Summary: There is a growing demand for new, innovative solutions to optimize indoor climate and streamline processes within building construction. This has led to numerous initiatives to reduce energy consumption in buildings. However, this may compromise the indoor climate, which greatly influences health, well-being, and productivity. Research has shown a significant correlation between indoor climate and health, and this study aims to emphasize the need for equal prioritization of indoor climate and energy use. The goal of this research is to identify and evaluate the most suitable machine learning methods for predicting CO₂ concentration. Sensor-measured data is used to develop two different machine learning models, Long Short-Term Memory (LSTM) and Multilayer Perceptron (MLP). The models are then evaluated and compared to select the most suitable one. The results indicate that in this study, the LSTM model proves to be the most accurate and reliable for predicting CO₂ concentrations. The study’s results demonstrate the feasibility of predicting CO₂ concentrations using deep neural networks. By leveraging sensor-measured data and historical weather data, the models can learn to predict CO₂ levels. The results were then used to visualize the potential of the predicted CO₂ concentrations. Given the limited information about the building, assumptions were made to estimate the ventilation rate, occupancy rate, and the potential for energy savings. The calculations suggest that it might be possible to reduce the energy consumption of the ventilation system in the office building. This paves the way for the use of these predictions to optimize indoor climate while reducing energy consumption and costs at the same time.
Norsk sammendrag: Det er et økende behov for innovative og bærekraftige løsninger i byggebransjen for å optimalisere inneklimaet og effektivisere systemer. Det har ført til en rekke tiltak for å redusere energiforbruket i bygg. Imidlertid kan dette gå på bekostning av inneklimaet, som i stor grad påvirker helse, trivsel og produktivitet. Forskning har vist at det finnes en betydelig sammenheng mellom inneklima og helse, og studien ønsker å vise at inneklima bør prioriteres på lik linje med energibruk. Studien har som mål å identifisere og evaluere de mest egnede maskinlæringsmetodene for å predikere CO₂-konsentrasjon. Sensormålte data blir brukt til å utvikle to ulike maskinlæringsmodeller, Long Short-Term Memory (LSTM) og Multilayer Perceptron (MLP). Videre blir modellene evaluert og sammenlignet for å kunne velge modellen som egner seg best. Resultatene viser at det i denne studien vil være hensiktsmessig å bruke LSTM-modellen, ettersom den er mest nøyaktig og pålitelig når det gjelder tidsserieprediksjon. Resultatene i studien viser at det er mulig å forutsi CO₂-konsentrasjoner ved bruk av dype nevrale nettverk og historiske data. Resultatene blir brukt til å visualisere muligheter for videre bruk av de predikerte CO₂-nivåene. Ettersom tilgjengelig informasjon om bygget er begrenset, er det gjort antakelser for å estimere ventilasjonsrate, personbelastningsrate og potensiale for energibesparelse. Beregningene viser at det kan være mulig å redusere energibruken fra ventilasjonsanlegget i bygget, samt få en forståelse av bruksmønster og lignende. Dette åpner for muligheten til å bruke prediksjonene for å optimalisere inneklimaet, samtidig som energibruken og kostnader reduseres.
Supervisor(s): Moon K. KIM at OsloMet.
Acknowledgements: COWI (Ståle Killi), GK AS (Roar Johannesen), Siemens (Snorre Hansen).

