Det har blivit allt vanligare att kombinera fjärrvärme med en frånluftsvärmepump i Sverige, speciellt i flerfamiljsbostäder. En anledning till att frånluftsvärmepumpar blir allt vanligare är Boverkets regler för mängden köpt energi som idag gynnar frånluftsvärmepumpar. En annan anledning är att fastighetsägare vill minska sina energikostnader genom att ta tillvara energin ur frånluften i huset som annars går förlorad. Arbetet har utförts på uppdrag av WSP Process i Karlstad med syftet att ge en ökad förståelse för hur anslutning av en frånluftsvärmepump påverkar ett befintligt fjärrvärmesystem i ett flerfamiljshus i Karlstads kommun. Detta sett ur både fastighetsägarens och fjärrvärmeleverantörens perspektiv, med fokus på energianvändning och ekonomi. En jämförelse har gjorts mellan två, vad gäller storlek och energianvändning, likvärdiga flerfamiljsbostäder i Karlstads kommun. Den ena bostaden har frånluftsvärmepump i kombination med fjärrvärme för uppvärmning, medan den andra bostaden enbart värms med fjärrvärme. Data för de båda byggnaderna har använts tillsammans med beräkningar för att ta fram resultaten. Det visade sig att med en frånluftsvärmepump installerad sparas 49 MWh/år i energianvändning. På årsbasis använder de två flerfamiljsbostäderna idag strax över och strax under 200 MWh energi för uppvärmning, vilket gör 49 MWh till en stor energibesparing. Fastighetsägarens energikostnad är 16 % högre för bostaden med frånluftsvärmepump och fjärrvärme i kombination jämfört med bostaden med enbart fjärrvärme, räknat över en 15-årsperiod. För fjärrvärmeleverantören innebär inkopplingen av frånluftsvärmepumpen att returtemperaturen höjs betydligt (avkylningen försämras) i fjärrvärmenätet. Detta beror till viss del på att frånluftsvärmepumpen är inkopplad på värmesystemets returledning. För att undvika den dåliga avkylningen bör istället frånluftsvärmepumpen installeras på värmesystemets framledning, vilket är ett förslag som beskrivs i rapporten. Överföringseffektiviteten är bättre för bostaden med enbart fjärrvärme, 16,3 m3 fjärrvärmevatten pumpas runt per MWh levererad fjärrvärme. Detta jämfört med 19,1 m3/MWh för bostaden med frånluftsvärmepump och fjärrvärme i kombination. Detta leder till att det är mer lönsamt för fjärrvärmeleverantören att sälja fjärrvärme till bostaden med enbart fjärrvärme som har högre överföringseffektivitet. / It has become more and more common to combine district heating with an exhaust air heat pump in Sweden, especially in multi-family dwellings. One reason that the exhaust air heat pumps are becoming more common is Boverket's rules on the amount of energy a dwelling can purchase, which today favors the exhaust air heat pumps. Another reason is that property owners want to reduce their energy costs by taking advantage of the energy from the exhaust air in the house, that otherwise would be lost. The work has been performed on behalf of WSP Process in Karlstad. The aim has been to provide a better understanding of how the connection of an exhaust air heat pump affects an existing district heating system in a multi-family dwelling in the municipality of Karlstad. This is seen from both the property owner's and the district heating supplier's perspective, focusing on energy and economy. A comparison has been made between two, in terms of size and energy use, equivalent multi-family dwellings in the municipality of Karlstad. One dwelling has exhaust air heat pump combined with district heating as heat source, while the other dwelling is heated only by district heating. Data for the two buildings have been used together with calculations to produce the results. It turned out that with an exhaust air heat pump installed, 49 MWh per year was saved in energy use. On an annual basis the two multi-family dwellings today uses just above and just below 200 MWh of heating energy each, which makes 49 MWh a huge energy save. The property owner's energy costs are 16 % higher for the dwelling with exhaust air heat pump and district heating in combination compared to the dwelling with only district heating, calculated over a period of 15 years. For the district heating supplier, the combination of the exhaust air heat pump and district heating raises the return temperature significantly (cooling deteriorates) in the district heating network. This is partly because the exhaust air heat pump is connected to the radiator system's return-side. To avoid the bad cooling, the exhaust air heat pump should instead be installed on the radiator system's forward conduit, which is a proposal that has been described in the report. The efficiency of heat transfer is better for the dwelling only supplied by district heating; 16,3 m3 heating water is pumped per MWh of sold district heating. This is compared to 19,1 m3 per MWh for the home with exhaust air heat pump and district heating in combination. This means that it is more profitable for the district heating supplier to sell district heat to the home supplied only by district heating that has higher heat transfer efficiency.

