tre stycken fossiloljeeldade fartygspannor om 47 MW var. På grund av hårdare miljökrav samt ett hårdare miljöarbete av E.on, konverterades panna 11 och 13 till bioolja 2006 respektive 2016. Panna 12 konverterades till en tvåbränsleeldad panna med träpulver som primärbränsle och bioolja som sekundärbränsle år 2003. Beräkningen av pannverknignsgrad var efter konvertering opålitlig framförallt för panna 11 och 13, den beräknade pannverknigsraden visade på pannverknignsgrader som inte var överensstämde med det förväntade resultatet. På grund av osäkerheten som fanns i beräkningarna ämnade examensarbetet att reda ut om en alternativ metod för beräkning av pannverknignsgrad skulle ge en pålitligare beräkning av pannverkningsdgraden. En ny metod togs därför fram för beräkning av pannverknigsrad baserat på den indirekta metoden. Metoden beräknar pannverkningsgraden genom förluster, istället för kvoten mellan levererad och tillförd effekt vilket dagens metod baseras på. En stor fördel med den indirekta metoden är att den kan beräknas relativt. Detta betyder således att tillförd bränslemängd inte behöver vara känd indata vid beräkning. Eftersom fastbränsleflöden är svåra att mäta är detta en fördel för framförallt panna 12. Eftersom panna 12 eldar två bränslen itererades respektive massandel bränsle fram för beräkning av pannverkningsgraden. Den nya metoden beräknar följande förlustfaktorer: Rökgasförluster, oförbränt i fast rest (askförluster), oförbränt i gasfas och strålning och ledningsförlsuter.  Resultatet från de två olika metoderna visade att nuvarande metod för panna 11 beräknade en för låg pannverkningsgrad i jämförelse med den nya metoden. Panna 12 visade samma resultat vid beräknad pannverkningsgrad med de två olika metoderna. Dagens metod för Panna 13 dubbelräknade densiteten vid beräkning av massbränsleflödet, detta resulterade i en beräknad pannverkningsgrad över 100 % då den tillförda effekten minskade med en faktor om 0,9. Vid kompensering av den dubbelräknade densiteten var den beräknade medelverkningsgraden samma för de två metoderna. Den nya metoden resulterade dock i ett stabilare resultat vid beräkning av pannverkningsgrad med mindre svängningar i jämförelse med dagens metod.  E.on rekommenderas att byta metod för beräkning av pannverkningsgrad för panna 11 och 13. Den nya framtagna metoden resulterar i en förbättrad och stabilare beräkning av pannverkningsgraden jämfört med dagens metod. Panna 12:s metod bedöms vara lika nogrann som den nya metoden, således rekommenderas det att behålla dagens metod för panna 12. En korrigering i beräkningssystemet för beräkning av massbränsleflödet från huvudoljeledningen bör göras för panna 13. Detta genom att ta bort termen Olja.dens vid beräkning av P13_Molja för korrekt mätning. Detta bör göras även om ny metod appliceras. Metoden ska även vara applicerbar på andra av E.on:s anläggningar. Kravet är att bränslet ska vara homogent och den mätutrustning som är beskriven i rapporten ska vara installerad i anläggningen.

This thesis aims to investigate if the hourly heat load consumptiondata can be used to approximate the daily consumptions patterns forbuildings connected to Göteborg Energi’s district heating network. Theapproximated data shall act as foundation for dimensioning of thedistrict heating network. In this work, it is studied how theconsumption approximation are due to changes in the outdoortemperature between different years.The aim is to develop an approximation model for hourly heat loadpatterns, heat output, water flow and return temperature from thedistrict heating substations of individual buildings regardless ofbuilding types. The approximation methods used in the hourlyapproximation model is multiple ridge regression. Regression trees areused to define breaking points such as the building balance pointtemperature from the consumer heat load pattern. Two separateregression intervals were defined based on breaking points from theregression tree. Outdoor temperature data, solar radiation data,weekday and weekends data used as predictors.The approximation model is evaluated against a reference model usingthe daily mean heat load consumption data. Evaluation between themodel and reference is made on six different building and buildingtypes during the outdoor temperature of -16, which is the designoutdoor temperature of the district heating system of Göteborg Energi.The approximated maximum heat output and water flow during the daywhere 18 % and 10 % above the approximated daily mean. Theapproximated return temperature where 43-51 °C compared to the dailymean of 42 °C for a warm year and 47-52,5 °C compared to 50 °C dailymean for a cold year.The hourly approximation model where able to capture the heat loadpatterns of different building types. However, higher demands on dataquality needs to be addressed to ensure the use of the hourlyapproximation model. / I detta examensarbete har en undersökning angående värmelastapproximationer baserade påtimupplöst kundlastdata gjorts. Värmelasterna som approximerades var värmeeffekt,vattenflöde och returtemperatur. Data för utomhustemperatur, helg och vardag samtsolinstrålningsdata har använts för att kunna approximera värmelasterna. Resultat avapproximationer har visualiserats i relation till utomhustemperaturen och har utvärderats fördimensionerande utomhustemperatur. Utvärdering gjordes på olika byggnader ochbyggnadstyper. Resultat av approximationsmodell med timupplöst kundlastdata utvärderadesmot modell baserad på dygnsmedeldata. Modellerna testades för två olika år med skildautomhustemperaturer, ett kall-år och ett varm-år.Resultat visar att det är möjligt att fånga den timvisa värmelasten hos enskilda kunder och skulleinnebära ett bättre underlag vid dimensionering. Detta då högsta värmelasten under ett dygnskiljer sig från dygnsmedellasten. Att implementera modell med timdatat ökar känsligheten imodellen och ställer högre krav på den inhämtade kundlastdatat. Mätare i fjärrvärmecentralerbör ses över för säkerställning av god mätupplösning och mätprecision.

