The objective of this work was to introduce measures to reduce energy and water demand at Gävle Söder 17:10. To succeed, this energy audit has been made. The work is based on collected statistics from the property owner Norrporten, measurements, literature review and through consultation with experts in the field. Two models, one for each building, have been created in the simulation program BV2 to estimate the potential of energy measures based on the collected information. The models in BV2 have been verified against the statistics of the energy consumption.With the help of calculations and simulations, seven cost-effective measures have been identified. This involves replacement of a ventilation unit, installation of low-flow nozzles and better management of the mechanical chiller. Overall, the measures are expected to reduce heating requirements by 223 MWh/year (17%) and reduce electricity demand by 66 MWh / year (5%). Additionally, the water demand can decrease by 609 m3 (12%). The total costs are estimated to decrease by 143,000 SEK per year, excluding VAT, with a payback period for the investment of 3.9 years. The proposed measures also contribute to reducing emissions by 4.16 tons CO2/year or 8.61 tons CO2/year, depending on whether emissions for electricity is based on the Swedish or Nordic electricity mix. / Målet med arbetet har varit att kunna presentera åtgärder för att minska energi- och tappvattenbehovet för fastigheten Gävle Söder 17:10. För att lyckas med det har denna energikartläggning genomförts. Arbetet bygger på statistik från fastighetsägaren Norrporten, mätningar, litteraturstudie samt genom rådgörande med experter inom området. Två modeller, en för varje byggnadskropp, har byggts upp i simuleringsprogrammet BV2 för att uppskatta energibesparingspotentialen av identifierade åtgärder på basis av den insamlade informationen. Modellerna har verifierats mot uppmätt energianvändning.Med hjälp av beräkningar och simuleringar har sju stycken kostnadseffektiva åtgärder identifierats. Bland annat föreslås ett byte av ett ventilationsaggregat, installation av snålspolande munstycken hos tappställenas armaturer samt bättre styrning av komfortkylmaskinen. Sammantaget beräknas åtgärderna att minska värmebehovet med 223 MWh/år (17 %). Även elbehovet beräknas minska med 66 MWh/år (5 %). Dessutom bedöms tappvattenbehovet minska med 609 m3/år (12 %). Den totala kostnadsbesparingen beräknas bli 143 000 SEK per år, exklusive moms, med en pay-off tid för investeringarna på cirka 4 år. Åtgärdsförslagen bidrar också med att minska koldioxidutsläppen med 4,2 ton CO2/år eller 8,6 ton CO2/år beroende på om utsläppen för elektricitet baseras på svensk eller nordisk elmix.

Målet med denna undersökning är att teoretiskt undersöka den vatten/litiumbromidbaserade absorptionsprocessens potential ombord fartyg då processen enbart drivs av huvudmaskinens högtemperaturkylvatten. Undersökningen genomförs teoretiskt mot tre olika fartyg samt Sjöfartshögskolan i Kalmars maskinrumssimulator. För vardera fartyg undersöks driftenergikällan och kylbehovet ombord. Med det som underlag dras en slutsats om den vatten/ litiumbromidbaserade absorptionsprocessens potential ombord fartyget. Fartygens resultat ligger till grund för slutsatsen. Undersökningen visade att det finns potential för tekniken ombord undersökta fartyg.

