Increasing concern about energy consumption and thesimultaneous need for an acceptable thermal environment makesit necessary to estimate in advance what effect differentthermal factors will have on the occupants. Temperaturemeasurements alone do not account for all climate effects onthe human body and especially not for local effects ofconvection and radiation. People as well as thermal manikinscan detect heat loss changes on local body parts. This factmakes it appropriate to develop measurement methods andcomputer models with the corresponding working principles andlevels of resolution. One purpose of this thesis is to linktogether results from these various investigation techniqueswith the aim of assessing different effects of the thermalclimate on people. The results can be used to facilitatedetailed evaluations of thermal influences both in indoorenvironments in buildings and in different types ofvehicles. This thesis presents a comprehensive and detaileddescription of the theories and methods behind full-scalemeasurements with thermal manikins. This is done with new,extended definitions of the concept of equivalent temperature,and new theories describing equivalent temperature as avector-valued function. One specific advantage is that thelocally measured or simulated results are presented with newlydeveloped "comfort zone diagrams". These diagrams provide newways of taking into consideration both seat zone qualities aswell as the influence of different clothing types on theclimate assessment with "clothing-independent" comfort zonediagrams. Today, different types of computer programs such as CAD(Computer Aided Design) and CFD (Computational Fluid Dynamics)are used for product development, simulation and testing of,for instance, HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning)systems, particularly in the building and vehicle industry.Three different climate evaluation methods are used andcompared in this thesis: human subjective measurements, manikinmeasurements and computer modelling. A detailed description ispresented of how developed simulation methods can be used toevaluate the influence of thermal climate in existing andplanned environments. In different climate situationssubjective human experiences are compared to heat lossmeasurements and simulations with thermal manikins. Thecalculation relationships developed in this research agree wellwith full-scale measurements and subject experiments indifferent thermal environments. The use of temperature and flowfield data from CFD calculations as input produces acceptableresults, especially in relatively homogeneous environments. Inmore heterogeneous environments the deviations are slightlylarger. Possible reasons for this are presented along withsuggestions for continued research, new relationships andcomputer codes. Key-words:equivalent temperature, subject, thermalmanikin, mannequin, thermal climate assessment, heat loss,office environment, cabin climate, ventilated seat, computermodel, CFD, clothing-independent, comfort zone diagram. / <p>QCR 20161027</p>

<p>Increasing concern about energy consumption and thesimultaneous need for an acceptable thermal environment makesit necessary to estimate in advance what effect differentthermal factors will have on the occupants. Temperaturemeasurements alone do not account for all climate effects onthe human body and especially not for local effects ofconvection and radiation. People as well as thermal manikinscan detect heat loss changes on local body parts. This factmakes it appropriate to develop measurement methods andcomputer models with the corresponding working principles andlevels of resolution. One purpose of this thesis is to linktogether results from these various investigation techniqueswith the aim of assessing different effects of the thermalclimate on people. The results can be used to facilitatedetailed evaluations of thermal influences both in indoorenvironments in buildings and in different types ofvehicles.</p><p>This thesis presents a comprehensive and detaileddescription of the theories and methods behind full-scalemeasurements with thermal manikins. This is done with new,extended definitions of the concept of equivalent temperature,and new theories describing equivalent temperature as avector-valued function. One specific advantage is that thelocally measured or simulated results are presented with newlydeveloped "comfort zone diagrams". These diagrams provide newways of taking into consideration both seat zone qualities aswell as the influence of different clothing types on theclimate assessment with "clothing-independent" comfort zonediagrams.</p><p>Today, different types of computer programs such as CAD(Computer Aided Design) and CFD (Computational Fluid Dynamics)are used for product development, simulation and testing of,for instance, HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning)systems, particularly in the building and vehicle industry.Three different climate evaluation methods are used andcompared in this thesis: human subjective measurements, manikinmeasurements and computer modelling. A detailed description ispresented of how developed simulation methods can be used toevaluate the influence of thermal climate in existing andplanned environments. In different climate situationssubjective human experiences are compared to heat lossmeasurements and simulations with thermal manikins. Thecalculation relationships developed in this research agree wellwith full-scale measurements and subject experiments indifferent thermal environments. The use of temperature and flowfield data from CFD calculations as input produces acceptableresults, especially in relatively homogeneous environments. Inmore heterogeneous environments the deviations are slightlylarger. Possible reasons for this are presented along withsuggestions for continued research, new relationships andcomputer codes.</p><p><b>Key-words:</b>equivalent temperature, subject, thermalmanikin, mannequin, thermal climate assessment, heat loss,office environment, cabin climate, ventilated seat, computermodel, CFD, clothing-independent, comfort zone diagram.</p>