Det finns flera tillfällen där stadsbussarna i Östersund ställts in de senaste åren på grund av bristande framkomlighet påverkat av halka. Med kommande klimatförändringar och därmed extremare väder kommer krav på halkbekämpning, för att bibehålla eller öka framkomligheten, att öka mer och mer. För att avhjälpa detta problem har möjligheten till uppvärmda vägar studerats. Studiens utförande har gått ut på att ta fram en vägsträcka i Östersund som är mest problematisk vid halt väglag för att sedan avgöra vilka kostnader det skulle innebära att implementera en uppvärmd väg på den utvalda sträckan. Studien omfattar endast uppvärmning med hjälp av fjärrvärme och den specifika platsen har tagits fram genom ett enkätutskick till yrkeschaufförer i lokaltrafiken inom Östersund. För att beräkna kostnader har intervjuer med sakkunniga personer inom området utförts samt prislistor och typsektioner från markvärmeföretag har använts. Intervju med gatukontoret tillsammans med enkätutskick visade att trafikljuset på Gränsgatan vid Österängsparken är den plats som upplevs som mest problematisk ur halksynpunkt varför den sträckan valdes som föremål för studien. Enligt beräkning framtagen i studien är kostnaden för att anlägga denna plats med värmeslingor och sedan återställa vägen uppgår till ca 700 000 kr. Studien indikerar att driftkostnaden för att värma upp vägpartiet istället för att utföra traditionell halkbekämpning är väsentligt mycket dyrare. Av tre olika beräknade alternativ på driftkostnad leder den lägsta kostnaden till att det är 90 kr dyrare per kvadratmeter per år att värma upp och den högsta kostnaden leder till en differens på 290 kr per kvadratmeter per år för uppvärmning. En stor del av investeringskostnaden är ombyggnation av vägen och ifall vägen ändå ska göras om kan en uppvärmd väg vara ett alternativ om man är beredd på att driftkostnaderna blir väsentligt mycket högre.

Den globala uppvärmningen är en stor utmaning för världen att hantera och därför har länder som Sverige och unioner som EU kommit överens om olika klimatmål. Fram till 2020 är planen att utsläppen av växthusgaser skall sänkas med 20% jämfört med nivåerna 1990 och sen 2050 skall det reduceras med 80%. För att kunna möta dessa miljömål måste energiproduktionen inom EU-länderna bli mer miljövänlig. Ett sätt att producera sådan energi är med biobränslen vilket kan göras genom förbränning av biobränslena i en fjärrvärmeanläggning. Därmed blir det viktigt att alla energiproducenter strävar åt att gå mot en mer miljövänlig energiproduktion. Utöver att energiomvandlingen måste göras på ett miljövänligt sätt för att uppnå ett hållbart samhälle måste bra arbetsklimat också erhållas på anläggningarna. För om ett bra arbetsklimat inte infinner sig kan hälsan hos dem anställda riskeras med hälsoproblem som till exempel illamående och i värsta fall hjärtproblem. Dåligt arbetsklimat kan uppkomma på olika sätt men två exempel är vid för höga inomhustemperaturer eller dålig luftkvalitet. För att utvärdera hur bra ett inomhusklimat är finns olika typer av komfortindex, i denna studie har PMV-metoden använts för att utvärdera komfortnivåerna på Lersäters värmeverk som är en del av Kils Energi AB. Genom att samla in klimatdata inne i tre lokaler som används vid fjärrvärmeproduktionen kunde komfortnivåer för samtliga våningar beräknas. Dessutom har luftflöden i ventilationssystemet beräknats för vardera lokal och don för att säkerställa att anläggningen möter de rekommenderade kraven för ventilation från Arbetsmiljöverket. Ett av sätten att säkerställa ett bra arbetsklimat i lokaler är att ha ett väl fungerande ventilationssystem. Finns många olika tillvägagångssätt för att få en lokal väl ventilerad där vissa är energikrävande och vissa inte. Lersäters värmeverk har ett tilluftsventilationssystem som har pannan som utflöde ur pannhuset. PMV:s som beräknades fram i Lersäters värmeverk varierade kraftigt beroende på vilken lokal och vilken våning som undersöktes. När spjällen var stängda i pannhuset blev det beräknade PMV högre än 3 på våning 5 och 6 i pannhuset vilket är över det maximala värdet för PMV-metoden. Längre ner i pannhuset sjönk PMV till mer acceptabla nivåer där det gick mellan 1–2 för resten av anläggningen. Två olika fallstudier utfördes där olika fläktfrekvenser på ventilationssystemet och med öppna eller stängda spjäll i pannhuset. När spjällen var öppna blev komforten bättre i pannhuset. På våning 5 och 6 i pannhuset ökade komforten avsevärt när spjällen var öppna i jämförelse mot vid stängda spjäll. PMV minskade till runt 2 istället för 3–4 vid stängda spjäll. Pannhuset hade upp till 18 gånger högre luftomsättning än rekommenderade värden för inomhusklimat men stor del av denna luft blev stillastående på de lägsta våningarna där komforten blev god men på bekostnad av låga komfortnivåer på de övre våningarna. På dem två översta våningarna i pannhuset vid grundfallet var PMV till och med högre än det maximala värdet PMV-metoden normalt kan ge. En undersökning av vad de anställda tyckte om klimatet utfördes med hjälp av ett frågeformulär, se bilaga 3. Resultaten från formuläret visade att stora delar av mätresultaten stämde överens med dem anställdas åsikter. Personliga preferenser varierar alltid från person till person men genomsnittet bekräftade många av resultaten utöver komfortnivåerna i lagerlokalen 108an. I lagerlokalen 108an visade mätningarna en god komfort medan dem anställda ansåg den vara väldigt varm. Anledningen till denna skillnad är att lagerlokalen 108an påverkas mer av vilken säsong det är. För i beräkningarna visas bara resultatet från våren när utomhustemperaturen var låg medan de anställda bygger uppfattningen på hela året. Eftersom alla in- och utflöden för ventilationen sitter monterat på samma sida av pannhuset blir luftomrörningen dålig trots det aktiva ventilationssystemet som är monterat på