Den traditionella båsladugården har idag utvecklats till lösdriftstallar där korna har fri tillgång till foder och liggplatser. Korna mjölkas i antingen mjölkgrop, karusell eller av en robot. För att uppnå bra termisk komfort i lösdriftsstallen så använder man sig av naturlig eller mekanisk ventilation. I detta arbete så undersöks några olika ventilationssystem som använder sig av naturlig ventilation på fem utvalda kostall för att se hur de fungerar i praktiken. Detta görs med fukt- och temperaturmätare och med rökpatroner för att se hur luften rör sig i stallet. Resultatet analyseras för att se om det är något ventilationssystem som sticker ut jämför med de andra. Beskrivning kring hur man skulle kunna gå tillväga vid en vidare utveckling av detta arbete diskuteras.

A passive house in Norra Djurgårdsstaden drawn by Tengbom Arkitekter is going to be built. A shaft for airing is needed for a few apartments in the house. The airing shaft is designed for a few two room apartments in the house, which are not able to achieve satisfactory airing, as their outer walls are facing a single direction. The other apartments on the same floor are corner apartments. These apartments do not have the same difficulty with airing since they have their outer walls in different directions, with different pressures at the facades. The airflow in the airing shaft is supposed to be driven only by natural forces, by the sun. The purpose of natural driven forces is to achieve low energy consumption for the house.In this thesis, a design of the shaft for airing has been developed.Initially an open shaft for all apartments was analyzed. The shaft was not possible to implement due to risk of fire spread, acoustic problems and odor contamination between the apartments.Inspired by natural ventilation and the principle of double-skin facade, the idea of separate channels for each apartment with a glass facade on the outside emerged. The air in the channels is heated by solar energy on the glass facade to achieve a rising force in the channels.An air current is achieved in the apartment, through an opening to the shaft while a window is opened at the same time, due to the pressure difference. Through analytical calculations, the air flows in the channels are studied at different temperatures during the summer when the airing is most needed.Results show that it is possible to create a flow in channels with solar energy. According to the calculations, the air flow will be enough for airing of the two room apartments. Further studies are needed to ensure the shaft ability.

To build and conserve the moisture proof roof constructions is a central problem in the building industry. Outdoor ventilated roof constructions is considered to be a riskful construction that can be burdened with moist damages. It is problematic to build parallel roof with low energy consumption that are resistant to moist. New demands of energy efficient buildings has contributed to an increased amount of insulation in roof constructions. Well insulated roof constructions in combinations with moist and cold winters is the main cause to the current moisture problematic in Sweden. High relative humidity in air gap and high moisture in materials increases the risk for mold growth. The winter is a critical period of time due to outside air containing high amount of moisture that can be harmful for roof constructions that are ventilated by outside air. Organic materials like wood is sustained a risk for mold growth by a relative humidity of 75%. Duration and a favorable temperature are also required for mold growth to take place. Parallel roofing usually consists of wood materials that can be attacked by mold at favorable conditions. Tongue and groove and battens have a position close to the outer layers in a parallel roofing that contributes to them being exposed to mold growth that should be especially consider. There is a large need for technical solutions to be able to handle the current moist problems in Swedish constructions. Mechanical ventilation is one of the technical solutions that is controlled by sensors that regulates the ventilations in roof constructions air gap. The mechanical ventilation is controlled by sensors and fans. Sensors measure and compares the current temperature and vapour content of the outside air and the air in the air gap. At appropriate conditions the ventilation activates and at inappropriate conditions the ventilation is limited. This report is focused on comparing outdoor