Dissertations / Theses on the topic 'Värmeväxlare'

Det finns stora vinningar att göra inom både transport- och industrisektorn genom att effektivisera materialanvändningen i produkter. Denna vinning återfinns i både materialkostnader och energieffektivisering. Scandymet AB är ett företag som tillverkar värmeväxlare och elektriska doppvärmare för ytbehandlingsindustrin. Denna rapport syftar till att utvärdera hur väl ett kalkylark som används som underlag för dimensionering av värmeväxlare hos företaget stämmer överens med verkligheten. En testrigg har därför konstruerats för att undersöka kalkylarkets validitet gällande temperaturer under 46 grader Celsius. I rapporten redovisas resultaten av tester på fyra olika värmeväxlare och resultaten har jämförts med företagets kalkylark. Undersökningarna visar att två av dessa värmeväxlare är överdimensionerade och två värmeväxlare stämde väl överens med kalkylarket. I samtliga tester används vatten som media, men då Scandymet AB värmeväxlares huvudsakliga användningsområde är korrosiva vätskor dras slutsatsen att fler undersökningar med andra fluider skulle behövas för att ytterligare fördjupa kunskapen inom värmeväxlarnas korrekta dimensionering.
There are huge gains in both the transport and industry sectors by making material use more efficient in products. This gain is found in both material costs and energy efficiency. Scandymet AB is a company that manufactures heat exchanger and electric immersion heaters for the surface treatment industry. This report aims to evaluate how well a spreadsheet used as basis for the dimensioning of heat exchangers at the company is consistent with reality. A test rig has therefore been designed and constructed to investigate the validity of the spreadsheet. The report presents the results of tests on four different heat exchangers and the results have been compared with the company’s spreadsheet. In all tests water has been used as the media to be heated, but since Scandymet AB’s heat exchanger’s main application is corrosive liquids, therefore I consider that a deeper investigation with additional fluids would be necessary to further deepen the knowledge in the area.

Examensarbetet är utfört på uppdrag av Scandymet AB. Huvudsyftet med arbetet är att undersöka om deras kalkylprogram överdimensionerar tryckfallet vid produktionen av värmeväxlare. Scandymets värmeväxlare används ofta i tuffa industrimiljöer och har höga krav på effektivitet för uppvärmning eller nedkylning, samt att materialet är korrosionsbeständig. För att utföra denna undersökning konstruerades en flödesrigg som hanterar uppvärmning och cirkulation av varmvatten. Till flödesriggen konstruerades även en datalogger, som via en Arduino Uno samlar in information från temperatur- och tryckgivare.  Scandymet har tillverkat fyra olika modeller av värmeväxlare som undersöktes med olika hastigheter på värmebäraren. Ett Exceldokument behandlar informationen på minneskortet och beräknar det laborativa tryckfallet för varje testomgång. Det laborativa resultatet jämförs därefter med företagets kalkylark som kontroll beräknas teoretiskt i ett separat Exceldokument. Sammanställningen resulterar i att kalkylarket överdimensionerar tryckfallet med 26–53% beroende på modell av värmeväxlare och hastighet. För att utreda överdimensioneringen analyseras kalkylarket, där det visade sig att faktorerna för tryckstötmotståndet ζ och rörfriktionskoefficienten λ har antagits vara betydligt högre än vad empiriska data visar.

För att ha en chans att ändra trenden med ökande utsläpp av växthusgaser är internationella samarbeten nödvändiga. Därför har EU genom miljökvalitetsmålet Begränsad Miljöpåverkan satt krav på högsta tillåtna utsläpp av växthusgaser. Att sänka energianvändningen för upp- värmning är ett steg i att även sänka utsläpp av koldioxid, som är en av växthusgaserna. Sänkning av energianvändning kan göras på flera sätt, bl.a. genom att öka tjockleken på isoleringen eller återvinna värmen i frånluften. Men dessa åtgärder ska inte helt okritiskt göras.  Att använda roterande värmeväxlare är ett sätt att återvinna värmen i frånluften. Luften passerar då en rotor med öppna kanaler som roterar kring sin egen axel över till tilluftssidan. Detta möjliggör fuktöverföring oberoende om rotorn är hygroskopisk eller ej. Dvs. möjligheten för kanalväggen att ta upp vattenmolekyler eller inte.  Mätningar av relativ fuktighet, temperatur och daggpunkt har gjorts på tre objekt. Därefter har ånghalter och verkningsgrader beräknats. Med objekt menas småhus där roterande värmeväxlare installerats i ventilationssystemet. Objekten är belägna i Linköping, Stockholm och Norge. Ett beräkningsexempel har ställts upp som visar hur fuktverkningsgraden påverkas av olika fukttillskott. I verkligheten råder dock inte stationära förhållanden för fukttillskottet som är en förutsättning för resultaten på dessa beräkningsexempel.  I denna rapport kommer den skrivande således fram till att fuktåterföring sker även för icke hygroskopiska värmeväxlare. Även att fuktverkningsgraden svarar med en viss tröghet vid återhämtning av ett tillfälligt förhöjt fukttillskott. Fuktverkningsgraden är dock betydande för fukttillskott över ca 1-2 g/m3.
To have a chance to change the trend of increased greenhouse gases are international collaborations necessary. Therefore, the EU through the environmental quality objective of Reduced Environmental Impact sat requirements for maximum allowable emissions of greenhouse gases. Reducing energy use for heating is a step that also reduces emissions of carbon dioxide; which is one of the greenhouse gases. Reducing energy use can be done in several ways, including by increasing the thickness of the insulation or heat recovery from exhaust air. However, these measures should not be uncritically made. The use of a rotating heat exchanger is a means to recover heat from exhaust air. The air then passes a rotor with open channels that rotates around its own axis over to the supply air side. This allows moisture transfer regardless of whether or not the rotor is hygroscopic. That is, the ability of the channel wall to take up water molecules or not.  Measurements of relative humidity, temperature and dew point has been made on three objects. Thereafter steam content and efficiencies was calculated. In other words, the objects are referred to single- ore two-family homes where a rotary heat exchanger is installed in the ventilation system. The objects are located in Linköping, Stockholm and Norway. An example calculation is set up that shows how moisture efficiency is affected by different moisture addition. In reality in which the conditions is not stationary the moisture supplement that is a prerequisite for the results of these calculation examples.  In this report, the writer thus concluded that moisture reversal will occur even for non- hygroscopic heat exchangers. Although the moisture efficiency corresponds with a certain slowness in the recovery of a temporarily elevated moisture addition. Moisture efficiency is significant for moisture supplement of about 1-2 g/m3.

Stockholms vattenskärning AB in Kungsängen has through the acquisition of a company begun to design and produce aircraft heaters whose origin is early 1970s which follows a high inefficiency in terms of energy consumption and size.

The aircraft heater, which is sold worldwide, serves its purpose for customer satisfaction and has done so ever since it was developed in the 70s.

Stockholms vattenskärning AB is now investigating the possibility in making the aircraft heaters more efficient, both in terms of energy consumption but also on a more efficient design with the belief that it would lead them to an edge in the market.

 

The aircraft heater consists of several main components whose function altogether is to keep passenger aircrafts warm while they are on the ground.

This project has been limited to the further development of the heat exchanger package which accounts for the conversion of the hot medium to the fresh air being carried in to the aircraft cabin.

 

Work has been divided into different phases in order to create a better understanding of the project range and to make it easier to divide the various elements in the time available, 10 weeks. These phases are literature review, situation analysis, concept generation, CAD, concept comparison and writing reports.

After the initial literature review was made, a fundamental theory was written which is essential in understanding the remaining parts of the project.

With the theoretical part as support, measurements and calculations were made on the current heat exchange package in a situation analysis to ensure its operation and efficiency.

In the concept generation phase, the collected facts from the literature review was used as the basis for creating a matrix. The purpose of the matrix was to indicate the two most suitable types of heat exchangers to develop four new concepts out of.

In the CAD phase the four concepts was drawn up and then described with text and images.

The last phase is the concept comparison where a concept selection matrix is used to function as a decision basis for further production at Stockholms vattenskärning AB.

 

The four concepts have been developed based on the current heat exchanger and is gradually changed into a design of a cross-flow heat exchanger constructed out of stainless sections. The purpose of this is to have gradual upgrading of the heat exchanger as an option, in order not to saturate the market.

The energy in laundry rooms, in form heated air, can be utilized with a heat exchanger. A concept and an early prototype of the heat exchanger have already been developed to show that the theory works. This report describes the continued development and construction of the product. A field study was made in order to investigate the environmental usage and establish the product design. The most common washing machine was used as a calculation model, and calculations were also made to estimate the amount of energy in the air. A previous analysis of the existing prototype is also presented in this report, to show the products potential capacity. The final part of the feasibility study concerns similar products which exist on the market today. The feasibility study resulted in a compilation of the constraints and the limitations of the heat exchanger. The compilation was used as a basis for concept generation and further design. Three main concepts for the product design were defined and a final concept was chosen amongst them. When the design began it was divided into two paths of development, one as the basis for manufacturing a prototype, and another as the basis for production in larger quantities. While designing the parts, manufacturing methods and materials had to be taken into account, though these differed between the two paths. The result of the prototype development path is detail drawings of all the components and assembly drawings for an overview of how they are to be mounted. The result of the production development path consists of presentation pictures, which can be used for selling promotion or to help describe the product.
Energin i tvättstugor, i form av uppvärmd luft, kan tas tillvara med en värmeväxlare. Ett koncept och en tidig prototyp av produkten har redan tagits fram för att visa att principen fungerar. I den här rapporten presenteras hur vidareutveckling och konstruktion av produkten har gått till. Initialt gjordes en fältstudie för att få en bild av produktens användningsområde och utformning. Beräkningar gjordes för den vanligast förekommande tvättmaskinen och energimängden i luften. De tester som tidigare gjorts på den befintliga prototypen presenteras i rapporten för att ge en bild av produktens kapacitet. Den avslutande delen av förstudien avser de liknande produkter som idag finns på marknaden. Förstudien resulterade i en sammanställning av de bivillkor och begränsningar som gäller för produkten. Denna ligger i sin tur som grund vid konceptgenerering och vidare konstruktion. Tre huvudkoncept för utformning av produkten togs fram och utifrån dessa valdes ett slutgiltigt koncept. När konstruktionen påbörjades gjordes en uppdelning i två utvecklingslinjer. En som ska ligga till grund för framtagning av prototyper och en som ska vara underlag för produktion i större serie. Vid konstruktionen togs det hänsyn till materialval och tillverkningsmetoder vilka också skilde sig åt mellan de två spåren. Resultatet för utvecklingslinjen för framtagning av prototyp är detaljritningar på alla ingående komponenter och sammanställningsritningar över hur de ska monteras. För utvecklingslinjen för framtagning av underlag till serieproduktion är resultatet presentationsbilder som kan användas för att sälja och beskriva produkten.

Undersökningens syfte är att skapa en kartläggning av Södra Cells alla värmeväxlare för att sedan göra en djupare analys av ett tjugotal viktiga värmeväxlare där teoretiska beräkningar utfördes på värmegenomgångskoefficienten. Sedan valdes fyra värmeväxlare ut för att undersöka varför dessa inte fungerar optimalt. Examensarbetet har utförts i samarbete med Södra Cell i Mörrum som tillverkar pappersmassa och textilmassa. Detta har genomförts genom teoretiska beräkningar och analyser. Alla data som har samlats in har sammanställts och analyserats för att hitta orsakerna till att värmeväxlarna inte fungerar optimalt.

Försmutsning av plattvärmeväxlare i fjärrvärmecentraler minskar avkylningen av det cirkulerande vattnet i fjärrvärmenätet. Detta ökar behovet av värmeproduktion i fjärrvärmeverket vilket medför ökade utsläpp av växthusgaser. Mängden försmutsning beror på vattnets kvalitet och material i systemet. I denna studie undersöks prestandaförändring av värmeväxlare i fjärrvärmecentraler för småhus före och efter rengöring samt för en ny värmeväxlare. Prestandan mäts i laboratorium genom att mäta temperaturer på in- och utlopp på värmeväxlaren vid bestämda flöden. Utvärderingen inkluderar prestandaförändring för UA-värdet, Temperaturverkningsgrad, Effektivitet NTU och möjlig påverkan på växthusgasutsläpp från Borlänge Energis fjärrvärmesystem. En osäkerhetsanalys genomfördes för att bestämma de teoretiska osäkerheterna.Resultaten från studien visar att rengöring av småhusvärmeväxlare med CIP-metoden har en viss effekt på både tappvattenvärmeväxlaren och värmeväxlaren. För värmeväxlaren är förändringen liten där ökningen på UA-värdet ligger mellan 10–202 W/˚C jämfört med tappvattenvärmeväxlaren där det ligger mellan 205–870 W/˚C. Störst effekt har rengöringen på tappvattenvärmeväxlaren vid högre flöde. Värmeöverföringen är likvärdig för en ny värmeväxlare och den rengjorda.En sänkt returtemperatur från fjärrvärmecentraler leder till en förbättrad verkningsgrad på fjärrvärmeverket som bidrar till en minskning av mängden växthusgasutsläpp. Enligt de resultat och beräkningar utförda i studien kan genom rengöring returtemperaturen minskas med 2,3 ˚C ±0,4 % från fjärrvärmecentralerna i småhus till Borlänge Energis fjärrvärmenät.Rengöring av tappvattenvärmeväxlare kan vara ett alternativ till att byta ut mot en ny för småhusägaren, med förutsättning att priset för rengöring är lägre än att köpa en ny och att fjärrvärmesystemet har flödesavgift. Detta gäller dock inte värmeväxlaren för värme där skillnaden i värmeöverföring mellan en smutsig och ny eller rengjord är marginell.
Fouling of plate heat exchangers in district heating substations reduces the cooling of circulating water in the district heating network. This increases energy production at the district heating plant, which results in increased greenhouse gas emissions. The amount of fouling depends on the quality of the water and material in the system. This study evaluates the performance change of heat exchangers in district heating substations for residential housing before and after cleaning, and new heat exchangers. Performance is measured in the laboratory by measuring temperatures before and after cleaning at specified flows. The evaluation includes performance change of UA-value, Temperature efficiency, Effectiveness NTU and possible impact on greenhouse gas emissions from Borlänge Energi's district heating system.The results of the study show that cleaning of residential heat exchangers with the CIP method has a certain effect on both the tap water heat exchanger and the heat exchanger. For the heat exchanger, the improvement in performance is small where the UA-value increases between 10-202 W/˚C compared to the tap water heat exchanger where it is between 205-870 W/˚C. The highest effect is the cleaning on the tap water heat exchanger at higher flow. The heat transfer is equivalent for a new heat exchanger and the cleaned one.Reduced return temperature from the district heating network leads to an improved efficiency at the district heating plant, which contributes to a reduction in the amount of greenhouse gas emissions. According to the results and calculations performed in the study, by cleaning the return temperature can be reduced by 2,3 ˚C ± 0.4% from the district heating substations in residential houses to Borlänge Energy's district heating network.Cleaning of tap water heat exchangers can be an alternative to switching to a new one for the homeowner, provided that the price for cleaning is lower than buying a new one and that the district heating system has flow rate tariff. However, this does not apply to the heat exchanger where the difference in heat transfer between one with fouling and a new or cleaned is marginal.