anläggningen. Vilket rökanalyserna bevisar då bara ett par meter ifrån utflöden som spjäll eller insugen till pannan avtar lufttransporten mot dessa. Placering av utflödena i pannhuset är dessutom monterade på samma sida och dessutom sitter spjäll 1 och primär- och sekundärinsuget till pannan precis ovanför varandra. Detta leder till att trots höga flöden av friskluft tillgodoses in i lokalen blir utbytet av den förorenade luften bristfällig. För att förbättra komforten i pannhuset måste luftomrörningen förbättras. Det kan göras på flera olika sätt men till exempel genom att installera fler spjäll på väggarna och installera ställbara takluckor för att bättre kunna ventilera ut den varma stillastående luften runt taket. / The global warming is a big challenge for the world to handle and therefore have countries such as Sweden and unions agreed on different climate goals. Before 2020 the goal is to reduce the emissions of greenhouse gases by 20% compared to the levels at 1990 and then before 2050 reduce it to 80%. To achieve these climate goals the energy production within the EU gas to become more environmentally friendly. One way of producing such energy is with biofuels which can be done by burning biofuels in a district heating. Therefore, it’s important that energy producers try to become more environmentally friendly. To reach a more sustainable society the energy production must become environmentally friendly and make sure that the workers have good working conditions. Because if bad working conditions are not achieved the workers could get health problems, such as nausea and in worst case heart problems. Bad working conditions can be for example to high temperature indoors or poor air quality. To evaluate how good an indoor climate is there are different types of comfort index, in this study the PMV-method has been used to evaluate the comfort levels at Lersäters värmeverk which is a part of Kils Energi AB. Through climate data collection from inside of three different buildings that are used at the production facility could the comfort levels for all stories be calculated. Also, the flow of fresh air in the different rooms and from each diffuser was measured to secure that enough air was supplied to the buildings. One was of securing that good working conditions is achieved is to have a well-functioning ventilations system. There are many ways of making a building will well ventilated, there are some that require energy and some that don’t. Lersäters värmeverk have an active ventilation system which transport fresh air into the buildings through ducts. The calculated PMVs for Lersäters värmeverk varied heavily depending on which building and story that was evaluated. The calculated PMVs on Lersäters värmeverk varied largely depending on which building and what floor was evaluated. When the dampers were closed the PMV on floor 5 and 6 in the boiler room was higher than 3 which is normally the maximum value for the PMV-method. Further down in the boiler room the PMV decreased to more acceptable levels and was between 1 and 2 for the rest of the facility. Two different case studies were done where different frequencies on the ventilation system was used and if the dampers were open or closed in the boiler room. When the dampers were open the comfort was improved in the boiler room. On story 5 and 6 in the boiler room the comfort was greatly improved when the dampers were opened compared to when they were closed. The PMV went from above maximum to around 2. For the case studies different frequencies for the ventilation fan was tested and how open or shut dampers impacted the comfort levels.   When the dampers were open like in case 2 the comfort in the boiler room was improved. For story 5 and 6 in the boiler room the comfort was greatly improved with open dampers which was lowered to around 2 instead of 3-4 in the standard-case. The boiler room up to 18 times higher air intake than the minimum requirement for indoors climate but large part of this are became stagnant at the lower stories which made the comfort good there but at the cost of the comfort of the higher stories. With the comfort levels above maximum for the PMV-method at story 5 and 6 in the boiler room. A survey of what the employees at Lersäters värmeverk thought about the climate at the facility was done with a questionnaire. The results from the survey confirmed a lot of the calculated values for the comfort. But personal preferences always differ from person to person, but the averages confirmed the results except for the warehouse building called warehouse 108. In warehouse 108 the calculated values showed good comfort, but the employees thought it was a lot warmer. The reason for this difference is probably that this building is on a higher degree effected by seasonal changes and the employees evaluate the total comfort level for the building while the calculations only show results during the spring while the outdoor temperature is still low. All intake and outtake of air is located at the same side in the boiler room which makes the air circulation bad even though an active ventilation system is installed. Which the smoke analysis confirmed by noticing that the transport of air towards the outtakes reduces to almost zero just a few meters away from an air outtake. The placements of the outflows are also placed on the same side in the boiler room and damper 1 is placed right above the primary and secondary intake to the boiler. This led to that even though lots of air is supplied into the building the exchange between the contaminated air and the fresh air was far from good. To improve this exchange the air circulation must improve. This can be done in several ways, one way of doing it is the install more dampers and controllable hatches in the ceiling to be able to ventilate out the hot air around the ceiling.

