Heating, Ventilating and Air Conditioning Systems (HVAC) are not only one of the most energy consuming components in buildings but also contribute to green house gas emissions. As a result often environmental design strategies are focused on the performance of these systems. New HVAC technologies such as Geothermal Heat Pump systems have relatively high performance efficiencies when compared to typical systems and therefore could be part of whole-building performance design strategies. In collaboration with the Virginia Tech Corporate Research Center, Inc., this research studies the energy consumption and cost benefits of the Geothermal Heat Pump System that has been integrated and operated in the KnowledgeWorks I and II buildings located on the Virginia Tech campus. The purpose of this thesis is to understand the energy and cost benefits of the Geothermal Heat Pumps System when compared to the conventional package variable air volume (VAV) with hot water coil heating and air-source heat pump systems using computer simulation and statistical models. The quantitative methods of building energy performance and life-cycle cost analyses are applied to evaluate the results of simulation models, the in-situ monitoring data, and the associated documents. This understanding can be expanded to the higher level of architectural systems integration. / Master of Science

In countries with harsh winter climates extensive winter road maintenance is necessary to achieve traffic accessibility and road safety. These measures have high economic and environmental costs as snow free roads and winter road maintenance in Sweden today is achieved by a combination of mechanical snow clearance and the spreading of salt to prevent ice formation. The salt ends up in the roadside environment and has negative effects on groundwater and vegetation. An alternative to traditional winter road maintenance to obtain non-skid winter roads is the use of hydronic pavement(HP) systems. Existing HP systems in Sweden are powered by district heating which limits the application to urban locations. The goal is to utilize renewable energy sources such as geoenergy which can be used in both rural and urban locations. This thesis suggests Hamnbacken in Visby as a pilot project for a full-scale application of the proposed HP system using surface water source heat.The weather related road surface conditions on Hamnbacken, and the potential of a renewable energysource have been examined in this study and the proposed location has been found favourable for a HP system. / Länder med övervägande kallt vinterklimat är halkbekämpning en nödvändighet för trafikens framkomlighet och säkerhet. Åtgärderna som vidtas för att få snö- och isfria vägar är kostsamma samt har en hög miljöpåverkan, ett vedertagligt exempel är plogning och saltning. Saltet hamnar i slutändan inom vägens omgivande områden och har en negativ påverkan på grundvatten och vegetation. En alternativ lösning till traditionell halkbekämpning är uppvärmda vägar för att uppnå ett halkfritt vinterväglag. Befintliga väguppvärmningssystem i Sverige försörjs av fjärrvärme vilket är en begräsning då tillgången till fjärrvärme finns i anslutning till tätorter. Målet är att utnyttja förnybara energikällor såsom geoenergi som är tillgänglig både i tätorter och på landsbygden. Det här examensarbetet undersöker Hamnbacken i Visby som ett pilotprojekt för en fullskalig implementering av väguppvärmningssystem där sjövärme används som energikälla. Denna studie har undersökt väderrelaterade vägförhållanden på Hamnbacken samt potentialen för användning av sjövärme. Den föreslagna platsens förutsättningar har visat sig vara gynnsamma i detta avseende.