Supermarkets have a high energy demand where almost half of the energy is used within the refrigeration system. The refrigeration system utilises a cycle where heat is taken and rejected. The rejected heat could be recovered and utilised for other purposes, such as covering internal heating demand or be exported to other facilities. Implementation of heat recovery could create business opportunities between the supermarket and other actors involved. The aim of this thesis was to investigate the potential for heat export from the refrigeration system insupermarkets to neighbours. Case studies were conducted on three different supermarkets in Sweden. This project evaluated field measurements for the current heat recovery within the systems, investigated heat recovery during optimal operation conditions as well as a techno-economic analysis of the heatrecovery system. All three supermarkets within the study recovered heat in the current configuration. In both CG Ytterby and CG Eskilstuna, the recovered heat covered the majority of the internal heating demand. Nevertheless, there was a great potential to recover more heat, since most of the heat was rejected through the gas cooler. The system was also limited by the discharge pressure and the return temperature in the heat recovery unit. The techno-economic analyses indicated that all supermarkets had the potential to cover both internal heating demand with the recovered heat, as well as produce excess to export. It was observed to be more profitable to disconnect from the DHN and become self-sufficient. Heat export from supermarkets would create new innovative business models which can be profitable for both the supermarket and the heat consumer. To produce excess heat, the system had to operate at optimal conditions, increasing electricity usage and hence associated operational costs. This demonstrated the importance of revenues to make it an economically feasible solution. / Livsmedelsbutiker har ett högt energibehov där nästan hälften av energin används i kylsystemet. Kylsystemen använder sig av en cykel där värme tas upp och avges. Den värme som avges kan återvinnas och användas för andra ändamål, till exempel för att täcka internt värmebehov eller exporteras till andra fastigheter och därmed skapa affärsmöjligheter för livsmedelsbutiken. Syftet med examensarbetet var att undersöka potentialen för export av värme från kylsystemet i livsmedelsbutiker. Fallstudier genomfördes för tre olika livsmedelsbutiker i Sverige. Projektet utvärderade fältmätningar för aktuell värmeåtervinning inom systemen, undersökte värmeåtervinning under optimala driftförhållanden samt utförde en teknisk-ekonomisk analys av värmeåtervinningsystemet. Livsmedelsbutikerna i studien återvann värme i den nuvarande konfigurationen. I både CG Ytterby och CG Eskilstuna täckte den återvunna värmen större delen av det interna värmebehovet och det fanns en stor potential att återvinna mer värme, eftersom majoriteten av värmen släpps ut genom gaskylaren. Systemet begränsades även av trycket efter kompressorerna och returtemperaturen i värmeåtervinningsenheten. De teknoekonomiska analyserna visade att alla livsmedelsbutiker hade potential att täcka internt värmebehov med den återvunna värmen, samt producera överskott för export. Det var även observerat att vara mer lönsamt att koppla från fjärrvärmenätverket och bli självförsörjande. Export av värme från livsmedelsbutiker skapar nya innovativa affärsmodeller som kan vara lönsamma för både livsmedelsbutiker och värmekonsumenter. För att producera överskottsvärme var systemet tvunget att drivas under optimala förhållanden, vilket ökade elanvändningen och därmed tillhörande driftskostnader. Detta visade på vikten av intäkter för att göra det till en ekonomiskt genomförbar lösning.