För att möta problem med ökande klimatförändringar kan fjärrvärmen ha en betydande roll ur både en svensk och en internationell kontext. Samtidigt står svenska fjärrvärmebolag inför betydande utmaningar då värmepumpar blir ett allt vanligare val för att möta uppvärmnings- och tappvarmvattenbehovet, tillgången till avfall och biomassa som bränsle förutspås bli mer begränsad och byggnaders uppvärmningsbehov blir allt lägre. För att fjärrvärme ska fortsätta vara ett konkurrenskraftigt och hållbart alternativ för att möta uppvärmnings- och tappvarmvattenbehovet har konceptet fjärde generationens fjärrvärme (4GDH) tagits fram. 4GDH karaktäriseras av lägre nättemperaturer, fler förnybara energikällor för fjärrvärmeproduktion samt ökad integrering med andra delar av energisystemet. I detta examensarbete har dels möjligheter med att arbeta mot 4GDH i Borlänge Energis fjärrvärmenät undersökts och dels har potentialen med att uppnå ett hållbart energisystem genom att konvertera existerande svenska fjärrvärmenät till 4GDH undersökts. Examensarbetets fokus har primärt legat på den aspekt av 4GDH som innebär lägre nättemperaturer.  Beräkningar på Borlänges fjärrvärmenät visar att det finns fördelar med att sänka nättemperaturen i form av (1) ökad elproduktion i kraftvärmeverk (KVV), (2) effektivare rökgaskondensering samt (3) mindre värmeförluster. Störst kostnadsbesparingar och undvikta CO2-utsläpp erhålls genom effektivare rökgaskondensering följt av minskade värmeförluster. Den ökade elproduktionen i KVV medförde små kostnadsbesparingar och undvikta CO2-utsläpp i förhållande till tidigare nämnda faktorer. Simulering av Borlänges fjärrvärmenät i dagsläget och med 4GDH visade på att 4GDH skulle kunna leda till att en stor mängd drifttimmar undviks i Borlänge Energis avfallseldade hetvattenpanna samtidigt som fjärrvärmesystemet blir oberoende av fossila bränslen. Detta innebär stora undvikta CO2-utsläpp men grundat i att avfallsförbränning är en tjänst som fjärrvärmebolag får betalt för i dagsläget leder det totalt sett till en ökade bränslekostnader för Borlänge Energi.   Vid analys av kunder i Borlänges fjärrvärmenät valdes fem fastigheter ut som till stor del uppfyllde framtagna kriterier för att en fastighet skulle lämpa sig väl för 4GDH. Av dessa var tre fastigheter planerade byggnationer och två befintliga fastigheter. Av de presenterade tekniska lösningarna fanns endast tydlig ekonomisk lönsamhet, miljönytta och teknisk möjlighet i ett av fallen, där majoriteten av fastighetens fjärrvärmebehov kunde täckas av returvärme tack vare låga temperaturkrav. I två andra fall kunde ekonomisk lönsamhet och miljönytta konstateras men dessa krävde investeringar av externa aktörer för att tekniskt möjliggöras. I de övriga två fallen begränsades den ekonomiska lönsamheten och tekniska möjligheten av ett begränsat flöde i närliggande returledningar som föreslogs användas som framledning för lösningarna.  De långsiktiga fördelarna med 4GDH indikerade att det är ett angreppssätt man på sikt bör jobba vidare med i Borlänge eftersom det kan bidra till att uppfylla kommunala miljömål. Samtidigt visade de studerade kundfallen att det finns tydliga hinder för implementering av 4GDH trots att fastigheter bedöms väl lämpade för att nyttja lågtempererad fjärrvärme. Således drogs slutsatsen att 4GDH främst bör implementeras i form av större sekundärnät vilket kräver samordning av ett flertal aktörer och långsiktig planering. För att stödja Borlänge Energis arbete mot 4GDH togs en handlingsplan fram med rekommenderade åtgärder i dagsläget, på fem till tio års sikt och på längre än tio års sikt.  För att avgöra potentialen med 4GDH i svenska fjärrvärmenät generellt nyttjades resultat från beräkningar och simuleringar av Borlänges fjärrvärmenät för att simulera fyra typiska svenska fjärrvärmenät med olika produktionsmixar. Simuleringarna visade på att 4GDH i samtliga fall ledde till kostnadsbesparingar och undvikta CO2-utsläpp samtidigt som tillförseltryggheten ökade. Simuleringarna indikerade på att fjärrvärmenät där restvärme eller biomassa är de primära energikällorna främst drar fördel med 4GDH i form av minskade bränslekostnader medan fjärrvärmenät där avfall eller fossila bränslen är primära energikällor drar större fördel i form av undvikta CO2-utsläpp.  Resultaten från detta examensarbete visade att potentialen för att uppnå ett hållbart energisystem genom att konvertera svenska fjärrvärmenät till 4GDH är god. Beroende på vilken typ av svenskt fjärrvärmenät det är bör policys och styrmedel anpassas för att gynna en utveckling mot 4GDH, extra betydande är detta i fjärrvärmenät där avfallsförbränning står för en betydande del av fjärrvärmetillförsel. Generellt kan arbete mot 4GDH påbörjas på ett förhållandevis likvärdigt vis i svenska fjärrvärmenät, därför presenteras en generell metodik för hur svenska fjärrvärmebolag kan initiera en omställning mot 4GDH. / To face the emerging climate crisis, district heating could play an important role both in Sweden and internationally. Meanwhile, Swedish district heating companies are facing major challenges as heat pumps become more common to meet the heating and domestic hot water demand in buildings, the availability of waste and biomass as fuel is predicted to be limited and the heating demand of buildings is reducing. In order for district heating to maintain a competitive and sustainable alternative to meet the heating and domestic hot water demand in buildings, the concept of the fourth generation of district heating (4GDH) has been created. 4GDH is characterized by lower temperatures in the district heating network, more renewable energy sources used for heat production and increased integration with other parts of the energy system. In this master thesis, the possibilities with working towards 4GDH in Borlänge Energi’s district heating network has been evaluated. Also, the potential of achieving a sustainable energy system by converting existing Swedish district heating networks to 4GDH has been examined. The focus of the master thesis has primarily been on the aspect of 4GDH considering lower network temperatures.  