The ongoing search for energy conservation in built structures and during the construction process prompted this thesis work to explore the use of sustainable technologies for floor heating systems. The thesis work explores the use of thermoplastic material as a sustainable substitute material for future floor heating systems. Concrete materials are presently used extensively for floor heating systems. Thermoplastic materials are seldom used for floor heating and the primary focus of this thesis is to explore the suitability & adaptability of thermoplastics as an innovative energy saving floor heating material. A thorough study of energy demands and the impact on environment due to greenhouse gas emissions has been done. Thermoplastic materials are environmental friendly and light weight. They exhibit high thermal conductivity which is favourable for the floor heating systems. A design technique has been developed for the use of thermoplastic materials as an energy efficient floor heating material. The present technique creates a new modular floor heating system. The design technique uses thermoplastic material of size 2.4m x1.2m with embedded electric heaters. Thermoplastic foam panels act as a single building block. A numerical simulation has been carried out to study the heat transfer characteristics of the proposed material. Limited experiments were conducted to verify the validity of the simulation results. The results from the experiments indicate good agreement with simulation results. The energy savings from the thermoplastic floor heating systems have been compared with that of electrical floor heating systems. The adaptability of the new floor heating system in terms of energy savings and cost benefit analysis is also discussed. / sustainable floor heating system

Under årens gång har regelverk och byggnormer ändrats, och det har även gjort att utformningen av dessa har påverkats. Utförandekrav har övergått till funktionskrav, vilket har gjort att säkerhetsrisker kan uppstå eftersom olika metoder används vid installation. Ett sådant exempel är risken för legionellatillväxt. För att minimera denna risk har Boverket tagit fram byggregler, däribland att tappkallvattentemperaturen inte får överstiga 24°C under en period på åtta timmar då vattnet är stillastående. Baserat på detta har Säker Vatten AB utvecklat branschregler för VVS-företag och har därmed upptäckt problem då tappkallvattenledningen ligger i ett golv med installerad golvvärme. På denna grund bygger detta arbete som genom simuleringar i Comsol Multiphysics® v. 5.4 undersöker fyra modeller av kallvattenrör i golv med golvvärme. Resultatet för de fyra modellerna visar att kallvattnets temperatur överstiger 24°C vid installation av golvvärme vid användning av smala vattenrör och tunn isolering. Vid undersökning av användning av grövre rör med tjockare isolering blev resultatet att en kombination av 20mm i diameter vattenrör och 80mm isolering respektive 25mm i diameter vattenrör och drygt 50mm isolering klarade Boverkets temperaturkrav. Det framtagna resultatet visar på att det krävs en stor isoleringstjocklek vilket kan göra kallvattenledningen för stor i jämförelse med golvets tjocklek och därmed riskeras golvets stabilitet. Därför kan det vara bättre att använda en annan placering av kallvattenledningen när golvvärme installerats. / Building regulations and standards have changed over the years which has also had an impact on their design. Performance standards have changed to functional standards, which has led to potential safety hazards, as different methods are used by different stakeholders during installation. An example of a potential safety hazard is legionella growth. To minimize this particular hazard, the Swedish Board of Housing, Building and Planning has developed building regulations, including the regulation that the temperature of cold tap water cannot exceed 24°C for a period of eight hours while the water is stagnant. Based on this regulation, Säker Vatten AB has developed a set of trade standards for plumbing companies and has discovered that problems arise when cold-water pipes are situated in floors with underfloor heating. Based on the above, this project studies four models of cold-water pipes situated in floors with underfloor heating through simulations in Comsol Multiphysics® v. 5.4. The results from the four models show that the cold-water temperature exceeds 24°C when underfloor heating is installed and narrow water pipes and thin insulation are used. When studying the use of pipes with larger diameters and thicker insulation, the results show that the combinations of a 20mm diameter pipe with 80mm insulation, and a 25mm diameter pipe with just over 50mm insulation, satisfied the temperature regulations required by the Swedish Board of Housing, Building and Planning. The results obtained show that thick insulation is necessary, which can cause the cold-water pipe to be too large in comparison with the floor’s thickness, risking the floor’s stability. As a result, alternative placement of the cold-water pipe is to is to be preferred when underfloor heating is installed.

Исследование влияния отопительных систем и конструктивных особенностей на энергетическую и экономическую эффективность индивидуальных жилых зданий. / The most effective variant of a heating system and a constructive system for increasing the energy and economic efficiency of an individual residential building are proposed.