I genomsnitt tillbringar människan större delen av sitt liv inomhus och därför är det viktigt med ett bra inomhusklimat. I Swecos kontor i Uppsala finns det ett missnöje med det termiska klimatet vilket är en del av inomhusklimatet. Kontoret är utformat som ett kontorslandskap med stora fönster. Syftet med detta arbete är att få mer kunskap om termiskt klimat vid stora fönster och glasfasader. Målet är att identifiera orsakerna till missnöjet med det termiska klimatet och att ge kunskapsåterkoppling till kommande projekteringar. I arbetet görs en litteraturstudie för att skapa en teoretisk referensram. Efter det så görs en förstudie för att förstå nuläget och få en bild av missnöjet. Beräkningar, simuleringar och mätningar görs för att utesluta och identifiera orsaker till missnöjet. I arbetet gjordes effektberäkningar på värmebalans vilket visade att effektbehovet var tillgodosett i de två zonerna som studerats. Klimatsimuleringar i de två zonerna utfördes i simuleringsprogrammet IDA Klimat och Energi, där resultaten från simuleringarna höll sig inom kravgränser. Något som däremot inte kan simuleras är lufthastigheter. Mätningar på lufttemperatur och yttemperatur utfördes i de två zonerna. I den ena zonen stämde inte mätvärden överens med börvärdet från rumsenheten. I den andra zonen uppskattades fönsterglasets värmegenomgångskoefficient till 1,3 W/(m2K) vilket kan jämföras med den projekterade värmegenomgångskoefficienten för hela fönstret som är 0,8 W/(m2K). Vid beräkning av lufthastighet från kallras i vistelsezonen användes formler från en studie gjord av Heiselberg. Vid en dimensionerande vinterutetemperatur på -19 °C, en innetemperatur på 22 °C och en fönsterhöjd på 2,4 meter låg lufthastigheten på kravgränsen 0,15 m/s med en värmegenomgångskoefficient på 0,8 W/(m2K) och över kravgränsen med en värmegenomgångskoefficient på 1,3 W/(m2K). Slutligen visade resultaten från arbetet att i den första zonen identifierades orsaken till missnöjet med att styrningen av de klimatstyrande installationerna inte fungerade som tänkt. I den andra zonen identifierades orsaken till missnöjet med att ingen värmekälla användes under fönster för att motverka kallras. Värmekälla under fönster skulle behövas enligt beräkningar från arbetet och enligt litteraturstudien som gjordes i arbetet. Med material från arbetet skapas ett dokument om kallras som kunskapsåterföring till Sweco. Nyckelord: Termiskt klimat, Klimatsimulering, Värmebalans, Kallras, Stora fönster / On average, humans spend most of their life indoors and that is why it is so important to have a good indoor climate. At Sweco ́s office in Uppsala there is a dissatisfaction with the thermal climate, which is a part of the indoor climate. The office is designed with an office landscapes and large windows. The purpose with this project is to get more knowledge about thermal climate within large windows and glass facades. The goal with this project is to identify the reasons for the dissatisfaction with thermal climate and to provide knowledge feedback to the company’s future projects. In the project, a literature study is being conducted to create a theoretical framework. After that, a preliminary study is made to understand the current situation and to get a picture of the dissatisfaction. Calculations, simulations and measurements are made to exclude and identify reasons for the dissatisfaction. In the project calculations on heat balances were made and the calculations showed the power requirement was met in the two zones studied. Climatic simulations in the two zones were conducted in the simulation software IDA Indoor Climate and Energy, where the results from the simulations were within limits. However, something that cannot be simulated is air velocities. Measurements of air temperature and surface temperature were performed in the two zones. In one zone, the measured values did not match the set point from the room unit. In the other, the window glass heat transfer coefficient was estimated to be 1,3 W/(m^2)K, which is comparable to the projected heat transfer value for the entire window, which is 0,8 W/(m^2)K. When calculating air velocity from cold downdraught in the residential zone, Heiselberg formulas were used. At an outdoor design temperature for winter of -19 degrees Celsius, an indoor temperature of 22 degrees Celsius and a window height of 2,4 meters, the air velocity result at the 0,15 m/s limit when the heat transfer value was 0,8 W/(m^2)K and resulting in a value above the limit when the heat transfer value was 1,3 W/(m^2)K. Finally, the results showed that in the first zone, the reason for the dissatisfaction was identified with the fact that the control of the climate control installations did not work as intended. In the second zone, the reason for the dissatisfaction was identified that no heat source was used under windows to prevent cold downdraught. Heat source under windows would be needed according to calculations from work and according to the literature study that was done in this work. With material from the work, a document is created about cold downdraught as knowledge feedback to Sweco. Keywords: Thermal climate, Climate simulation, Heat balance, Cold downdraught, Cold downdraft, Large windows