Calculations show benefits with lower temperatures in Borlänge Energi’s district heating network such as (1) increasing electricity production in the combined heat and power plant (CHP), (2) more efficient flue gas condensation and (3) decreased heat losses. The largest reductions of costs and CO2 emissions are obtained from more efficient flue gas condensation followed by decreased heat losses. The increased electricity production in the CHP plant resulted in smaller reductions of costs and CO2 emissions compared to the above-mentioned factors. Simulations of a scenario where 4GDH is fully implemented in Borlänge, shows that 4GDH could lead to a lot of operating hours being avoided in the waste-fuelled hot water boiler and the district heating network being independent of fossil fuels. This means significant reductions of CO2 emissions but due to that waste incineration is a service that district heating companies gets paid for the total costs of fuel are increased.   When analysing customers in Borlänge Energi’s district heating network, five buildings were selected that largely fulfilled presented criterions for a building to suit well in a 4GDH system. Of these five buildings, three were planned buildings and two were existing. Of the presented technical solutions, there were only economic and environmental benefits with few technical barriers in one case. In this case, the heating and domestic hot water demand could mainly be covered by return heat owing to low temperature requirements. In two other cases, the economic and environmental benefits depended heavily on investments by external actors to be technically feasible. In the remaining two cases, the economic benefits and the technical feasibility was limited due to a limited flow in nearby return pipes which were proposed to be used as supply pipe to the buildings.  The long-term benefits with 4GDH indicated that it is an approach that should be continued with in Borlänge in the long term as it can contribute to reaching municipal environmental targets. However, the studied customer cases showed significant barriers to implementing 4GDH, although the buildings were assessed to be suited well for using low-tempered district heating. Thus, it was concluded that 4GDH should mainly be implemented by building larger low-tempered secondary networks. This requires coordination of multiple actors and long-term planning. To support Borlänge Energi’s work towards 4GDH, an action plan was presented with recommended measures today, in five to ten years’ time and in more than ten years’ time.  To generalize the results from Borlänge on a national level, the results from calculations and simulations of Borlänge Energi’s district heating network were used to simulate four typical Swedish district heating networks with different production mixes. The simulations showed that 4GDH in all cases led to reductions of costs and CO2 emissions and increased security of supply. The simulations indicated that district heating networks where residual heat or biomass is predominantly used mainly benefits from 4GDH through cost reductions, while district heating networks where waste or fossil fuels are predominantly used mainly benefits from 4GDH through reduced CO2 emissions.  The results of this thesis shows that the potential of achieving sustainable energy systems by converting Swedish district heating networks to 4GDH is high. Depending on the characteristics of the district heating network, policies and instruments should be adjusted to support a development towards 4GDH. This is especially important in district heating networks where waste incineration is a major source of the district heating supply. However, work towards 4GDH could generally be initiated in a relatively similar way in Swedish district heating networks. Therefore, a general method for initiating a transition towards 4GDH was presented

Akademiska Hus AB är ett statligt ägt fastighetsbolag med uppdrag att äga och förvalta fastigheter för utbildning, forskning och studentbostäder. Ett av deras energimål är att halvera mängden inköpt energi till år 2025 med startår 2000. Syftet med detta examensarbete är att undersöka förbättringsmöjligheter och åtgärder kopplade till VVS-system för att nå energimålet. Arbetet har utförts på förvaltningsområdet Campus Solna som har ett specialavtal med Stockholm Exergi för fjärrvärme och fjärrkyla. Specialavtalet är utformat med fördelaktiga tariffer vid hög nyttjandegrad, ett exempel är kompensation vid användning av fjärrkyla under vinterperioden men det föreligger tilläggsavgifter vid underutnyttjad leverans. Detta sätter begränsningar i vilka typer av besparingsåtgärder som kan utföras med positivt ekonomiskt resultat samt minskad andel inköpt energi. De besparingsåtgärder som har valts för beräkningar är två typer av värmepumpslösningar och ett byte till effektivare värmeåtervinningsbatterier. Beräkningarna har utförts med hänsyn till gällande avtal och därefter jämförts mot ett annat befintligt standardavtal inom Akademiska Hus för att undersöka om förvaltningsområdet Campus Solna skulle gynnas av en annan avtalsform. Nyttjandetiden för fjärrvärme och fjärrkyla är ett förhållande mellan energi och effekt visar resultatet att de åtgärder där den procentuella andelen mellan energi- och effektbesparing är ungefär lika stor finns största ekonomiska lönsamheten. Resultatet efter utförda beräkningar visar att de två typerna av värmepumpslösningar ger stora besparingar i inköpt energi men i förhållande till effektbesparingarna generar detta tilläggsavgifter och en ekonomisk förlust. Vid jämförelse mot standardavtalet utan tilläggsavgifter sparas en stor andel inköpt energi och den potentiella ekonomiska besparingen ökar. Dock, visade det sig vid en totalkostnadsanalys att den årliga kostnaden för värmepumpslösningen med standardavtalet blir lika stor som kostnaden med det befintliga avtalet utan någon åtgärd och detta på grund av att tarifferna