Summary: Skotfoss Brug, an old paper mill located in Skien, is currently undergoing renovations to transform into an innovative, self-sufficient, and environmentally friendly complex. The overarching goal of Skotfoss is to establish itself as a leading example of a certified sustainable district with international recognition. This thesis focuses on estimating the amount of heat released from the building’s greywater system and exploring the potential for heat recovery to meet a portion of Skotfoss Brug’s heating demand. Furthermore, energy storage opportunities for the recovered heat are thoroughly investigated on both a daily and seasonal basis. Additionally, the thesis examines the potential for heat recovery from other sources such as greenhouse facilities, a data center, and photovoltaic (PV) panels. To ensure a robust analysis, this research incorporates a comprehensive literature review, simulations conducted using programs such as SIMIEN and DHWcalc, and independent calculations. In addition, analyses have been performed to evaluate the economic and environmental savings. These methodologies enable a detailed evaluation of the heat recovery potential and the subsequent impact on Skotfoss Brug’s heating demand. However, it is important to acknowledge that due to the project’s early planning phase and limited national data relevant to the thesis, data from other countries and the utilization of reasonable assumptions were imperative to complete the simulations and calculations. The findings of this study reveal that the heat recovery solely from the greywater system, amounting to 154 kWh/day, will cover approximately 2.3 % of Skotfoss’ average daily heating demand, which is approximately 6,694 kWh. However, when combined with the heat recovered from the greenhouse facilities, data center, and energy generated by PV panels, the estimated average heat recovery reaches 1,152 kWh/day during the winter months and 7,352 kWh/day during the summer months. Notably, during the warmest months, the energy harvested from these different sources can adequately meet the entire daily heating demand by utilizing short-term energy storage systems, dimensioned between 1,600 kWh and 1,800 kWh. Furthermore, the surplus energy can be efficiently transferred to a seasonal energy storage system, with an estimated total yearly value of 277 MWh. Implementing waste heat recovery at Skotfoss Brug holds significant promise, as the potential economic and environmental savings are estimated to reach 3,647,150 NOK and 12,415 kg of CO₂-eq per year, respectively.
Norsk sammendrag: Skotfoss Brug, en gammel papirfabrikk som ligger i Skien, gjennomgår for tiden renovering for å bli et innovativt, selvforsynt og miljøvennlig kompleks. Det overordnede målet for Skotfoss er å etablere seg som et ledende eksempel på en sertifisert bærekraftig bydel med internasjonal anerkjennelse. Denne oppgaven fokuserer på å estimere mengden varme som frigjøres fra byggets gråvannssystem og utforske potensialet for varmegjenvinning for å dekke en del av oppvarmingsbehovet ved Skotfoss Brug. Videre undersøkes mulighetene for energilagring for den gjenvunnede varmen, både på daglig og årlig basis. I tillegg undersøker oppgaven potensialet for varmegjenvinning fra andre kilder som drivhus, datasenter og solcellepaneler. For å sikre en grundig analyse inkluderer denne forskningen en omfattende litteraturstudie, simuleringer utført ved hjelp av programmer som SIMIEN og DHWcalc, og uavhengige beregninger. I tillegg er analyser gjennomført for å vurdere de økonomiske og miljømessige besparelsene. Disse metodene muliggjør en detaljert evaluering av potensialet for varmegjenvinning og den påfølgende effekten på Skotfoss Brug sitt oppvarmingsbehov. Det er imidlertid viktig å erkjenne at på grunn av prosjektets tidlige planleggingsfase og begrensede nasjonale data relevant for oppgaven, var data fra andre land og bruk av rimelige antagelser avgjørende for å fullføre simuleringene og beregningene. Resultatene av denne studien avslører at varmegjenvinning fra gråvannssystemet alene, med en mengde på 154 kWh/dag, vil dekke omtrent 2.3 % av Skotfoss’ gjennomsnittlige daglige oppvarmingsbehov, som er omtrent 6,694 kWh. Når denne varmegjenvinningen kombineres med varmegjenvinning fra drivhus, datasenter og energi generert av solcellepaneler, blir den estimerte gjennomsnittlige varmegjenvinningen 1,552 kWh/dag i vintermånedene og 7,352 kWh/dag i sommermånedene. Spesielt i de varmeste månedene kan energien fra disse ulike kildene tilfredsstille det daglige oppvarmingsbehovet ved hjelp av korttids energilagringssystemer, dimensjonert til mellom 1,600 kWh og 1,800 kWh. Videre kan overskuddsenergien effektivt overføres til et sesongbasert energilagringssystem, med en estimert total årlig verdi på 277 MWh. Implementering av varmegjenvinning ved Skotfoss Brug har betydelig potensiale, da de potensielle økonomiske og miljømessige besparelsene er estimert til å være henholdsvis 3,647,150 NOK og 12,415 kg CO₂-eq.