In the spring of 2014 Sweco Systems AB were commissioned to design a ventilation system for a newly built preschool in Linköping. Terms from the client was that it cost efficiency would cope with the energy demands that are placed on the building. The unit chosen was a cross-flow heat exchanger, and this work is to compare it with two other heat exchangers to see if a more energy and cost efficient could have been chosen. The heat exchangers that was chosen for the comparison was a rotating- and a counterflow heat exchanger. Simulations have been made to the different heat exchangers by the manufacturers. The values from the simulations are then used to make calculations of the heat exchangers use of energy in Joulin. Even a comparison of temperature efficiencies have been made to see how well the heat recycler is working. To get an economic aspect, the calculation of LCC have been made. This work was in addition to the comparison even to find out about the values that came from the simulations to the original unit consists. It turned out that the temperature efficiency shown in these simulations was calculated at a different temperature than the other heat exchangers so it showed a higher percentage than if it had been shown for the same temperature as the other units showed in their simulation. Thus, a calculation of the temperature efficiency for the same temperature in order to make a fair comparison. After studying the different values it was concluded that a rotating heat exchanger should have been chosen instead of the original cross-flow heat exchanger.

För att tillgodose den studerande KTH byggnadens framtida krav kommer det befintliga ventilationssystemet att bytas ut. Två olika möjliga värmeåtervinningssystem har jämförts ur fjärrvärmebehovssynpunkt. Det befintliga systemet med vattenburen batterivärmeväxlare har en låg värmeåtervinningsgrad och Akademiska Hus önskar system med högre värmeåtervinning. I byggnaden har roterande värmeväxlare och frånluftsvärmepump för uppvärmning av tilluften jämförts. Då värmeåtervinning från dessa system inte är tillräckligt kommer fjärrvärme att används. I beräkningarna jämförs fem roterande värmeväxlare mot varierande antal frånluftsvärmepumpen. Genom detta fås varierande resultat och fjärrvärmebehovet ökar/minskar ju färre/fler värmepumpar som tas med i beräkningarna. Frånluftsvärmepumparna antas både vara konstanta och ”nedtrappande”. Vid de konstanta antal frånluftsvärmepumparna visar resultaten att, vid maximal personbelastning, är fjärrvärmebehovet för fem roterande värmeväxlare lägre än vid användning av fem (eller färre) frånluftsvärmepumpar. Vid sannolik personbelastning är fjärrvärmebehovet för fem roterande värmeväxlare lägre än vid användning av två (eller färre) frånluftsvärmepumpar. Vid de ”nedtrappande” antalen frånluftsvärmepumpar är fjärrvärmebehovet med roterande värmeväxlare lägre både vid maximal och också sannolik personnärvaro. Vid val av system har aggregat för fastighets- och lokalbyggnader jämförts då flödena är höga. I slutssats kan val av tillverkare för respektive system påverka fjärrvärmebehovet.
To meet the renovated KTH building’s future requirements, the existing ventilation system will be replaced. Two different possible heat recovery systems have been compared in regards of district heating. The existing system of water coil heat exchanger has low heat recovery efficiency and Akademiska Hus wishes for a system with higher heat recovery. A rotating heat exchanger and exhaust air heat pump have been compared in regards of heating the supply air. At times when heat recoveries from these systems are not sufficient, the district heating will be in use. In the calculations five rotating heat exchangers and varying number of exhaust air heat pumps have been compared. Through this varying results will occur and the district heating demand will increase/decrease the fewer/more pumps that are taken into account. The exhaust air heat pumps are assumed to be both constant and down going. At the constant use of exhaust air heat pumps the results show that (when in maximum occupancy) the district heating demand with five rotating heat exchangers is lower than when using the five (or fewer) exhaust air heat pumps. During probable occupancy the district heating demand with five rotating heat exchangers is lower than when using two (or fewer) exhaust air heat pumps. The district heating demand is lower when using rotating heat exchangers than the “down going” numbers of exhaust air heat pumps. Only office- and apartment building acquired heating systems have been compared due to the high air flows. The selection of manufacturer of these systems may affect the district heating demand.

Detta examensarbete är utfört i samarbete med Fläkt Woods i syfte att utvärdera frostskyddsregleringen i deras äldre och nyare modeller av batterivärmeväxlare, Ecoterm respektive Econet. Ecoterms frostskydd regleras efter temperaturen på vätskekretsen medan det för Econet även regleras utifrån frånluftens daggpunktstemperatur för att förhindra onödig aktivering av frostskyddet. Ecotermsfrostskydd består främst av shuntreglering av vätskeflödet medan Econet först reglerar vätskeflödet innan shuntreglering påbörjas. Utvärderingen baseras på mätningar utförda vid Norrlands Universitetssjukhus, NUS, under främst februari 2018, varav den lägsta temperaturen uppmätt för uteluften var -23°C. För Ecoterm, som regleras utifrån en vätsketemperatur på -5°C, påbörjas shuntreglering vid en uteluftstemperatur på cirka -14°C, oavsett om det finns risk för frostbildning eller inte. Under mätperioden fanns det aldrig risk för frostbildning i Ecoterm när frostskyddet aktiverats. För Econet är resultaten tvetydiga, men antyder att shuntreglering endast använts vid två tillfällen under hela mätperioden. Detta beror till viss del på designen av Econet, som har spetsvärme integrerad på värmeväxlarens vätskekrets.Resultaten från Ecoterm visar ett tydligt behov av den moderna frostskyddsregleringensom används i Econet, för kvantifierbara jämförelser krävs dock vidare studier.
This master’s thesis was written in collaboration with Fläkt Woods in order to evaluate the frost protection control of two run-around coil heat exchangers, their older model Ecoterm and their newer model Econet. The frost protection of Ecoterm is only reliant on the temperature of the liquid circuit whereas Econet also regards the dewpoint temperature of the exhaust air, as to not activate the frostprotection unnecessarily. Ecoterm uses bypass control for frost protection and defrosting whereas Econet first increases the liquid flowrate before initiating bypass control. The evalutation is built upon data collected from the university hospital in Umeå, NUS, mainly during february 2018, with a minimum outside temperature of -23°C. Ecoterm starts defrosting when the liquid temperature reaches -5°C, which correlates to an outside temperature of -14°C irregardless if there is any risk of frost growth, which there was not during the measuring period. For Econet the results were more difficult to interpret, but imply that bypass control only was nescessary at two occasions during the whole measuring period. This is partly due to the design of Econet, which integrates the additional heating, normally reserved for a separate battery, into the heat exchangers liquid circuit. The results for Ecoterm show the limitations of single parameter controlled frost protection and why better frost protection control is necessary for highly efficient heat exchangers. For quantifiable results further studies are required.

Skanska asfalt och betong önskade veta om det är möjligt att tillvarata värmen som följer med rökgaserna vid asfaltstillverkning. Frågeställningen har uppkommit hos ansvariga för produktionen. Kunskapen om rökgasens energiinnehåll har varit begränsad, men insikten och spekulationer om dess energiinnehåll har i många år diskuterats. Då Skanska har som mål att bli det ledande gröna projekt- och byggbolaget ligger det i deras intresse att spara energi, likväl miljö och ekonomi.

 

Fokus i arbetet har varit att bestämma rökgasens energiinnehåll och hur energin är fördelad i rökgasen. På så sätt kunna välja rätt metod för att återvinna rökgasenergin till att förvärma förbränningsluften och spara energi.  

 

Resultatet är ett program för att beräkna rökgasens energiinnehåll och förslag till metod för att spara energi vid asfaltsverket i Forserum.

 

Nyckelord

 

• Asfaltstillverkning
• Energiåtervinning
• Miljö
• Rökgas
• Stökiometri
• Värmeväxlare
• Vattenånga

 

Skanska expressed a wish to investigate if it is possible to reduce the lost of energy that occurs during production of asphalt. Exhaust gas contents a lot of energy. The issue has arisen at responsible for the production. The knowledge about exhaust gas and the distribution of energy has been limited, although energy has been discussed over the years. Skanska has as objective to become a green company and therefore energy saving is of great importance, both for the environment and the economic. I focused on investigate the energy of the exhaust gas and how the energy is divided in the exhaust gas. The purpose was to create basic data for decisions-making for energy recovery.

 

The efforts resulted in a programme in order to calculate the distribution of energy in the exhaust gas and provide Skanska with some proposal for energy-saving. The report includes two concepts for preheating of the gas mixture.

 

 

Keywords:

• Asphalt
• Energy-saving
• Enviroment
• Exhaust gas
• Stoichiometric
• Heatexchanger
• Aqueous steam

Massa- och pappersindustrin i Sverige stod för 51 % av den svenska industrisektorns totala energianvändning år 2015. Det gör det extra viktigt för svenska massa- och pappersbruk att dokumentera sin energianvändning med jämna mellanrum för att identifiera var och hur energin används, en så kallad energikartläggning. På så vis kan brister i systemet identifieras och eventuella åtgärder sedan tas fram. Denna studie utfördes på Katrinefors bruk som är placerat i Mariestad och är ett av tre mjukpappersbruk som koncernen Metsä Group har i Sverige. På Katrinefors bruk används både returfibrer och nya träfibrer för att producera mjukpapper i form av bland annat toalett- och hushållspapper. En energikartläggning av Katrinefors bruk utfördes där brukets totala energianvändning år 2015 identifierades genom att analysera Excel dokument som bruket använder för att dokumentera sin energianvändning. Vidare studerades värmeåtervinningen av den våta luften från en av pappersmaskinernas yankeekåpa för att ta reda på om ytterligare energi skulle kunna hämtas ur en av värmeväxlarna för användning i uppvärmningssystemet. Massbalanser över yankeekåpan ställdes upp för att identifiera massflödet av luft och luftens vatteninnehåll. Energi- och massbalanser tillsammans med temperaturmätningar användes för att identifiera energiinnehållet i luften vid olika steg i värmeåtervinningsprocessen. Beräkningar utfördes för hur mycket vatten som skulle krävas för att befukta luften till mättat tillstånd. Det antogs att om luften gjordes mättad på vatten skulle kondensationen öka i efterliggande värmeväxlare och på så vis skulle värmeöverföringen också öka. Energikartläggningen visade att pappersmaskinerna och avsvärtningsanläggningen var brukets stora energianvändare. Energikartläggningen visar också att förbättringar gällande energianvändningen på bruket utförts sedan 2010 med en stadigt minskande energianvändning per ton producerat papper per år. Resultaten från beräkningarna gällande värmeåtervinningen visar att energiinnehållet i luften skulle räcka för att täcka uppvärmningen av samtliga byggnader. Resultaten visar dock också att värmeväxlaren som studerades troligtvis inte är tillräckligt stor utan den skulle behöva kompletteras eller bytas mot en ny värmeväxlare. Åtgärderna framtagna i denna studie skulle fortfarande vara möjliga att implementera utan att komplettera eller byta ut den befintliga värmeväxlaren. Då krävs en fortsatt studie som undersöker värmebehovet byggnad för byggnad för att ta reda på om en del av den totala uppvärmningen skulle kunna täckas av de åtgärder som presenteras i denna studie.
The pulp and paper industry in Sweden accounted for 51% of the Swedish industrial sector's total energy consumption in 2015. This makes it particularly important for the Swedish pulp and paper industries to document their energy on a regular basis to identify where and how energy is used, a so-called energy audit. This allows for the weaknesses in the system to be identified and measures to fix them can then be developed. This study was performed on Katrinefors mill, which is located in Mariestad and is one of three tissue mill that the group Metsä Group has in Sweden. Katrinefors mill uses both recycled fiber and virgin wood fibers to produce tissue paper in the form of toilet paper and paper towels among others. An energy audit on Katrinefors mill was performed where the mill's total energy consumption in 2015 was identified by analyzing Excel documents used by the mill to document their energy usage. The heat recovery system for the wet air from one of the paper machines Yankee hoods was also studied to see if additional energy could be extracted from one of the heat exchangers for use in the heating system. The mass flow of air and water through the Yankee hood was calculated using mass balances. The energy content in the air at different positions in the heat recovery system was established using energy- and mass balance calculations together with dry- and wet bulb temperature measurements. Calculations were performed for the amount of water that would be required to humidify the air to a saturated state. It was assumed that if the air were to be saturated that the heat transfer in the heat exchanger would increase due to a higher rate of condensation. The energy audit showed that the paper machines and deinking plant was the mill's largest energy users. It also showed that the improvements made at the mill since 2010 have led to a steadily declining energy usage per ton of paper produced per year. The results of the calculations regarding the heat recovery shows that the energy content of the air would suffice to cover the heating of all buildings that otherwise would rely on steam. The results show, however, that the heat exchanger studied probably is not big enough and that it would need to be supplemented or replaced by a new heat exchanger. The actions developed in this study could still be possible to implement without supplementing or replacing the existing heat exchanger. This requires a further study investigating the heating requirements for the each building individually to see if a portion of the total heating could be covered by the measures presented in this study.

Ventilationsbranschen är i nuläget, som så många andra branscher, i ett utvecklande stadie. Aggregaten optimeras för att visa sin kvalité genom olika klassificeringar inom relevanta områden. Det interna läckaget i aggregaten är ett av dessa områden. För att ventilationsenheterna skall erhålla en sådan klassificering krävs ett bevis där en genomförd läckagetestning har genomförts. Dessa tester görs enligt den Europiska standarden vilket innefattar två metoder. I detta examensarbete har de två metoderna spårgasmätning och trycksättningsmätning studerats genom en litteraturstudie och sedan jämförts. Slutsatser som har konstaterats i rapporten är att spårgasmätningen beskriver luftens väg och läckaget på ett mer trovärdigt sätt då mätningsmetoden genomförs under normala tryckförhållanden. Studenterna har sedan arbetat vidare med att applicera en förenklad metod av spårgasmätning. Litteraturstudien som genomförts har utvidgat förkunskaperna om hur mätningsmetoden genomförs och har därför legat till grund för hur den alternativa mätningsmetoden utvecklats. Den alternativa metodens validitet och reliabilitet har testats genom experiment som redovisas i resultatdelen. Den alternativa metodens funktionssätt bygger på spårgasmetodens teori. Skillnaden mellan de båda är att istället för att tillföra en spårgas i frånluftskanalen, tillsätts en vätska med en avdunstningsyta som ökar upp koncentrationen av VOC. Detta för att gasmängden vid spårgasmätningar ofta är stor vilket utgör en stor kostnadspost. Den valda vätskan är citronkoncentrat då detta innehåller limonen som en VOC-mätare känner av.  Detta medför att företagets egna VOC mätare kunnat användas vilket besparar företaget att köpa in mätutrustning. Slutsatser som åstadkommits från experimenten visar dock att koncentrationen VOC som den valda vätskan avdunstar avtar med längden den transporteras. Detta gör vätskan till oanvändbar för mätningsmetoden. Dock visar den alternativa mätningsmetoden potential att fungera då stabila VOC koncentrationer har åstadkommits från vätskan. Detta innebär att om en vätska med önskvärda egenskaper används kan den alternativa mätningsmetoden ge relevanta resultat.