This thesis presents a system and actor level analysis of wastewater heat recovery in buildings, using two case studies in Stockholm, Sweden. The choice of these case studies was to cover the installation of WWHR in both commercial and residential buildings. The first case study is from the residential district of Töfsingdalen, and the second case study is the commercial building Pennfäktaren 11. The aim of the study is to understand why actors, as identified through these case studies, have adopted wastewater heat recovery. Taking into consideration, motives, strategies, conflicts, technologies, and future perspectives. The case study analysis is further supported by a literature review, analyzing the installed systems from a technical point of view. Using semi-structured interviews and literature review as the source of data collection. Theories utilized were the multilevel perspective and the critical interface. Used for explaining how technological transitions occurs and how they are best adopted by existing actors. Conclusions drawn from the study is that Swedish buildings over the last decades have improved in energy efficiency predominantly within heating, ventilation, and lightning, while energy consumption for warm water has been relatively untouched. The identified actors frame wastewater heat recovery in a widely positive environment, having input on what to improve for its diffusion in the building sector. It is a technology they regard as new and experimental but see potential with further improvements, mostly technical and economical. The actors having adopted wastewater heat recovery have incorporated ambitious climate policies in their business models while simultaneously wanting to reduce energy costs. The motive used in the first case study, Töfsingdalen, was to design an energy-efficient building, while the second case study, Pennfäktaren 11, the motives were different and centered around enthusiasm in the technology and economic benefits (energy savings). The shared motive is the liking towards the technology being environmentally friendly. Wastewater energy recovered in the first and second case study is equivalent to the total energy consumption of 1.3 and 8.5 Swedish apartments per year. For these reasons, energy recovery from wastewater can contribute towards urban sustainable development, but it can also have disruptive potential that is necessary to investigate and mitigate. Findings suggest a critical interface between the existing regime and the early innovation adopters which could lead to both conflict and cooperation. Future research to further confirm these findings are necessary analyses aimed at investigating where in the sewer system the greatest benefit for wastewater heat recovery is located. Finally, continuous innovative development of the technology is advantageous. / Detta examensarbete presenterar en system- och aktörsanalys på värmeåtervinning av varmvatten i byggnader via två fallstudier i Stockholm, Sverige. Valet av fallstudier gjordes för att nå installtioner i både en kommersiell och en bostadsbyggnad. Den första fallstudien är från bostadsområdet Töfsingdalen och den andra är den kommersiella byggnaden Pennfäktaren 11. Målet är att förstå varför aktörer som identifierats ur fallstudier har installerat värmeåtervinning av spillvatten. Där aktörers motiv, strategier, konflikter, teknologier, och framtida perspektiv beaktas. Fallstudierna är fortsatt förstärkta av en litteraturstudie, genom att analysera de installerade systemen ur ett tekniskt perspektiv. Information är inhämtad med semi-strukturerade intervjuer och litteratur. Teorierna som studien grundar sig i har varit multi-nivå perspektivet (MLP), det kritiska gränsskiktet. Dessa teorier används för att förklara hur teknologiska förändringar sker i ett samhälle och hur dessa ska ske optimalt. Slutsatser som har dragits från studien är att de svenska byggnaderna sedan ett par decennier tillbaka har förbättrat byggnaders energieffektivitet inom uppvärmning, ventilation, och ljuskällor, medan värmeåtervinning av spillvatten har varit relativt orört som område. De identifierade aktörerna ser på värmeåtervinning av spillvatten ur en mestadels positiv synvinkel, de har indata på hur tekniken kan utvecklas för framgång inom byggnadssektorn. De ser på tekniken som ny och experimentell, men ser potential vid framtida förbättringar, främst tekniska och ekonomiska. De aktörer som har adapterat tekniken har implementerat miljömål i deras företagsmodell, samtidigt som de vill minska energikostanderna. Motiven som användes i den första fallstudien, Töfsingdalen, var att designa en miljövänlig byggnad, och motiven i den andra var olika där entusiasm för tekniken samt ekonomiska besparingar var framträdande. Gemensamt är att de båda aktörerna tycker att det är miljövänlig lösning. Den återvunna energin i den första och andra fallstudien motsvarar den totala energin som 1.3 och 8.5 svenska lägenheter förbrukar årligen. Utifrån dessa resultat, dras ytterligare en slutsats att värmeåtervinning av spillvatten kan hjälpa vid hållbar urban utveckling men att den också har disruptiv potential som är viktigt att undersöka och mitigera. Resultaten visar på ett kritiskt gränsskick mellan den nuvarande regimen och de aktörer som har implementerat tekniken vilket kan leda både till konflikter och samarbete. Framtida studier behövs för att ytterligare konfirmera dessa fynd, även kvantitativa systemanalyser där det reds ut vart i avloppssystemet som den största nyttan finns för att återvinna spillvärme samt fortsatt utveckling av tekniken är fördelaktigt.