Supervisor(s): Heidi LIAVÅG at OsloMet.
Acknowledgements: SINTEF Energy AS (Alexis Sevault and Margaux Gouis), Skotfoss Brug (Knut Hovland).

Summary: [Confidential dissertation].
Norsk sammendrag: [Lukket oppgave].
Supervisor(s): Bente HELLUM at OsloMet.
Acknowledgements: Rambøll (Emma Zheng Liang, Oddvar Nesland), Seltor AS (Nils Hope), Porsgrunn kommune (Lars Lia).

Summary: This bachelor’s thesis deals with the role of the dry cooler and its impact on energy systems in Norwegian buildings, with a main focus on geothermal heating systems such as at Folkvang Boligselskap. The study includes a comparison of dry coolers and solar collectors, as well as a cost analysis of the two systems. To answer the problem, data has been collected about the plant and the dry cooler, including technical specifications, operating times, energy consumption and performance parameters. Data from the energy well such as temperatures and energy consumption for both the rock heating system and the dry cooler are included in the analysis. Using simulation tools such as EED and data from Energimeter, various scenarios and system configurations are analysed. This helps to understand how the dry cooler’s impact on the rock heating system changes under different conditions and how the system can be optimized to achieve better performance and energy efficiency. The paper concludes that the energy system at Folkvang can be significantly optimized by running the dry cooler through the nights with 50% maximum output instead of switching it off completely between 22.00 – 07.00. The dry cooler should also be optimized so that it can run at maximum power on the hottest days in order to dump more heat into the energy well. The investigation indicates that in the absence of a dry cooler, the temperature in the well will decrease by an average of 0.276°C each year over a 25-year period. In contrast, the integration of a dry cooler and solar collector will help to stabilize the temperature in the energy well over a 25-year period. Different values of thermal conductivity in the well park were simulated to map any influence on the temperature. This was done with the aim of understanding how significant this effect could be and quantifying the possible temperature increase. For the simulation, we have used values between 80-120% of the actual value for thermal conductivity in the Folkvang well park, which is 3.2 W/(mK). This amounts to a value variation from 2.56 to 3.86 W/(mK), with intervals of 5%. The results show that a 5% increase in thermal conductivity leads to an average increase of 0.206°C in the well’s temperature over a period of 25 years. After the cost analysis, it is concluded that the dry cooler offers a better price per kWh than solar collectors. The cost of investing in a solar collector is higher, with a cost of NOK 2,850,000, compared to the dry cooler’s investment cost of NOK 1,900,000. The operating and maintenance costs are relatively low for both options, with NOK 5,000 a year for the solar collector system and NOK 10,000 for the dry cooler.
Norsk sammendrag: Denne bacheloroppgaven tar for seg tørrkjølerens rolle og innvirkning på energisystemer i norske bygninger, med hovedfokus på bergvarmeanlegg som hos Folkvang Boligselskap. Studien inkluderer en sammenligning av tørrkjøler og solfanger, samt en kostanalyse av de to systemene. For å besvare problemstillingen, er det samlet inn data om anlegget og tørrkjøleren, inkludert tekniske spesifikasjoner, driftstider, energiforbruk og ytelsesparametere. Data fra energibrønnen som temperaturer og energiforbruk for både bergvarmeanlegget og tørrkjøleren er tatt med i analysen. Ved hjelp av simuleringsverktøy som EED og data fra Energimeter, analyseres ulike scenarier og systemkonfigurasjoner. Dette bidrar til å forstå hvordan tørrkjølerens innvirkning på bergvarmeanlegget endrer seg under ulike forhold og hvordan systemet kan optimaliseres for å oppnå bedre ytelse og energieffektivitet. Oppgaven konkluderer med at energisystemet på Folkvang kan optimaliseres betydelig ved å kjøre tørrkjøleren gjennom nettene med 50% maksimal effekt istedenfor å slå den helt av mellom kl. 22.00 – 07.00. Tørrkjøler bør også optimaliseres slik at den kan kjøre på maksimal effekt i de varmeste dagene for å dumpe mer varme ned i energibrønnen. Undersøkelsen indikerer