Behovet av att kunna lagra energi blir allt större och nödvändigare i takt med utvecklingen och användningen av de förnyelsebara energikällorna. Bergrumslagring är en beprövad metod som oftast används för att säsongslagra värme från fjärrvärme. Tidigare har ett examensarbete på PiteEnergi utförts med mål att undersöka om det är möjligt att lagra fjärrvärme från ett lågtempererat nät på Haraholmen i ett närliggande bergrum. Resultatet blev att det fanns goda förutsättningar men vid urladdning fanns en stor mängd energi fortfarande kvar i bergrummet. Detta arbete är en fortsättning på det, att undersöka om det är möjligt att nyttja även den lågvärdiga energin i bergrummet med en nedsänkt värmeväxlare. Den nedsänkta värmeväxlaren har i detta examensarbete konstruerats och resulterade i 3 mil långa stålrör, uppdelade i fem parallellkopplade värmeväxlare med ytterdiametern 89 mm.  Den nedsänkta värmeväxlaren som i detta projekt är konstruerad har en återbetalningstid på 10 år och en livslängd på 30 år. Vinsten av investeringen skulle efter 30 år vara ungefär 30 miljoner kronor. Ungefär 1 GWh mer än tidigare är möjligt att årligen ta ut med en nedsänkt värmeväxlare, jämfört med en klassisk som endast nyttjar den högvärdiga energin i bergrumsvattnet som är tillräckligt varmt att köra direkt ut på fjärrvärmenätet.
As the development and use of renewable energy sources grow, the need for energy storage is becoming increasingly important. Rock storage is a tried and tested method most commonly used to store seasonal heat from district heating. A previous degree project was carried out at PiteEnergi, with the aim of investigating whether it is possible to store district heating from a low-temperature grid at Haraholmen in an adjacent cavern. The conclusion was that there are good conditions for rock storage, but when discharging there were still a lot of energy left in the cavern. This degree project is a continuation of a previous work, to investigate the possibility of using a submerged heat exchanger to utilize even the low energy left in the underground caverns. The submerged heat exchanger has been designed in this thesis and resulted in 30 kilometre long steel pipes, divided into five parallel coupled heat exchangers with the outer diameter of 89 mm. The immersed heat exchanger constructed in this project has a payback time of 10 years and a life expectancy of 30 years. After 30 years, the profit from the investment would be about 30 million SEK. Compared to a classic heat exchanger, the submerged heat exchanger has the possibility of annually charging about 1 GWh more than before. This compared to a classic heat exchanger that only uses the high-quality energy from the water in the underground cavern that is hot enough to run directly to the district heating network.

En energikartläggning har gjorts hos Chips AB för att undersöka hur energin fördelas över de olika produktionslinjerna. Energianvändningen från processer som är gemensamma för alla produktionslinjer har också undersökts. Energianvändningen för dessa har fördelats över pro- duktionslinjerna eftersom produkterna även ska bära upp dessa energikostnader. Där det vi- sade sig att chipslinjen använder överlägset mest energi under ett år, 13 200 MWh, men den linjen körs mest också. Näst störst energianvändning hade moslinjen som bara låg på 6 600 MWh. När energianvändningen beräknades per producerat kilogram visade det sig att det var moslinjen som använder mest energi, 2,75 kWh/kg. Från energianvändningen beräknades kostnad och koldioxidutsläpp, både totalt och per pro- ducerat kilogram. Här visade det sig att moslinjen även har högst koldioxidutsläpp och högst kostnad per producerat kilogram. Chipslinjen har näst högst koldioxidutsläpp per producerat kilogram, men det är de friterade produkterna från PF2-linjen som har näst högst kostnad per producerat kilogram. Det beror på att det är olja som används till fritösen i PF2-linjen. Flera åtgärdsförslag för att minska energianvändningen har tagits fram. Det var två skorstenar som hade mycket överskottsvärme som kan användas, chipsfritösen och PF1-fritösen. De bästa förslagen skulle vara att använda denna överskottsvärme till uppvärmning av lokaler och tappvarmvatten samt uppvärmning av blanchörvatten. Tillsammans skulle detta i bästa fall kunna ge en årsbesparing på ungefär 516 000 € och ändå ha en återbetalningstid under ett år. Andra åtgärdsförslag som också undersöktes var förvärmning av luften till chipspannan, absorptionskyla och elproduktion, men dessa förslag hade mindre besparingspotential och längre återbetalningstid än det första förslagen.
An energy analysis has been made at Chips AB to investigate how the energy is distributed over the various production lines. Energy from processes common to all production lines have also been investigated. Energy use for these have been distributed over the production lines since the products also should carry these energy costs. There, it is shown that the potato chips line is using by far the most energy in a year, 13,200 MWh, but it is the line that runs the most too. The potato mash line had the second largest energy use, at 6,600 MWh. But when the energy usage was calculated per kilogram produced, it turned out that it was the potato mash line that use the most energy, 2.75 kWh/kg. From the total energy use the cost and carbon emissions were calculated, both in total and per produced kilogram. Here it showed that the potato mash line also has the highest emissions of carbon dioxide and the highest energy cost per kilogram produced. It is also the potato chips line that has the second highest emissions of carbon dioxide per kilogram produced, but it is the fried products from the PF2 line that has the second highest energy cost per kilogram pro- duced. This is because the fryer in the PF2 line uses oil to heat up the frying oil. Several proposed measures to reduce energy use have been developed. Three of the chimneys that were measured at Chips AB had a lot of excess heat that can be used, it was the potato chips fryer, the PF1 boiler and the PF1 fryer. The best proposed measures is to use the excess heat for space heating and domestic hot water and to heat the blanching water. Together, these measures could at best be able to provide an annual saving of approximately € 516,000, and still have a payback period of less than a year. Other proposed measures that also were inves- tigated were preheating of the air to the potato chips boiler, absorption cooling and power generation, but these proposals had less savings and longer payback periods than the first pro- posals.

Den genomsnittliga energianvändningen för badhus på 403 kWh/m2 vilket gör denna lokaltyp till den mest energikrävande i Sverige. Detta examensarbete visar att användning av värmeväxlare generar stora energibesparingar vilket minskar den totala kostnaden för vattenuppvärmning i badanläggningar. Genom att samutnyttja olika anläggningars resurser (t.ex kylanläggningar för ishallar) kan värmetillförseln för vattenuppvärmning nästintill vara gratis.

Idag står världen inför stora utmaningar när det kommer till tackla problematiken kring utökade miljöproblem och konsekvenserna som dessa medför. Det mest kritiska problemet på global skala har identifierats som utsläpp av växthusgaser som bidrar till en förstärkt växthuseffekt genom förhöjda medeltemperaturer på jorden. Stor del av utsläpp av växthusgaser är idag kopplat till fossilbaserad elproduktion. Inom EU produceras idag nästan hälften av all el genom förbränning av fossila bränslen så som naturgas och kol. Det är därför av stor vikt denna typ av produktion fasas ut, men också att elanvändningen hos konsumenter minskas. Med bakgrund av förstärkta klimathot och ökad konkurrens så pågår en ständig utveckling inom marknaden för hushållsapparater mot att tillverka mer energieffektiva lösningar. Inom området för utveckling av diskmaskiner på ASKO Appliances AB utreds möjligheterna kring att minska elförbrukningen i sina maskiner. En föreslagen lösning till detta är att komplettera maskinerna med en värmepump för uppvärmning av diskvattnet istället för enbart ett konventionellt elelement. Studier har visat att denna metod för vattenuppvärmning kan minska elförbrukningen upp till 24 %. Lösningen innebär att en kondensor formad som en spole placeras i maskinens bottenbrunn för att avge värme till det förbipasserande diskvattnet. I detta arbete läggs fokus på kondensor-enheten i värmepumpsystemet och dess geometri, med syftet att utvärdera möjligheterna kring förbättrad värmeöverföring till vattnet genom att simulera olika geometrier på kondensorn. I arbetet används programvaran COMSOL Multiphysics för att skapa en 3D-modell över problemet och simulera olika geometrier och förutsättningar. Modellen valideras genom jämförelse med experimentellt framtagna data. Genom flödessimuleringar undersöks komponentens effektavgivning vid förändringar av kondensorns diameter, rördiameter samt ökat avstånd mellan varven (pitch) och antal varv i spolen. Resultat presenterade i denna studie visar att det går att förbättra kondensorns effekt med jämfört med grundutförandet om rördiametern ökas. Ett alternativ innebär att antalet varv på kondensorn behålls enligt grundutförandet och att diametern ökas med 3 mm vilket genererar en effektökning motsvarande 22 %. Ett andra alternativ är att ta bort ett varv på kondensorn och öka diametern med 4,5 mm vilket resulterar i 24 % effektökning. Undersökningen om att öka avstånden mellan varven visar att kondensorns effekt avtar när avstånden blir större. Genom analyser av flödesdistributionen runt om kondensorn har det konstaterats att denna effekt uppstår på grund av utloppets karaktär som ger upphov till stora områden med låga hastigheter i brunnen. Diskussion har förts kring hur detta kan förebyggas och det finns god potential till vidarestudier inom frågan.
Today, the world is faced with major challenges when dealing with environmental problems and their consequences. The most critical issue on a global scale has been identified as greenhouse gas (GHG) emissions that contribute to the enhanced greenhouse effect through elevated average temperatures around the globe. A large part of GHG emissions is linked to fossil-based electricity production. Within the EU, almost half of all electricity is produced by combustion of fossil fuels such as natural gas and coal. It is therefore of great importance that this type of production is phased out, but also that the consumption of electricity by consumers is reduced. In the domestic appliances industry, continuous development towards more energy-efficient solutions has been happening in response to climate change threats and stiff competition in the global marketplace. In the field of dishwasher development, ASKO Appliances AB investigates the possibilities of reducing electricity consumption by their machines. A suggested solution is to supplement the machines with a heat pump for heating the wash water instead of only a conventional electrical element. Studies have shown that this method of water heating can reduce electricity consumption by up to 24%. The solution means that a coil-shaped condenser is placed in the bottom-well of the machine to deliver heat to the bypassed water. In this work, focus is placed on the condenser unit in the heat pump system and its geometry, with the purpose of evaluating the possibilities for improved heat transfer to the water by simulating different geometries on the condenser. In this work, the COMSOL Multiphysics software is used to create a 3D model over the system and simulate different geometries and conditions. The model is validated by comparison with experimental data. Flow simulations evaluates the emitted power of the component when changing the diameter of the condenser, pipe diameter, and increased distance between the turns (pitch) and number of turns in the coil. Results presented in this study show that it is possible to improve the condenser-performance in comparison to the original design, if the pipe diameter is increased. One alternative means that the number of turns on the condenser is maintained according to the original design and the diameter is increased by 3 mm, which generates a 22 % increase of heat transfer rate. A second option is to remove one turn on the condenser and increase the diameter by 4.5 mm, resulting in a 24% increased heat transfer rate. The analysis of increasing the distance between the turns shows that the condenser’s heat transfer decreases as the distances increase. By analyzing the flow distribution around the condenser, it has been found that this effect occurs due to the nature of the outlet, which causes large areas with low velocities around the condenser. Discussion has been made on how this can be prevented and there is good potential to conduct further studies in the matter.

In the south-east part of the district heating network in Luleå, LKAB:S facility for de-icing their trains transporting iron ore is situated. The de-icing is done by sprayning the trains with hot water. The hot water is stored and heated in a basin, heated by district heating. When the de-icing starts the temperature in the basin drops and to restore it more heat is supplied from the district heating network. This results in peaks in the heat demand which causes high flows in the district heating system. The pipes in the district heating system are under-dimensioned and the high flows thereby causes high pressure gradients and a low pressure difference in the district heating grid. The objective of this project is to even out the peaks in the heat demand from the de-icing facility in order to minimize the maximal flows and improve the pressure difference in the grid. This was done by developing a heating strategy for the facility, using the basin to store energy as hot water. The strategy resulted in lower maximal peaks, where the highest peak during the studied period was reduced from 2430 kW to 1560 kW. In order to improve the return temperature in the gridfrom the facility a new heat-exchanger was dimensioned. The impact of these changes on thedistrict heating grid in Luleå was examined by simulations of the grid in the simulation software Netsim. These simulations showed that the pressure difference at the de-icing facility increased from 50 kPa with the current system to 200 kPa with the proposed changes. An investment assesment was conducted with respect to the heat exchanger for LKAB. It shows that the yearly flow costs are reduced and that the investment would be repayed within one to three years.

In the current situation is the straight tube cutter, that provides Luvata’s line of large recoolers with copper tubes, manually operated. To prevent damages and facilitate mounting the tubes must be properly arranged when they leave the machine. This report aims to investigate and present an automated solution where the operator does not need to participate in the process. A number of theories have been drawn up and tests have been done. The results show that the in principle best solution is to have a leaning carrier that’s automatically height-adjusted by two lift tables underneath. The height adjustment keeps a constant distance between the top tube layer and rollover protection bars on the machine. That is done to allow the carrier to have a high enough angle to ensure that the tubes roll down even if they aren’t completely straight, but without rolling over the previous tubes. To evaluate the solutions Ulrich and Eppingers method for Concept scoring was used. This method means that the various solutions are scored and weighted based on a number of criteria’s, and the output is measurable results.

This thesis is based on a case study for the real estate manager Mimer in Västerås. Mimer provides a great deal of this city’s rental apartments. Many of their buildings have ventilation systems with a type of heat-recovery called “heatpipe”. This case study focuses on two buildings which have certain problems with these heatpipes. The recovery rates of the existing systems are low, and one building suffers from a warm indoor climate in the summertime. Problems with the indoor climate seem to stem from a faulty installation of the heatpipe. This building does also have considerably higher energy consumption than the other one, which leads suspicions to overloaded fan motors.

 

The main purpose of this study is to retrieve information about the present situation energy- and ecomonywise. A new type of heat recovery and new fans has been chosen by Mimer in order to calculate expected new energy consumption for these buildings. These values will lead to a few LCC calculations which show life cycle costs for the existing systems and the new systems. Based on the LCC calculations one or more options will be chosen as a recommended action for the ventilation systems. The recommendations will be analysed and discussed from different point of views that are relevant for a real estate manager.

Sweden’s energy consumption is divided into three major sectors. One of them is the industry sector. One third of Sweden’s energy consumption is converted in the industries. The chemical industry is one of those industries with great energy needs. This thesis looks into energy efficiency in industry, in particular the plastics manufacturing industry. Efficiency concerning heat exchangers, their fouling resistance and also pumps. This thesis also relates to the industry in the big picture as heat exchangers and pumps are widely used and these has a great energy and environmental efficiency. This thesis presents an algorithm especially developed for this issue. The thesis has been written by dividing the work into measurements and data, implementation and analysis. The result of this thesis is an Excel-sheet that may be used to calculate the fouling resistance in a plate heat exchanger.
Sveriges energianvändning är uppdelad i tre stora sektorer. Ett av dem är industrin. En tredjedel av Sveriges energiförbrukning omvandlas inom industrierna. Kemiindustrin är av dem industrier som har stort energibehov. Detta examensarbete tar upp effektivisering inom industrin, närmre sett plasttillverkningsindustrin. Effektiviseringen berör värmeväxlare och dess foulingresistans och även pumpar. Examensarbetet kan spegla industrin i den stora bilden då värmeväxlare och pumpar finns väldigt utspritt och effektiviseras dessa har en stor energi och miljöeffektivisering gjorts. För att energieffektivisera inom detta examensarbete har en beräkningsalgoritm tagits fram. Arbetet har delats upp i mätvärden, beräkningar genomförande och analys. Resultatet blev en Excel-ark som kan användas för att beräkna foulingresistansen i en plattvärmeväxlare.

Sverige har målsättningen att sänka energianvändningen med 20 % till 2020 och för att lyckas med det behöver bland annat bostadssektorn dra sitt strå till stacken. Sedan miljonprojektet finns det ett stort antal flerfamiljshus med hög energikonsumtion och ett sätt att minska den är att installera frånluftsvärmepump. I det för projektet aktuella fallet ägs huset av kommunen som också äger fjärrvärmenätet som huset är anslutet till. Vid installation av frånluftsvärmepumpar i kombination med fjärrvärme kan problem med förhöjd returtemperatur till fjärrvärmenätet uppstå. Projektets mål har varit att identifiera besparingspotentialen hos olika installationsalternativ och att se hur de påverkar returtemperaturen till fjärrvärmenätet. Med simuleringar har fastslagits att den största besparingspotentialen finns när frånluftsvärmepumpen får arbeta mot uppvärmning av radiatorvattnet samt momentan uppvärmning av tappvattnet. Denna inkoppling leder också till god avkylning. Bäst avkylning leder dock en liknande inkoppling men med värmelager för tappvattnet. Känslighetsanalysen gör gällande att en höjning av elpriset ger en viss försämring av besparingen och en höjd framledningstemperatur från frånluftsvärmepumpen gör också att besparingen minskar. En sänkning av framledningstemperaturen för radiatorkretsen leder till en ganska stor ökning av besparingen.