för inköpt fjärrvärme och fjärrkyla är högre. Värmeåtervinningsbatterierna har ett bättre förhållande mellan energi- och effektbesparing vilket resulterar i en ekonomisk vinst även vid gällande avtal. Eftersom återvinning av värme minskar andelen förbrukad energi är det även positivt ur en miljö- och hållbarhetssynpunkt. Slutsatsen är att om det befintliga avtalet fortsätter att nyttjas måste åtgärder som skapar ett bra förhållande mellan energi- och effektbesparing hittas. Alternativet är att försöka förhandla fram ett nytt avtal när gällande specialavtal löper ut för att göra åtgärder som värmepumpar lönsamma. Utöver ovannämnda undersökning har arbetsmetoderna för energibesparingar på Akademiska Hus undersökts genom kvalitativa intervjuer där syftet var att belysa hur nuvarande samarbete ser ut mellan de olika yrkesrollerna samt om det finns en tydlig strategi för hur energimålet ska nås. En slutsats efter utförda intervjuer är att det upplevs att det finns för lite tid att genomföra ett energiarbete. Bakomliggande orsak till detta anses vara att det skulle behövas en bättre arbetsmetodik, tydligare struktur för arbetsfördelning samt mer resurser i form av en dedikerad arbetsgrupp som jobbar operativt med energifrågan. / Akademiska Hus AB is a government owned real estate company, their primary mission is to own and administrate facilities for education, research and student housing. One of their energy goals is to reduce the amount of acquired energy by half between the year 2000 and 2025. The purpose of this thesis is to find solutions and ways to make improvements regarding HVAC-systems to achieve this energy goal. The work has been carried out at the property area Campus Solna, which have an agreement with special amendments and conditions with Stockholm Exergi concerning district heating and cooling. The agreement is designed with beneficial tariffs at high utilization, one example is that during the winter season Akademiska Hus gets compensated for using the district cooling but it also exists surcharges at underutilization of delivered heating and cooling. This puts limitations in which types of measures that can be performed to reduce the amount of acquired energy and at the same time have a positive economical result. The selected solutions are two different types of heat pumps and a change to more efficient heat recovery exchangers for ventilation. The calculations have been executed with regard to the current special agreement and then compared to another existing agreement within the corporation to examine if Campus Solna would benefit from another agreement. The utilization time for the district heating and cooling consist of a relation between energy and power, results show that saving measures where the ratio between them are about the same size is the most profitable economically. The results after the performed calculations show that the two types of heating pumps generate large savings in acquired energy but in relation to the reduced power usage causes surcharges and an economical loss. When compared to the other agreement without the additional charges the potential economical outcome improves while reducing the acquired energy. However, when performing a total cost analysis, the calculations with the other agreement indicate that the total annual cost for acquired energy with the heating pump solutions will amount to the same as using the existing agreement without performing any energy saving measures. This is due to the difference in tariffs between the agreements. The heat recovery exchangers have a better relation between energy and power savings, which results in an economical profit regardless of the agreements. This measure also decreases the consumed energy, which has a positive impact on the environment and sustainability. In conclusion, if the current agreement is to be used in the future energy saving measures have to meet the requirement of the energy and power ratio. However, finding enough of such measures that helps Campus Solna to achieve their energy goal can be problematic. The alternative is to renegotiate the agreement to make solutions like heat pumps profitable. Through qualitative interviews with a selection of personnel, work methods connected to energy saving has been discussed to see if there are possibilities for improvements regarding collaboration between the different departments to achieve the energy goal. One conclusion after the interviews is that the personnel are experiencing that there is not enough time to focus on energy savings and projects in their daily work. Hence, there is a need for better working methods, a clearer structure for how the work is to be distributed and more resources in the form of a dedicated working group that works operationally with the energy issue.

Idag är klimatet och miljön omdebatterade ämnen som påverkar alla, människor, djur och natur. Människor i Sverige, men även nationellt, blir alltmer medvetna och engagerade angående ämnet och debatten. Skolstrejker och demonstrationer är två exempel på åtaganden som människor vidtagit. Även större krav inom hållbarhet ställs inom fastighetsbranschen vilket leder till att fastighetsägare måste vidta åtgärder för att fastigheterna ska uppfylla dessa krav. Dessutom finns det olika certifikat på byggnader vilket även motiverar fastighetsägare att vilja äga och förvalta gröna och miljöklassade byggnader. Det finns många olika åtaganden och tekniska lösningar som kan utnyttjas för att uppfylla kraven om hållbarhet som ställs inom fastighetsbranschen. Geoenergi är ett exempel på åtaganden som kan göras för att öka hållbarheten för en fastighet. Geoenergi är billigare och bättre för klimatet än fjärrvärme som redan är känt för att vara billigt och bra för miljön. Syftet med denna studie är att undersöka vad en geoenergianläggning på en fastighet, Münchenbryggeriet, har för påverkan på hyresgästerna och vilken ekonomisk effekt detta har på hyresvärden. För att ta reda på den ekonomiska effekten kommer det göras en jämförelse med