Ice rinks are the largest energy consumers in terms of public buildings due to their simultaneous need of cooling, heating, ventilation, and lighting for different parts of the building which means that these facilities also have a lot of potential for energy saving. Due to the size of the cooling unit in an ice rink the refrigerant charge can become quite high, which potentially has a big impact on the environment. CO2 refrigeration units could cover all these challenges that are linked to ice rink operation. CO2 as a refrigerant has a very low impact on the environment and at the same time it could provide enough energy to cover the heating demands of an ice rink. CO2-based systems should operate in trans-critical mode which affects the performance of the refrigeration system, but by using the released heat that otherwise would be rejected to the ambience the total energy consumption becomes lower. The process of heat recovery is therefore vital for an efficient system. The refrigeration unit can produce enough energy to cover all the heating demands of an ice rink, but only when the heat recovery is controlled properly. The energy recovery method is very important, but it should also be tailored in order to cover all demands. This is because all the subsystems, i.e. demands, have different temperature and load requirements. The energy could be recovered in one or two stages from the refrigeration system. However, hardware is not enough in order to achieve proper operation, the system should also operate in the best conditions (discharge pressure and subcooling) in order to be efficient. The more proper operation, the less energy consumption.  This energy recovery method could also be used as subcooling in climates where the ambient temperature is very high, making CO2 a very efficient solution. Regular refrigerants are still often used in warm countries despite their high environmental impact. A refrigeration system using natural refrigerants and more specific CO2 does not have constraints, however. The only limitation is the wrong operation. / Isrinkar är de största energikonsumenterna när det gäller offentliga byggnader på grund av deras ständiga behov av nedkylning, uppvärmning, ventilation och belysning. Detta innebär också att anläggningarna har en stor potential att effektivisera sin energibesparing. Isrinkar konsumerar stora mängder kylmedel på grund av deras storlekar, vilket potentiellt har en stor negativ inverkan på miljön. CO2 kylenheter skulle kunna klara av alla dessa utmaningar som är kopplade till isrinkens drift. Att använda CO2 som en kylarvätska har en ytterst liten inverkan på miljön och kan dessutom bidra med tillräckligt mycket energi för att täcka uppvärmningsbehovet för en isrink. CO2 baserade system bör köras i ett transkritiskt läge vilket påverkar kylsystemets prestanda, men genom att återanvända den utsläppta värmen som annars skulle gå förlorad till omgivningen så blir den totala energiförbrukningen lägre. Värmeåtervinningsprocessen  är därför avgörande för ett effektivt energisystem. Kylaggregatet kan producera tillräckligt med energi för att täcka alla värmebehov för en isrink, men endast när värmeåtervinningen behärskas ordentligt. Energiåtervinningsmetoden är också väldigt viktig, men den bör skräddarsys för att täcka alla krav. Detta beror på att alla delsystem, dvs krav, har olika temperatur- och belastningskrav. Energin kan återvinnas i ett eller två stadier från kylsystemet. Tyvärr så räcker dock inte hårdvaran till för att uppnå en önskad drift, men systemet bör även fungera under de bästa förutsättningarna (utloppstryck och underkylning) för att vara effektiv. Ju bättre drift, desto mindre är energiförbrukningen. Denna energiåtervinningsmetod kan också användas som underkylning i varma klimat vilket gör CO2 till en mycket effektiv lösning. Vanliga typer av kylmedel används fortfarande ofta i varma länder trots att deras negativa miljöpåverkan. Ett kylsystem med ett naturligt kylmedel som till exempel koldioxid har emellertid inga begränsningar. Den enda begränsningen är den felaktiga hanteringen av driften.