Purpose: This degree project aims to see how the energy demand from active heating of detached houses can be improved to meet the energy performance requirements set for nearly zero-energy buildings by Boverket (The Swedish National Board of Housing, Building and Planning). Method: To accomplish this, the benefits from two different energy-saving installations are studied: bedrock heat pumps and heat exchangers in Heat Recovery Ventilation Systems (HRV-systems). These are then compared in a new and an older detached house with very different heat losses. There are several reports of energy-saving systems in detached houses. What distinguishes this work is that it compares the specific results from the added energy-saving system depending on whether it was added first or last. The older detached house is an important part of this work as it represents a possible impact on parts of the existing housing stock with a similar technical standard. The energy balance for the buildings is calculated monthly with all contributions from passive heat considered, and with the energy demand for active heating as the main result. Results: It is very difficult to meet the energy performance requirements for an older detached house without extensive measures or renovations. The HRV-system had a low to very low impact. Both types of detached houses have a lot to gain from an investment in bedrock heating, especially the older one that has high energy demands. However, the new detached house with a higher technical standard in the building envelope, was the only one to meet the energy requirements with the bedrock heat pump on its own. Conclusion: Bedrock heating can be a very profitable investment as it provides heat both for the active heating of the building as well as for the domestic hot water. In order to meet tougher energy requirements, the bedrock heat pump may need to be accompanied by an improved and more energy-efficient building envelope and the supply of self-produced electricity, such as solar cells. HRV-systems require a good air tightness and an energy-efficient building envelope to be profitable. In older detached houses, it is not a profitable investment, as it does not have sufficiently large proportions of controlled ventilation to work with. In newer houses the proportion of controlled ventilation is bigger, but the amount of heat loss that can be affected is still not as big as the energy savings a bedrock heat pump can bring.

Världens energianvändning är en central del i rådande klimatförändringar och smarta tekniklösningar tillsammans med nya beteendemönster är våra bästa verktyg för att minimera vår påverkan på planeten, däribland mest omtalat användningen av fossila bränslen. Detta arbete har utförts i samarbete med Caverion på beställning av Alimak group AB i Skellefteå, med syfte att undersöka gångbarheten i ett byte av värmekälla på en av Alimaks fastigheter, ifrån oljeeldning till fjärrvärme. Målet för arbetet har varit att ta fram ett konkret åtgärdsförslag, med tillhörande ekonomisk analys av lönsamheten i framlagt förslag. Genom undersökningar i form av litteraturstudier, beräkningar och platsbesök fastslogs fastighetens huvudsakliga effektbehov och ett helt nytt värmesystem dimensionerades. Energianvändningen beräknades varpå de teoretiska driftkostnaderna kunde tas fram och jämföras mellan dagslägets värmesystem samt med det förslagna åtgärdspaketet och dess kostnader. Resultatet blev ett komplett åtgärdsförslag där en investering på ungefär 555 Tkr innebär att fjärrvärme installeras på fastigheten och ett helt nytt värmedistributionssystem etableras. Tanken är att använda moderna fläktluftvärmare för att cirkulera rumsluften och värma upp den så att effektbehovet tillgodogörs med godtycklig marginal mot de osäkerheter som finns beräkningarna inbördes. Det föreslagna värmesystemet utmynnar i väsentligt minskade driftkostnader som betyder en årlig besparing på 380 Tkr med det nya värmesystemet och 480 Tkr om även ventilationen byggs om enligt Caverions förslag samtidigt. Vidare erhålls även en minskad klimatpåverkan av cirka 244 ton koldioxid per år. Utöver dessa huvudsakliga fördelar med förslaget så erhålls också en helt ny nivå av driftsäkerhet, reglerbarhet och översikt av anläggningen som i dagsläget inte finns. Med modern teknik kan hela värmesystemet styras centralt och automatiskt, samt kopplas ihop med förslaget ventilationssystem för en helt automatiserad drift av anläggningen.
The current energy usage worldwide is playing a central part in polluting the atmosphere and accelerating climate change. Intelligent technical solutions coupled with new behavioral patterns are our best tools to battle climate change and minimize our impact on the planet. Amongst these innovations and changes to our lifestyle, a central part is our usage of fossil fuels, of which usage is being restricted by governments worldwide, commonly via taxes. This forces us to reinvent ourselves and search for other options where we can, to minimize both our costs and our emissions of greenhouse gases.   Alimak in Skellefteå is currently finding themselves in a similar situation, and therefore requested a proposal for a new heating system on one of their properties to be delivered by Caverion via this report. The task at hand was to investigate the viability of changing out their current heating sources, three oil-furnaces to a new district heating powered system, and come up with a concrete proposal for a solution, and evaluate the economical profitability. Through a broad study of literature on the subject and several trips to the property to examine it, the heating power required to maintain an arbitrary indoor climate was calculated, with respect to the buildings shell, ventilation and infiltration. With this accomplished an entirely new heating system could be dimensioned to fit the property based on the given conditions. With this all done, the buildings annual energy consumption could be calculated and from that the theoretical operational costs emerged, to be compared with the oil-furnaces of today. The results of it all, is a proposal for a complete new heating package including fan-heaters, piping, control system and district heating substation. Amounting to an investment of 555 000 SEK, the system is deemed adequate to maintain a comfortable climate and circulate the warm air throughout the entirety of the rooms wherein the heaters are placed, and provide a sufficient margin of power given the uncertainties within the calculations. The investment turns out to lower the operational costs significantly, and an estimated 380-480 000 SEK will be saved annually depending on which of the options are chosen. Furthermore since this means that none of the oil-furnaces will remain, all the carbon dioxide emissions associated with heating the building are eliminated, previously amounting to a rough 244 tons annually in previous years. Needless to say this is a phenomenal gain for the environment. In addition to these main advantages of the proposal, there is also the completely enhanced level of operational reliability, controllability and overview of the plant that has previously not been available. With modern technology, the entire heating system can be controlled centrally and automatically and together with the proposed ventilation system the entire operation of building can be run fully automatically.

The purpose of this report is to investigate the possibilities with drain water heat recovery (DWHR) in residential buildings. Information and relevant theory has been collected and summarized in this report. Calculations have been done for given scenarios to evaluate profits. DWHR heat exchangers use simple technology and have long life-time. The heat exchanger is connected to outgoing drainage pipe and incoming cold-water supply so countercurrent flow is accomplished. This makes it possible to increase the temperature of the incoming cold-water and thereby decrease the amount of energy used to heat water. There are mainly two types of models on the markets, vertically and horizontally heat exchangers. DWHR can be cost-effective if installed during new constructions or renovation, otherwise installation costs can be quite expensive. An installation of a DWHR-unit means no increasing risks of bacteria growth (legionella). Approximately 20 % of the energy used to heat hot-water can be counted as internal heat gain, with a DWHR heat exchanger the amount increases which will result in less energy consumed in the room heating system. More development of existing models is required to reduce the prices and spread information. A big advantage with DWHR is that the energy need for heating water is quite constant during the whole year compared to other demands, for example room-heating. Results from calculations in this report show that a reduction of 43 % of the heating demand for hot-water could be made in a normal family house and 17 % reduction could be made in a residential building with fifty apartments.
Syftet med arbetet är att undersöka möjligheterna med att återvinna värme från spillvatten i bostäder. Fakta och relevant teori inom området har samlats ihop och sammanfattats i denna rapport. Egna beräkningar har gjorts för att utvärdera hur mycket det är möjligt att återvinna. Tekniken för spillvattenvärmeväxling är enkel och växlarna håller i regel länge och kräver inget underhåll. En spillvattenvärmeväxlare kopplas in så att motströmsvärmeväxling uppnås. En växlare ansluts till utgående spillvattenledning och inkommande kallvattenledning. Ett problem är att de större växlarna för flerbostadshus kan vara platskrävanade och dyra. En installation av en växlare lämpar sig bäst vid nybyggnation för både småhus och flerbostadshus. Vid renoveringar av miljonprogrammen som uppfördes på 1960–70-tal finns det goda möjligheter att installera spillvattenvärmeväxlare då man genom exempelvis en stamrenovering gör ingrepp på befintliga ledningar, detta kan minska installationskostnaderna. Det finns inga tillkommande risker för legionellabakterier med spillvattenvärmeväxlare. Mer utveckling borde ske inom området så att nya modeller tillkommer. För nuvarande är den vertikala växlaren liten och passar bäst i småhus medan den horisontella växlaren passar bättre vid större anläggningar, med utveckling kan modellerna anpassas så de kan fungera oavsett användningsområde. I småhus bör man i första hand titta på andra åtgärder att för att minska energiförbrukningen, exempelvis driftoptimering, tätning av fönster, tilläggsisolering av vind m.m. En spillvattenvärmeväxlare kan istället vara ett alternativ för ett lågenergihus eller passivhus där vanliga åtgärder redan vidtagits. Ungefär 20 % av energiåtgången för tappvarmvatten kan tillgodoräknas som internvärme, med en installerad spillvattenvärmeväxlare ökar denna del vilket är bra då mindre effekt krävs till värmesystemet. En stor fördel som kan ses med spillvattenvärmeväxling är att tappvarmvattenförbrukningen är relativt konstant under året till skillnad från exempelvis värmebehovet. Utifrån givna scenarion visade beräkningarna i denna rapport att 43 % kunde besparas i småhus och 17 % i flerbostadshus.

Potentialen för nyttiggörandet av spillvärme hos två metallindustrier utvärderas. Det ena företaget härdar stål med vatten och det andra gjuter aluminiumtackor i vattenbad och sprayar även vatten som bildar fuktig luft. Vattnet, ej det sprayade, kyls sedan i kyltorn för att kunna återanvändas i processerna. Sankey-diagram för båda företagen presenteras för att tydligt presentera energiflödena i processerna. Värmeåtervinningsförslag presenteras med gasolkostnadsbesparings exempel. Investeringskostnader och återbetalningstider har ej utvärderats. Teoridelen och metoden är användbar för den som vill utvärdera potentialen för värmeåtervinning hos industrier som använder vatten i olika typer av kylprocesser. I teorin presenteras elproduktions metoder för låga temperaturer, dock ansågs inget av företagen vara lämpliga för elproduktion. Värmeåtervinningsförslagen som presenteras innefattar golvvärme, luftvärmare, fjärrvärmeintegrering och värmelager.

För bostäder finns det underlag och rekommendationer om sannolikt flöde för tappvarmvatten. Underlag saknas för idrottsanläggningar där flera personer går och duschar samtidigt, efter t.ex. en lagaktivitet eller idrottslektion. Problem för projektörer idag är att de inte vet hur stort tappvarmvattenflöde de kan förvänta sig, detta slutar ofta i överdimensionerad effekt på värmeväxlaren och överdimensionerade komponenter. Syftet med examensarbetet har varit att genom flödesmätningar på fyra idrottsanläggningar, utreda om det går att påvisa något samband och arbeta fram ett underlag för att beräkna sannolikt flöde vid olika antal tappställen i idrottsanläggningar.   Mätningar har utförts på tre sporthallar av varierande storlek och ett badhus i Luleå regionen. Sporthallarna har 91,39 och 32 tappställen, badhuset har 28 tappställen. Mätningarna har skett över en och två veckors perioder och har utförts med en ultraljudsmätare med en minuts samplingsintervall. Mätdata för varje fastighet har utvärderats för att sedan sammanställas till två ekvationer som ska fungera som underlag vid framtida projekteringar för sporthallar, och en ekvation för badhus. Rekommendationerna ska vara behjälpliga vid dimensionering av sannolikt flöde, effekt för värmeväxlare och styrventil för fjärrvärmen.   För badhus rekommenderas det sannolika flödet att beräknas med nedanstående ekvation. Där  är antalet duschar i allmänna omklädningsrum.  är normalflödet för duschblandarna i de allmänna omklädningsrummen. Om centralblandare finns i fastigheten kan  sättas till 0,085 l/s.  är det sannolika flödet för resterande tappställen i fastigheten och beräknas med en väl etablerad projekteringsmetod.   För sporthallar har två ekvationer tagits fram från mätdata. En som relaterar det sannolika flödet mot antal duschar i allmänna omklädningsrum, en som relaterar mot totala antalet tappställen i fastigheten. Projektören får själv avgöra vad det kommer vara för verksamhet i fastigheten och bestämma vad som passar bäst som underlag. Ovanstående ekvation är kopplad till allmänna duschar. Där x är antal duschar i de allmänna utrymmena.               Ovanstående ekvation är kopplad till totala antalet tappställen i fastigheten. Där x är antal tappställen i fastigheten som förbrukar tappvarmvatten.
For residential buildings there are equations and guidelines how to calculate the dimensioning flow for tap hot water. These types of calculation methods however does not exist for sports facilities where a large group of people shower simultaneously, for example, after a sport activity or a physical education lecture. The problem today is that the engineers doesn’t know exactly how to estimate the dimensioning flow, therefore the existing methods often results in over dimensioned heat exchangers and valves. The purpose with this bachelor thesis is to perform flow measurements on four sport facilities of different sizes. Determine if there are any correlation between them, and elaborate guidelines on how to estimate the dimensioning flow with different number of tap valves in the facilities.   Measurements have been made on three sport auditoriums and one public bath. The sport auditoriums have 91, 39 and 32 tap valves each, and the public bath has 28 tap valves. The measuring period is one and two weeks for the facilities and the flow measurement instrument is an ultrasonic flowmeter with a sampling interval of one minute. Measurement data for each facility have been evaluated and then compiled into two equations that will function as guidelines for sport auditoriums, and one equation that will function as guideline for public baths. These recommendations will be helpful when dimensioning the tap hot water flow and the power of the heat exchanger and dimensioning the adjusting valve for the district heating hot water.   For public baths the equation below should work as a guideline to dimension the tap hot water flow, where  is the number of tap places for showering in the public dressing rooms, and  is the normal tap water flow from the mixers in the public dressing rooms. If there is a central thermostatic mixing valve in the facility,  can be set to 0,085 l/s.  is the dimensioning flow for the rest of the tap water valves in the facility and is calculated with a well-entrenched method. For sport auditorium two equations will work as guidelines to dimension the tap hot water flow. One equation is correlated to the amount of shower tap valves in the public dressing rooms, and the other one is correlated to the total amount of tap places in the facility.                The equation above is correlated to the amount of showers in the public dressing rooms, where  is the amount of tap places for showering in the public dressing rooms.                 The equation above is correlated to the amount of tap places in the facility, where  is the total amount of tap places that uses tap hot water in the facility.