en motsvarande fastighet, Mullbärsträdet 6, där fjärrvärme står för uppvärmningen. I rapporten kommer geoenergi att förklaras utförligt och dess inverkan på miljö och klimat men även teoretisk data kommer att redogöras. I rapporten har det gjorts en litteraturstudie där information och fakta redovisas. Litteraturstudien följs därefter upp med en undersökning som består av intervjuer. Respondenterna är hyresgäster i Münchenbryggeriet och Mullbärsträdet 6. Resultatet av undersökningen visar att hyresgästerna i Münchenbryggeriet, som värms upp med geoenergi, sitter i en byggnad där uppvärmningen är billigare än i en byggnad som drivs av fjärrvärme. Dessutom visar resultatet av undersökningen att hyresgästerna bara har positiva tankar om geoenergianläggningen och en positiv relation med hyresvärden. Slutligen visar resultatet att även om fjärrvärme är en billig uppvärmningskälla och bra för klimatet, liksom geoenergi, går det att se att en geoenergianläggning genererar andra nya aspekter som fjärrvärme inte kan ge. / Today, the climate and the environment are two controversial topics that affect everyone, humans, animals and nature. People in Sweden, but also nationally, are becoming increasingly aware and committed to the topic and the debate. School strikes and demonstrations for the climate are two examples of commitments made by people. The real estate sector is also making greater demands in terms of sustainability, which means that property owners have to take measures to ensure that their properties meet these requirements. In addition, there are various certificates for buildings, which also motivates property owners to want to own and manage green and environmentally rated buildings. There are many different commitments and technical solutions that can be used to meet the sustainability requirements of the real estate sector. Geoenergy is an example of a commitment that can be made to increase the sustainability of a property. Geothermal energy is cheaper and better for the climate than district heating, which is already known to be cheap and good for the environment. The purpose of this study is to investigate what impact a geoenergy installation on a property, the Münchenbryggeriet, has on the tenants and what economic effect this has on the landlord. To find out the economic effect, a comparison will be made with a similar property, Mullbärsträdet 6, where district heating is used. In the report, geoenergy will be explained in detail and its impact on the environment and climate, but also theoretical data will be presented. The report includes a literature study where information and facts are presented. The literature study is then followed up with a survey consisting of interviews. The respondents are tenants in Münchenbryggeriet and Mullbärsträdet 6. The results of the survey show that the tenants in Münchenbryggeriet, which is heated by geothermal energy, are in a building where heating is cheaper than in a building powered by district heating. Furthermore, the results of the survey show that the tenants have only positive thoughts about the geothermal installation and a positive relationship with the landlord. Finally, the results show that although district heating is a cheap source of heating and good for the climate, as well as geothermal energy, it can be seen that a geothermal installation generates other new aspects that district heating cannot provide.

Machine learning algorithms can be used to predict the future demand for heat in buildings. This can be used as a decision basis by district heating plants when deciding an appropriate heat output for the plant. This project is based on an existing machine learning model that uses temperature data and the previous heat demand as input data. The model has to be able to make new predictions and display the results continuously in order to be useful for heating plant operators. In this project a program was developed that automatically collects input data, uses this data with the machine learning model and displays the predicted heat demand in a graph. One of the sources for input data does not always provide reliable data and in order to ensure that the program runs continuously and in a robust way, approximations of missing data have to be made. The result is a program that runs continuously but with some constraints on the input data. The input data needs to be able to provide some correct values within the last two days in order for the program run continuously. A comparison between calculated predictions and the actual measured heat demand showed that the predictions were in general higher than the actual values. Some possible causes and solutions were identified but are left for future work. / Maskininlärnings-algoritmer kan användas för att göra prediktioner på den framtida efterfrågan på värme i fastigheter. Detta kan användas som ett beslutsunderlag av fjärrvärmeverk för att avgöra en lämplig uteffekt. Detta projektarbete baseras på en befintlig maskininlärnings-modell som använder sig av temperaturdata och tidigare värmedata som inparametrar. Modellen måste kunna göra nya prediktioner och visa resultaten kontinuerligt för att vara användbar för driftpersonal på fjärrvärmeverk. I detta projekt utvecklades ett program som automatiskt samlar in inparameterdata, använder denna data i maskininlärnings-modellen och visar resultaten i en graf. En av källorna för inparameterdata ger inte alltid pålitlig data och för att garantera att programmet körs kontinuerligt och på ett robust vis så måste man approximera inkorrekt data. Resultatet är ett program som kör kontinuerligt men med några restriktioner på inparameterdatan. Inparameterdatan måste ha åtminstone några korrekta värden inom de senaste två dagarna för att programmet ska köras kontinuerligt. En jämförelse mellan beräknade prediktioner och den verkliga uppmätta efterfrågan på värme visade att prediktionerna generellt var högre än de verkliga värdena. Några möjliga orsaker och lösningar identifierades men lämnas till framtida arbeten.