I Sverige ställs allt högre krav på nya byggnader genom bestämmelser och lagar som påverkar energianvändningen. Byggnader kan värmas upp med hjälp av olika typer av distributionssystem såsom radiatorer och golvvärme. Värmebehovet hos byggnaden baseras på hur mycket värmeenergi som behövs för att uppnå termisk komfort. För att begränsa energianvändningen används isolering i syfte att minimera värmeförlusterna genom byggnadens klimatskärm. Denna undersökning syftar till att undersöka förluster som sker genom kantbalken vid användning av vattenburet golvvärmesystem och hur dessa förluster påverkas då grundkonstruktionen tilläggsisoleras på olika sätt. Kantbalken är den förstärkta del som finns under markplattan/platta på mark, tar upp krafter från bärande väggar och finns efter sidorna på byggnaden. Golvvärme är en uppvärmningsteknik där slingor placeras i grundkonstruktionen och förser byggnader med dess värmebehov. Golvvärmesystem installeras på olika sätt beroende på byggnaders förutsättningar och är ett energieffektivt uppvärmningssätt i kombination med värmepump. Undersökningen påbörjades genom att skapa en förenklad modell som behandlar en 2-dimensionell kantbalksutformning i COMSOL Multiphysics, som är ett program för modellering där statiska och dynamiska simuleringar genomförs i modeller med hjälp av finita-elementmetoden. Fyra modeller skapades med två olika CC-mått (centrumavstånd) och två olika golvmaterial. Därefter skapades tre fall med förbättrande åtgärder för att öka kantbalkens isolerförmåga. Dynamiska simuleringar genomfördes och hade tidsintervallet 365 dagar med varierande utetemperatur. När utetemperaturen varierade var effektbehovet hos golvvärmen olika vilket ledde till att golvvärmetemperaturen justerades efter utetemperaturen för att upprätthålla samma temperatur på golvytan. Resultaten visar att kantbalken står för cirka 50 % av markkonstruktionsförlusterna med installerat L-element. Vid komplettering av konstruktionen med två fall av tillläggsisolering framkom inga större förändringar i resultaten. Genom att byta ut L-elementet till ett U-element minskar dock värmeförlusterna genom kantbalken till ca 30 %. Markkonstruktionsförluster är de förluster som överförs från byggnaden till närliggande mark. / Through laws and regulations in Sweden, increasing demands regarding energy use are affecting new buildings. A building achieving thermal comfort is attaining its thermal needs and can be done so through several types of distribution systems such as radiators and underfloor heating. Insulation is used to limit the amount of energy lost through the building’s envelope whilst keeping up with the thermal needs. This study is meant to examine the thermal leakage around the edge beam installa-tion when using a waterborne underfloor heating system and different sets of insulation are installed in the ground-related construction. The edge beam is the reinforced part located around the perimeter of the building absorbing forces from supporting walls. The study started with creating and using a simplified model in COMSOL Multiphysics to look at a two-dimensional edge beam formation. COMSOL Multiphysics is a software used for modeling different static and dynamic simulations via the finite element method. Four models were created using two different CC-dimensions (center to center distance) and two different floor materials. After this, three cases were created with improved circumstances regarding the ability to isolate heat around the edge beam. Dynamic simulations were made and calculated a year’s worth of varying outdoor temperatures. When the outdoor temperature changes, the requirements of the underfloor heating output also change which leads to its temperature adapting due to the outdoor temperature. The results indicate the edge beam related heat losses make up of about 50 % of the ground-related construction losses in the model. When completing the design with two instances of additional insulation, no major changes were found in the results. However, replacing the L-shaped insulation around the edge beam with a U-shaped insulation reduces heat losses through the edge beam to about 30 %. Ground-related construction losses are the losses transferred from the building to adjacent ground.

The aim of this thesis is to design a low temperature heating system which will be operating in multifunctional wooden house. Ground souce heat pump being the pruducer of the energy in this systém, while the underfloor heating.being the consumer. After a short brief on theoretical level of used systems and devices, there comes a practical part of equations, designing and finding of a best solutions for all necessary parts of heating system. All imporant generated data are packed in a lucid charts. Thesis is trying to be somewhat brief but factical, and just a little bit stylish. At the end of the work there are some economical conclusions of used system like annual energy consumption cost, payback periods comparisons to other systems etc.