Samtidigt som debatten kring jordens klimatförändring är i full gång har intresset för att miljöcertifiera byggnader vuxit oerhört. För fastighetsägare är det en möjlighet att bevisa för sina hyresgäster och köpare att byggnaden är hållbar. Är en byggnad miljöcertifierad har en oberoende part intygat att den uppfyller en nivå av hållbarhet som bestäms utifrån standardiserade kriterier. Fastighetsägaren kan alltså använda certifikatet i marknadsföringssyfte. Den här studien undersökte om en byggnad som är byggnadsminnesförklarad kan miljöcertifieras med Miljöbyggnad. Målet var att hitta kostnadseffektiva lösningar för att uppfylla de miljöcertifieringskriterier som eventuellt inte uppfylls idag. Miljöbyggnad har i dagsläget inga specifika kriterier för kulturhistoriskt värdefulla byggnader, så bedömningen har skett mot de allmänna kriterierna. Vid certifiering med Miljöbyggnad sker en granskning utifrån energi-, inomhusmiljö- och materialrelaterade kriterier. Verktyget mäter alltså inte bara byggnadens hållbarhet i fråga om växthusgasutsläpp utan även i hänseende till hälsan och välbefinnandet hos personerna som vistas i byggnaden. Byggnaden som har utvärderats är Kungliga Tekniska Högskolans studenters kårhus. Den byggnadsminnesförklarades 2012 på grund av sin utpräglade och välbevarade funktionalistiska utformning. Byggd 1930 uppfördes den mitt under en brytningstid när funktionalismen var på intåg i Sverige. I studien har alla kriterier som krävs för en miljöcertifiering gåtts igenom och stämts av mot hur byggnaden ligger till idag. Särskild fokus har lagts på Miljöbyggnads energirelaterade kriterier. För att minska energianvändningen har energieffektiviseringsåtgärder tagits fram som ger en besparing på hundratusentals kronor per år. Energieffektiviseringsåtgärderna består av bättre drift av ventilationen samt byte till effektivare belysning. Energiberäkningsprogrammet DesignBuilder har använts för att utvärdera energieffektiviseringsåtgärderna samt för att simulera termisk komfort och dagsljusinsläpp. Energikällornas hållbarhet vid olika miljöval på elhandelsavtalet och om det finns möjlighet att installera solskydd för fönstren har också undersökts. Hindret för en certifiering är att byggnaden åtminstone behöver uppfylla myndighetskrav på tillgång till dagsljus. Det finns också osäkerheter som har att göra med om energieffektiviseringsåtgärderna minskar energianvändningen så mycket som krävs för en certifiering. För övrigt finns goda förutsättningar för en miljöcertifiering. / Climate change is widely discussed these days, and the interest in environmental assessment for buildings has increased enormously. For landlords and house-owners, it brings the possibility to prove to their tenants and customers that their buildings are sustainable. A building with an environmental assessment certificate is assured by an independent inspector to fulfill a certain level of sustainability that is specified by standardized criteria. The landlords can subsequently use the certificate for advertising. This study investigated if a listed historic building can be certified according to the Swedish environmental assessment method Miljöbyggnad. The objective was to find cost effective ways to meet those criteria for environmental assessment that are not fulfilled today. Miljöbyggnad has no specific set of criteria for historical buildings today, so the investigation has been performed using the general criteria. For a certification with Miljöbyggnad, an audit from energy, indoor environment and material point of view is performed. Thus, the assessment method does not only measure sustainability regarding greenhouse gas emissions, but also concerning well-being of the occupants of the building. The examined building is the student union house of the Royal Institute of Technology (KTH) in Stockholm. The building was listed in 2012 due to its pronounced and well preserved functionalistic design. Built 1930, it was raised during the time when the functionalism was introduced in Sweden. In the study, all criteria for the environmental assessment have been evaluated for the current situation of the building. The energy related criteria has been emphasized. In order to decrease the energy use, measures for improving the energy efficiency has been found, that will save several hundred thousand SEK per year. The measures consist of improved operation of the ventilation system and retrofitted lighting for better efficacy. The energy calculation program DesignBuilder has been used to evaluate the energy efficiency measures and to simulate thermal comfort and daylighting. The sustainability of the energy sources for different environmental options for the electricity contract and the possibility of installing shadings for the windows have been investigated as well. The main difficulty for a certification is that the building has to fulfill building codes for daylighting. There are also uncertainties regarding the energy efficiency measures being able to decrease the energy use sufficiently for a certification. Other than that, the prospects are good for a certification.