ventilated parallel roofing to mechanical ventilated parallel roofing. This report studies an existing building outside Norrtälje with parallel roofing. This system is equipped with sensors that logs the temperatures, relative humidity and moisture on the tongue and groove and battens in the air gaps in both the part of the roof that is mechanically ventilated and outdoor ventilated. The collected data have been analyzed in a risk analysis and a mold analysis. The risk analysis compares data from 2 or more measuring points to be able to analyze the difference in result. The mold analysis consists of a simulation in the program: WUFI Bio and delivers an index of calculated mold growth per year. This study indicates that roof constructions with outdoor ventilation runs a big risk of mold growth during the winter season. The mechanically ventilated roof construction shows a trend that reduces the risk of mold growth in all orientations and in the ridge. The measuring points with southern orientations shows a trend that, of a mechanically ventilated roof, will reduces mold growth in a higher degree compared to the other orientations. Even though the reduced effect of mold growth in mechanically ventilated roof constructions the results indicates a result where mold growths on tongue and groove and battens. Although the risk is not as extensive as in naturally ventilated roofs. / Att bygga och bibehålla fuktsäkra takkonstruktioner är ett centralt problem inom byggbranschen. Utomhusventilerade takkonstruktioner anses vara en riskkonstruktion som kan drabbas av fuktskador. Det är problematiskt att bygga parallelltak med låg energiförbrukning som är beständigt mot fukt. Nya krav på energieffektiviseringar har bidragit till ökade mängder isolering i takkonstruktioner. Välisolerade takkonstruktioner i kombination med fuktiga och kalla vintrar är den huvudsakliga orsaken till den rådande fuktproblematiken som finns i Sverige.  Hög relativ fuktighet i luftspalten och hög fuktkvot i materialet ökar risken för mikrobiell påväxt. Vinterhalvåret är en kritisk period eftersom utomhusluften innehåller hög mängd fukt som kan vara skadlig för takkonstruktioner som utomhusventileras. Organiska material som trävirke löper risk för mikrobiell påväxt vid en relativ fuktighet på 75 %. Det krävs även varaktighet och en gynnsam temperatur för att mikrobiell påväxt ska kunna uppstå. Parallelltak består vanligtvis av trämaterial som kan angripas av mögel vid gynnsamma förutsättningar. Råspont och läkt har en position långt ut i parallelltaket som bidrar till att de löper stor risk för mögelpåväxt och bör särskilt beaktas. Det finns stort behov av tekniska lösningar för att kunna lösa den rådande fuktproblematiken i svenska bostäder. Mekanisk ventilation är en teknisk lösning som styr och reglerar ventilationen i takkonstruktionens luftspalt. Den mekaniska ventilationen styrs av sensorer och fläktar. Sensorerna jämför temperatur och ånghalt i utomhusklimatet med klimatet i luftspalten. Vid goda klimatförhållanden tillåts ventilation i luftspalten och vid sämre förhållanden begränsas ventilationen. Syftet med den mekaniska ventilationen är att parallelltaket endast ventileras när det leder till uttorkning. Rapporten har fokus på att jämföra utomhusventilerat parallelltak (naturlig ventilation) med mekanisk ventilation. Rapporten studerar en befintlig byggnad med parallelltak belägen utanför Norrtälje. Parallelltaket är utrustat med loggrar som mäter relativ fuktighet, temperatur och fuktkvot i råspont eller läkt i luftspalter med naturlig och mekanisk ventilation. Mätdata har analyserats i en riskanalys och en mögelanalys. Riskanalysen jämför mätdata från två eller flera mätpunkter för att kunna analysera skillnader i resultatet. Mögelanalysen består av simuleringar i programmet WUFI Bio och anger ett fiktivt mögelindex för beräknad påväxt i millimeter per år. Studien indikerar att luftspalter med naturlig ventilation löper stor risk för mögelpåväxt under vinterhalvåret. Den mekaniska ventilationen uppvisar en trend som reducerar risken för mögelpåväxt i samtliga väderstreck, inklusive taknock. Mätpunkter med mekaniska ventilation orienterad mot söder och väster uppvisar en trend som procentuellt reducerar mögelpåväxten i högre grad jämfört med resterande väderstreck. Trots den reducerande effekten med mekanisk ventilation indikerar resultatet att det finns risk för mögelpåväxt även på råspont och läkt i luftspalter med mekanisk ventilation. Däremot är risken inte lika omfattande.