If a building is heated by a heat pump, it is of high importance that the heat pump has a high coefficient of performance. An exhaust air heat pump extracts heat from the building’s exhaust air. The air has a relatively high and constant temperature all year around, leading to a high seasonal coefficient of performance. This thesis examines whether it is profitable to complement an exhaust ventilation system with an exhaust air heat pump in an apartment block that already has geothermal heat pump, district heating, oil- or biofuel heated system. To determinate the profitability, a reference building in Strömstad has been used and was considered a representative of Sweden’s other apartment blocks. The result of the study indicated that it is economically justifiable to combine an exhaust air heat pump with district heating, oil- and biofuel heated system. However it must be added that exhaust air heat pumps are best suited for single-family houses since they provide relatively low energy compared to e.g. geothermal heat pumps.

In order to reach the environmental targets, set up by the EU, there are many measures taken to make Sweden more energy efficient. In the housing and real estate sector, an installation of an exhaust air heat pump that reuses the heat in the exhaust air in order to lower the amount of acquired energy, is an example of such an action. The recovered energy can then be used for heating of radiators and tap water. This report aims to evaluate and compare three different systems using exhaust air heat pumps regarding COP, degree of coverage and cost savings. This study was delimited to only account for apartment buildings.The theory chapter describes the different conditions and factors that affect a building’s energy balance. Further on the exhaust air heat pump is described with focus on function, limitations and advantages regarding energy savings.The first one is located on Västergatan 21 in Växjö and uses recirculation of the exhaust air to increase the air flow through the heat pump. The second system is installed on Toras väg in Karlskrona. This system uses a mix of exhaust air and outside air. The last system on Södra järnvägsgatan in Växjö only uses the exhaust air in its heat pump.The COP for the different installations was 1,89 for Toras väg (average), 3,14 and 3,47 for Västergatan and 3,80 for S. järnvägsgatan for the respective period. The degree of coverage for the installations was in the interval 56,3 – 91,0% and the cost savings was between 4 900 SEK to 8 600 SEK per month for the observed period of each building. / För att nå EU:s miljömål utförs många olika energieffektiviseringsåtgärder runt om i Sverige. I bostads och fastighetssektorn är ett exempel på en åtgärd installation av frånluftsvärmepumpar som återvinner värme i frånluften på fastigheterna och därmed sänker andelen inköpt energi. Den upptagna värmen kan användas för uppvärmning av radiatorer och tappvatten. Denna rapport syftar till att utvärdera och jämföra tre olika frånluftvärmepumpsystem med avseende på COP, täckningsgrad och kostnadsbesparing. Studien avgränsades till att endast beröra flerbostadshus.Teoriavsnittet beskriver de olika omständigheter och faktorer som påverkar en byggnads energibalans. Vidare beskrivs frånluftsvärmepumparnas funktion, begränsningar och fördelar gällande energibesparingar.Det första systemet finns på Västergatan 21 i Växjö och använder sig av återcirkulation av frånluften för att öka luftflödet genom värmepumpen. Det andra systemet på Toras väg i Karlskrona använder ett luftflöde som är en mix av från- och uteluft. Det sista systemet på Södra järnvägsgatan i Växjö använder endast ett rent frånluftsflöde.COP-verkningsgraden för de olika installationerna var 1,89 för Toras väg (genomsnitt), mellan 3,14 och 3,47 för Västergatan samt 3,80 för S. järnvägsgatan för respektive period. Täckningsgraden för installationerna låg i intervallet 56,3 – 91,0 % och kostnadsbesparingen var mellan 4 900 kr till 8 600 kr per månad för den observerade perioden.

Det här examensarbetet är ett samprojekt mellan ÅF, Fastighetsägaren AB Bostäder samt undertecknad, och tillkom efter att AB Bostäder ville ha hjälp med att göra en analys på varför en av deras fastigheter, trots efter en rad av åtgärder fortsätter ha en väldigt hög energianvändning. Trots den höga energianvändningen, har resultatet blivit bättre de senaste åren, bara för att de senaste två åren ha stigit igen. Även det ville fastighetsägaren försöka få ett svar på, varför det blivit så. För att kunna reda ut frågeställningen, hjälpte AB Bostäder till med att delge en mängd information, såsom ritningar, driftstatistik och personlig guidning av deras drifttekniker. För beräkningshjälp har energianalysprogrammet BV2 använts. Även en mängd böcker och rapporter inom området användes. Resultatet av arbetet visar att det främst är byggnadens klimatskal som är för dåligt och släpper igenom för mycket värme. Att även införa återvinning av frånluften med hjälp av en värmepump, skulle göra mycket med avseende på energianvändningen.