Mälarenergi’s vision is a world where we live and operate together without climate impact. This degree project has examined which opportunities Mälarenergi Elnät has in order to work towards this vision by looking more closely at whether their bigger substations can become self-sufficient in terms of heating, cooling and battery charging. The purpose of this degree project was to investigate how heat recovery from the substations’ transformers and the installation of PV-systems could contribute to both more environmentally friendly and self-sufficient substations. In addition to that, the economics and how this would affect the Swedish power grid regulation were of interest. The thesis was based on current values and data for oil temperatures and installed power in three of Mälarenergi Elnät’s substations. In addition to this, the thesis also includes a literature study, where previous research in heat transfer from power transformers, up-to-date information about PV-installations and the power grid regulation in Sweden were studied. The results of the thesis showed that both PV-installations and heat exchange for heating the station buildings could be of great benefit for Mälarenergi Elnät. In all but one case, the energy saving measures resulted in lower life cycle costs than if no measures were taken. It shows that the measures investigated in the thesis are not only good from an environmental perspective, but also has economic profitability.

The United Nations projects that by the year 2050, there will be as many as 9.7 billion people on earth (UN, 2019). Along with the world population growth, the demand for food production will be increased. On the other side, agriculture plays a crucial role in global warming, increasing food production challenges. Thus, more sustainable methods should be chosen to respond to population demand and decrease the impact of agricultural activities on climate change. One of these alternative methods is Urban farming, specifically hydroponic vertical farming, in which the food is produced indoors under exceptional conditions as using artificial lighting and less water. Hydroponic vertical farming has several benefits, higher production per area, a controlled environment, less land usage, less water consumption, etc.  Vertical farms use LEDs as lightning sources to help photosynthesis; LEDs produce a massive amount of excess heat, which will be released to the environment and impact global warming. Therefore, a solution should be found to use the excess heat for other purposes instead of releasing it into the environment. In this study, the environmental performance of SweGreen’s hydroponic vertical farm will be assessed using a Life cycle assessment. The SweGreen hydroponic farm is located in a basement of a host building in Stockholm, Sweden. There is a symbiotic network between the farm and the host building where the farm provides the building with excess heat produced from the LEDs and, in return, gains carbon dioxide from the building. The result of this study shows that symbiotic network can decrease the impact of agriculture and excess produced heat, where the required heat for the building will be replaced from district heating by the produced excess heat. The symbiotic development between the host building and the farm will benefit the farm in various aspects and highlights the importance of urban symbiosis to reduce the impacts. / Enligt prognoser av Förenta Nationerna ska leva 9.7 billion människor på jorden till och med 2050 (FN, 2019). Världens befolkningstillväxt orsakar ökade efterfrågningar på livsmedelsproduktion. Tillsammans med de här ökade efterfrågningarna behov av jordbruk och dess produktioner ska ökas. De ökningarna skaffar seriösa utmaningar och oror Global uppvärmning. Därför behöver världen nya hållbara metoder att kunna hitta bra lösningar som minskas sådana påverkningar på klimatförändringarna. En av de nya hållbara metoderna är Urban Farming och speciellt hydroponiskt vertikalt jordbruk. Med denna metod livsmedel produceras inomhus med hjälpen av konstgjord belysning. Under de kontrollerade situationer ska mötas högre produktion per område och mindre vattenkonsumtion.   Lysdioder (LEDs) bidrar behov av belysning för fotosyntesprocess i Vertikal Farms. Dock släpper LEDs ut en enorm mängd överskottsvärme i miljön som har en direkt påverkan på globala uppvärmningen. En bra lösning för detta problem är att hittas ett sätt att använda överskottsvärmen för andra ändamål. I den här studien ska granskas miljöprestandan för SweGreen’s hydroponic vertikal farm med hjälp av en livscykelanalys. Gården ligger i Stockholm, Sverige. Det finns ett symbiotiskt nätverk mellan gården och vårdbyggnaden där levereras LEDs överskottsvärmen för byggnaden och fås koldioxid från den.   Resultatet av denna studie provar att symbiotiska nätverken kan minska påverkan av producerad överskottsvärmen på klimatförändringarna och Global uppvärmning.Symbiotiska utvecklingen mellan vårdbyggnaden och gården är intressant från olika aspekter och är viktig att minska påverkningarna på miljön.