Detta arbete är en studie i hållbar gestaltning, där de många teoretiska principer appliceras på tre mycket olika platser på jorden. Tre ekologiskt hållbara enfamiljshus projekteras i Sibirien, i sydöstra Spanien, och i Stockholms inre skärgård. Husen är helt olika. Vitruvius sade: "Vi måste börja med att beakta de länder och de klimat som hus skall byggas i, för att gestalta byggnaderna rätt. En typ av hus är lämplig för Egypten, en annan för Spanien, och ytterligare en för Rom. Detta för att en del av jorden ligger rakt under solens bana, en annan långt borta från den, medan den tredje ligger emellan de två. "

Transformatorn har en viktig uppgift för att elsystemet ska fungera optimalt och det är därav väldigt viktigt att den inte går sönder genom att exempelvis överhettas. Från att transformatorn har varit placerad utomhus har det nu blivit allt vanligare att placera den i en omslutande byggnad, vilket påverkar effektiviteten för kylningen av transformatorn. Detta eftersom hastigheten på det passerande luftflödet kring transformatorn blir lägre vilket leder till att temperaturen i luften runtomkring ökar. I detta examensarbete undersöktes lufttemperaturen i en transformatorstation i Västernorrland, i syfte att se hur transformatorn klarar av de belastningar och utomhustemperaturer som den utsätts för. Detta för att kunna säkerställa att temperaturgränser och riktlinjer för interna och externa temperaturer för en transformator uppfylls. Transformatorn som användes i undersökningen har en maximal skenbar effekt på 16 MVA och använder sig av kylsystemet ONAN. Byggnaden runtomkring transformatorn har två ventilationsluckor på nedre långsidan, samt två ventilationsluckor på övre kortsidan.  Målet med undersökningen var att genomföra en teoretisk analys av hur kylningen i den valda transformatorstationen dimensioneras, där simuleringar även skulle göras i syfte att validera den teoretiska analysen. De belastningar som undersökts har utgått ifrån tillhandahållna data ifrån den högsta lasten under en vanlig sommar- och vinterdag. Ett framtida fall har även undersökts där lasten antas gå på märkeffekt under en längre tidsperiod samt under en väldigt varm sommardag, för att se hur hårt transformatorn kan belastas i extrema förhållanden utan att gränser och riktlinjer överskrids. Det framtida fallet har delats upp i två scenarier, extremfall 20 samt extremfall 30, där skillnaden är vilken temperatur in i transformatorstationen de har. Alternativa lösningar för ventilationsluckorna har även studerats, gällande placering på väggar, storlekar samt gallers modell. Matematiska beräkningsmodeller för bland annat luftflödet, stationstemperaturen samt lindningsoch oljetemperaturer utvecklades fram under arbetet gång, vilka samlades i en Excel beräkningsmall. Simuleringar av byggnaden och transformatorn gjordes i COMSOL Multiphysics, där både 2D och 3D modeller undersöktes i syfte att dels analysera värmespridningen i oljan, dels den naturliga ventilationen. Utifrån de matematiska beräkningsmodellerna framgick det att vinterfallet körde på ca 49% belastning, medan sommarfallet körde på ca 10% belastning. Dessa båda fallen klarade alla gränser och riktlinjer kring externa och interna temperaturer för alla areastorlekar, placeringar och gallersmodeller som testades. I extremfallen uppfylldes de interna temperaturökningsgränserna, men extremfall 30 klarade inte den externa temperaturgränsen i något simuleringstest. Skulle ett extremfall 30 i framtiden inträffa, bör fläktar vid radiatorerna eller ventilationsluckorna övervägas, alternativt en större lucköppning där det enligt framräknade resultat behövs en förstoring av öppningarna på 57%. Ytterligare ett alternativ skulle kunna vara att placera ventilationsluckorna i taket, då detta visade sig ge bästa möjliga kylning av transformatorn i simuleringarna. Detta examensarbete skulle kunna användas som en grund inför framtida undersökningar och den framarbetade Excel beräkningsmallen kan användas som riktlinje vid dimensionering av inomhustransformatorstationer. / The transformer plays a crucial role for the electrical system to function optimally, making its reliability vital to prevent issues such as overheating. Traditionally, the transformer has been positioned outdoors. Nowadays it has become increasingly common to house transformers in enclosed buildings, which affects the cooling efficiency of the transformer. This enclosure reduces the speed of airflow around the transformer, subsequently raising the ambient air temperature. In this thesis, the air temperature in a transformer station in Västernorrland was investigated, to assess how the transformer withstands the loads and external temperatures it encounters. This to ensure that requirements and guidelines for internal and external temperatures for the transformer are met. The transformer used in the study has a maximum apparent power of 16 MVA and uses the ONAN cooling system. The enclosing building is equipped with two ventilation hatches on the longer lower side and two on the shorter upper side.  The aim of the investigation was to conduct a theoretical analysis of the cooling system’s dimensions at the selected substation, complemented by simulations to validate the theoretical findings. The loads investigated have been based on the data provided from the highest load during a normal summer and winter day. Additionally, a future scenario was explored where the transformer operates at rated power for extended periods during a very hot summer day to determine the maximum load the transformer can handle under extreme conditions without breaching the set requirements and guidelines. The future case has been divided into two scenarios, extreme case 20 and extreme case 30, where the difference is what temperature into the substation they have. Alternative design solutions for the ventilation hatches have also been studied, regarding placement on walls, sizes, and fire damper model. Mathematical calculation models for, among other things, the air flow, station temperature, winding- and oil temperatures were developed during the project and compiled into an Excel calculation template. Simulations of the building and the transformer were made in COMSOL Multiphysics, analysing both 2D and 3D models with the aim of studying the heat spread in the oil and the natural ventilation.  The mathematical models showed that the winter scenario operated at approximately 49% load, while the summer scenario operated at about 10% load. These two cases passed all requirements and guidelines regarding external and internal temperatures for all tested hatch sizes and locations. In the extreme cases, the internal temperature rise requirement was met. However, extreme 30 failed to meet the external temperature requirement in any simulation test. Should an extreme case 30 occur in the future, fans at the cooling fins or ventilation hatches may be necessary, or potentially enlarging the hatch openings by 57% as suggested by the calculations. Another alternative could be placing the ventilation hatches on the roof, as this arrangement provided optimal cooling in the simulations. This thesis could be used as a basis for future investigations and the developed Excel calculation template can be used as a guideline when dimensioning indoor transformer stations.