The pursuit of reducing energy consumption and enhancing thermal efficiency across various sectors to foster sustainable practices has gained significant prominence in recent years, driven by the global environmental crisis. Sweco consultancy has undertaken a study focusing on underfloor heating systems for bathrooms in low-energy buildings located in Sweden. The objective is to analyse the energy usage and thermal loss to the ground based on the thickness of insulation employed. Literature findings indicate that the thermal loss to the ground should comprise approximately 15 % of the total energy, and there exists a logarithmic relationship between the thermal conductivity and density of the insulation material. In the present study, multiple simulation models were developed using IDA-ICE to assess the supplied energy and the percentage of heating loss through the ground for two typical bathrooms situated on adjacent floors of a residential building in Stockholm. The analysis encompasses scenarios where the construction is directly built on the soil or on a concrete slab, as well as the potential thermal loss from the upper level bathroom to the lower level. The results demonstrate that without an insulation layer the heating loss through the ground is remarkably high, approximately 60 %. When employing an insulation thickness of 200 mm or greater, the distinction between constructing on a concrete slab or on the soil becomes negligible. Furthermore, with a 300 mm insulation thickness, the heating loss percentage decreases to over 15 %. The simulations also reveal that the lower level bathroom can benefit from the energy loss occurring in the upper level bathroom. In instances where there is no insulation, the upper level experiences a 56 % energy loss, resulting in energy savings of over 70 % for the lower level bathroom. By incorporating a 45 mm insulation thickness on the upper level floor, this percentage is reduced to 13 %, leading to energy savings of over 25 % for the lower level bathroom.

Byggbranschen står inför en brådskande omställning till en lägre klimatpåverkan från byggnader. Ett sätt att minska påverkan är att implementera byggvaruprodukter och material med lägre klimatavtryck, det vill säga produkter som ger upphov till mindre växthusgasutsläpp under sin livstid. För att kunna göra bättre val behöver branschen en noggrann utvärdering av växthusgasutsläppen från byggprodukter ur ett livscykelperspektiv. Den här studien undersöker vilket av materialen expanderad polystyren (EPS), kork och wellpapp som orsakar minst växthusgasutsläpp under 50 år som skivmaterial i ett golvvärmesystem producerat av företaget Flooré AB. Studien undersöker även skillnaden i klimatpåverkan för skivmaterialen under användningsstadiet, baserat på grundläggningsmetoderna isolerad platta på mark, vanligt för nyare svenska småhus, samt en äldre platta med bristande isolering, vanligt förekommande i hus uppförda i Sverige på 1970-talet. Beräkningen av utsläppen från respektive skivmaterial sker med livscykelanalys som metod och ämnar att bestämma materialens klimatpåverkan (GWP) som utsläppen av koldioxidekvivalenter (CO2e) orsakat av 1 m2 golvskiva i ett golvvärmesystem under ett år. Ettårsperspektivet lägger grunden för en enkel omvandling av skivans klimatpåverkan till valfri tidsram. Den här studien bedömer att golvvärmesystemet bör vara funktionellt i minst 50 år och tittar därför närmare på den livslängden. Studien fastslår att wellpapp i de flesta fall orsakar 14–29 procent lägre växthusgasutsläpp än EPS under ett år som skivmaterial i ett värmegolv beroende på grundläggningsmetod, och ungefär 13–23 procent lägre utsläpp än kork. Som svar på vilket av materialen EPS, kork och wellpapp som orsakar lägst klimatavtryck som 1 m2 skivmaterial