Det här projektet redogör för olika behandlingstekniker för gråvatten och för tillämpningar för olika ändamål inom återanvändning. Syftet är att föreslå en lämplig processdesign för behandling av gråvatten i stadsmiljö, på Loudden, Norra Djurgårdsstaden (NDS). Undersökningen grundar sig på relevant litteratur och på fyra demo-sites där gråvatten behandlas och återanvänds i olika tillämpningar. Gråvattendata samlades in och ett genomsnitt beräknades för att karakterisera gråvatteninflödet. Flödet från gråvattnet beräknades utifrån den dagliga vattenförbrukningen i Sverige om 140 liter/person/dag. Fyra behandlingsprocesser valdes ut. Behandlingsprocesserna kombinerades med förbehandling vilket är standard för att skydda efterföljande process steg. Två av dessa behandlingsprocesser modifierades eftersom de, var och en för sig, inte skulle vara tillräckliga för att minska föroreningar och säkra applikationen för slutanvändaren. De fyra processenheternas prestanda utvärderades utifrån två kriterier:  EU:s kvalitetskriterier  för  återvunnet  vatten  under  klass C samt driftsparametrar. En lista som rangordnar de viktigaste variablerna skapades för att sortera fram det bästa teknikvalet. En utvärderingsprocess visade på designernas lämplighet för den behandling som krävs. "Process Combination 1" valdes på grund av dess robusta prestanda och uppvisade inte några betydande nackdelar. Den består av ett fingaller, en submerged membrane bioreactor och ett kloreringssteg. Processdesignen  innehåller värmeåtervinning och tillämpningar  för  återanvändning  inom processindustri samt bevattning för planteringar inom området. De tekniska och ekonomiska beräkningarna baserades på det karakteriserade gråvattnet och den konstruerade flödet. Investeringskostnaden för den föreslagna processdesignen hamnar på 31 miljoner kronor. Den genererar en årlig inkomst på 5 miljoner kronor och kommer, enligt nuvärdesmetoden och med en ränta på 5 %, att vara fullt betald efter 9 år. / This project presents greywater (GW) treatment techniques and reuse applications for different purposes. The aim is to suggest a suitable process design for treating GW in the urban city environment, Loudden, Norra Djurgårdsstaden (NDS). The research studied relevant literature and four demo sites where GW is treated and reused in various applications. GW data were collected, and an average was used to emulate a GW inflow characteristic. The GW flow was constructed based on estimated daily water consumption in Sweden of approximately 140 liter/person/day. Four treatment process units were selected. The treatment processes units were combined with pre- treatment, a standard treatment to protect the system. Two of these treatment processes were modified because, individually, they would not be sufficient to reduce contaminants and secure the end-user application. The performance of the four process units was evaluated based on two criteria: EU quality criteria for reclaimed water under class C and operating parameters. A list ranking the most critical variables was created to sort out the best process unit. An evaluation process showed the suitability of the designs for the required treatment. "Process Combination 1" was chosen because of its robust performance and did not present any significant drawbacks. It consists of a fine screen, a submerged membrane bioreactor, and a chlorination step. A process design including heat recovery and reuse applications for irrigation of the plantation fiels in the area and process industry was established. The characterized inflow and constructed GW flow were then used for technical and economic calculations. The estimated investment cost for the proposed process design was approximately SEK 31 million. It generates an annual income of SEK 5 million and will, according to the Net Present Value method, with an interest rate of 5%, be fully paid after 9 years.