Massa- och pappersindustrin utgör en stor andel av energianvändningen i den svenska industriella sektorn. Den energiintensiva industrin innebär en stor möjlighet till besparingar genom energieffektiviserande åtgärder. Denna rapport utreder ett köldbärarsystem som förser eltekniska driftrum med kyla samt avfuktar luften på pappersbruket Smurfit Kappa Piteå. På pappersbruket upplever man i dagsläget att deras köldbärarsystem fungerar ineffektivt och får som följd inte ut den projekterade kyleffekten. Syftet med denna utredning är att öka effektiviteten och kapaciteten på köldbärarsystemet. Målet var att ta fram åtgärdsförslag som bidrar till att uppfylla utredningens syfte. Genomförandet av utredningen har behandlats i tre del- system: Distribution av kyla, produktion av kyla samt användning av kyla. Det huvudsakliga tillvägagångssättet har varit analys av loggade data från styr- regler- och övervakningssystemet Larmia. Utöver detta har också driftprov utförts på kylmaskinerna. I undersökningen av distributionssystemet visade det sig att återströmning erhålls i köldbä- rarsystemet, vilket gör att redan kyld köldbärare leds in i kylmaskinen KC2. Detta leder till minskad effektivitet. Problemet med återströmning kan minimeras genom att komplettera det befintliga styrsystemet med en stoppsignal som stänger kylmaskiner vid ett lågt kylbehov. Undersökningen av kylmaskinerna visade att KC3 och KC4 fungerar suboptimalt. Vid drift av KC3 varierar utgående köldbärartemperatur kraftigt, vilket medför att den löser ut på frysskydd vid låga börvärden. På grund av detta är börvärdet i dagsläget ställt högre än vad som är önskvärt. För att kunna sänka börvärdet och därmed öka KC3’s kapacitet föreslås en flödesökning, så variationerna dämpas genom värmeväxling till en större värmekapacitet. Denna åtgärd kräver att KC3’s cirkulationspump byts. Driftprovet på KC4 visade att expan- sionsventilen i en av köldmediekretsarna hela tiden är fullt öppen. Detta är en indikation på att ett otillräckligt flöde erhålls i förångaren, då expansionsventilens uppgift är att reglera flödet för att hålla konstant överhettning. Det otillräckliga flödet är orsakat av ett för lågt kondensortryck. Detta leder till att förångaren inte nyttjas fullt. Orsaken till detta är en dålig vattensparventil, som reglerar kylmedelflödet till kondensorn. Lösningen på detta är att byta ut ventilen mot en reglerventil, som styrs mot önskat börvärde på kondensortrycket. Utöver detta bubblar det i synglaset i köldmediekrets 2 och rörtemperaturen ut från economisern och kondensorn är höga, vilket tyder på att något är fel. Detta kan bero på bland annat låg köldmediefyllnad, fel på economisern eller på kondensorn. Som åtgärd på detta föreslås att kylmaskinleverantören kontaktas för felsökning. Undersökningen av kylanvändarna visade att totalt 39 styrventiler var fullt öppna under he- la sommaren 2016, där 20 av dem styr avfuktningen i eltekniska driftrum. Orsaken till fullt öppna styrventiler till avfuktarna är att det inställda börvärdena på temperatur och relativ fuktighet är för låga. Detta gör att tillräcklig avfuktning är omöjlig vid rådande köldbärartem- peratur. Problemet kan lösas genom att höja börvärdena eller sänka köldbärartemperaturen. Resterande 19 styrventiler är till luftkylare. Anledningen till de fullt öppna styrventilerna kan bero på att köldbärarflödet är för lågt, luftflödet är för lågt eller att mer elektrisk utrustning installerats i driftrummen. Som en första åtgärd föreslås en justering av köldbärarflödet med injusteringsventilerna för att se till att rätt flöde erhålls i köldbärarsystemet.

Vid bestämmelse av vilket värme- och kylsystem som ska användas i fastigheter så finns det flertalet aspekter som går att ta hänsyn till. Tidigare har det varit högt fokus på energi och ekonomi, men med ökat fokus på hållbarhet och miljön både globalt och i Sverige har det blivit allt mer viktigt att hitta robusta lösningar som presterar inom samtliga av dessa områden. Helenius Ingenjörsbyrå som är installationskonsulter inom VVS-, miljö-, och energiområdet vill ligga i framkant när det kommer till energi och miljö. I samband med högre krav på hållbarhet och miljö är det av intresse för Helenius att se hur konventionella värme- och kylsystem presterar när de ställs inför energiprestanda, klimatpåverkan, ekonomi och återbruk. Utöver detta, även se hur resultatet för systemens prestanda påverkas av den geografiska placeringen genom att utreda dessa områden på lokal nivå (i Uppsala) och på generell nivå. Generell nivå motsvarar ett medelvärde för Sverige. Detta examensarbete har därmed tagit fram en arbetsmetodik för att utreda dessa områden och lämpliga system för ändamålet. Ändamålet i detta arbete handlar om att förse värme och kyla till en kontorsfastighet med tillhörande verksamheter där det finns en konstant kyllast över året. De fyra systemuppställningar som togs fram och utreddes i arbetet var: kylmaskin med värmeåtervinning från kondensorvärmen och separat fjärrvärmesystem (Modell 1). Andra uppställningen var kylmaskin med fjärrvärme och ingen möjlighet till värmeåtervinning (Modell 2). System tre var fjärrkyla och fjärrvärme (Modell 3) och system fyra borrhålslager som utnyttjar frikyla och bergvärmepumpar (Modell 4). Resultatet visar att Modell 4 var mest fördelaktigt för total köpt energi hos konsument både vid utredning lokalt och generellt. Den utredda EROI (Energy Return On Investment) visade på fördel hos Modell 3 både lokalt och generellt. Lägst klimatpåverkan i form av totalt utsläppta koldioxidekvivalenter från livscykelanalysen hade Modell 4 när det utreddes på lokal nivå, i Uppsala. Generellt i Sverige så var det istället Modell 1 som hade lägst klimatpåverkan. Systemet med lägst livscykelkostnad var Modell 1 när det utreddes lokalt för Uppsala, och i det generella fallet hade Modell 3 lägst livscykelkostnad. Kostnadsfördelningen mellan systemen visar att Modell 4 innehar en större grundinvestering men var därefter mer oberoende av marknadens