i ett golvvärmesystem under 50 år multipliceras materialens utsläpp under användningsstadiet med 50. Resultaten belyser fördelarna med låga värmeförluster i ett golvvärmesystem över tid, då wellpapp orsakar störst växthusgasutsläpp för platta på mark med bristande isolering med 119 kg CO2e/m2 , medan EPS orsakar det lägsta utsläppet på 111 kg CO2e/m2. För fallet med isolerad platta är wellpapp det material som orsakar lägst utsläpp med 7,9 kg CO2e/m2, medan EPS orsakar det högsta utsläppet om 8,9 kg CO2e/m2. Avseende klimatpåverkan är wellpapp det bästa alternativet för implementering som skivmaterial i ett golvvärmesystem med en livslängd på 50 år i nya välisolerade svenska småhus. För äldre småhus som saknar tilläggsisolering är EPS det materialet som orsakar lägst klimatpåverkan, tack vare materialets isoleringsförmåga. / The construction industry is facing an urgent transition to a lower climate impact from buildings. One way to reduce this impact is to implement products and materials with a lower climate footprint, i.e. products that cause less greenhouse gas emissions during their lifetime. In order to make better choices, the industry needs a careful evaluation of greenhouse gas emissions from products used in building production from a life cycle perspective. This study examines which of the materials expanded polystyrene (EPS), cork and corrugated cardboard that causes the least greenhouse gas emissions during a 50-year lifespan as a floorboard in an underfloor heating system produced by the company Flooré AB. The study also examines the difference in climate impact for each floorboard material during the use stage, based on the founding methods thermally insulated slab on ground, common for newer Swedish single-family homes, and an older slab with insufficient insulation, common in houses built in Sweden in the 1970s. The calculation of the emissions from each board is performed with a life cycle analysis method and intends to determine the Global Warming Potential (GWP) of the materials as emissions of carbon dioxide equivalents (CO2e) caused by 1 m2 floorboard in an underfloor heating system for one year. The one-year perspective simplifies conversion of the floorboard climate impact during one year to any other time frame. This study estimates that the system will be functional for at least 50 years, and therefore examines this service time further. The study found that corrugated cardboard, in most cases, causes 14-29 percent lower greenhouse gas emissions than EPS during a year as a floorboard in an underfloor heating system depending on the building's foundation method, and approximately 13-23 percent lower emissions than cork. In response to which of the materials EPS, cork and corrugated cardboard that causes the lowest climate footprint as 1 m2 floorboard in an underfloor heating system for 50 years, the material’s emissions during the use stage are multiplied by 50. The results highlight the benefits of low heat losses in an underfloor heating system over time, as corrugated cardboard causes the greatest climate gas emissions when used with poorly insulated slab with 119 kg CO2e/m2, while EPS causes the lowest emissions of 111 kg CO2e/m2. In a case with insulated slab foundation, corrugated cardboard causes the lowest emissions of 7,9 kg CO2e/m2, while EPS causes the highest emissions of 8,9 kg CO2e/m2. In terms of climate impact, corrugated cardboard is the best alternative for implementation as a floorboard material in an underfloor heating system with a lifespan of 50 years in a newly built and well-insulated Swedish single-family home. For older detached houses that do not have additional slab insulation, EPS is the material that causes the least climate impact, thanks to the material’s insulating ability.