With the increasing importance of CO2 as natural refrigerant with low Global Warming Potential(GWP) ejectors have been used in a number of recent installations to recover expansion work atthe high operating pressures of these systems. In colder climates, this is particularly seen in combinationwith heat recovery due to the high compressor discharge pressures.This work analyses the field measurement data of two ice rink refrigeration systems with integratedvapor ejectors and two supermarket refrigeration systems with integrated liquid ejectors, alllocated in northern Europe. The aim is to evaluate the interaction of the ejector with the refrigerationsystem in practical applications. A theoretical model of the ejector systems is developed andevaluated in parallel as a reference for the analysed system installations.The model of the analysed vapor ejector system shows an increasing eciency improvement potentialby the ejector for higher gas cooler outlet temperatures, while the liquid ejector systemmodel indicates higher eciency improvement potential at relatively lower gas cooler outlet temperaturesand pressures.From the vapor ejector field data evaluation, this is confirmed with additional findings of lowejector work recovery eciencies at low gas cooler outlet temperatures. Furthermore, problemsin the ejector operation are found for too low evaporation temperatures in one of the systems. Inaddition, an unstable ejector control at certain operating conditions is linked to a decreasing ejectorperformance. While the ejector is found not to provide any significant savings in one of the systemsmainly due to low evaporation temperatures, the other ice rink system is found to achievetotal energy savings of 7% from the ejector.For the liquid ejector field data evaluation, the ejectors are found to work as expected for the purposeof removing liquid from the low-pressure receiver. However, overfed evaporation conditionsare only found temporarily for most cabinets in the analysed systems, with remaining high averagesuperheat values. Low required air supply temperatures in the cabinets and the dimensioning of theexpansion valves at the evaporator inlet are identified as possible limitations for a further decreaseof the superheat and increase of the evaporation temperature. / Med den ökande betydelsen av CO2 som naturligt köldmedium med låg global uppvärmningspotential(GWP) har ejektorer använts i ett antal nya installationer för att återvinna expansionsarbetevid de höga drifttrycken i dessa system. I kallare klimat är detta särskilt vanligt i kombination medvärmeåtervinning på grund av de höga utloppstrycken i kompressorerna.I detta arbete analyseras fältmätdata från två kylsystem för isbanor med integrerade ångejektoreroch två kylsystem för livsmedelsbutiker med integrerade vätskeejektorer. Samtliga system finns inorra Europa. Syftet med studien är att utvärdera ejektorns samverkan med kylsystemet i praktiskatillämpningar. En teoretisk modell av ejektorsystemen utvecklas och utvärderas parallellt som referensför de analyserade systeminstallationerna.Modellen för det analyserade ångejektorsystemet visar att potentialen för e ektivitetsförbättringgenom ejektorn ökar vid högre utloppstemperaturer för gaskylare, medan modellen försystemet med vätskeutkastare visar att potentialen för e ektivitetsförbättring ökar vid relativt lägreutloppstemperaturer och tryck för gaskylare.Detta bekräftas i utvärderingen av fältdata från ångejektorsystemen som vid låga utloppstemperatureri gaskylaren samtidigt ger låg e ektivitet för ejektorn. Dessutom noteras problemmed ejektorns funktion vid för låga förångningstemperaturer i ett av systemen. En instabilstyrning av ejektorn vid vissa driftsförhållanden leder vidare till en minskad ejektore ektivitet.Medan ejektorn inte ger några betydande besparingar i det ena systemet, främst på grund av lågaavdunstningstemperaturer, har en total energibesparing på 7% från ejektorn hittats i den andra isbanan.När det gäller utvärderingen av fältdata för vätskeejektorer konstateras att ejektorerna fungerar somförväntat för att avlägsna vätska från vätskeavskiljaren. För de flesta kyldiskar i de analyseradesystemen syns dock bara kortvarigt flödad tillstånd i förångrarna, och i övrigt en kvarvarande höggenomsnittlig överhettning. Låg erforderlig tilluftstemperatur i kyldiskarna och dimensioneringenav expansionsventilerna vid förångarens inlopp identifieras som möjliga begränsningar för enytterligare minskning av överhettningen och en ökning av förångningstemperaturen.