at i fravær av en tørrkjøler vil temperaturen i brønnen reduseres med et gjennomsnitt på 0,276°C hvert år over en 25-års periode. I motsetning vil integrasjonen av en tørrkjøler og solfanger bidra til å stabilisere temperaturen i energibrønnen over 25- års periode. Forskjellige verdier av termisk konduktivitet i brønnparken ble simulert for å kartlegge eventuell påvirkning på temperaturen. Dette ble gjort med formål om å forstå hvor betydelig denne effekten kunne være og kvantifisere den mulige temperaturøkningen. For simuleringen har vi anvendt verdier mellom 80-120% av den faktiske verdien for termisk konduktivitet i Folkvang brønnpark, som er 3,2 W/(mK). Dette utgjør en verdivariasjon fra 2,56 til 3,86 W/(mK), med intervaller på 5%. Resultatene viser at en 5% økning i termisk konduktivitet fører til en gjennomsnittlig økning på 0,206°C i brønnens temperatur over en periode på 25 år. Etter kostanalysen konkluderes det med at tørrkjøleren gir bedre pris pr. kWh enn solfanger. Kostnad av investering i en solfanger er høyere, med en kostnad på 2 850 0000 NOK, sammenlignet med tørrkjølerens investeringskostnad på 1 900 000 NOK. Drifts- og vedlikeholdskostnadene er relativt lave for begge alternativer, med 5000 NOK i året for solfangeranlegget og 10 000 NOK for tørrkjøleren.
Supervisor(s): Habtamu MADESSA at OsloMet.
Acknowledgements: Nordisk Energikontroll AS (Tor Sveine), Folkvang boligselskap (Michal Harman), Inaventa Solar (Magnus Berg).

Summary: TROX Auranor conducts powder coating of ventilation products in an automated system that generates high temperatures. To recover some of this heat a cross-flow heat exchanger is utilized in a ventilation unit. This is essential during winter season, but it also poses a risk of frost formation in the heat exchanger. Additionally, there are two heat pumps that supply heat to the preheating coil in the ventilation unit and to the washing process associated with the coating facility. TROX suspected that the heat was not fully utilized through the cross-flow heat exchanger, and whether it would be energy-efficient to use the ground-source heat pump for preheating the return water to the other heat pump. Therefore, TROX Auranor engaged us to investigate the conditions in the ventilation unit and the efficiency of the ground-source heat pump in order to assess energy optimization. We established the following hypotheses:\n I) Energy consumption can be reduced by lowering the setpoint temperature of the preheating coil by 5˚C without causing frost formation in the heat exchanger.\n II) Heat pump 2 (the ground-source heat pump) has the highest coefficient of performance (COP), making it energy-efficient for preheating the return water to heat pump 1 before activation heat pump 1.\n To test the hypotheses, we conducted measurements of various parameters in the ventilation unit and in the water pipes connected to the ground-source heat pump. The results, along with weather data, and historical data from a monitoring system, were used for analysis and calculations to determine whether the proposed measures are energy-saving while maintaining operational reliability. During a measurement period, it was observed that the temperature in the cold corner was -0.8˚C while the outdoor temperature was -12.2˚C. It took approximately 15 minutes for the temperature in the cold corner to rise above the freezing point again. In steady operation, we observed temperatures around 20˚C in the cold corner, while the temperatures after the heating coil varied around 6˚C. By lowering the setpoint temperature at the heating coils by 5˚C, it was estimated that the heat recovery efficiency of the heat exchanger would increase approximately by 10 % during steady operation. Calculations based on water measurements resulted in a COP value of 2.2 for heat pump 2, which is lower than the COP value of 3.6 for heat pump 1. Based on the measurements and calculations, we claim that hypothesis I is verified, and hypothesis II is falsified. The setpoint temperature at the preheating coil is unnecessarily high and can be adjusted from 5˚C to 0˚C without risking frost formation in the heat exchanger, provided that it is activated a certain time before the rest of the system. A rough estimation indicates potential energy savings of up to 21 MWh during winter season.