På LKAB:s anläggning i Kiruna finns det tre kulsinterverk med tillhörande avgaspannor som tar tillvara på värmen i avgaserna från kulsinterverken. Dessa avgaspannor är huvudproducenterna av värme i det interna fjärrvärmesystemet som består av åtta olika flödeskretsar som är sammankopplade med värmeväxlare. För att balansera värmeproduktionen i systemet mot konsumtionen finns det oljepannor utplacerade i systemet som förbränner olja när det finns för lite tillgång på värme från avgaspannorna. Vid de tillfällen då värmeproduktionen är för hög i avgaspannorna finns det möjlighet att kyla bort överskottet mot ett klarvattensystem via tre kylvärmeväxlare som är placerade på flödeskretsarna i direkt anslutning till respektive avgaspanna. På grund av komplexiteten i systemet förekommer det att värme kyls bort i kylvärmeväxlarna samtidigt som det förbränns olja i systemet. Målet med examensarbetet är att finna åtgärder som kan minska mängden olja som förbränns samtidigt som det kyls bort värme från avgaspannorna. På grund av komplexiteten i systemet undersöks endast de tre flödeskretsarna i direkt anslutning till avgaspannorna samt deras koppling mot resterande system. Detta medför att antagandet gjordes att det inte finns några andra begränsningar som påverkar möjligheten att överföra värmen från avgaspannornas fjärrvärmeväxlare till förbrukarna i nätet. För att analysera problemet har timvärden för alla relevanta givare i systemet analyserats för 2018. Den onödiga oljeförbränning som sker samtidigt som det kyls bort värme har tagits fram genom att jämföra mängden som förbränns i hela systemet med summan av den värme som kylts bort vid samma tidpunkt i de tre kylvärmeväxlarna. I början av arbetet framkom att det finns en styrning som är kopplad mot avgaspanna 4 (AP4) som ser till att en del av värmen alltid kyls av mot kylvärmeväxlaren för att säkerställa temperaturen i klarvattensystemet. Enligt uppgift från LKAB gjordes antagandet i detta examensarbete att denna extra tillförsel av värme inte är nödvändig och antas därför vara möjlig att nyttja i fjärrvärmesystemet. Vidare påträffades flödesbegränsningar på sekundärsidan av fjärrvärmeväxlarna. Dessa var en del i styrningen av fjärrvärmeuttaget från avgaspannorna men analys visade att begränsningen hade bidragit till att öka oljeförbränningen i systemet genom att minska möjligheten till uttag av spillvärme. Under 2018 förbrändes 12,03 GWh olja samtidigt som värme kyldes bort från avgaspannorna, vilket motsvarar 67% av den totala oljeförbränningen under samma år. Om den avsiktliga bortkylningen skulle upphöra från AP4 skulle detta kunna minska till 10,75 GWh för 2018. Justering av flödesbegränsningarna som är angivna för fjärrvärmeväxlarnas sekundärflöden får en större betydelse. Om dessa skulle höjas från 320 m3/h till 380 m3/h för avgaspanna 2 och från 480 m3/h respektive 350 m3/h till 530 m3/h för avgaspanna 3 respektive 4 skulle den onödiga oljeförbränningen kunna minska till 5,75 GWh under 2018. Kombineras de två åtgärderna skulle det resultera i att endast 4,96 GWh olja skulle förbrännas under 2018 samtidigt som det kyls bort värme.
At LKAB's site in Kiruna, there are three pellet plants with associated systems for heat recovery that take advantage of the heat in the exhaust gases from the pellet plants. These three heat recovery systems are the main producers of heat for the internal district heating system, which consists of eight different flow circuits connected with heat exchangers. To balance the production of district heating in the system against the consumption, there are oil boilers placed in the system. These burn oil when there is too little heat available from the heat recovery system. On occasions when there is too much heat available at the heat recovery system, is it possible to cool off some heat to the process water system using three cooling heat exchangers. This heat exchangers are directly connected to the flow circuits close to each heat recovery system. Due to the complexity of the system operating situations sometimes occur where heat is cooled away to the process water at the same time as it is burning oil in the district heating system. The aim of the thesis is to find measures that can reduce the amount of oil burned while cooling heat from the heat recovery system. Due to the complexity of the system, only the three flow circuits closest connected to the heat recovery systems will be analyzed. Therefore the assumption was made that there are no other restrictions affecting the possibilities of transferring the heat from the district heating heat exchangers connected to the heat recovery systems to the consumers in the grid. To analyze the problem values for each hour during 2018 have been used for all relevant sensors in the system. The unnecessary oil combustion that has occurred while heat has been cooled off to the process water system has been defined by comparing the amount of oil combustion in the entire system during that time with the sum of the heat that cools of at the same time in the three cooling heat exchangers. At the beginning of the work, it was revealed that there is a control coupled to the flow circuit closest to pellet plant 4 which ensures that part of the heat always cools against the cooling heat exchanger, to ensure temperatures in the process water system. According to information from LKAB, an assumption is made that this heat can be used in the district heating system instead. It was also found flow restrictions on the secondary side of the three district heat exchangers. These restrictions were part of the control of the district heating outlet from the three flow circuits, but analysis showed that these limitations had caused an increase in the oil combustion by reducing the possibilities for extraction of waste heat. In 2018, combustion of oil produced 12.03 GWh heat at the same time as heat was cooled off from the heat recovery system, which corresponds to 67% of total oil combustion during the same year. If the intentional cooling to the process water system from pellet plant 4 ceased, this could be reduced to 10.75 GWh for 2018. Adjustments of the flow restrictions specified for the secondary side of the three district heat exchangers resulted in greater improvements. If these were raised from 320 m3/h to 380 m3/h for pellet plant 2 and from 480 m3/h and 350 m3/h to 530 m3/h for pellet plant 3 and 4, respectively, the unnecessary oil combustion could decrease to 5.75 GWh in 2018. Combining the two measures would result in only 4.96 GWh of oil being burned in 2018 while cooling heat to the process water.

Vid förbränning av bränslen med hög vatten- eller vätehalt följer mycket av förbränningsenergin med denfuktiga luften som lämnar skorstenen vid anläggningen. Ett vanligt exempel är förbränning av trädbränsleeller hushållsavfall i kraftvärmeverk. För att öka anläggningens verkningsgrad och samtidigt rena luftenfrån svaveldioxid och metaller kan en rökgaskondensering av skrubbertyp användas. Svalt vatten sprutasin i en fyllkroppsbädd och möter där de heta rökgaserna. När rökgaserna kyls frigörs energi genom attvattnet i rökgaserna övergår från ångfas till vätskefas, energi som t.ex. kan användas för att värmafjärrvärmenätets returledning. Det här arbetet har utförts på uppdrag av Hifab DU-teknik som det senaste året har utfört studier ochberäkningar på rökgaskondenseringen vid Kraftvärmeverket Torsvik vilket har lett till förbättradeffektivitet. Genom simuleringar och beräkningar i bl.a. Matlab har författarna till den är rapportenförsökt verifiera de siffror för optimalt kondensatflöde som DU-teknik beräknat samt tittat på hur anläggningen påverkas av förändrade flöden och temperaturer i fjärrvärmereturen. En stor del av arbetet har legat i att förstå teorin kring värmeväxlare samt energi i fuktig luft på djupet.Det teoretiska ramverket vi satt upp kan ses som en grundlig introduktion till ämnena och en fördjupningav det vanliga kursinnehållet under Högskoleingenjörsutbildningen i maskinteknik vid Linköpingsuniversitet. Målet med det förberedande metodarbetet har varit att hitta uttryck för de olika temperaturerna ianläggningen som gör det möjligt att simulera förändringar i anläggningen. Modeller har tagits fram för attmed hjälp av de ingående temperaturerna i en värmeväxlare kunna simulera och beräkna de utgåendetemperaturerna givet olika massflöden. Modellen har visat sig fungera väl för värmeväxlaren som ärkopplad mot fjärrvärmenätet. Vid beräkningarna av temperaturer ut ur fyllkroppsbädden har två metodertestats. Författaren har studerat vad som händer om kondensattemperaturen ut ur fyllkroppsbädden sättstill daggtemperaturen för rökgaserna. Försök har också gjorts att betrakta fyllkroppsbädden som en sortsvärmeväxlare. Resultatet av författarnas beräkningar av kondensatflöde avviker till viss del från DU-tekniks beräknadekondensatflöden för ändrad pannlast i anläggningen. För att helt hamna på samma resultat behövde denvarma kondensattemperaturen anta en något högre temperatur än enbart daggtemperaturen. Antagandetär rimligt att göra men i vilken storleksordning är svårt att dra några slutsatser kring. Vad gäller metoden med att betrakta fyllkroppsbädden som en värmeväxlare finns där både framgångaroch brister. Framgångarna ligger i att trenden för de olika temperaturerna tycks stämma överens med denteori som författarna har lagt fram för värmeväxlare och vad som händer när de olika flödena går upp ochner i en värmeväxlare. Bristerna ligger dock i att metoden ej tar hänsyn till den värme som frigörs vidkondenseringen utan bygger helt på att medierna i bädden ej genomgår fasomvandlingar. Två viktiga förslag på fortsatt arbete lyfts fram i slutet av rapporten. Författarna ser dels att man iframtiden studerar möjligheten att betrakta fyllkroppsbädden som två separata värmeväxlare där de torrarökgaserna möter en delström av kondensatet och fukten i rökgaserna möter en annan delström avkondensatet. Vidare framförs en önskan om att man i framtiden testkör rökgaskondenseringen vid olikakondensatflöden under en längre tid för att uppnå stationära förhållanden i temperaturerna vilka senarekan användas för att ta fram matematiska uttryck för vad som händer med de utgående temperaturerna utur fyllkroppsbädden när kondensatflödet förändras eller när den ingående temperaturen tillfyllkroppsbädden ökar eller minskar.
When burning fuels with high water or hydrogen content, much of the combustion energy follows themoist air that leaves the chimney at the plant. A common example is the combustion of wood fuel orhousehold waste in CHP-plants. In order to increase the plant's efficiency and at the same time clean theair from sulfur dioxide and metals, a flue gas condensation of scrubber-type can be used. Cool water isinjected into a filling bed and meets the hot flue gas. When the flue gases are cooled, energy is released bythe water in the flue gases when vapor turns into liquid form, energy that can be used e.g. to heat thedistrict heating network's return line. This work has been carried out on behalf of Hifab DU-teknik, which in the past year has carried outstudies and calculations of the flue gas condensation at the Torsvik CHP plant, which has led to improvedefficiency. Through simulations and calculations in Matlab, this report tries to verify the optimalcondensate flow calculated by DU technology and study how the plant is affected by changed flows andtemperatures in the district heating network’s return line. The authors of this work have put a lot of effort into understanding the theory of heat exchangers andenergy in moist air in depth. The theoretical framework we set up can be seen as a thorough introductionto the subjects and an in-depth study compared to the usual course content during the Bachelor's degreeprogram in mechanical engineering at Linköping University. The goal of the preparatory method work has been to find expressions of the different temperatures inthe plant that make it possible to simulate changes in the plant. Models have been developed to be able tosimulate and calculate the outgoing temperatures given different mass flows using the ingoingtemperatures in a heat exchanger. The model has proven to work well for the heat exchanger, which isconnected to the district heating network. In the calculations of temperatures out of the filling bed, twomethods have been tested. The authors’ has studied what happens if the condensate temperature out ofthe filling bed is set to the dew temperature of the flue gases. Attempts have also been made to considerthe filling bed as a kind of heat exchanger. The result of the authors' calculations of condensate flow differs to a certain extent from the DU-teknik’scalculated condensate flows during a changed boiler load in the plant. To end up at the same result, thehot condensate temperature needed to take a slightly higher temperature than the dew temperature. Theassumption is reasonable to make, but it is difficult to draw any conclusions about the magnitude. Regarding the method of considering the filling bed as a heat exchanger, there are both successes andshortcomings. The success lies in that the trend for the different temperatures seems to be in line with thetheory that the authors have presented for heat exchangers and what happens when the massflowsincrease or decrease in a heat exchanger. However, the shortcomings lie in the fact that the method doesnot take into account that heat is released during the condensation, but is based entirely on the fact thatthe fluid in the filling bed do not undergo phase transformations. Two important proposals for continued work are highlighted at the end of the report. It would beinteresting to study the possibility of considering the filling bed as two separate heat exchangers, where thedry flue gases encounter a partial current of the condensate and the moisture in the flue gases meetsanother partial current of the condensate. Furthermore, a desire is made to test the flue gas condensationin the future at different condensate flows for a longer period of time in order to achieve stationaryconditions in the temperatures. The data can later be used to produce mathematical expressions of whathappens to the outgoing temperatures of the filling bed when the condensate flow changes or when theingoing temperature of the filling bed increases or decreases.

Sedan oljekrisen på 1970-talet har västvärlden strävat efter att hitta energieffektiva     metoder för uppvärmning i fastigheter. I EU står bostadssektorn för ca 40% av det totala energibehovet och den enskilt största delen i människans ekologiska fotavtryck är koldioxidutsläpp, främst via förbränning av fossila bränslen där energisektorn historiskt stått för en stor del av dess utsläpp. Oljan har som uppvärmningsmedel så gott som fasats ut och på ventilationssidan har det de senaste 30 åren hänt fantastiskt mycket där man hela tiden strävar efter att hitta effektivare och miljömässigt hållbara system. Man har så gott som helt lyckats att få bort fossila bränslen som uppvärmningskälla från bostadssektorn och på ventilationssidan har man kommit så långt att man till och med börjar återgå från stora komplexa system till de något enklare systemen som man lyckats optimera  bl.a frånluftsvärmepumpar. Just frånluftsvärmepumpar spås en fortsatt god framtid där effektiviteten på pumparna, det så kallade COP-värdet (coefficient of performance) tros kunna fördubblas. Kv. Bordsgossen är ett flerfamiljsbostadshus i centrala Gävle och består av fem huskroppar fördelade på 53 lägenheter och därutöver kontors- och butikslokaler på bottenplan. Fastigheten som är från 1963 saknar helt energiåtervinning och fastighetsägaren Svedinger Fastigheter vill nu ändra på detta. Denna rapport tar vid där en tidigare energikartläggning slutar och i denna rapport har det undersökts om det finns lönsamhet i frånluftsvärmepump för fastighetens lägenheter, samt lönsamheten i värmeväxlare för fastighetens garage och en värmeväxlare för den butikslokal som inhyser företaget Arkitektkopia. Resultatet visar att det vid uppskattad installationskostnad finns god ekonomi i att installera frånluftsvärmepump i fastigheten samt att installera värmeväxlare för den lokal som inhyser Arkitektkopia och för fastighetens garage. Det som fastighetsägaren måste ta hänsyn till är att den uppskattade installationskostnaden nödvändigtvis inte är korrekt, utan bör ses som en fingervisare. Svedinger Fastigheter bör även hålla ett öga på den eventuella flödestaxa som den lokala fjärrvärmedistributören funderar på att tillämpa, som om den tas i anspråk antas kunna ha stor påverkan på den ekonomiska vinning som finns att hämta i energieffektivisering. Vidare behöver ventilationen i fastigheten injusteras och om fastighetsägaren beslutar att skrida till verket med ett fönsterbyte ska man ha klart för sig att det kommer att påverka fastighetens termiska komfort och energibehov.
Since the oil crisis in the 1970’s the western world has sought to find energy-efficient methods for heating in real estate. In the EU, the housing sector accounts for about 40% of the total energy demand, and the single largest part of man's ecological footprint is carbon dioxide emissions, primarily through the use of fossil fuels in which the energy sector has historically accounted for a large part of its emissions. Oil has in the terms of heating almost entirely been phased out and over the last 30 years the ventilations development has seen a great deal of progress where the market constantly strives for better efficiency and environmentally friendly techniques. The industry has managed to almost at full extent to remove fossil fuels as a source of heating for housing. On the ventilation side, the technique has come so far that systems start returning from large complex systems to the simpler systems that is optimized, for example, exhaust air heat pumps (EHAP). Exhaust air heat pumps are expected have a good future ahead where the efficiency of the pumps, the so-called COP-value (coefficient of performance), is predicted to be doubled.  Kv. Bordsgossen is a multi-family house in central part of the city of Gävle and consists of five houses divided into 53 apartments and on the ground floor consists of offices and retail premises. The property, which dates back to 1963, has no energy recovery and the property owner, Svedinger Fastigheter wants to change this.  This report has investigated whether there is profitability for a exhaust air heat pump in the property's apartments, as well as the profitability of heat exchanger for the property's garage as well as for the premises that accommodate the company Arkitektkopia. The result shows that, at the estimated installation cost, there is a good economy in installing exhaust air heat pump in the property as well as installing heat exchanger in the part  inhabited by Arkitektkopia, and in the facilities garage. What the property owner needs to take into consideration is that the estimated installation costs necessarily isn’t correct, but should be considered  as a direction point. Svedinger Fastigheter also needs to keep an eye on the possible flow rate that the local district heating distributor is considering applying. Should it be applied it is predicted to have a huge impact on the economical earnings in energy efficient technology. Furthermore, the ventilation is in needs of a adjustment and if the property owner decides to move on  with a window change it will affect the property's thermal comfort and energy needs.