The purpose of this project is to compare the two heating technologies, district heating and heat pumps. This report is written with the ultimate aim of supporting a private customer in the choice between two heating technologies. The report will analyse and compare the different heating technologies to provide heating to an average house in the Stockholm region, with a yearly energy need of 15 000 kWh for space heating. This report is divided into three parts – technology, economics and environment.In the technical part of the report, the efficiency levels of the different heating techniques will be analysed in conjunction with if the heat pump fulfils the house need of heating power. In the economic part of the report, cost estimations for an investment in both heating technologies are calculated, where the district heating system is assumed existing in the area. In the environmental part of the report, two subjects will be analysed: the climate impact and sustainable development. The climate impact will be analysed with a focus on the processing of fuel in a Combined Heat and Power system. The sustainable development analysis will focus on 20-20- 20-goals from the European Union. At the end of the report, the results are presented, together with a sensitivity analysis, a discussion, and a suggestion for future work.The results show that the selected heat pump model NIBE F2030-9 has a yearly energy need of 3800 kWh electrical energy, and a SCOP-factor of 3.69. The district heat system has a yearly energy need of 15 200 kWh district heating and 200 kWh electrical energy to the district heating central. The average yearly efficiency of the district heat central is 0.99 and the total efficiency amounts to 0.82. A yearly cost for heat pumps is 13 300 SEK, and for district heating 23 100 SEK. The yearly emission of carbon dioxide from heat pumps is calculated to vary between 100 kg and 1 300 kg depending on the selection of electricity supplier. For district heating the yearly emission of carbon dioxide is calculated to be 1 000 kg. / Denna rapport har som syfte att studera, jämföra och syna argumenten för två uppvärmningstekniker; fjärrvärme och värmepumpar. Detta för att kunna understödja och råda en privatkund vid valet. Jämförelsen och analysen kommer att ske för en medelstor villa i Stockholmsområdet, med ett årligt energibehov för uppvärmning på 15 000 kWh. Rapporten är uppdelad i tre delar - teknik, ekonomi och miljö.I den tekniska delen beräknas de olika uppvärmningsteknikernas energibehov, verkningsgrader och om värmepumpen uppfyller bostadens effektbehov. I den ekonomiska delen görs en kostnadskalkyl för nyinvestering av respektive uppvärmningsteknik, med ett fjärrvärmenät som antas vara redan utbyggt. I miljödelen behandlas två miljöfaktorer - klimatpåverkan och hållbar utveckling. Den första faktorn, klimatpåverkan, analyseras med fokus på bearbetningen av ett antal bränslen till el- och värmeproduktionssystemet. Den andra faktorn, hållbar utveckling, analyseras med fokus på hur aktörerna av fjärrvärme och värmepumpar jobbar för att uppnå EU:s 20-20-20-mål. I slutet av rapporten finns resultat inklusive känslighetsanalys, diskussion och förslag på framtida arbete.Resultatet visar att den utvalda värmepumpen NIBE F2030-9 har ett årligt energibehov på 3800 kWh i form av elenergi och en årsvärmefaktor, även kallad SCOP-faktor på 3,69. Fjärrvärmesystemet har i sin tur ett årligt energibehov på 15 200 kWh fjärrvärme för uppvärmning och 200 kWh elenergi till fjärrvärmecentralen. Den årliga medelverkningsgraden för fjärrvärmecentralen uppgår till 0,99 samtidigt som totalverkningsgraden uppgår till 0,82. En total årlig kostnad är för värmepump 13 300 SEK och för fjärrvärme 23 100 SEK. Det årliga utsläppet av koldioxid för värmepumpar beräknas variera mellan 100 kg och 1 300 kg beroende av val av elavtal, och för fjärrvärme beräknas det till 1000 kg.

The European Union’s ambitious climate targets necessitate substantial reductions in greenhouse gas emissions, particularly within the heating and cooling sector, which accounts for a significant portion of energy consumption. District Heating and Cooling (DHC) systems emerge as a key solution for decarbonizing this sector by enabling high efficiency heat production and the integration of renewable and carbon-neutral energy sources. Despite the potential inherent in DHC systems, their utilization is limited, partly due to challenges associated with network topology selection. This master’s thesis addresses the optimization of District Heating Network layout expansion while tackling these challenges. Situated within the framework of an European funded project coordinated by EIFER, the research aims to develop an algorithm for modeling and planning the expansion of DHN networks, considering geographical location of pipes and heat production and consumption nodes. Building upon the Automatic Network Drawing Algorithm (ANDA) tool provided by EIFER, the project seeks to enhance it to generate expansion scenarios incorporating loops, a feature critical for network robustness absent in the current output. The tool pandapipes is used for fluid system modeling, effectively modelinghydraulics and heat through network elements such as heat producer, substationsand pipes. The algorithm’s core feature is to strategically determine optimallocations along initial tree-like network expansions to incorporate loops. Variousheuristic approaches are tested to identify the most efficient expansion strategies,subsequently adding new lines to minimize total costs, encompassing both capitaland operational expenses. Real-world data from a District Heating Network inMilan validate the algorithm’s capabilities. / Europeiska unionens ambitiösa klimatmål kräver avsevärda minskningar av utsläppen av växthusgaser, särskilt inom värme- och kylsektorn, som står för en betydande del av energiförbrukningen. Fjärrvärme- och fjärrkylasystem (DHC) framstår som en nyckellösning för att minska koldioxidutsläppen i denna sektor genom att möjliggöra högeffektiv värmeproduktion och integrering av förnybara och koldioxidneutrala energikällor. Trots potentialen som finns i DHC-system är deras användning begränsad, delvis på grund av utmaningar i samband med val av nätverkstopologi. Denna masteruppsats behandlar optimering av utbyggnaden av fjärrvärmenätets layout samtidigt som man tacklar dessa utmaningar. Beläget inom ramen för ett europeiskt finansierat projekt koordinerat av EIFER, syftar forskningen till att utveckla en algoritm för modellering och planering av utbyggnaden av DHN-nät, med hänsyn till den geografiska placeringen av rör och värmeproduktions- och förbrukningsnoder. Med utgångspunkt i verktyget Automatic Network Drawing Algorithm (ANDA) från EIFER, försöker projektet förbättra det för att generera expansionsscenarier med slingor, en funktion som är avgörande för nätverkets robusthet som saknas i den aktuella utgången. Verktyget pandapipes används för modellering av vätskesystem, effektiv modellering av hydraulik och värme genom nätverkselement som värmeproducent, transformatorstationer och rör. Algoritmens kärnfunktion är att strategiskt bestämma optimala platser längs initiala trädliknande nätverksutbyggnader för att införliva slingor. Olika heuristiska tillvägagångssätt testas för att identifiera de mest effektiva expansionsstrategierna, och sedan läggas till nya linjer för att minimera de totala kostnaderna, som omfattar både kapital- och driftskostnader. Verkliga data från ett fjärrvärmenätverk i Milano validerar algoritmens kapacitet.