Syftet med denna studie är att öka den energitekniska förståelsen för en byggnad med kombinerad fjärrvärme och frånluftsvärmepump, i hänseende till ålder, storlek, klimatskal och tekniska installationer, samt öka kunskapen om energieffektivisering och dess kostnad för inblandade parter. Studien har gjorts genom energianalys av fastigheten för att kartlägga energianvändningen och därigenom kunna ge åtgärdsförslag på energieffektiva lösningar på befintliga system. Energianalysen visar att nio möjliga åtgärder, där en reducering av inomhustemperaturen och byte till snålspolande munstycken är tongivande, kan genomföras med en total energibesparing på 170 MWh/år och en total kostnadsbesparing på 295 kkr/år, vilket motsvarar en minskning av energin med cirka 11 % och en minskning av kostnaden med cirka 24 %. Anledningen till att reduceringen av kostnaden kan bli så mycket större än reduceringen av energianvändningen beror på att det går att byta nuvarande munstycken till mer snålspolande. Detta medför en minskning av energianvändningen med endast 27 MWh/år då den största reduceringen är av tappkallvatten, men den ekonomiska besparingen blir 157 kkr/år på grund av den minskade vattenförbrukningen. Dessutom går det att säkra ned elabonnemangen, vilket inte ger ett reducerat elbehov, utan endast en lägre fast avgift. Utöver energianalysen har en jämförelse mellan frånluftsvärmepump och fjärrvärme gjorts. Där har dessa ställts emot varandra med motiv på energibehov, kostnader och dess påverkan på miljön. Resultatet av detta visar att en jämförelse borde tas med i beräkningen vid en eventuell nyinstallation då alternativet med fjärrvärme bland annat får en lägre kostnad per år med ca 59 kkr.

I Sverige finns det cirka 2,7 miljoner lägenheter i flerbostadshus, varav merparten är byggda innan 1980 med sämre energiklasser. Till följd av nya hållbarhetskrav från myndigheter kopplat till energiprestanda är det troligt att flerbostadshus i större utsträckning kommer utrustas med solceller och värmepumpar vid renovering. I dagsläget är fjärrvärme (FJV) den vanligaste energikällan i flerbostadshus. I detta examensarbete undersöks med hjälp av simuleringar i PVsyst (Photovoltaic systemsimulation software), ett kombinerat system med FJV, frånluftsvärmepump (FVP) och solceller i ett flerbostadshus ur en ekonomisk synvinkel. En känslighetsanalys på inköpspriser och priser på såld solel görs på uppdrag av bostadsföretaget AB Stora Tunabyggen. Syftet är att ge svar på när det är lönsamt att enbart använda FJV till fastigheten i Borlänge, jämfört med en kombination av FVP och FJV. Det är fyra scenarion som simuleras. Det första scenariot simulerar enbart FJV med solceller och fastighetens elbehov utan FVP. Det andra och tredje scenariot simulerar en FVP med solceller och värmefaktor 2,5 respektive 3,0 med fastighetens totala elbehov. Det fjärde scenariot är identiskt med scenario 2 (S 2), men med tidsstyrning. Valet av värmefaktor är den största felkällan, där beräknade värmefaktorer för år 2021 för fastigheten använts som utgångspunkt. Solelen som används av fastigheten har antagits vara gratis,vilket talar till FVP nackdel om egenanvänd solel i stället påförts en kostnad. Resultatet bygger på jämförelser av totala kostnader för fastighetens energi, där scenario 1 (S 1) med FJV jämförs med scenario 2–4. I perioden juni – augusti är det fördelaktigt med FJV oavsett priser på el, då fjärrvärmepriser är låga och såld solel gör det lönsamt. För övriga månader, påverkar kostnaden för inköp av el brytpunkten mest, som varierar mellan 0,5 – 1,3 kr/kWh (exkl. moms, skatt och elnätsavgifter) beroende på scenario och månad. Anledningen är att överproduktionen är liten i förhållande till inköpt energi i scenario 2 – 4 dessutom är grundkostnaden för inköpt el högre med elnätsavgifter och skatter. Slutsatsen ur ekonomisk synvinkel, är att byggnaden bör använda FJV juni – augusti. Övriga månader kan AB Stora Tunabyggen titta på resultatet av känslighetsanalysen och välja ett scenario som bedöms troligt.