This thesis describes the process of improving the engine oil cooler performance for future vehicle applications, from ideas to simulated concepts. Increasing market expectations of high engine power, low fuel consumption and high towing capabilities results in an ever rising pressure on the cooling system in modern cars. The desire to prevent a future situation where the engine oil could become too hot, formed the basis for this thesis. The thesis was performed during 10 weeks from March to June 2015, at Volvo Car Corporation in Gothenburg. The working process started with literary studies where the theory behind automotive cooling systems and heat exchangers were studied to increase the general knowledge about the theory. Studies of engine oil, heat transfer and the overall design of engine cooling systems were performed. An important part was to clarify why the oil must not exceed a certain temperature limit. This gave answers to how the oil and engine components would be affected, if the oil did exceed the set temperature limit. To get a clear target and measurable parameters, the goal of this thesis was defined by estimating what the heat transfer demands could be in the future. A competitor analysis was made to examine how and if, the competitors to VCC use a different kind of oil cooling. Generation of concept ideas were made continuously during the early stage of the work process. Concepts that proved to be interesting were analysed more deeply with performance simulations and packaging studies. Five concepts were analysed and the performance simulations indicated that all the presented concepts can reach the heat transfer goal set early in the process. They do however use different methods, and meet the goal with different levels of efficiency. All concepts are listed with their heat transfer performance results and their advantages and disadvantages. The concept that showed to be the most promising in an oil cooling perspective, was to connect an additional heat exchanger in series after the current plate heat exchanger. This is a solution which will support the current engine oil cooler by handling the additional heat produced during certain driving scenarios. The best concept reached a heat transfer rate of 40 kW at half the air flow required by the second best concept. The concepts that has been presented will implicate an alteration of the current oil cooling system design. The lack of available space in the cars will also result in some rearranging of components in order to make space for an additional heat exchanger. The purpose with the concept generation is to present a good foundation from which Volvo can base their future decisions on.

The first of July 2017, Boverket implemented new rules on how to calculate a buildings energy use. This was the first of two steps where Boverket implemented use with a factor depending on the type of energy used in the building and also a factor depending on the location of the building in Sweden. This removed the four zones that were previously used and gave all of Sweden the same energy requirement of 85 kWh/m2 Atemp, year. In the second step, a referral was sent with suggestions of the new stricter requirement to 2020. In the second change, the factors for energy use with electricity and district heating changed from 1,6 to 1,85 for electricity and respectively 1,0 to 0,95 for district heating. In the thesis, an apartment building in Västerås has been investigated. The primary energy has been evaluated in three different cases with different heating. District heating and geothermal heat pump has been calculated separately but also in combination with each other and with solutions as, from supply air ventilation with heat recovery (FTX) and solar panels. The purpose of the thesis is to see how future energy solutions are affected by the changes in Boverket and how to achieve the upcoming energy use regulations that are put on an apartment block. With calculations of the numbers that were implemented in 2017, the primary energy was calculated to 89,3 kWh/m2 Atemp, year for heat pump with district heating, 95,5 kWh/m2 Atemp, year for district heating and 119,4 kWh/ m2Atemp, year for the geothermal heat pump. When the primary energy was calculated with the suggested changes from the referral the value with geothermal heat pump with district heating changed to 92,9 kWh/m2 Atemp, year, with only district heating this changed to 93,6 kWh/m2 Atemp, year and with only a geothermal heat pump it changed to 138 kWh/m2 Atemp, year. This meant that none of the cases met the current 2017 requirement of 85 kWh/m2 Atemp, year and none met the requirement of the 2020 referrals of 78 kWh/m2 Atemp, year. The change that gave the most significant change in primary energy was to install FTX in the building. Results with FTX presents the primary energy for heat pump with district heating decreased from 92,9 kWh/m2 Atemp, year to 75,8 kWh/m2 Atemp, year, and in combination with district heating from 93,6 kWh/m2 Atemp, year to 76,3 kWh/m2 Atemp, year and heat pump decreased from 138 kWh/m2 Atemp, year to 106,5 kWh/m2 Atemp, year. This change made all the cases except the geothermal heat pump reach the 2020 requirement of 78 kWh/m2 Atemp, year. The conclusion of this work is that the possibilities to achieve the requirements are good and that the most challenging case to reach them is with the geothermal heat pump. But it comes with a higher price where investments are getting bigger and higher demands will be made on distributors and the execution. Therefore, it is crucial to find the best solution from both an energy perspective but also an economic perspective.

På grund av den globala uppvärmningen kommer efterfrågan på kyla öka i framtiden och ett alternativ som kan tillgodose användarnas kylbehov men samtidigt sänka byggnadens energiförbrukning är passiv kylning med geoenergi. Furuliden är ett äldre- och gruppboende som tillhör det kommunala bostadsbolaget Allbohus som hyr ut lägenheter och lokaler i Alvesta kommun. Majoriteten av de boende i Furuliden tillhör grupper som är extra känsliga för värme och fastigheten har haft problem med att inomhustemperaturen ibland blivit för varm. Möjligheten att kyla och värma ventilationsluften passivt i Furuliden med hjälp av 8 parallella energibrunnarna som är installerade vid fastigheten har undersökts för ett billigare och ett dyrare alternativ. Detta har gjorts genom beräkningar, programmering samt insamling av offerter. Resultatet visar att energibrunnarna har kapacitet att tillgodose kylbehovet för de båda alternativen.

Med rådande klimatsituation är ett kontinuerligt arbete med hur man använder energi och hur denproduceras viktigt. Berendsen Textil Service AB (BTS) är ett företag som kontinuerligt arbetar medförbättring för att uppnå sina satta verksamhets- och miljömål. Som ett led i detta förbättringsarbetegenomfördes arbetet som ligger till grund för denna rapport.BTS Umeå var i startgroparna på ett projekt för installation av reningsverk och ville passa på attgenomföra ytterligare förbättringsarbete. De önskade hjälp med att fastställa möjligheten tillenergiåtervinning ur deras processvatten.Arbetet har genomförts genom analys av BTS Umeås förbrukningsdata som används för internrapportering och statistik. Temperaturer hos processvattnet vid olika punkter i flödet har uppmätts vidliknande anläggningar som redan använder sig av det tilltänkta reningsverket. Med hjälp av beräkningarbaserat på dessa värden har energiåtervinningspotentialen fastställts. Dessa beräkningar visar att 860kWh per dag finns att tillgå en energiåtervinningsåtgärd. Tre alternativa lösningar har analyserats -återvinning av processvatten efter rening, energiåtervinning av värme från processvatten innan reningmed värmeväxlare, samt en kombination av dessa två.Resultatet av dessa analyser visar att en energibesparing upp mot 21 % av den i anläggningenkonsumerade eldningsoljan är möjlig med alternativ som finns beskrivet i denna rapport vilketmotsvarar ca. 61 l eldningsolja E10 per dag. Denna besparing fås genom återvinning av renat varmtprocessvatten bland annat med hjälp av rörvärmeväxlare. Rörvärmeväxlaren valdes på grund av att denhar tillräcklig god effektivitet samtidigt som underhållet av värmeväxlaren skulle vara enkelt och billigt

Denna studie har undersökt om förvärmning av luft är en bra metod för att undvika frostbildning i motströmsplattvärmeväxlare i luftbehandlingsaggregat. Frostbildning i värmeväxlare för ventilation är ett problem i kalla klimat och sänker den återvunna energimängden när potentialen för energiåtervinning är som högst.   Tidigare forskning i området har utförts för att bland annat: 1) Definiera säkra förhållanden utan frostbildning i värmeväxlare med laminär luftströmning.  2) Jämföra olika frostkontrollstrategier. 3) Analysera frostbildningens egenskaper och effekt på värmeväxlare i ventilation. Att forskningen inte är entydig för vilken frostkontrollstrategi som är bäst belyser vikten av detta arbete.   I en fallstudie kvantifieras empiriska värmeöverföringskoefficienter som används i en analytisk modell som förutspår energianvändningen för luftvärmning under olika driftfall för ett luftbehandlingsaggregat. Värmeöverföringskoefficienterna tas fram genom mätningar i ett luftbehandlingsaggregat lokaliserat i ett flerbostadshus. Mätobjektet har ett installerat värmebatteri före värmeväxlaren vilket värmer inkommande uteluft till konstant lufttemperatur.  Tillverkaren proklamerar att det sker turbulent luftströmning i den studerade värmeväxlaren. Vid olika lufthastigheter ändras värmeöverföringskoefficienten mer vid turbulent strömning än vid laminär strömning. Att olika lufthastigheter har betydlig inverkan på värmeöverföringskoefficienten överensstämmer med resultatet från mätningarna. Effektiviteten av den aktuella styrningen av förvärmaren har granskats och brister har upptäckts. En ny optimerad styrning föreslås för frostfri drift och minimerad energianvändning. Den optimerade styrningen jämförs sedan med en vanlig avfrostningsmetod och utförs med hjälp av flödesbalansstatistik från ett aggregat med sektionsavfrostningsstyrning. Resultatet visar att förvärmning av luft för frostfri drift använder mindre energi än vid sektionsavfrostningsstyrning.  Den föreslagna styrningen innebär att bypass-spjället öppnas då förvärmaren går på full effekt. Detta för att förhindra påfrostning vid extrema utetemperaturer, då förvärmaren inte ger tillräcklig effekt för att undvika påfrostning. Den föreslagna styrningen regleras utifrån daggpunkten, temperaturen på tilluften innan värmeväxlaren och temperaturen på avluften. Den framtagna värmeöverföringskoefficienten i studien tar inte i beaktning ökad koefficient under fuktiga förhållanden då daggpunkten i frånluften är över fryspunkten och det sker kondens. En framtida studie kan hitta värmeöverföringskoefficienter som förutspår yttemperaturen under kondensutfällning då daggpunkten är över 0°C vilket ger medel för att ta fram en ännu mera energieffektiv styrning. Detta kan utföras genom mätning i ett luftbehandlingsaggregat med hög temperaturverkningsgrad placerat i en fuktig miljö.
This study has analysed if preheating of air is a good method to prevent frost formation in a counter flow plate heat exchanger used in Air Handling Units. Frosting in heat exchangers used in AHU-systems is a problem in cold climates and lowers the energy recovery when its potential is the highest.   Previous research has been done to 1) Define safe operating conditions without frost formation in heat exchangers with laminar flow. 2) Compare different frost control strategies. 3) Analyse frost formation properties and its effects on heat exchangers in AHU-systems. That the research is not unambiguous for which frost control method is the best highlights the importance of this work. Empirical heat transfer coefficients are quantified in this study and are used in the creation of an analytical model of a counter flow heat exchanger that predicts the energy use for heating the air at different operating modes. The heat transfer coefficients are produced by measurements in an AHU-systems located in an apartment building. The AHU has an installed air heater before the heat exchanger which heats the outdoor inlet air to constant temperature.   The manufacturer of the AHU-system proclaims turbulent flow in the heat exchanger. Change of airflow has greater impact on the heat transfer coefficients during turbulent flow compared to laminar flow conditions. This is also derived from the results of the measurements. The effectiveness of the current control system is analyzed, and flaws are discovered. A new control system is therefore proposed for frost free operation and higher energy efficiency. The proposed control system is compared to a frequently used frost control system which uses bypass-dampers to redirect the inlet air to the reheater, to let the warm air stream melt formed frost on the warm air side. This comparison is accomplished by analyzing the usage of the bypass-dampers during different outdoor temperatures in a comparable AHU-system that have the mentioned frost control method. The results show that preheating of inlet air for frost free operation uses less energy than usage of the bypass-dampers to melt formed frost on the warm air side. The proposed control system needs the bypass-dampers to be used when the preheater is on full operation to prevent frost formation at extreme outdoor temperatures when the preheating may not be enough. The proposed control system is regulated by the dewpoint and the temperatures of the exhaust air stream and the supply air stream. The derived heat transfer coefficient that is used to predict the plate-temperature take no account for condensation on the warm air side during humid conditions when the dew point is above the freezing point. Future studies can derive the heat transfer coefficient during condensation which will improve the prediction of the plate-temperature. This would make the system more energy efficient during humid air conditions. This can be done by measurements in an AHU-system with high temperature efficiency placed in a humid environment.

Sommaren 2009 besökte WSP en anläggning i anslutning till Taragruvan i Navan, Irland. Syftet av deras besök var att se över ventilationssystemet som var föråldrat. I och med besöket insåg besiktaren att även deras värmesystem var i behov av en uppdatering och den uppgiften resulterade till detta examensarbete.   Det övergripande syftet med arbetet är att undersöka hur ett nutida värmesystem kan byggas upp och förbättra inomhusklimatet jämfört med ett äldre system. Uppgiften i arbetet består av att ta fram ett förslag på utformningen av ett nytt system som tar hänsyn till effektbehov och dagens klimatkrav.   Utredningen hänvisar en anläggning som används till omklädningsrum för gruvarbetarna samt kontorslokaler. Där är inomhusmiljön bristande, speciellt i omklädningsrummet där temperaturen och den relativa fukthalten är över rekommenderande värden. Omklädningsrummet är därigenom största fokus i undersökningen. Dessutom värms systemet upp med stora mängder olja vilket bidrar med stora utsläpp till miljön. Att kunna mildra anläggningens påverkan bidrar till ökad motivering för en eventuell investering. Utgångspunkten för arbetet ligger i att upprätta ett systems uppbyggnad utifrån anläggningens behov. Därefter läggs stor vikt vid att finna de rätta komponenterna för att optimera det tilltänkta systemet. För att teoretiskt kunna bygga upp ett system till anläggningen arbetas ett förslag fram via ett flödesschema för att skapa en tidig överblick. Efter detta ska systemets komponenter dimensioneras efter anläggningens behov, där uppvärmningen av tappvarmvatten, ventilationssystem och radiatorsystem samt luftavfuktning i omklädningsrummet inkluderas. För att undersöka möjligheten till ett energieffektivare värmesystem kommer arbetet att inkludera en utvärdering av värmeväxlare, värmepump och luftavfuktare samt inkluderingen av de befintliga ventilations- och värmesystemen.   I resultaten redovisas ett effektiviserat teoretiskt system som minskar energiförbrukningen och förbättrar inomhusklimatet i anläggningen. Genom att utnyttja befintlig värmeenergi kan arbetet redovisa ekonomiska fördelarna som uppkommer genom val av en effektiv värmepump inom systemet.
In the summer of 2009, WSP visited a facility adjacent to the Tara-mine at Navan, Ireland. The purpose of their visit was to control the ventilation system which was outdated. During the visit the inspector detected that their heating system also was in need of updating and that task led to this bachelor thesis.   The overall aim of this work is to investigate how a modern heating system can be assembled to improve the indoor climate compared to an older system, where the primary target is to develop a proposal for the formation of a new system that meet the power requirements and today's climate demands.   The study refers to a facility used as a changing room for the miners and as an office premise. The analysis focuses on the changing rooms as the indoor environment is especially inadequate with temperature and relative air humidity above recommendatory values for good indoor climate. In addition, the system is heated with large amounts of oil which contribute with large contaminations to the environment. Being able to moderate the impact the facility contribute to the surroundings is an additional motive for any investment.   The analysis began with an examination of the system demands from the facility’s needs, followed by a search of potential components which could optimize a contemplated system. In order to be able to build this system theoretically correct the thesis established a flow chart. On the basis of the flow chart, the system components is conform adjusted to the facility’s needs, which includes the heating of domestic hot water, ventilation- and heating systems, as well an air dehumidification unit in the locker room. To examine the possibilities of improving the energy efficiency of this heating system, the project will evaluate heat exchangers, a heat pump and a dehumidifier, and a coupling to the existing ventilation and heating systems.   The results are presented as a theoretical system that reduces the facility’s energy consumption and improves indoor climate. By utilizing the accessible thermal energy, the project also presents the economic advantages from choosing an efficient heat pump within the system.