Natural ventilation is the dominating ventilation process in ancient buildings like churches, and also in most domestic buildings in Sweden and in the rest of the world. These buildings are naturally ventilated via air infiltration and airing. Air infiltration is the airflow through adventitious leakages in the building envelope, while airing is the intentional air exchange through large openings like windows and doors. Airing can in turn be performed either as single-sided (one opening) or as cross flow ventilation (two or more openings located on different walls). The total air exchange affects heating energy and indoor air quality. In churches, deposition of airborne particles causes gradual soiling of indoor surfaces, including paintings and other pieces of art. Significant amounts of particles are emitted from visitors and from candles, incense, etc. Temporary airing is likely to reduce this problem, and it can also be used to adjust the indoor temperature. The present study investigates mechanisms and prediction models regarding air infiltration and open-door airing by means of field measurements, experiments in wind tunnel and computer modelling. In natural ventilation, both air infiltration and airing share the same driving forces, i.e. wind and buoyancy (indoor-outdoor temperature differences). Both forces turn out to be difficult to predict, especially wind induced flows and the combination of buoyancy and wind. In the first part of the present study, two of the most established models for predicting air infiltration rate in buildings were evaluated against measurements in three historical stone churches in Sweden. A correction factor of 0.8 is introduced to adjust one of the studied models (which yielded better predictions) for fitting the large single zones like churches. Based on field investigation and IR-thermography inspections, a detailed numerical model was developed for prediction of air infiltration, where input data included assessed level of the neutral pressure level (NPL). The model functionality was validated against measurements in one of the case studies, indicating reasonable prediction capability. It is suggested that this model is further developed by including a more systematic calibration system for more building types and with different weather conditions. Regarding airing, both single-sided and cross flow rates through the porches of various church buildings were measured with tracer gas method, as well as through direct measurements of the air velocity in a porch opening. Measurement results were compared with predictions attained from four previously developed models for single‑sided ventilation. Models that include terms for wind turbulence were found to yield somewhat better predictions. According to the performed measurements, the magnitude of one hour single-sided open-door airing in a church typically yields around 50% air exchange, indicating that this is a workable ventilation method, also for such large building volumes. A practical kind of diagram to facilitate estimation of suitable airing period is presented. The ability of the IDA Indoor Climate and Energy (IDA-ICE) computer program to predict airing rates was examined by comparing with field measurements in a church. The programs’ predictions of single-sided airflows through an open door of the church were of the same magnitude as the measured ones; however, the effect of wind direction was not well captured by the program, indicating a development potential. Finally, wind driven air flows through porch type openings of a church model were studied in a wind tunnel, where the airing rates were measured by tracer gas. At single-sided airing, a higher flow rate was observed at higher wind turbulence and when the opening was on the windward side of the building, in agreement with field measurements. Further, the airing rate was on the order of 15 times higher at cross flow than at single-sided airing. Realization of cross flow thus seems highly recommendable for enhanced airing. Calibration constants for a simple equation for wind driven flow through porches are presented. The measurements also indicate that advection through turbulence is a more important airing mechanism than pumping.   