Syfte: Idag riskerar cirka 300 000 hushåll med uteluftsventilerad krypgrund att bli angripna av fukt- och mögelskador. Klimatet i en uteluftsventilerad krypgrund påverkas i stor grad av temperaturen och den relativa luftfuktigheten. Det råder inga tvivel om att klimatet står inför förändringar, vilket innebär en höjd temperatur och en förändring av den relativa luftfuktigheten. Detta gör att den uteluftsventilerade krypgrunden inte har möjlighet att torka ut under vissa perioder på året och utsätts då för en förhöjd risk av fuktskador. Parallellt med klimatförändringen moderniseras även uppvärmningssystemen i småhusen, vilket ändrar förutsättningar för krypgrunderna. Målet med arbetet är att undersöka om klimatförändringarna och installation av golvvärme i träbjälklaget har bidragit till fuktskador i uteluftsventilerade krypgrunder och ge underlag till effektivare åtgärder av fuktskador. Metod: För att utreda om klimatförändringarna är ett problem för de uteluftsventilerade krypgrunderna har dokumentanalyser genomförts vilka sedan följdes av beräkningar av krypgrundens relativa luftfuktighet. På samma sätt gavs svar på om golvvärmen är en bidragande faktor till fuktskadorna. Båda frågeställningarna styrktes även av kvalitativa intervjuer med sakkunniga personer. Hur fuktskadorna effektivare kunde åtgärdas togs främst fram genom kvalitativa intervjuer men styrktes av dokumentanalyser. Resultat: Studien visar att klimatförändringarna kommer att påverka uteluftsventilerade krypgrunder i positiv bemärkelse då studien endast tog hänsyn till temperaturhöjningen. Installation av golvvärme har även visats vara positivt mot fuktskador i en uteluftsventilerad krypgrund om isolering i bjälklaget saknas eller är bristfällig. Branschen ser ingen vinst i att effektivisera åtgärdsmetoderna då dessa redan är välprövade och väl fungerande. Konsekvenser: Ett varmare klimat ger bättre förutsättningar för en uteluftsventilerad krypgrund. Medvetenheten om hur klimatförändringarna påverkar krypgrunderna ger byggbranschen ett försprång att förbereda sig inför kommande förändringar. Kunskapen om att golvvärme kan ge positiva effekter mot fuktskador i uteluftsventilerade krypgrunder ger nya förutsättningar för renoveringar och åtgärder mot fuktskador, dock måste energiförlusterna tas i hänsyn i dessa fall. Branschen ser ingen vinst i att effektivisera åtgärdsmetoderna, vilket gör att det inte finns någon anledning att gå djupare in i detta. Begränsningar: Arbetet behandlar endast uteluftsventilerade krypgrunder med träbjälklag som ligger inom Sveriges gränser. Denna studie är därför inte applicerbar på andra konstruktioner eller utanför Sveriges gränser. Endast klimatförändringarna det senaste seklet och fram till 2100 tas hänsyn till i rapporten. Studien tar heller inte hänsyn till fukttillskott från mark och dagvatten, likaså görs inga beräkningar på ventilation. / Purpose: Today are about 300 000 buildings with outdoor ventilated crawl space at risk to be contaminated by moisture and mold damage. An outdoor ventilated crawl space’s climate is greatly affected by the temperature and the relative humidity. There is no doubt that the climate is facing changes, which means an increased temperature and a change in the relative humidity. This prevents the outdoor ventilated crawl space from drying out during certain periods of the year and is then exposed to a heightened risk of moisture damage. Parallel to the climate change the heating systems are being modernized in houses, which changes the conditions for the crawl spaces. The objective of this essay is to do a research if climate change and the installation of underfloor heating in the greater part of the joist area has given rise to moisture damage in outdoor ventilated crawl spaces and provide good basis for more effective measures to moisture damage. Method: To investigate whether the climate change is a problem for outdoor ventilated crawl spaces have document analyzes been conducted, which was followed by calculations of the crawl spaces’ relative humidity. Calculations have been made to find out if the underfloor heating is a contributing problem to moisture damage. Both issues are also corroborated by interviews with qualified people. How the moisture damage more effective could be fixed was answered primarily through qualitative interviews, but corroborated by document analysis. Findings: The study shows that climate change will affect outdoor ventilated crawl spaces in a positive sense, only account to the temperature rise. Installing underfloor heating has also been shown to be positive against moisture damage in outdoor ventilated crawl spaces if insulation in the soffit is missing or deficient. The industry sees no gain in efficiency action methods as these are already proven and well- functioning. Implications: A warmer climate provides better conditions for outdoor ventilated crawl space. Being aware of the changes associated with climate change, and its effects on buildings give the construction industry a head start to prepare for future changes. Knowledge that underfloor heating can provide positive effects against moisture damage in crawl spaces creates new opportunities for renovations and actions against dampness but the energy losses in this case must be considered. Since the industry does not see profit in streamlining action methods is no need to go deeper into this. Limitations: The report deals only outdoor ventilated crawl spaces with wooden soffit that is located within the Swedish borders. This study is therefore not applicable to other constructions or other countries. Only climate change in the last century and up until 2100 are taken into account in the report. Further on the study does not take the excess moisture from the soil or the storm water into account; likewise there are no calculations for the ventilation.

This degree project cover renovation of sanitary rooms with focus on an exchange from a radiator system to an underfloor heating system out of the three aspects energy, moisture and thermal comfort. The used method is literature study, interview, case study and calculations. When a radiator system is replaced with an underfloor heating system the energy demand will decrease due to a possible temperature reduction. The power requirement for the bathrooms will be reduced if the finish material have a higher density and the volume of the room is small. The moisture aspect can in some cases deteriorate with the replacement of systems. It is possible to achieve the same thermal comfort with any system, but it is easier to adjust with an underfloor heating system. An exchange from a radiator system to an underfloor heating system is possible. The energy and thermal comfort aspects improves, but the moisture aspect will potentially degrade.

This work deals with the topic – Heating with the use of large radiating structures. Theoretical part contains distribution underfloor heating, wall heating and ceiling heating. This topic is applied to the specified building. The project deals with preparing of domestic water, wall heating and underfloor heating. Experimental part deals with the measurement of ceiling heating.