energipriser, underhåll- och driftkostnader. De andra systemen hade lägre investeringskostnader och lägger större delen av livscykelkostnaden på energi-, drift- och underhållskostnader. Det framgick också att Modell 4 var den uppställning som var minst känslig mot ändringar i energipriser, vilket kan vara en säkerhetsfaktor för investeringar över lång tid. Arbetet utredde återbrukspotentialen hos systemen. Resultatet framgick till att återbruk är fortfarande en så pass ny arbetsmetodik och att det ännu inte finns tillräckligt mycket erfarenhet och generella metoder för att ta fram en exakt potential för återbruk hos icke enhetliga produkter. Återbrukspotentialen hos systemen i arbetet togs fram baserat på en fördelning hos delkomponenterna i systemet och samtliga viktades lika. Detta medförde att Modell 4 hade högst återbrukspotential på 53 %, förutsatt att de installerade borrhålen går att återbruka. Finns det inte möjlighet till återbruk hos borrhålen så sjönk resultatet till 28 %. Resterande system uppnådde 40 % återbrukspotential. Resultaten som togs fram i arbetet visar på att systemen inte ska jämföras direkt mellan lokalt och generellt fall. Detta på grund av att storleksordningen i resultaten samt vilket system som har lägst kontra högst värde i de olika fallen ändras. Det går att använda de generella resultaten och jämföra system på generell nivå men då krävs det också att diskussionen är på generell nivå. Detta medför vikten av att för varje enskilt fall kontrollera de lokala förutsättningarna för varje system. Rekommendationen för val av systemen blir därmed projektspecifik beroende på vilket område som värderas högst: energi, klimat, ekonomi eller återbruk. / When determining which heating and cooling system to use in buildings, there are several aspects that can be taken into account. In the past there has been a high focus on energy and economy, but with an increased focus on sustainability and the environment both globally and in Sweden, it has become increasingly important to find robust solutions that perform in all areas. Helenius Ingenjörsbyrå, which are installation consultants in the HVAC, environmental and energy fields, wants to be at the forefront when it comes to energy and the environment. In connection with higher demands on sustainability and the environment, it is of interest to Helenius to see how conventional heating and cooling systems perform when evaluated with respect to energy performance, climate impact, economy and recycling. In addition to this, also see how the result of the systems performance is affected by its geographical location by investigating these areas at a local level (in Uppsala) and at a general level. General level corresponds to an average value for Sweden. This thesis has thus developed a methodology to investigate these areas and suitable systems for the purpose. This work will investigate an office property where heating and cooling is supplied by different conventional heating and cooling systems. The building also has a constant cooling load throughout the year. The four system setups that were developed and investigated in the work were: cooling machine with heat recovery from the condenser heat and separate district heating system (Model 1). The second set-up was a cooling machine with district heating and no option for heat recovery (Model 2). System three was district cooling and district heating (Model 3) and system four borehole storage that utilizes free cooling and heat pumps (Model 4). The result shows that Model 4 was the most beneficial for total energy purchased by the consumer both when investigated locally and generally. The investigated EROI (Energy Return On Investment) showed an advantage for Model 3 both locally and generally. Model 4 had the lowest climate impact in terms of total emitted carbon dioxide equivalents from the life cycle assessment when it was investigated at a local level, in Uppsala. Generally in Sweden, it was instead Model 1 that had the lowest climate impact. The system with the lowest life cycle cost was Model 1 when it was investigated locally for Uppsala, and in the general case Model 3 had the lowest life cycle cost. The distribution of costs between the systems shows that Model 4 has a larger initial investment but was subsequently more self-sustaining and also independent of the markets energy prices. The other systems had lower investment costs and spend most of the life cycle cost on energy, operation and maintenance costs. It also appeared that Model 4 was the setup that held up the most against changes in energy prices, which can be a safety factor for investments over the long term. The work investigated the re-use potential of the systems and the result showed that re-use is still such a new work methodology and that there is not yet enough experience and general methods to produce a fully accurate potential for re-use of non-uniform products. The re-use potential of the systems in the work was developed based on a distribution of the sub-components of the system and all were weighted equally. This meant that Model 4 had the highest re-use potential of 53 %, assuming that the installed boreholes can be re-used. If there is no possibility of re-use at the boreholes, the result dropped to 28 %. Remaining systems achieved 40 % re-use potential. The results produced in this work show that a direct comparison should not be made between local and general cases. This is because the order of magnitude in the results and which system has the lowest versus highest value in the various cases changes. It is possible to use the general results and compare systems on a general level, but then it is also required that the discussion is on a general level. This entails the importance of checking for each individual case the local conditions for each system. The recommendation for what system to go for will therefore be project specific depending on which area is valued the most: energy, climate impact, economic costs or re-use.