The present work adds knowledge particularly to the issues of air infiltration and airing through doors, in large single zones. The results can be applicable also to other kinds of large single-zone buildings, like industry halls, atriums and sports halls. / Naturlig ventilation är den dominerande ventilationsprocessen i äldre byggnader såsom kyrkor, och även i de flesta småhus i Sverige och övriga delar av världen. Luftinfiltration och vädring utgör viktiga komponenter i naturlig ventilation, där luftinfiltration är luftflöde genom oavsiktliga läckage i byggnadsskalet, medan vädring är avsiktligt luftutbyte genom stora öppningar såsom fönster och dörrar/portar. Vädring kan i sin tur ske ensidigt (genom en öppning) eller som tvärdrag (genom två eller flera öppningar belägna på olika ytterväggar). Det totala luftutbytet påverkar värmeförluster och inomhusluftens kvalité. I kyrkor orsakar avsättning av luftpartiklar en gradvis nedsmutsning av invändiga ytor, inklusive väggmålningar och andra konstföremål. Betydande mängder partiklar avges från besökare, tända ljus, rökelse, o.d. Tillfällig vädring kan minska detta problem, men även användas för att justera innetemperaturen. Föreliggande studie analyserar mekanismer och predikteringsmodeller gällande luftinfiltration och dörrvädring genom fältmätningar, vindtunnelförsök och datorsimuleringar. Luftinfiltration och vädring har samma drivkrafter, d.v.s. vind och termik (inne‑ute temperaturskillnader). Båda dessa drivkrafter är svåra att predicera, särskilt vindinducerade flöden och kombinationen av termik och vind. Två av de mest etablerade modellerna för luftinfiltrationsprediktering i byggnader har utvärderats via mätningar i tre kulturhistoriska stenkyrkor i Sverige. En korrigeringsfaktor av 0,8 föreslås för bättre prediktion av den ena modellen (som gav bäst resultat) gällande höga en-zonsbyggnader såsom kyrkor. En detaljerad numerisk modell är utvecklad för luftinfiltrationsprediktering, där indata baseras på fältundersökningar, inkl. IR-termografering och uppmätt av neutrala tryckplanet (NPL). Modellens funktionalitet har validerats via mätningar i en av fallstudierna och pekar på tämligen god prediktionsprestanda. Vidare utveckling av modellen föreslås, inkl. ett mer systematiskt kalibreringssystem, för olika typer av byggnader och väderförhållanden. Gällande vädring mättes både ensidigt flöde och tvärdrag genom portar i olika kyrkobyggnader med hjälp av spårgas samt direkta lufthastighetsmätningar i portöppning. Mätresultaten jämfördes med erhållna prediktioner från fyra tidigare utvecklade modeller för ensidig ventilation. De modeller som tog hänsyn till vindturbulens gav något bättre resultat. Enligt utförda mätningar medför en timmes ensidig portvädring i en kyrka cirka 50 % luftutbyte, vilket indikerar att detta är en tillämpbar ventilationsmetod, även för så pass stora byggnadsvolymer. Ett särskilt vädringsdiagram presenteras, som syftar till att underlätta uppskattning av erforderlig vädringsperiod. Vidare studerades predikteringsprestanda hos IDA Indoor Climate and Energy (IDA-ICE) simuleringsprogram avseende vädring, där simuleringsdata jämfördes med fältmätningar i en kyrka. Programmets prediktion av ensidigt luftflöde genom en öppen kyrkport var av samma storlekordning som det uppmäta; dock klarade programmet inte av att hantera inverkan av vindriktning så väl, vilket pekar på en utvecklingspotential. Avslutningsvis undersöktes vinddrivet flöde igenom portöppningar i en kyrkmodell i vindtunnel, där luftomsättningen mättes med hjälp av spårgasmetoden. Vid ensidig vädring observerades högre flöde vid högre vindturbulens och när öppningen var på vindsidan av byggnaden, i överensstämmelse med fältmätningarna. Dessutom var vädringsflödet vid tvärdrag i storleksordningen 15 högre än det vid ensidig vädring. Det verkar alltså som att man kan öka vädringstakten avsevärt om man kan åstadkomma tvärdrag. Kalibreringskonstanter presenteras också för en enkel ekvation för vinddrivet flöde genom portar. Vindtunnelstudien indikerar vidare att advektion genom turbulens är en viktigare vädringsmekanism än pumpning. Föreliggande arbete bidrar med kunskap speciellt kring luftinfiltration och vädring genom portar i höga en-zonsbyggnader. Resultaten kan även vara tillämpliga på andra typer av höga en-zonsbyggnader såsom industrihallar, atrier/ljusgårdar och idrottshallar. / Church project