I denna studie utförs energikartläggning av biogasanläggningen More Biogas. Anläggningens energiförbrukning kartläggs, sammanställs och visas i en modell konstruerad i Microsoft Excel. Genom att ändra frekvensen för komponenter kan modellen beräkna flöden och effektbehov i processen. För att utvärdera de resultat som modellen presenterar, testas modellen genom att anläggningens verkliga driftsituation efterliknas vid två separat tillfällen. Modellens resultat jämförs med den verkliga energiförbrukningen och avvikelser diskuteras. Ramarna för kartläggningen var att endast använda sig av enkla medel som går att hitta i de flesta verkstäder samt befintlig övervakningsutrustning.   Resultatet som presenterades av modellen gällande elförbrukningen hamnade cirka 17-25% under uppmätt elkonsumtion men då kartläggningen avgränsats i storlek är resultatet rimligt. Studien visar att energikartläggning är möjligt att utföra med enkla medel men för att avvikelser ska bli så små som möjligt krävs mer tid.
This study examines the energy consumption of the biogas production plant More Biogas. The energy usage of the facility is mapped, and the data is used to construct a model of the site in Microsoft Excel where flowrates and energy requirements are calculated based on set frequency of individual components. To see if the calculated result of the model can be considered valid, the model is tested by replicating the plants operation at two separate occasions. The result presented by the model is then compared to the actual measured energy consumption and the difference between the results is discussed. The boundaries for the mapping process was to only use the control system on site and simple tools that could be found in most workshops.   Results presented by the model concerning the electric power consumption fell short of the measured value by 17-25 % but because the energy mapping is limited in that it did not cover all the areas of the site, the results may still be considered valid. The study show that an energy mapping of an existing industrial process is possible with only simple tools but the task of making the results match real values as much as possible, requires more time.

Syfte: Syftet med arbetet är att bidra till att fastighetsägare fortsatt ska kunna förvalta, driva och bruka gamla kulturhistoriskt viktiga hus även i framtiden. Metod: De metoder som valts för att uppnå målet är dokumentanalys, litteraturstudier och fallstudie. Resultat: Kulturhistoriskt viktiga byggnader behöver energieffektiviseras för att de ska kunna hållas i bruk och existera. Det går att genomföra energieffektiviserande åtgärder utan att skada byggnadens kulturvärde. Åtgärder som fönsterbyte, tilläggsisolering och byte av ventilationssystem bör väljas beroende på husets karaktär. Tilläggsisolering och fönsterbyte är effektiva åtgärder för att minska energiförbrukningen av gamla kulturhistoriskt viktiga byggnader, men riskerar ofta att förvanska byggnadens karaktär. Ventilationssystemsbyte kan innebära mindre ändringar av byggnaden men är en relativt dyr investering. Konsekvenser: Ändringar i en befintlig byggnad kommer dock alltid att påverka dess konstruktion, men det betyder inte att byggnadens kulturhistoriska värde förvanskas. Begränsningar: Beräkningar kommer endast att utföras för ett referensobjekt, stadsbibliotek i Tidaholm. Det beräknade resultatet kommer vara specifikt för denna byggnad, eftersom resultatet varierar med byggnaders olika egenskaper. Däremot kan lösningarna tillämpas på flera objekt. Det finns flera olika energieffektiviserande åtgärder men i denna rapport utreds tilläggsisolering, fönsterbyte och ventilationsbyte. Nyckelord: Energieffektivisering, kulturhistoriskt viktiga byggnader, värmeväxlare, Boverkets byggregler, ventilation.
Purpose: The purpose of the work is to help municipalities continue to manage, operate and use old historic houses in the future. Method: The methods chosen to achieve the objective is document analysis, literature studies and case study. Findings: Culture heritage buildings needs to get more energy efficient, so they can be kept in use and existence. It is possible to implement energy efficiency measures without damaging the building's cultural value. Measures like window replacement, insulation and replacement of ventilation systems should be selected depending on the character of the house. Insulation and window replacement are effective measures to reduce the energy consumption of old historically important buildings, but often risk distorting the character of the building. Ventilation system replacement can involve minor changes to the building but is a relatively expensive investment. Implications: Changes in an existing building will always affect its construction, but it does not mean that the building's heritage value is distorted. Limitations: Calculations will only be performed for a reference object, library in Tidaholm. The calculated result will be specific for this building, since the outcome varies with buildings and their different characteristics. However, the solutions can be applied to multiple objects. There are several energy efficiency measures, but this report will only involve insulation, window replacement and ventilation changes. Keywords: Energy efficiency, historically important buildings, heat exchanger, building regulations, ventilation.

LKAB behöver kyla till sina processer för att kunna förädla järnmalm. Ökad tillgång på elektronik och efterfrågan på komfortkyla breder ut sig i samhället idag, vilket leder till ett ökat kylbehov. Flertalet gamla kylanläggningar på LKAB i Kiruna börjar uppnå sin livslängd och behöver ersättas med nya maskiner och ny teknik. Då är utbyggnad av fjärrkylanätet som idag levererar kyla till KK4, KA3 och SAK-labb/kontor extra intressant. Istället för att ersätta gamla kylmaskiner i andra byggnader med nya kan man ansluta sig till de berörda fjärrkyalnätet. Det är ett nät där absorptionskylmaskiner och frikyla tillgodoser kylbehoven vilket även är ett bra val ur en miljömässig synpunkt då man nyttjar spillvärme. Idag klarar detta system av att leverera kyla till nuvarande kunder men frågan är hur mycket mer man kan ansluta till samma nät och vart begränsningarna ligger. Tittar man bara på kylmaskinerna ska man kunna ta ut 3MW kyla vilket är tre gånger så mycket som levereras idag. Begränsningarna ligger således inte där utan det är i de olika kretsarna till/från kylmaskinerna. I denna studie har mätvärden bakåt i tiden varit nödvändiga då endast frikyla använts under tidsperioden då detta examensarbete har utförts. Problem med loggning av data, felinställda givare och avsaknad av mätare har gjort att konkreta beräkningar uteblivit. Denna studie får ses som ett första steg mot en eventuell utökning av kylnätet. Konkreta förslag på hur man ska komma vidare för att kunna utnyttja nuvarande kylanläggnings hela potential tas upp i rapporten. Kan man i framtiden bygga ut fjärrkylnätet skulle man minska elanvändningen och underhållskostnaderna då man får ett färre antal kylmaskiner.
To refine iron ore products cooling is needed at LKAB. The increase of electronic devices and comfort cooling leads to higher cooling demands everywhere in society. Many old cooling machines soon are going to reach the end of their life span and needs to be replaced at LKAB in Kiruna. The development of the current district cooling grid is therefore interesting. Instead of replacing old machines in other buildings with new ones they can be connected to the existing grid. It is consisting of two absorption machines and free cooling and delivering cooling to the buildings KK4, KA3 and SAK-lab/office. The energy to the machines came from waste heat which is good for the efficiency and for the environment. Today the cooling system can manage the demands but how much can be connected to the grid in the future and where the limitations is for the current cooling system has yet no answer. The capacity of the absorption cooling is about 3MW and it is three times more than what is delivered today. So, the limitations are not the installed capacity but instead the different circuits in and out to the cooling machines. In this study previous measurements were important because only free cooling was used during this project. Problems with sensors, logging data and missing flowmeter made it impossible to do concrete calculations. Instead this study is a first step in the right direction to development of the district cooling system well as suggestions for future work. If the grid can be used to full potential the power consumption and the maintenance cost will decrease which is good for the environment and the economy.

A gun barrels performance can only be considered satisfactory provided there is sufficient heat-dissipation, thus not hindering the tactical use of the unit and the weapon itself. The added energy to the barrel can potentially permanently change the material structure of the steel and create a hazard.The thesis evaluates air cooling concepts relative to a barrel blank to assess its ability to handle heat flow and heat flux. The concepts have been designed in such a way that the ergonomic and practical weight limitations of a soldier have been taken into account. The results will provide a basis for future product development.The scientific work was limited to the section of the barrel nearest to the bore where the majority of the heat will be concentrated, hence that section with the biggest need for heat dissipation. For this to be done an assumption was made that the heat can only dissipate radially. The metal in this short section of the barrel is assumed to be heated equally along the barrel axis relative to the surrounding sections. The thesis was divided in two parts, a literature study and one with a deductive approach, where the research resulted in calculations in an iterative process.The calculations determined the cooling and heating time for each concept. Finally, the heat flow in and out was calculated.Based on the information that the calculations provided, a comparison could be done and an assessment for each concept to be a potential solution if it were to be applied in a sustained fire role. The conclusion was that an air cooled concept could never provide the heat flux needed to sufficiently cool a barrel in a sustained fire role due to all the thermal energy added for each shot fired.The composite concept that was evaluated has great potential in a lightweight weapon system. It provides quadruple cooling capability with no additional weight. It also has good potential for future development of the concept.

Nästan alla forskningar om klimatförändringar påpekar att de accelererande klimatförändringarna vi ser till stor del orsakas av mänskliga verksamheter. Om vi inte reducerar energianvändningen kommer våra utsläpp av växthusgaser öka kraftigt och det kan leda till en katastrof i framtiden. För att vi ska klara morgondagen måste vi omedelbart börja begränsa vår energiförbrukning. I Sverige har regeringen som mål att minska energiförbrukningen med cirka 20 % från 1995 till 2020 och 50 % till 2050. Nästan 40 % av all energianvändning förekommer i byggnads- och fastighetssektorn.  För att minska energianvändningen i den sektorn måste vi energieffektivisera även våra befintliga byggnader.  En stor del av energianvändningen går till att täcka transmissionsförluster genom väggar, fönster och köldbryggor. Genom att välja fönster med låg värmeöverföring och rätt isolering till byggnader samt minska transmissionsförlusterna i ventilation och uppvärmning skulle mycket energi kunna sparas. Har en byggnad låg transmissionsförlust reduceras energibehovet markant.  Genom att installera ventilationssystem med en värmeåtervinning (FTX) kan energiförbrukningen avseende förvärmd ventilation minskas kraftigt. Ventilation med värmeåtervinning gör det möjligt att återvinna energi från den utgående luften från lokalerna till den kalla uteluften som ska till lokalerna för att uppehålla en god inomhusmiljö, värmeväxlare har verkningsgrad upp till 0,85. För att energiförbättra gamla byggnader till energieffektiva, krävs nya installationer och ombyggnader för att anpassa till miljövänliga byggnader. Det kan ibland vara svårt att installera FTX-system i befintliga byggnader eftersom luftbehandlingsaggregat kräver stor plats. Den ekonomiska avskrivningstiden är lång. I det här examenarbetet kommer ventilations- och uppvärmningssystem att utredas; fokus ligger på installationsteknik samt energieffektivisering beroende på hur lokalen ska användas. Målet är att undersöka hur stort energibehov en byggnad har samt ge förslag till vilket ventilationssystem som passar byggnaden. Med hjälp av ritningar över Lokverkstaden och diverse information om lokalen skapades en modell i simuleringsprogrammet IDA ICE, en av de bästa simuleringsprogramvaror för energibehov i byggnader. När man hade fått fram en modell att jobba med började inmatningar och utfördes förändringar på byggnaden som motsvarar (med hjälp av) det indata man hade fått från beställaren. Ventilationsritningar utfördes i Magi Cad och en luftbehandling har dimensionerats på Swegons hemsida. Temperaturen i lokalen påverkas av olika faktorer såsom dålig isolering m.m. Lokalerna står i dag helt kalla men lokal uppvärmning förekommer vid extrem kyla för att hålla en del VVS så varmt att det inte fryser. Lokalerna har en stor fuktbelastning och en del av golvet består av en mycket tjock betongplatta. Resultatet visar att det bästa ventilationsaggregat som behövs för att klara av luftflödet på 11,6 m3/s, bör ha specifika fläkteffekten på 2,39 kW/(m3/s). Byggnadens energiförbrukning blev 610624 kWh om året i simuleringen.
Almost all research about climate change points to that the accelerating climate changes we see today, is to a large part caused by human activity. If we don’t reduce our energy usage, our emissions of greenhouse gases will increase heavily - which can lead to disasters in the future. To be able to solve potential problems and avoid disasters in the future, we have to start decreasing our energy usage immediately. In Sweden, the government has the goal of decreasing energy usage with about 20 % from 1995 to 2020, and 50% by 2050. Almost 40% of all energy usage is from the construction and property sector. However, to decrease energy usage within that sector we have to make current buildings more energy efficient. A major part of energy usage in the constructions sector goes to cover transmission losses through walls, windows, and thermal bridges.  So, by choosing windows with low heat transfer and the correct isolation for the specific buildings, as well as, decreasing transmission losses through ventilation and heating would result in that a lot of energy can be saved. If a building has a low transmissions lose, the demand of energy would decrease remarkably. By installing ventilations systems with the function of heat recovery (FTX) so could the energy usage regarding preheated ventilation decrease heavily. While, the ventilation and heat recovery makes it possible to reuse energy from the outgoing air from the facilities to the cold air outside that shall be used in the facilities to maintain a good indoor environment; heat exchangers have an efficiency level of 0.85. To make old buildings energy efficient, it requires new installations and remodeling to adjust them to become environment friendly buildings. It can sometimes be hard to install FTX-systems in current buildings since air-handling units requires a lot of space, and that the financial write-off periods can be long. This thesis will investigate the ventilations- and preheating systems with a focus in installation technics and energy efficiency depending on how the facility will be used. The goals are to investigate how large the demand for energy is in a building, as well as, give suggestions to which ventilations systems that would fit best with the prospective building.   With drawings of a locomotive workshop and miscellaneous information about the facility, and a model of the facility by the simulation program IDA ICE the energy demand in the building was simulated. When a model had been created the work with inputs and changes were made on the buildings - with help from input that has been receive from the client. Drawings of the ventilation were performed in Magi Cad and an air handling has been dimensioned on Swegon’s website. The temperature in the facility is affected by several factors, such as poor isolation etc. The facilities are not heated today besides through local heating at extreme low temperature to maintain a sufficient heat to not freeze the HVAC. The facilities have high moisture level, and at the same time some parts of the floor are made of very thick concrete plates. The results of the tests show that the best ventilation unit that is needed to manage the air flow of 11.6 (m3/s) should have the specific fan power of 2. 39 kW/ (m3/s). The buildings energy use became 610624 kWh/year in the simulation.

Vi redovisade i september 2015 men blev hel godkänd nyligen. Jag visst inte om jag vilket år som gäller(2015 eller 2016)

Detta examensarbete handlar om utveckling och konstruktion av ett spjäll och spjällblad till en plattvärmeväxlare som ingår i Fläkt Woods AB:s produktsortiment.