Behrn Arena in Örebro, Sweden, is an ice rink facility where the company is interested in ways of improving their current energy system in terms of energy efficiency. Currently, district cooling is purchased to reclaim the waste heat from the ice rink refrigeration system, which is further used as a heat source for local district heating distributor. In return, the cost of district heating is reduced. A techno-economic analysis was conducted where the current refrigeration and heating system in Behrn Arena was compared to three different scenarios. These were defined as the current refrigeration system with improved performance, the most common ice rink heating and refrigeration system in Sweden, and an ice rink with a trans-critical CO2-refrigeration system with heat recovery. Furthermore, alternatives to how the reclaimed heat may be utilized were investigated from an economic point of view. This included using the heat internally in the facility or selling the heat to a district heating distributor. From this study it was concluded that the current refrigeration system using district cooling as a heat sink, with the cost reductions, had a lower cost of operation relative to the typical ice rink in Sweden. Furthermore, a CO2-refrigeration system running in trans-critical operating conditions with two-stage heat recovery has potential of reducing the seasonal cost of energy of the current system with regards to heating and cooling by approximately 50 %. At the same time the heating demand coverage will be up to 89.5 %. Finally, selling heat to a district heating distributor proved to be unfavourable from a prosumer perspective if the waste heat could be utilised internally by the facility. / Behrn Arena i Örebro är en isrinkanläggning där intresse från fastighetsägaren finns för att förbättra det nuvarande energisystemet för ökad energieffektivitet. Det nuvarande systemet återvinner spillvärmen från kylaggregaten via det lokala fjärrkylanätet genom att anläggningen köper fjärrkyla. Spillvärmen används sedan som värmekälla för en värmepump som vidare distribuerar fjärrvärme. Ersättningen för att köpa fjärrkylan är en prissänkning av vad fastighetsägaren betalar för fjärrvärme. En teknoekonomisk analys genomfördes med syfte att jämföra det nuvarande kyloch värmesystemet med tre olika scenarier. Dessa definierades som en mer energieffektiv version av det nuvarande kylsystemet, det vanligaste kyl- och energisystemet för isrinkar i Sverige samt ett system för transkritiskt CO2 och värmeåtervinning i två steg. Därtill undersöktes olika alternativ för hur spillvärmen kan användas, till exempel genom att använda den internt eller sälja den till en fjärrvärmesdistributör. Från denna studie framkom det att det nuvarande kylsystemet med fjärrkyla som värmesänka, inklusive kostnadsreduktionen av fjärrvärme, hade en lägre driftkostnad jämfört med den typiska isrinken i Sverige. Därutöver finns potential att reducera driftenergikostnaden av det nuvarande energisystemet med avseende på kyla och värme med cirka 50 % genom att nyttja ett kylsystem med värmeåtervinning i två steg och en transkritisk kylcykel med CO2. Samtidigt uppgår täckningen av värmebehovet till 89,5 %. Slutligen framkom det att sälja spillvärme till en fjärrvärmedistributör är ekonomiskt ofördelaktigt om det finns ett värmebehov inom fastigheten.

Wastewater released from showers, sinks, and washers contains a considerable amount of wasteheat that can be recovered by using a heat exchanger. Conventional metal heat exchangers for wastewater heat recovery have common problems of corrosion, fouling and clogging, which makes it necessary to develop a new type of heat exchanger for such low-grade thermalenergy recovery applications. This study deals with a novel patented polymer heat exchanger (WO2020049233A1) made of soft polyurethane tubes that are capable of oscillation once subjected to external forces. Laboratory tests coupled with theoretical analyses show a stable global heat transfer coefficient of 100-110 W/m2·K, in between the ideal parallel flow and crossflow heat exchangers. The theoretical calculations indicate that the performance of polymer heat exchanger can achieve 62-92% of the performance of titanium, aluminium, and copperheat exchangers with the same dimensions and working conditions. It further reveals that the performance of the soft heat exchanger can be enhanced by 30% when it is under oscillation. In addition, the results of thermal resistance study show that the total thermal resistance issignificantly higher in the model of parallel flow than in crossflow. Moreover, in the parallel flow, the external convective thermal resistance appears to be the dominant one instead of heat conduction through the wall material. / Avloppsvatten som rinner ut från duschar, diskhoar och tvättmaskiner innehåller en betydande mängd spillvärme som kan återvinnas med hjälp av en värmeväxlare. Konventionella metallvärmeväxlare för värmeåtervinning av avloppsvatten har vanliga problem med korrosion, förorening och förstoppning, vilket gör det nödvändigt att utveckla en ny typ av värmeväxlare för applikationer med låg värmeåtervinning. Denna studie behandlar en ny patenterad polymervärmeväxlare (WO2020049233A1) tillverkad av mjuka polyuretanrör som tål vibrationer som ett resultat av yttre krafter. Laboratorietester tillsammans med teoretiska analyser visar en stabil global värmeöverföringskoefficient på 100-110 W/m2·K, mellan det ideala parallella flödet och tvärflödesvärmeväxlarna. De teoretiska beräkningarna indikerar att en prestanda hos polymervärmeväxlare kan uppnå 62-92% av prestanda för titan-, aluminiumoch kopparvärmeväxlare med samma dimensioner och arbetsförhållanden. Det visar sig att den mjuka värmeväxlarens prestanda kan förbättras med 30% när den vibrerar. Dessutom visar resultaten från studien med termisk resistens att det totala värmemotståndet är betydligt högre i modellen för parallellt flöde jämfört med tvärflöde. I det parallella flödet verkar dessutom det externa konvektiva värmemotståndet vara det dominerande i stället för värmeledning genom väggmaterialet.

With more restrictions regarding the use of refrigerants with high GWP-values, refrigeration systems that uses R744 (Carbon dioxide) as a refrigerant increases. Supermarkets are energy intense facilities where the refrigeration system utilize a significant part of the total utilized energy. Heat recovery have been proven beneficial and reduces the total energy utilization for the building.  This master thesis evaluates an existing R744 refrigeration system with heat recovery, for the purpose to find an optimal system configuration and control strategy that minimizes the operational costs. Today the refrigeration system uses a water-cooled condenser/gas cooler that during the period from February to November 2021 consumed 8 194 m3 of cooling water, that resulted in high water costs for the supermarket. With the development of a model that takes historical data as input can different system configurations and control strategies be tested and compered to the historical analysis of the existing refrigeration system. Four system configurations with different heat recovery solutions were evaluated.  The result of this study shows that the operational cost can be reduced by 31% (55 400 SEK) with a control strategy that adapts the discharge pressure to the facility’s heating demand. With maximized heat recovery the condenser/gas cooler load decreases and therefore the cooling water flow decreases too. With an additional heat exchanger in the supermarkets ventilation exhaust duct can the water consumption further be reduced, compared with similar system without an additional heat exchanger. The additional heat exchanger reduced the cooling water consumption by 1 400 m3 for the investigated period and reduced the total operational cost by 9 800 SEK. However, it is recommended to first apply the control strategy that adapts the discharge pressure to the heating demand, and from there evaluate the benefits of a heat exchanger in the exhaust duct. / Med ett allt strängare regelverk angående användandet av köldmedier med höga GWP-värden, ökar antalet kylanläggningar som använder R744 (Koldioxid) som köldmedium. Livsmedelsbutiker är energikrävande där kylsystemen är en stor del av den totala energimängd som nyttjas. Studier visar att värmeåtervinning för dessa system kan med fördel användas för att minska energianvändningen i fastigheten.  Detta masterexamensarbete utvärderar en befintlig R744-kylanläggning med värmeåtervinning, i syfte att finna en optimal systemkonfiguration och styr-strategi som minimerar driftkostnaderna. Idag används en vattenkyld kondensor/gaskylare som under perioden februari till november 2021 förbrukade 8 194 m3 kylvatten, vilket resulterade i höga vattenkostnader för butiken. Genom att utveckla en modell som använder historisk mätdata som indata kan olika systemlösningar och styr-strategier testas och jämföras med analysen av det befintliga kylsystemet. Fyra systemkonfigurationer med olika grad av värmeåtervinning utvärderades. Studiens resultat visar att driftkostnaderna kan reduceras genom att anpassa kylsystemens högtryck till fastighetens värmebehov. Genom att maximera värmeåtervinningen minskar nyttjandet av kondensorn/gaskylaren och därmed flödet av kylvatten. Med en extra värmeväxlare i butikens frånluftskanal kan vattenförbrukningen reduceras ytterligare jämfört med liknande system utan denna värmeväxlare. Dock rekommenderas att initialt nyttja en styrstrategi som anpassar högtrycket efter värmebehov, för att sedan utvärdera fördelarna med en värmeväxlare i ventilationens frånluftskanal.