I samband med att elkonsumtionen ökar och att allt mer elkrävande utrustning installeras är det intressant att studera vilken metod som bäst lämpar sig för att kyla bort oönskad värme och ifall den värmen kan nyttjas där den är önskad. Målet med denna rapport är att ekonomiskt jämföra två olika lösningar för att kyla två serverhallar som står intill varandra. Ena lösningen är att ersätta kylmaskinerna med värmepumpar med kompletterande borrhål, där det är tänkt att köldmediumet passerar värmepumparna om det finns ett värmebehov. Den andra lösningen är att byta ut befintliga kylmaskiner mot modernare utrustning. Syftet med rapportens resultat är att det ska ligga som grund för ett investeringsbeslut av fastighetsägaren. Aktörerna i serverhallarna utvecklar en sammanlagd effekt om 104kW. Serverhallarnas sammanlagda area på ca 100m2 utgör bara en liten del av den 9877m2 stora fastigheten som är de lokaliserade i, övriga fastigheten fungerar som gymnasieskola. Arbetet har genomförts med hjälp av platsbesök, litteraturstudie, kartläggning av energiförbrukning, framtagning av varaktighetsdiagram och energibehovsberäkningar. Fastigheten har ett maxeffektbehov på 350kW och förbrukar 956000kWh, serverhallen kyls idag med tre kylmaskiner av äldre modell. Värmen som utvecklas i serverhallen används som primärvärme för att värma skolan men fastighetsägaren anser att det inte är så effektivt som det skulle kunna vara, samt att systemet klarar inte av att leverera en tillräckligt varm framledningstemperatur. En lösning med värmepumpar som skulle stå för 75% av effektbehovet tillför då 262,5kW och 717000kWh som innebär en energitäckningsgrad på 94% vilket medför att fjärrvärmeeffekten minskar från 220kW till 87,5kW. En kylmaskinslösning med tänkt kylmaskin klarar av att täcka 67% av effektbehovet och 86% av energibehovet. Fjärrvärmen skulle med kylmaskinslösningen minska från 220kW till 130kW. Investeringskostnaden för värmepumpslösningen med frikyla beräknas till 2090000kr och för kylmaskinen 750000kr. Nettobesparingen för 10 år blir för värmepumpar med frikyla 2930000kr medan kylmaskinerna är dyrare i drift än befintlig kylmetod. Nuvärdet efter 10 år blir för värmepumparna 1220000kr / As electricity consumption increases and more demanding equipment is installed, it is interesting to study which method is best suited for cooling off unwanted heat and if that heat can be used where it is desired. The aim of this report is to compare two solutions economically to cool two server halls adjacent to each other. The purpose of the report is that it should be the basis for an investment decision by the property owner. The operators in the server halls develop a total power of 104kW. The total area of the two halls of about 100m2 constitutes to only a small part of the 9877m2 large property in which they are located. The remaining part of the property serves as an upper secondary school. The work has been carried out by means of site visits, literature studies, energy consumption mapping, production of a duration chart and energy demand calculations. The property has a maximum power requirement of 350kW and consumes 956000kWh. The cooling is today supplied by three older cooling units. The heat developed in the server hall is used as primary heat for the school, but the property owner believes it is not as effective as it could be and that the system is unable to deliver sufficiently hot flow temperature. A heat pump solution would account for 75% of the power requirement would supply 262.5kW and 717000kWh, which means an energy coverage of 94%, which reduces the district heating power from 220kW to 87.5kW. A cooling machine solution with the specified cooling unit is capable of covering 67% of the power requirement and 86% of the energy demand. The district heating would decrease with 90kW from present values. The investment cost of the heat pump solution with boreholes is estimated at 2090000kr and for the cooling unit 750000kr. The net savings for 10 years will then be 2930000kr for the heat pumps while the cooling machine solution would be more expensive in operation than the existing solution. The net present value for the heat pumps after 10 years will amount to 1220000kr.

Syftet med rapporten är att göra en jämförelse av två olika metoder för att kyla ett fiktivt kontorshus som är 2 000 m² stort och beläget i Västerås. För att representera ett normalt kontorshus har kyleffektbehovet valts till 50 W/m² vilket ger totala kyleffektbehovet 100 kW. I ena fallet finns en kylmaskin som kyler byggnaden och i andra byts kylmaskinen mot ett antal borrhål som motsvarar hela kyleffekten. För att kunna bedöma de tekniker som har använts har energianvändning och växthuspotential beräknats i ett livscykelperspektiv. Denna energianvändning beräknas som inbäddad energi, vilket är all energi som använts från framtagande av råmaterialen till färdiginstallerat system. Växthuspotentialen beräknas i alla dessa steg som totala koldioxidekvivalenter. Ett sätt att bedöma den energibesparing som har gjorts är med en EROI-analys. EROI beräknas som sparad energi dividerat med investerad energi och är ett dimensionslöst tal som ger en indikation på hur värdefull investeringen är från energisynpunkt. Kylbehovet som finns i byggnader består av värmeöverskott, som uppkommer av bland annat belysning, datorer, kopiatorer och värme från människor. För att kyla bort denna värme finns ett antal olika kyltekniker. Kylmaskinen betraktas ofta som det klassiska sättet att skapa kyla, men är förknippad med en stor energianvändning under dess drift, främst till kompressor-drift. Till borrhålslösningen utgör en cirkulationspump enda elbehovet för att kunna skapa kyla, eftersom denna driftenergi är mycket lägre än för kylmaskinens kompressor ses ofta kyla från borrhål som gratis- eller frikyla. Byggnadens kylenergibehov har bedömts till 40 kWh/m2, år eller totalt 80 000 kWh/år. Detta kylenergibehov ger upphov till driftenergibehov. De årliga elbehoven beräknades till 26 145 kWh/år för kylmaskinen och 2 000 kWh/år för borrhålen. Dessa elbehov motsvarar de totala energierna 4 235 460 MJ för kylmaskinen samt 324 000 MJ för borrhålen under byggnadens livslängd. För att beräkna den inbäddade energin i dessa två lösningar krävdes livscykelanalyser. Det framkom snart att det inte fanns, av denna anledning användes byggvarudeklarationer för komponenterna. Till det hämtades livscykelanalyser för material. I de fall där det funnits varken livscykelanalyser eller byggvarudeklarationer har antaganden gjorts. Det som saknades var information om vad en kylmaskin innehåller, därför har det antagits att en värmepump och kylmedelkylare tillsammans kan fungera på samma sätt som en kylmaskin. Resultatet av beräkningarna för den inbäddade energin, tillverkning och transporter, beräknades till 74 627 MJ för kylmaskinen och 480 490 MJ för borrhålslösningen. Koldioxidutsläppen i samma skeden blev 4,8 ton koldioxidekvivalenter för kylmaskinen respektive 29,5 ton koldioxidekvivalenter för borrhålen. De stora skillnader som ses i inbäddad energi och koldioxidekvivalenter uppkommer av dieselanvändning, som krävs för att borra borrhålen. I denna rapport studeras scenariot att ersätta en kylmaskin som använts i fem år med ett antal borrhål, med samma kyleffekt, om detta kan vara fördelaktigt ur en energi- och miljömässig synpunkt. Studien visar att efter bara 4,5 år använder borrhålslösningen mindre energi, trots den höga inbäddade energin vid installationen. Den stora skillnaden består av elbehovet i driftskedet, där borrhålen har en cirkulationspump som använder betydligt mindre el än kylmaskinens kompressor. Den andra kategorin som har undersökts i denna studie har varit växthuspotential i form av koldioxidekvivalenter, som uppkommer under hela livstiden för båda lösningarna. Ett av kylmaskinens utsläpp kommer från köldmediet (R407C), ett kg köldmedie motsvarar 1 526 kg koldioxidekvivalenter. Det antogs att 4 % av detta köldmedie årligen läcker till omgivningen under alla år 45 år, detta läckage gav en total växthusverkan på 46,6 ton koldioxidekvivalenter. Det förekommer även stora koldioxidutsläpp i driftskedet, eftersom elbehoven är totalt 1 177 MWh för kylmaskinen och 90 MWh för borrhålen. En litteraturstudie visade att koldioxid-utsläppen vid produktion av el varierar mycket beroende på vilka förhållanden som råder, utsläppen varierar från 0 till 1 269 kg/MWh. Det visade sig dock att borrhålets koldioxid-utsläpp är lägre än kylmaskinens även vid låga koldioxidemissioner från elproduktion. Detta beror på läckaget av köldmedie som förekommer i kylmaskinen. Resultaten visar att oavsett utsläpp från elproduktion kommer borrhålen ha en lägre växthuspotential än kylmaskinen. Om kylmaskinen skulle användas under byggnadens livslängd skulle den ha en viss inbäddad energi och om borrhålen användes under byggnadens livslängd skulle de ha en annan inbäddad energi. Skillnaden i dessa energier kallas sparad energi. Investerad energi beräknas som den energi som krävs för att ersätta kylmaskinen med borrhålen. Med sparad och investerad energi kan först nettoenergin beräknas som skillnaden mellan dessa, den blev 3 089 025 MJ. EROI beräknas sedan som kvoten av sparad och investerad energi och blev 7,4, vilket innebär att ett byte av en befintlig kylmaskin till en borrhålslösning är fördelaktig ur energisynpunkt. / The purpose of this study is to compare cooling from a refrigeration machine and a borehole system. These technologies are chosen because they are observed as each other’s opposites. A refrigeration machine is associated with a requirement of large amounts of electric energy, while the borehole system is often seen as free cooling. The study is performed on a fictional building located in Västerås. The building has an area of 2 000 m² and a cooling requirement of 50 W/m². In the scenario studied the building is already equipped with a refrigeration machine, the goal is to examine if it can be motivated to remove this machine and replace it with a borehole system. The chosen environmental impact categories are embodied energy and carbon dioxide equivalents. In order to evaluate the embodied energy, EROI (Energy return on investment) is used to calculate the energy saved by removing the refrigeration machine. For the refrigeration machine most of the energy used is during the operation phase, this is because of the compressor which is used to produce cooling energy. In the borehole system 40 % of the energy used is during the operation phase and 60 % during the manufacturing phase. The drilling used 8.1 m3 diesel fuel, which dominated both the embodied energy and the carbon dioxide emissions of the borehole system. Results show that after only 4.5 years after installation the borehole system has less total embodied energy. EROI was then calculated as saved energy divided by invested energy and the result was an EROI of 7.4. The carbon dioxide emissions from both systems are heavily dependent on the CO2-emissions from electricity generation. Though, if a refrigeration machine were used during the buildings entire lifetime the leakage of refrigerant would be big enough to counteract this dependence.

The idea of snow cooling in this case is to save snow from winter to summer and to use it for air conditioning and for saving energy in the production of ice in hockey arenas. Today in Sweden, snow power on a large scale is used only on one place, the hospital in Sundsvall. There you’ll find a pond with 70 000 m3 of snow. The melt water in the pond is heated up while cooling down warm air from the hospital, before circulating back to the pond where it regains a low temperature passing through the snow. The idea was to examine the possibility to use such a system in Västerås, at the multiple sports arenas at Rocklunda, partly for air conditioning and partly for ice production. This work was made possible through gathering information on snow storage and on the Sundsvall snow cooling plant, by interviewing people with insight in the Sundsvall hospital and Rocklunda sports arenas and by calculating the electricity consumption, necessary amount of snow and making an LCC-analysis. For air conditioning the melt water would be used like in Sundsvall but for ice production the melt water would be used for condensing the cooling media in the heat pump at a lower temperature then it would do while cooling with air or river water during summer. Annual electricity savings of 120 and 154 MWh for the arenas were made for 2016 and 2017 when using the snow for ice production. For the air conditioning the saving were estimated to around 55 MWh per year. A snow dispatch hatch in one of the hockey arenas made an alternative to a full-scale snow cooling system. Using this hatch for temporal snow power could save up to 62 MWh per year when used for ice production and 38 MWh when used for air conditioning. The estimated costs for construction of said system proved to be too expensive for making a full-scale snow power system a reality. For ice production a storage of 103 000 m3 of snow was needed which made for a result of -57 MSEK in the LCC-analysis. For the air conditioning alone, a storage of 6 000 m3 was needed which made for a result of -4.2 MSEK. The snow dispose hatch, even without the need of snow storage, resulted in -5.9 MSEK for ice production and -1.6 MSEK for air conditioning. With more thoroughly estimations of the investment costs, together with global warming and thus bigger potential for saving energy, this might be a promising investment in the future.

The study compared four different cooling systems and analyzed the competitiveness in those systems regarding electricity consumption, environmental impact and life cycle cost analysis. The assignment was given from the consultant company Ramböll who believed in these systems design as a solution to minimize the energy consumption in cooling systems. The purpose of the study was to facilitate the selection of cooling system by finding a key ratio for profitability in terms of energy consumption. This makes it easier to select one of these systems in project planning. A representative building model was built in the energy simulation program IDA ICE. From these result an energy profile was achieved.   The energy profile was then used in another simulation program called Polysun were detailed system regulations could be made. By programing the controllers to regulate the distribution in an efficient way the energy consumption was minimized and matches the building cooling demand. The simulation was done for one full year and the obtained total energy consumption for each system, it was then used to calculate the operational cost. The life cycle cost analysis is a tool that compare each system costs during its lifetime. A depth analysis was also done regarding the sensitivity of changes in the profitability for the systems, by applying different electrical price and cost of capital.   The study shows that the systems with different borehole storage solutions proves to be effective systems for covering the building cooling demand with a significant lower electricity consumption, compared to the system with a chiller. The different borehole storage systems also contribute to cover some parts of the heat demand, since the stored heat needs to be used in order to make the borehole storage functional. By analyzing the cooling systems in a comparative perspective, the most effective solution is identified from an economic and environmental point of view. The cooling system that only contained a borehole storage was the solution that distinguished the most regarding total electricity consumption and environmental impact. This system resulted in being the most profitable cooling system between the compared systems. The combined system with a borehole storage system and a heat pump solution was also proven to be an effective cooling system, additionally with an advantage of providing parts of the hot water demand in the building.

Studien använder linjärprogrammering för att optimera driften av det termiska energisystemet på Karlstad centralsjukhus ur ett ekonomiskt perspektiv. Bakgrunden till studien är de höga elpriser som rådde under slutet av 2021 samt att det i dagsläget finns kunskapsluckor angående hur systemet bör köras optimalt. Studien baseras på driftdata från 2021. Energisystemet som optimeras är uppbyggt av kylvärmepumpar, bergvärmepumpar, kylmaskiner, frikyla, fjärrvärme och marklager. Ett förhållande för hur många kWh termisk energi som produceras per tillförd kWh el tas fram för samtliga komponenter, vilket sedan används för att modellera energisystemet. Optimering av systemet ger vilka komponenter som skall användas vid olika tidpunkter för att uppfylla ett bestämt värmebehov och kylbehov. Resultatet i form av optimal drift under 2021 analyseras och används för att ta fram driftrekommendationer för energisystemet i framtiden. En metod för att teoretiskt begränsa marklagrets kapacitet vid optimering presenteras. Metodenanvänder nettoenergi till marklagret över en specifik tidsperiod för att approximera temperaturen på brinevätskan ut ur marklagret. Genom att sätta temperaturbegränsningar på brinevätskan kan därigenom nettoenergin till marklagret begränsas. Baserat på data från 2021 tillåts nettoenergin till marklagretvariera mellan -14 700 kWh och 12 500 kWh per 24 timmar. Resultaten visar att det under vintern är fördelaktigt att primärt använda bergvärmepumparna A-D i kombination med frikyla. Sekundärt används kylvärmepumparna E-F. Skillnaden mellan primär och sekundär systemlösning är liten och de båda kan ses som relativt likvärdiga. Fjärrvärme används enbart som sista alternativ under vintern. Energikällan för bergvärmepumparna bör variera mellan Klarälven och marklager med avsikt att utnyttja marklagrets kapacitet optimalt. Vår och höst fallet är till stora delar likvärdigt med vinterfallet med undantaget att det innehåller fler variationer till följd av förändringar i omgivande förutsättningar. Under sommaren bör enbart fjärrvärme användas för att tillgodose värmebehovet. Frikyla och kylmaskinerna 2-3 används för att tillgodose kylbehovet. Frikyla reserveras till att användas under de tidpunkter då kylbehovet är som högst. Effektavgiften för fjärrvärme står för 25,7 % av total driftkostnad i optimalt driftfall. För att minska kostnaderna anses det därför viktigt att kapa effekttopparna för fjärrvärme. Studien undersöker eventuella fördelar med att koppla frikyle-värmeväxlaren mot Klarälven med avsikt att kunna utnyttja den mer än vad som görs i dagsläget. Systemlösningen ger ingen signifikant minskning av driftkostnader vid simulering av ett års drift. Det kan dock vara fördelaktigt att koppla frikyla mot Klarälven ur perspektivet att kunna justera nettoenergin till marklagret för att förhindra långsiktiga temperaturförändringar i berggrunden. Årlig driftkostnad kan minskas genom att öka maxkapaciteten för värmepumparna. En ökning avbergvärmepumparnas kapacitet motsvarande en komponent minskar total årlig kostnad med 4,6 %. En ökning av kylvärmepumparnas kapacitet motsvarande en komponent minskar total årlig kostnad med 1,5 %. Att öka maxkapaciteten för övriga komponenter ger ingen signifikant förändring av årlig driftkostnad. Förbättring av studien innebär att basera modellen på bättre indata samt ta hänsyn till fler detaljer i systemet. Vidare studier bör fokusera på att tillämpa resultaten för att verifiera dem i verkligheten samt göra investeringskalkyler över att utöka kapaciteten för värmepumparna. / The study uses linear programming to optimize the operation of the thermal energy system at Karlstad Central Hospital from an economic perspective. The background to the study is the high electricity prices that occurred at the end of 2021 and the fact that there are currently knowledge gaps regarding how the system should be run optimally. The study is based on operational data from 2021. The energy system that is optimized is made up of cooling heat pumps, ground source heat pumps, cooling machines, free cooling, district heating and ground storage. A ratio for how many kWh of thermal energy that is produced per kWh of supplied electricity was produced for all components, which was then used to model the energy system. Optimization of the system provides which components are to be used at different times to meet a specific heating and cooling demand. The result in the form of optimal operation during 2021 is analyzed and used to produce operating recommendations for the energy system in the future. A method for theoretically limiting the capacity of the ground storage during optimization is presented. The method uses net energy to the ground storage over a specific period of time to approximate the temperature of the brine liquid out of the ground storage. By setting temperature limits on the brine liquid, the net energy to the ground storage can thereby be limited. Based on data from 2021, the net energy to the ground storage is allowed to vary between -14 700 kWh and 12 500 kWh per 24 hours. The results show that during the winter it is advantageous to primarily use the ground source heat pumps A-D in combination with free cooling. Secondary, the cooling heat pumps E-F are used. The difference between primary and secondary system solution is small and the two can be seen as relatively equivalent. District heating is only used as a last resort during the winter. The energy source for the ground source heat pumps should vary between the Klarälven river and the ground storage with the intention of utilizing the capacity of the ground storage optimally. The spring and autumn case is largely equivalent to the winter case, with the exception that it contains more variations as a result of changes in surrounding conditions. During the summer, only district heating should be used to meet the heat demand. Free cooling and cooling machines 2-3 are used to meet the cooling needs. Free cooling is reserved for use during the times when the cooling demand is at its highest.The power fee for district heating accounts for 25.7% of the total operating cost in the optimal operating case. To reduce costs, it is therefore considered important to cut the power peaks for district heating. The study examines the possible benefits of connecting the free cooling heat exchanger to the Klarälven river with the intention of being able to use it more than what is currently the case. The system solution does not provide a significant reduction in operating costs when simulating one year of operation. It might however be advantageous to connect free cooling to the Klarälven river from the perspective of being able to adjust the net energy to the ground storage to prevent long-term temperature changes in the bedrock. Annual operating costs can be reduced by increasing the maximum capacity of the heat pumps. An increase in the capacity of the ground source heat pumps equivalent to one component reduces the total annual cost by 4.6%. An increase in the capacity of the cooling heat pumps equivalent to one component reduces the total annual cost by 1.5%. Increasing the maximum capacity for the other components does not result in a significant change in annual operating costs. Improvements of the study means basing the model on better input data and taking into account more details in the system. Further studies should focus on applying the results to verify them in reality andmake investment calculations regarding expansion of the capacity of the heat pumps