Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Energi- och klimatsimuleringar i Hjältarnas Hus
Umeå University, Faculty of Science and Technology, Department of Applied Physics and Electronics.
2016 (Swedish)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Energy- and climate simulations in Hjältarnas Hus (English)
Abstract [en]

Energy-efficient buildings can make a major contribution to tackle the world’s climate change and energy use. A number of different environmental certification systems have been created to support energy-efficient and environmentally friendly buildings. In this project simulations are made on a building named Hjältarnas Hus. The building will be used as a support center for those affected by cancer or another critical illness and their families. Hjältarnas Hus will be built in the area next to the University Hospital of Umeå and is planned to be ready for use by the winter 2016/2017. The building project Hjältarnas Hus focuses on sustainability with recyclable materials and aims to achieve the Swedish Environmental Building Certification (Miljöbyggnad) grade GOLD.

The main purpose of this project is to study heat transfer through windows. Due to the fact that the facade of Hjältarnas Hus contains large exterior windows, high indoor temperatures are expected during the summer if no solar shading system is installed. The simulations were made in IDA ICE and COMSOL Multiphysics. The focus of this study is to analyze the part of the building that will be used as a library because that part has 90 % windows in the façade. This part is thereby the thermally weakest part of the building envelope since windows are a critical component.

The simulations have been based on three milestones. One of the targets was to investigate the temperature gradient that occurs in Hjältarnas Hus library for different ventilation flows, provided that the building achieves the Swedish Environmental Building Certification grade SILVER or GOLD. The second target was to investigate whether the projected solar shading system provides sufficient shading with respect to the certification requirements for Solar heat gain. The third target was to investigate the risk for appearance of external condensation on glass. An investigation of the profitability of an investment in a solar energy generating facility has also been conducted.

The result from the simulations showed that the library will never be able to avoid overheating in the summer without any shading system. Even if the ventilation flow is at maximum speed, high temperatures will occur if no shading is installed. The simulations shows that the Swedish Environmental Building Certification grade SILVER can be achieved while the shading system is installed. Risk of external condensation on the window surfaces was greatest during the months of August, September and October. According to the simulations, condensations will appear during 7 % of these months.

A calculation from the supplier shows that solar cells are a profitable investment for Hjältarnas Hus. The best option gave a payback period of 9.29 years without any contribution by the State where the investment cost was 950 000 (excl. VAT). 

Abstract [sv]

För att komma tillrätta med de miljöproblem vi har i världen idag är ett klimatsmart byggande en viktig förutsättning. Som en del i utvecklingen för att minska energi- och resursanvändningen i byggnader har olika certifieringssystem vuxit fram. I detta arbete har simuleringar utförts på en byggnad med namnet Hjältarnas Hus. Byggnaden kommer att fungera som ett anhörighus för familjer där någon familjemedlem drabbats av en svår sjukdom. Hjältarnas Hus kommer att uppföras på området intill Umeå universitetssjukhus i Umeå och planeras att stå klart under vintern 2016/2017. Byggnationen har ett stort fokus på ett hållbart byggande med återvinningsbara material och har ett uppsatt mål om att kunna nå certifieringen av Miljöbyggnad nivå GULD.

Detta arbete fokuserar i huvudsak på att undersöka energitransporten genom byggnadens fönsterytor. På grund av att byggnaden kommer att ha stora glaspartier i fasaden förväntas problem med övertemperaturer att uppstå under sommarhalvåret om ingen åtgärd för solavskärmning vidtas. Simuleringarna har utförts i simuleringsprogrammen IDA ICE och COMSOL Multiphysics och har begränsats till ett rum som kommer att brukas som ett allrum/bibliotek då detta rum anses vara byggnadens svagaste länk för att klara det termiska klimatet sommartid. Orsaken till detta är att 90 % av fasaden består av glaspartier.

De simuleringar som utförts i detta arbete har baserats på tre delmål. Ett av delmålen var att undersöka mönstret för de temperaturskiktningar som uppstår i Hjältarnas Hus allrum/bibliotek för olika ventilationsflöden med hjälp av simuleringsprogrammet COMSOL Multiphysics. Detta förutsatt att byggnaden klarar certifieringen av Miljöbyggnad nivå GULD eller SILVER med avseende på indikatorn Solvärmelast. Det andra delmålet var att undersöka med hjälp av IDA ICE om den projekterade solavskärmningen ger en tillräcklig avskärmning i rummet för att certifieringen skall kunna uppnås. Det tredje delmålet var att simulera risken för bildning av utvändig kondens på fönsterytorna som uppstår till följd av fönstrens låga U-värden i IDA ICE. Förutom detta har även en utredning kring lönsamheten i en investering i en solcellsanläggning på Hjältarnas Hus takyta genomförts.

Resultaten från simuleringarna av temperaturskiktningarna i rummet visade att allrummet/biblioteket aldrig kommer att kunna undvika övertemperaturer under sommarmånaderna om ingen solavskärmning vidtas. Även om ventilationsflödet går på maximal hastighet kommer övertemperaturer att uppnås om ingen solavskärmning är installerad. De alternativ av solavskärmning som studerades för byggnaden visade sig uppfylla kraven som ställs på SILVER-nivån i klassificeringen av Miljöbyggnad med avseende på indikatorn Solvärmelast. Resultaten från studien av bildning av utvändig kondens på årsbasis visade att risken för utvändig kondens på fönsterytorna var störst under månaderna augusti, september och oktober. Under dessa månader bildades det utvändig kondens på fönsterytorna under 7 % av tiden enligt gjorda simuleringar. En investering av solceller för placering på Hjältarnas Hus takyta är lönsamt enligt de beräkningar som erhållits från leverantör. Det bästa alternativet gav en återbetalningsperiod på 9,29 år utan stadsbidrag till en investeringskostnad på ca 950 000 kr (exklusive moms). 

Place, publisher, year, edition, pages
2016.
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:umu:diva-117562OAI: oai:DiVA.org:umu-117562DiVA: diva2:908244
External cooperation
Ramböll Sverige AB
Subject / course
Energiteknik
Educational program
Master of Science Programme in Energy Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2016-03-04 Created: 2016-03-01 Last updated: 2016-03-04Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(7653 kB)256 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 7653 kBChecksum SHA-512
dfdf4b45a8e883a406f57be5ce05680cbfc53299250afbd9ea3e5a569c0b7162ff7486f3e38ffb0558ec5ecf1098d31cda8bc6f7b51305a27d8fa71c62c58bbd
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Department of Applied Physics and Electronics
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 256 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 463 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf