BBrönjaskolan: På Brönjaskolan finns en problembild bland elever och lärare där det termiska inomhusklimatet anses vara obehaglig. Värmeutbredningen tycks vara ojämn och luftkvalitén upplevs som dålig. Syftet med examensarbetet är att utreda om det förekommer några problem, ta reda varför just dessa problem förekommer och även ta fram eventuella förbättringsåtgärder för att minska eller eliminera de upptäckta problemen. På Brönjaskolan utfördes lufttemperatur och koldioxidmätningar i tre klassrum, 91, 93 och 105. I klassrum 91 ansåg lärare att luftkvaliteten var dålig och i klassrum 93 och 105 ansåg elever att värmeutbredningen var ojämn d.v.s. kallt under vinterhalvåret men varmt under sommarhalvåret. Mätningar visade att i klassrum 105 var både lufttemperaturen och koldioxidhalten inom Arbetsmiljöverkets rekommendationer där lufttemperatur får variera mellan 20-24 °C och koldioxidhalt skall vara under 1000 ppm. Högsta lufttemperaturen uppmättes till 23,4 °C och lägsta lufttemperaturen uppmättes till 21,9 °C. Högsta koldioxidhalten uppmättes till 986 ppm. I klassrum 93 var den kallaste uppmätta lufttemperaturen kallare än rekommendationer från Arbetsmiljöverket. Den kallaste uppmätta temperaturen var 19,3 °C och den högsta uppmätta lufttemperaturen var 23,1 °C. Högsta uppmätta koldioxidhalten var i detta rum 724 ppm. I klassrum 91 fanns det en del mätvärden där koldioxidhalten pendlade kring 1000 ppm, högsta uppmätta koldioxidhalten låg på 1 005 ppm vilket är över Arbetsmiljöverkets rekommendationer.  Högsta och lägsta lufttemperaturen i detta klassrum var 22,8 °C respektive 20,6 °C. Rekommenderade åtgärder för att minska koldioxidhalten i klassrum 93 är att tömma klassrummet på elever vid raster, kontroll av VAV styrningen samt att tvätta och rengöra textildonet. Rekommenderade åtgärder för att öka lägsta temperaturen i klassrum 91 är att byta fönsterrutor, byta termostat och reglerventil på radiatorerna samt att öka effektuttaget på radiatorerna. Bredåker förskola: På Bredåker förskola skulle underlag för ett eventuellt byte av värmekälla tas fram. Nuvarande värmekällor för förskolan är pellets och olja. Bodens kommun har planer på att byta värmekälla, till antingen bergvärme eller jordvärme. Storlek, effekt, investeringskostnad och återbetalningstid skulle bestämmas för de respektive värmekällorna. Den nuvarande årliga energianvändningen från värmekällorna pellets och olja är 55 054 kWh per år där energin för tappvarmvattnet är inkluderat och står för en energimängd på 4381 kWh per år. Om bergvärme skulle implementeras skulle den årliga energianvändningen vara 16 810 kWh, d.v.s. en årlig energibesparing med 38 244 kWh och det skulle behövas två borrhål med djup på 229 meter. Skulle jordvärme implementeras skulle den årliga energianvändningen vara 16 810 kWh, d.v.s. en årlig energi besparing med 38 244 kWh per år och det skulle behövas en markyta på 1380 m2. Investeringskostnaden för bergvärmesystemet skulle uppgå till 217 600 kronor exklusive moms. Investeringskostnaden för ett jordvärmesystem skulle uppgå till 153 600 kronor exklusive moms. Återbetalningstiden för bergvärmesystemet skulle bli drygt 6 år, och återbetalningstiden för jordvärmesystemet skulle bli drygt 4 år. Jordvärme är mer kostandseffektvit än bergvärme, men jordvärme kan skapa ojämnheter i markytan samt att växligheten kan missgynnas på det område där slangarna är nedgrävda.