Bakgrunden till utvecklingen berodde på två problem med det nuvarande spjället. Ett problem var att det fanns vissa hygienproblem med befintlig konstruktion som behövde rättas till och ersättas mot en bättre lösning. Detta för att produkten ska kunna certifieras enligt normen VDI 6022. Det andra problemet var att den befintliga konstruktionen kändes gammal och behövde förbättras.

Examensarbetet omfattar två stycken huvuddelar/mål. Den första delen är att finna ett material för att kunna täta i spjället på ett effektivt sätt. På grund av konflikt mellan låg friktion och bra tätning genomfördes en stor materialundersökning och en lista på tänkbara material togs fram och analyserades. Olika typer av behandling har även stötts på för att minska friktionen ännu mer. De material som var mest intressanta var gummi och andra elastomerer. Nitrilgummi, behandlad EPDM-gummi och behandlat SBR-gummi uppfyllde de önskade kraven bäst. De olika behandlingsmetoderna är bland annat lackering med speciallack och klorering av materialet.

Den andra delen är konstruktionsdelen. Här presenteras ett flertal olika produktidéer på spjäll och spjällblad som har tagits fram. Idéerna är framtagna genom tillämpning av flera verktyg och metoder för produktutveckling som till exempel TIPS/TRIZ och QFD. Patentsökning, benchmarking och en simulering av bladens utböjning är några ingående delar på vägen till den slutliga produkten.

Resultatet blev tre produkter som ska fungera som förslag till Fläkt Woods AB. Produkterna skiljer sig från varandra i både konstruktion, tillverkningsmetod och kostnad för att erbjuda flera möjligheter. Den första idén bygger på att två plåtar bockas och fliknitas ihop, vilket ger en stabil och robust konstruktion. Den andra idén innehåller formade profiler av stålplåt, som tillverkas genom rullformning. Metoden ger dem en lämplig form och enkel hantering, till exempel väger de inte så mycket. Den tredje idén skall tillverkas av strängpressad aluminium, är gjord i ett stycke och innehåller flera gynnsamma funktioner. Bland annat så finns det förstärkningar integrerade, ett spår för en axel samt spår för gummilister.

This thesis work concerns a development of a damper and damper blades for a plate heat exchanger. The plate heat exchanger is included in Fläkt Woods AB’s product programme.

The background for this development was caused by two problems with the existing damper. One of the problems was that it had some problems with the hygiene. This needed to be corrected and the product needed to be replaced with a better solution, allowing it to be certified according to VDI 6022. The second problem was that the design felt rather old and it needed to be improved.

The thesis work is divided into two main parts/main goals. The first of them is to find a material to seal the product in an effective way. Because there is a conflict regarding low friction and a good sealing there was a large material investigation done and a list of possible materials was done and analysed. Different types of treatments were also found to reduce the friction. The type of materials that was most interesting was rubber and elastomers. Nitrile rubber, treated EPDM rubber and treated SBR rubber was the ones to fulfil the wanted requirements in the best way. The different types of treating a rubber material are among other things, painting the material with a special type of lacquer or chlorination of the rubber.

The second part of the thesis work is about the design. Several product ideas on dampers and damper blades will here be presented. These were developed by applying tools and methods for product development, like TIPS/TRIZ and QFD. Searching for patents, benchmarking of competing products and a simulation of the blades bending are some of the parts on the way to find the final product.

The result of this is three products, which will work as suggestions to Fläkt Woods AB. The products differs both in design, way of manufacture and in cost to offer many options. The first idea has a design of two metal sheets which is bended and joined together. This is a stable and robust design. The second idea contains forming sheets of steel which is then made into profiles. This is made in the method of roll forming. This gives the product an appropriate shape and the product is easy to handle. The third idea is made in the method of aluminium extrusion. It is made in one piece and contains several functions. Among other things, it has integrated reinforcement, a hole for the axle and two holes for rubber profiles (sealing).

I Sverige har konsumtionen av kyckling per invånare ökat de senaste åren och idag konsumeras 23,2kg per person och år. Eftersom tillväxten för svensk kyckling är hög ökar också medvetenheten hos företag att investera i klimatsmarta alternativ för att minska energibehovet som leder till en minskad uppvärmningskostnad. Det valda djurstallet värms upp med en flispanna där vattenburna värmeelement förser stallet med värme längs väggarna. Syftet med studien är att undersöka hur mycket värmeenergi som går att spara genom att använda den utsugna luften för att värma den luften som sugs in med hjälp av en värmeväxlare. Det har ansetts problematiskt att använda stallets frånluft för att tillgodose energi i form av värme eftersom den oftast är dammig och detta bidrar till att filter och kanaler täpps igen. Idag finns det ett antal luftvärmeväxlare som klarar denna typ av damm och partiklar.  Två olika värmeväxlare har jämförts, en rekuperativ (plattvärmeväxlare) och en regenerativ (roterande värmeväxlare). Stallet måste hålla ett lågt CO2 värde och kycklingarnas ströbädd måste hållas torr med hjälp av en låg luftfuktighet. Ventilationens volymflöde är ett beräknat teoretiskt värde. Resultatet av de två jämförda värmeväxlarna visar att den regenerativa (roterande) värmeväxlaren återför fukt vilket som bidrar till en fuktigare ströbädd jämfört med den rekuperativa (plattvärmeväxlare) som inte återför fukt. Studien genomfördes under kycklingarnas uppfödningstid, vilket varade från första januari i 34 dagar framåt. Dag 28–30 blir stallet självförsörjande på värme och värmeväxlaren kan då generera den värmen som krävs utan anläggningens tillhörande flispanna. Med hänsyn till skallklimatet är det att föredra en plattvärmeväxlare då den roterande värmeväxlaren återför vatten av tre gram per kg torr luft. Undersökningen visar det totala värmebehovet, som idag är cirka 48,2 MWh under en uppfödningsomgång, kan minskas med 24,8 MWh med hjälp av en värmeväxlare under denna omgång.
The consumption of chicken per inhabitant have increased in Sweden the last couple of years and today 23,2 kg is consumed per inhabitant and year. Because of this rise of Swedish chicken consumption, the awareness of investing in climate-smart alternatives have increased by the companies. The companies are decreasing the energy required during production, which ultimately leads to a reduced heating cost. The animal stall is heated by a boiler where water-based heating elements are providing the animal stall with heat along the walls.  It has been considered problematic to heat up the animal stall by reintroducing the air from inside the stall due to the fact that this air often is too dusty, which contributes to blockage of filters and ducts. There are a number of different heat exchangers that can handle this kind of dust and particles today.  Two different heat exchangers will be compared, a recuperative plate heat exchanger and a regenerative rotary heat exchanger. The animal stall must keep a low CO2 value and it is important to keep the chickens bedding dry by a low humidity inside the stall. The study shows that the total heat for one breeding round, which today is approximately 48,2MWh, which equals a saving by using an air heat exchanger of 24,8MWh. The result of the comparison of the two heat exchangers has shown that the regenerative (rotary) heat exchanger reintroduces moisture in the stall, which the recuperative (plate heat exchanger) does not. The follow up for this study was 34 days, from the chickens’ birth to the slaughter. During day 28-30 the animal stall becomes self-sufficient considering heat, which means that the heat exchanger could generate the heat required for the facility without the use of the stalls chip boiler. The study is implemented with a calculated volume flow due to a short outlet channel on the system, this can lead to a risk of a minor faulty value. Regard to the humidity in the stall, it is preferable to use a plate heat exchanger as the rotating heat exchanger precipitates water of 3 grams/kg of dry air.

Kompaktaggregat är ett integrerat FTX- och FVP-system som används i passivhus. Vi har gjort

energiberäkningar i programmet VIP+ för att se hur kompaktaggregatet skulle kunna fungera i

passivhus i Sverige.

De resultat vi har fått fram ur VIP+ visar att passivhus med ett installerat kompaktaggregat klarar

av att nå passivhuskraven ända upp till Skellefteå. De beräknade värdena understiger kraven för

passivhus, men en viss marginal behövs för att kraven ska nås även efter uppförandet av

byggnaden. Vi har även tolkat tekniska uppgifter på ett sätt som enligt oss har en positiv effekt

för passivhus på kallare orter. Därför tror vi inte att värdena för de tre nordligaste platserna är

helt tillförlitliga. De övriga plasterna ser bra ut. Passivhus med ett installerat kompaktaggregat

klarar enligt oss passivhuskraven i dessa städer; Malmö, Växjö, Göteborg, Stockholm och med

tveksamhet Borlänge.

Compact units are an integrated balanced ventilation whit recovery and an extracted air heat

pump that are used in passive houses. We have done some energy calculations to see how

compact units would be able to operate in Sweden.

The results we have been receiving from VIP+, display that a passive house with an installed

compact unit manages to achieve the demands for passive houses all the way up to the city

Skellefteå. The calculated values are below the demands for passive house, but a certain margin

is needed for the demands to be met after the building is complete. We have also construed

technical data in a way that can have a positive effect on the passive houses in colder locations.

Because of this we do not think the values for the three cities furthest north are entirely reliable.

The other locations look good. Passive houses with an installed compact unit would, according

to our research meet the passive house demands in these cities; Malmö, Växjö, Göteborg,

Stockholm and with a doubt Borlänge.

This thesis is centered around the computional program PASGO. PASGO is used for calculations for making performance monitoring of the steam generators in Ringhals reactor 3 and 4, especially concerning fouling of the steam generator tubes. The main goal of this thesis project was to convert the program code from the programming language Turbo Pascal 6.0 into a more modern language that works with the current Windows operative systems. Apart from a straight conversion of the code, a function to make automatic input from an Excel-file to the program was also requested. The thesis also includes analyzing the correlations used for heat transfer in PASGO, to determine if these can be replaced with more exact correlations. The Dittus-Boelter correlation was used in the original program, and while it was not a bad correlation, studies show that the more modern Gnielinski correlation has a smaller margin of error. The program code was converted successfully into C++ in Visual Studio, which was the programming language of choice. A function to enable automatic input of data from Excel-files was successfully implemented as well. This function allows the user to run performance calculations regarding tube fouling and pressure correction values for hundreds of performance tests at the same time. Versions of PASGO using the Gnielinski correlation were also created. These versions are recommended for future tests, while the version using the Dittus Boelter correlation is recommended for tests which will be compared to studies made white the previous version of PASGO.

Rapporten handlar om ett examensarbete omfattande 20 p som är utfört för Thermia AB i Arvika. Uppdragsgivaren ville få fram förslag på möjliga åtgärder som kan minska ljudnivån från en luftvärmeväxlare. För bra helhetsbild av projektet, läs även kapitel: 6.

Värmeväxlaren ingår som en komponent i ett värmepumpssystem, Thermia Aer 5, som använder uteluften som värmekälla. Huvudmålet med projektet blev alltså att undersöka och utvärdera ljudbildningen från värmeväxlaren samt att komma fram till olika förslag på möjliga åtgärder som har potential att sänka ljudnivån. Värmeväxlarens förmåga att uppta energi fick ej heller försämras.

I projektets slutskede tillverkades det också en enkel prototyp på ett av designförslagen där den störande ljudnivån blev lägre. Läs mer om detta längre ner.

Ett delmål som vi själva formulerade, var också att undersöka olika möjligheter att öka värmepumpssystemets totala kapacitet för energiupptagning genom att kombinera systemet med någon form av solfångare. Kombinationen solfångare och luftvärmeväxlare innebär också en lägre ljudnivå eftersom fläkten i värmeväxlaren mer sällan behöver gå på full effekt. I viss mån har även estetiska aspekter på formgivningen beaktats.

Nedan presenteras fyra olika förslag på idéer för att öka luftvärmeväxlarens prestanda:

Av det första förslaget tillverkades en prototyp där luftvärmeväxlarens utblås är riktat uppåt, istället för som nu åt sidan, vilket minskar risken att omgivningen nås av högfrekvent ljud. Högfrekvent ljud sprids nämligen inte så mycket i sidled.

Batteridelen på värmeväxlaren har fått en större area, vilket möjliggör ett minskat volymflöde av luft, utan att den tappar i effekt, jämfört med nuvarande värmeväxlare.

Dessa två åtgärder reducerar det avgivna ljudet med ca10 dB.

En större batteriarea är även positivt ur energisynpunkt då värmefaktorn (COP) ökar på grund av ett minskat antal nödvändiga avfrostningar.

Förslag nummer två inbegriper en solfångarlösning som, tack vare avsaknaden av direktförångning, även går att direktkoppla till köldbäraren (brinen) eller direkt mot värmepumpens ackumulatortank.

Solfångaren täcker hela effektbehovet på sommaren och ger ett tillskott resten av året.

Det tredje förslaget är en s.k. väggplacerad luftsolfångare som förvärmer insugsluften till värmeväxlaren. Den uppenbara fördelen med detta alternativ är den synnerligen enkla konstruktionen vilket gör att kostnaden kan hållas nere, se bild 4.4.4-2.

Det fjärde förslaget, är att låta hela husets tak fungera som en solfångare som bilderna 6-1 visar. Inströmmande luft till värmeväxlaren förvärms av de soluppvärmda takpannorna som kan vara av tegel, betong eller ännu hellre av glas. Dessutom tillvaratas förlustvärme från hustak och ventilation. Detta förslag ger ett mycket gott energiutbyte.

Ytterligare ett intressant sätt att sänka ljudbildningen är att driva fram luften genom värmeväxlaren, helt eller delvis, med hjälp av en hög elektrisk spänning, se kapitel: 6.6.

This report is a candidate degree and the assignment is done in the interest of Thermia AB in Arvika, Sweden. The company wanted proposals of preventive measures aiming to reduce sound emission from a heat exchanger. For a good general impression of the project, see chapter 6. The heat exchanger forms a part of a component in a heat pump system, called Thermia Aer 5, which uses air from outside as a heat source.

The main target of the project was to examine and evaluate sound emission from the heat exchanger and to get different proposals on possible preventive measures in order to lower sound emission. It was not allowed to reduce the heat exchangers ability to collect energy.

In the end of the project a simple prototype was built which took advantage of some of the design proposals. The sound emission from the prototype was reduced.

Another target, formulated by ourselves, was to examine different possibilities to increase the capacity of the heat pump system by combining it with solar collectors. The heat pump system combined with solar collectors also produces reduced sound emission.

Even some aesthetic aspects have been taken into consideration.

Below, four different proposals of ideas are introduced that can increase the performance of the heat exchanger:

The first solution was to direct the air exhaust upwards instead of the tangential exhaust on the present heat exchanger. This makes it more improbable that a high frequency sound wave should reach the surrounding area. Sound with high frequency doesn’t spread so much in a sideways direction. An increase of the battery area makes it possible to lower the air volume flow, because of the increased potential for energy output. These two measures reduced the sound level with a proximal amount of about 10 dB. In addition, an increased exchange battery area increases the heat factor (COP) due to the frost distribution on the battery.

Solution number two include a solar panel that, due to the lack of direct vaporization in the heat pump system, is possible to serial connect direct on the brine or indirectly to the water accumulation tank. The solar panel gives hot water in the summer and an additional energy output the rest of the year.

The third solution is a wall mounted air solar panel which gives the air a higher input temperature to the air heat exchanger. This is a very simple and cost effective solution.

The fourth solution is to let the whole roof of the house act as a solar collector as the pictures 6-1 describes. The sun heats the roofing tile which, in turn, heats streaming air that reaches the heat exchanger. The tile can been made of tiling, concrete - or preferably - transparent glass. Furthermore heat loss from the roof and ventilation is prevented.

Another interesting solution that reduces sound emission is to force air through the exchanger with a high electric voltage field. Further information chapter: 6.6.