När byggnader projekteras används klimatfiler från 1981-2010 för att dimensionera konstruktionen och energisystemet. Detta leder till att byggnader dimensioneras för ett klimat som varit och inte ett framtida klimat. SMHI har tagit fram olika klimatscenarier för framtiden som beskriver möjliga utvecklingar klimatet kan ta beroende på fortsatt utsläpp av växthusgaser. Dessa scenarier kallas för RCP (Representative Concentration Pathways). I denna studie används två olika klimatscenarier, RCP4,5 och RCP8,5. Siffran i namnet står för den strålningsdriving som förväntas uppnås år 2100. I RCP4,5 kommer medelårstemperaturen öka med 3 °C fram till år 2100 jämfört med referensperioden 1961-1990.  För samma tidsperiod sker en ökning på 5 °C enligt RCP8,5.  Ett flerbostadshus certifierad enligt Miljöbyggnad 2.2 nivå silver placerat i Vallentuna i Stockholms län används i denna studie som referensbyggnad. Byggnaden simuleras i programmet IDA ICE där den utsätts för RCP4,5 och RCP8,5. Resultatet visar att byggnaden inte skulle klara av kraven för Miljöbyggnad 2.2 gällande termiskt klimat sommar i något av de två klimatscenarierna. De operativa temperaturerna blir för höga i byggnaden utan att tillsätta komfortkyla.  Byggnaden ändras för att se vilka faktorer som kan förbättra resultatet gällande det termiska klimatet. Resultatet visar att värmelagringsförmåga hos byggmaterial och solavskärmning har störst påverkan på det termiska klimatet.  I studien gjordes flertal olika kombinationer av byggnadsutformningar. Enbart kombinationen av en tung stomme av betong tillsammans med fönster med lägre g-värde klarar kraven för Miljöbyggnad 2.2 i RCP4,5 och RCP8,5 utan komfortkyla. Kombinationen får lägst energianvändning i RCP8,5 av de olika kombinationerna som testats i studien.  En kombination av tung stomme av KL-trä med lågt U-värde, fönster med lägre g-värde och komfortkyla får lägst energianvändning i grundklimatet och RCP4,5 av de olika kombinationerna som testats i studien trots användningen av komfortkyla.  Frågan om vilket alternativ som är bäst ur ett hållbarhetsperspektiv är svårt att svara på. Det finns många aspekter som behöver tas i hänsyn till som byggnadens totala klimatavtryck både i tillverkning och användning. Oavsett val av konstruktion är det viktigt att projektera för att komfortkyla och solavskärmning skall kunna appliceras när ett varmare klimat råder. / When buildings are designed climate files from 1981 to 2010 are used to construct the building and its energy system. This leads to building being designed to a climate that has been and not to a future warmer climate that will come. SMHI has developed different climate scenarios for the future that describe different paths the climate can take depending on continued emissions of greenhouse gas. This climate scenarios are called RCP (Representative Concentration Pathways) In this study two of the climate scenarios, RCP4,5 and RCP8,5 are used. The number in the name stands for the radiation forcing that is expected in the year 2100.  In RCP4,5 the mean average air temperature will increase with 3 °C until year 2100 compared to the reference period 1961-1990. In the same time period RCP8,5 will increase with 5 °C.  An apartment building certified according to Miljöbyggnad 2.2 level silver placed in Vallentuna, Stockholms län is used as a reference building. The building is simulated through the simulation software program IDA ICE where it´s exposed to RCP4,5 and RCP8,5. The results demonstrate that the reference building would not meet Miljöbyggnad 2.2 requirement in the indicator about thermal comfort during summer. The operative temperature in the building is too high unless comfort cooling is used.  The design of the building changes to see what factors can improve the results regarding the thermal comfort. The results demonstrate that thermal conductivity and solar shading has the greatest impact on thermal comfort.  In this study several combinations of different building designs were made. Only the combination of a concrete frame with windows with low g-value met the requirement of Miljöbyggnad 2.2 regarding the thermal comfort during summer without using comfort cooling in RCP4,5 and RCP8,5. The combination had the lowest energy demand in RCP8,5 of all the combinations tested in the study.  A combination of cross laminated wood frame with low U-value, windows with low g-value and comfort cooling had the lowest energy demand in the original climate file and RCP4,5 despite the use of comfort cooling.  The questing about which building construction is the best from a sustainable perspective is difficult to answer. To answer that question the building´s total climate footprint in both production and use must be calculated. Regardless of the choice of building construction it is important to have in mind when designing a building that comfort cooling and solar shading should be easily applied when a warmer climate will prevail.