En byggnads värme- och varmvattenbehov utgör en stor del av dess totala energibehov. Vilket värmesystem som väljs blir därmed viktigt för att bli så ekonomiskt gynnsamt och miljömässigt bra som möjligt. Två vanliga värmekällor för flerbostadshus är bergvärme och fjärrvärme eftersom bergvärmen har en låg driftkostnad medans fjärrvärmen finns tillgänglig i de flesta städer samtidigt som båda systemen har låg miljöpåverkan. Syftet med studien är att koldioxidutsläpp på värmesystem ska vara så låga som möjligt till ett lågt pris. Målet med studien är därför att undersöka om ett kombinerat system bestående av bergvärme och fjärrvärme står sig ekonomiskt och miljömässigt bra i relation till ett bergvärmesystem eller ett fjärrvärmesystem på fyra platser i Sverige, Halmstad, Karlstad, Östersund och Luleå. Anledningarna till de olika städerna är dels att byggnadens värmebehov kommer att variera men även eftersom berget levererar olika mycket värmeeffekt. Beräkningarna sker för ett flerbostadshus med närmare 500 lägenheter ovanför ett uppvärmt garage med en total area på ungefär 26 500m2. Byggnadens energibehov och antalet värmepumpar som behövdes beräknades över ett år i simuleringsprogrammet HPC2 och används sedan för att bygga upp en LCC-kalkyl och göra miljöberäkningar i Excel. Resultatet från LCC-kalkylen visar att värmepumpsystemet är det mest ekonomiskt gynnsamma systemet följt av det kombinerade systemet och att fjärrvärmesystemet hade högst nuvärde i samtliga städer. Miljöpåverkan i Halmstad och Karlstad var lägst för värmepumpsystemet följt av det kombinerade systemet och även här hade fjärrvärmesystemet högst miljöpåverkan. I Östersund har det kombinerade systemet lägst miljöpåverkan, följt av värmepumpsystemet och högst har fjärrvärmesystemet. I Luleå har fjärrvärmesystemet lägst miljöpåverkan, följt av det kombinerade systemet och värmepumpsystemet. / A building's heating and warmwater needs make up a large part of its total energy needs and thus it becomes important which heating system is chosen to be economically favorable and environmentally sound as possible. Two common heat sources for multi-dwelling houses are geothermal heating and district heating, geothermal heating has a low operating cost while district heating is available in most Swedish cities, both having a low environmental impact. The aim of the study is to investigate whether a combined system consisting of geothermal heating and district heating is performing well both economically and environmentally in relation to a geothermal heating system or a district heating system at four locations in Sweden, Halmstad, Karlstad, Östersund and Luleå. The reason for evaluating the different cities is that the building's heating needs will vary but also because the mountain delivers different heating effect. The calculations are made over a multi-dwelling house with almost 500 apartments above a heated garage with a total area of approximately 26,500 m2. The building's energy needs, and the number of heat pumps needed were calculated over one year in the HPC2 simulation program and it was then used to build up an LCC calculation to make environmental and financial calculations in Excel. The result from the LCC calculation show that the heat pump system is the most economically favorable system followed by the combined system and that the district heating system had the highest value in all cities. The environmental impact in Halmstad and Karlstad was the lowest for the heat pump system followed by the combined system, and even here, the district heating system had the highest environmental impact. In Östersund, the combined system has the lowest environmental impact, followed by the heat pump system and the district heating system had the highest environmental impact. In Luleå, the district heating system has the lowest environmental impact, followed by the combined system and highest was the heat pump system.

A school will be built in Upplands Väsby, north of Stockholm, Sweden. The school will be located outside the district heating area. The selected location for the school is also inside a water protection area. The available heating system for the school at the located site has been examined and compared against the set requirements in Miljöbyggnad, a Swedish environmental certification system for buildings. In addition, the available heating systems for the school have been compared in a Life Cycle Cost analysis. To address these questions, energy calculations were done in VIP Energy. For deeper understanding, a literary study was done and study visits to two different schools in Enköping.   The results show that the school achieved grade GOLD for indicator 1 when the school use heat pumps as source of heating. When using a pellet boiler, the grade SILVER where achieved for indicator 1. For indicator 2, the school fulfilled the set requirement for grade SILVER regardless of heating system in the building. When eco-labeled electricity was used, the school received grade GOLD for indicator 4 regardless of heating system in the building. If no eco-labeled electricity was used, the grade GOLD was only achieved if a pellets boiler was used as heating source. Geothermal heating was recommended for the school when combining the result from requirements in Miljobyggnad and the results for the Life Cycle Cost analysis. If drilling for thermal heating would be disapproved, air/water heat pumps where recommended as heating system for the school.