The purpose of this report is to survey the multi-family residential buildings that were built in the Swedish city of Uppsala during the state-funded Million Homes Program and to assess the technical potential of different energy efficiency measures that may be applied in order to improve the efficiency of the heating of these buildings. An additional purpose of this report is to discern how the entire district heating system would be affected if the proposed energy efficiency measures were implemented.   The energy efficiency measures that were examined were: improved thermal envelopes (additional insulation and energy efficient windows and doors) and installation of air-to-air heat exchangers or exhaust air heat pumps in the ventilation systems. The buildings were categorized into four different types of buildings with different properties and a model was constructed for each category.   All energy efficiency measures showed significant reductions in the amount of heating required. The measure with the best performance was improvement of thermal envelopes in combination with exhaust air heat pumps, which reduced the buildings' energy demand by about 80%. Regarding the heat demand in the entire district heating system, the reductions due to energy efficiency measures in the million homes program buildings were small. The exhaust air heat pumps showed the largest reductions in the capacity factor. Only the heat exchangers resulted in a higher capacity factor and the improvement was too small to be of interest. However, the results clearly show that saving energy in space heating is technically easily achievable.

Sverige har målsättningen att sänka energianvändningen med 20 % till 2020 och för att lyckas med det behöver bland annat bostadssektorn dra sitt strå till stacken. Sedan miljonprojektet finns det ett stort antal flerfamiljshus med hög energikonsumtion och ett sätt att minska den är att installera frånluftsvärmepump. I det för projektet aktuella fallet ägs huset av kommunen som också äger fjärrvärmenätet som huset är anslutet till. Vid installation av frånluftsvärmepumpar i kombination med fjärrvärme kan problem med förhöjd returtemperatur till fjärrvärmenätet uppstå. Projektets mål har varit att identifiera besparingspotentialen hos olika installationsalternativ och att se hur de påverkar returtemperaturen till fjärrvärmenätet. Med simuleringar har fastslagits att den största besparingspotentialen finns när frånluftsvärmepumpen får arbeta mot uppvärmning av radiatorvattnet samt momentan uppvärmning av tappvattnet. Denna inkoppling leder också till god avkylning. Bäst avkylning leder dock en liknande inkoppling men med värmelager för tappvattnet. Känslighetsanalysen gör gällande att en höjning av elpriset ger en viss försämring av besparingen och en höjd framledningstemperatur från frånluftsvärmepumpen gör också att besparingen minskar. En sänkning av framledningstemperaturen för radiatorkretsen leder till en ganska stor ökning av besparingen.

In Gävle there exists a residential area called Lindbacka where some of the houses are supplied with heat from both district heating and exhaust air heat pump. Gävle Energi owns the district heating system in Gävle and are interested in evaluating the effects from a combined heating system. Based on that, the aim of this study has been to evaluate the impacts a combined system with both district heating and heat pump can have compared to if only one of the two is installed in a house. The thesis has studied these perspectives in an energy, environmental and economic analysis. The results from the energy analysis display that the heat losses in the district heating system relative to the amount of heat sold to customers are relatively large during the year, especially in the summer when the losses are larger than sold amount of energy. The results from the environmental analysis indicates that heat pumps have a larger climate impact during operation measured in tons of carbon dioxide equivalents compared to district heating. On the other hand, the economic analysis present heat pumps to be the cheapest heating option for a customer. The most expensive option for a customer is to install both an exhaust air heat pump and connect to the district heating system since this leads to double fixed and variable costs during the year. For Gävle Energi the economic analysis indicates that the investment cost of building the district heating system to Lindbacka was not profitable since the investment cost does not pay back in 30 years. Some of the houses in Lindbacka has been excluded in the thesis due to insufficient data. This will have an impact on the results in the thesis.

Energi är ett ständigt aktuellt ämne, där byggnader står för en stor del av energianvändningen i Europa och Sverige. Samtidigt som energieffektiviseringar genomförs måste ett tillräckligt luftflöde bibehållas i byggnaden för att uppnå en komfortabel inomhusmiljö. Detta medför att en stor mängd energi cirkulerar i byggnadens ventilationssystem. Rapporten innehåller en simulering för att fastställa hur stor del denna är, kontra det totala energibehovet för ett flerbostadshus beläget i Kalmar, Sverige. Resultatet visar att ventilationen står för 35 % av det totala värmebehovet. Potentialen för återvinningsbar energi beräknades för att utvärdera hur mycket energi som kan sparas genom att installera en frånluftsvärmepump på ventilationssystemet. Simuleringar visar att vid ett godkänt minimumflöde på 0,35 l/s∙m2, skulle fastigheten kunna vara självförsörjande på värme under sommarmånaderna. Detta innebär att det går att återvinna ca 57 kWh/m2∙år, en reducering av energibehovet med 30 %. Vidare arbete skulle innebära fler mätningar på flöden, temperatur och fuktigheter.