Heat production together with electricity production stands for 31% of the global CO2 emissions. The production is as of today still highly dependent on fossil fuels, with a global district energy mix share of fossil fuels of 90%. To stay in line with the Paris Agreement, district heating must be configured away from fossil fuels by utilizing new emission free heat sources as well as creating higher energy efficient cities by incorporating more waste heat recovery. Helsinki has a District Heating (DH) dominated by fossil fuels and proclaimed goals of becoming carbon-­neutral by 2035, as of 2020 the annual heat demand in the city was 6.4TWh of heat. To do so, there is a need for research to investigate ways to include carbon-­free heat sources into the current heating system. There is currently a limited amount of literature available in this area and from the identified research gap the following main research question was developed. How can Helsinki achieve carbon-­free district heating? To easier answer the main research question, three three sub­questions were developed. (1) How large is the energy potential for non­-carbon based heat sources in Helsinki for district heating? (2) Where are the heat sources located? (3) What are the techno-­economic implications of the heat sources? A high resolution heat source mapping and spatial analysis was conducted for the city of Helsinki where low grade heat sources were to be identified for the purpose of district heating. The work focused on the following heat sources: Grocery Retail, Ice Rinks, Subway Stations, Data Centers, Wastewater, Sea Water Heat Pumps and Geothermal Energy. The developed model consists of five steps: (1) Heat source identification, (2) Technical potential evaluation, (3) DH-network mapping & Spatial analysis, (4) Economic model, and (5) Techno-­Economic evaluation. A total of 363 heat source points was identified and evaluated. The combined results of the heat sources were a total capacity of 1257.56 MW with a resulting total annual heat production of 7008.31 GWh. The majority of the capacity and heat was contributed from seawater heat pumps and geothermal heat pumps. Around 84% of the mapped heat sources were within 100 meters of the current district heating piping network. The economical findings show that a majority of the heat sources yield a positive net present value and a discounted payback period of below 11 years. The levelized cost of heat was within reasonable expectations when compared to existing data where Data centers showed the most promising result. The study can conclude that Helsinki can potentially achieve a non-­carbon­ based district heating system with a sufficient heat production management strategy. / Värme­- och elproduktionen står tillsammans för 31% av de globala koldioxidutsläppen. Produktionen är idag fortfarande starkt beroende av fossila bränslen med en global andel fossila bränslen i fjärrvärmeblandningen på 90%. För att hålla sig i linje med Parisavtalet måste fjärrvärmen konfigureras bort från fossila bränslen genom att utnyttja nya utsläppsfria värmekällor samt skapa mer energieffektiva städer genom att utnyttja mer återvinning av spillvärme. Helsingfors har en fjärrvärme som domineras av fossila bränslen och har utsatt mål om att bli koldioxidneutralt senast 2035, vid 2020 hade staden en årlig värmekonsumption på 6.4 TWh. För att uppnå detta behövs forskning för att undersöka hur man kan inkludera koldioxidfria värmekällor i det nuvarande värmesystemet. Det finns för närvarande bristfällig mängd litteratur på detta område och utifrån den identifierade forskningsluckan utvecklades följande huvudsakliga forskningsfråga. Hur kan Helsingfors uppnå koldioxidfri fjärrvärme? För att lättare kunna besvara huvudfrågan utvecklades tre underfrågor. (1) Hur stor är energipotentialen för icke kolbaserade värmekällori Helsingfors för fjärrvärme? (2) Var finns värmekällorna? (3) Vilka är de tekno-­ekonomiska konsekvenserna av värmekällorna? En högupplöst kartläggning av värmekällor och en rumslig analys genomfördes för Helsingfors stad där lågkvalitativa värmekällor skulle identifieras för fjärrvärme. Arbetet fokuserade på följande värmekällor: Livsmedelsbutiker, isbanor, tunnelbanestationer, datacenter, avloppsvatten, värmepumpar för havsvatten och geotermisk energi. Den utvecklade modellen består av fem steg: (1) Identifiering av värmekällor, (2) Utvärdering av teknisk potential, (3) Kartläggning av DH­-nätverk och rumslig analys, (4) Ekonomisk modell och (5) Teknisk-ekonomisk utvärdering. Totalt 363 värmekällor identifierades och utvärderades. De kombinerade resultaten av värmekällorna var en total kapacitet på 1,257.56 MW med en total årlig värmeproduktion på 7,088.31 GWh. Merparten av kapaciteten och värmen kom från havsvattenvärmepumpar och geotermisk värme. Cirka 84% av de kartlagda värmekällorna låg inom 100 meter från det nuvarande fjärrvärmerörnätet. De ekonomiska resultaten visar att majoriteten av värmekällorna gav ett positivt nettonuvärde och en diskonterad återbetalningstid på mindre än 11 år. Den standardiserade kostnaden för värme låg inom rimliga gränser när den jämförs med befintliga data, där datacenter visade det mest lovande resultatet. Givet studiens resultat kan slutsatsen erhållas att Helsingfors potentiellt kan uppnå ett fossilfritt fjärrvärmesystem med en tillräcklig produktions-­ och värmehanteringsstrategi för fjärrvärme.