Norsk sammendrag: TROX Auranor gjennomfører pulver-lakkering av ventilasjonsprodukter i et automatisk anlegg som produserer høye temperaturer. De benytter derfor en krysstrømsgjenvinner i et ventilasjonsaggregat for å gjenvinne denne varmen. Dette er essensielt i vintersesongen, men det er også da ventilasjonsaggregatet er mest utsatt for frostdannelse. I tillegg er det to ulike varmepumper som leverer varme respektivt til forvarmebatteriet i ventilasjonsaggregatet, og til vaskeprosessen tilknyttet lakkeringsanlegget. Problemstillingen var basert på en mistanke om at varmen ikke ble fullt utnyttet gjennom krysstrømsgjenvinneren. I tillegg til om det kunne være energieffektivt å benytte bergvarmepumpen til forvarming av returvannet til den andre varmepumpen. TROX Auranor har derfor engasjert oss til å undersøke forholdene i ventilasjonsaggregatet og varmefaktoren til bergvarmepumpen, for å vurdere om løsningene er energioptimale. Vi etablerte derfor følgende hypoteser:
I) Energibruken kan reduseres ved å senke settpunkttemperaturen på forvarmebatteriet med 5˚C, uten å fremdrive frostdannelse i kryssveksleren.
II) Varmepumpe 2 (bergvarmepumpen) har høyest COP-verdi og det vil derfor være energieffektivt å benytte den til å forvarme returvannet til varmepumpe 1, før oppstart av varmepumpe 1.
For å kunne teste hypotesene har vi utført målinger av ulike parametere i ventilasjonsaggregatet og i vannrør tilknyttet bergvarmepumpen. Resultatene, værdata og historisk data fra et overvåkningssystem, har blitt benyttet i analyser og beregninger for å vurdere om tiltakene er energibesparende og samtidig ivaretar driftssikkerheten. En måleperiode viste at det var -0,8˚C i det kalde hjørnet samtidig som utetemperaturen var på -12,2˚C. Dermed tok det omtrent 15 minutter før temperaturen i det kalde hjørnet steg over frysepunktet igjen. Samme måleperiode viste temperaturer på rundt 20˚C i det kalde hjørnet under stabil drift, samtidig som at temperaturen ved varmebatterier varierte rundt 6˚C. Ved å senke settpunkttemperaturen ved varmebatterier med 5˚C, ble det estimert en økning av temperaturvirkningsgraden til kryssveksleren på omtrent 10 % under stabil drift. Beregninger ut ifra foretatte vannmålinger resulterte i en COP-verdi på 2,2 for varmepumpe 2, som er lavere enn COP-verdien på 3,6 for varmepumpe 1. Basert på målingene og beregningene hevder vi at hypotese I er verifisert, og hypotese II er falsifisert. Settpunkttemperaturen ved forvarmebatteriet er unødvendig høy og kan justeres fra 5˚C til 0˚C uten å risikere frostdannelse i varmegjenvinneren, gitt at det har oppstart en viss tid før resten av anlegget. En grov estimering angir en potensiell energibesparelse opp mot 21 MWh i vintersesongen.
Supervisor(s): Wolfgang KAMPEL at OsloMet.
Acknowledgements: TROX Auranor Norge AS (Sturla Ingebrigtsen and Tore Stenbråten), Dag Anmarkrud.

Summary: The task is to determine the amount of energy consumption reduction by upgrading a CAV (Constant Air Volume) system to a simplified demand-controlled ventilation system without VAV (Variable Air Volume) dampers using sensors. The goal is to save energy during the heating season without compromising user comfort. User perception of indoor climate was assessed through an intervention survey, which revealed that reducing air volumes does not significantly affect comfort. Airflow calculations indicated that the previously used air volume was much higher than required by regulations, allowing for significant savings. SIMIEN simulation demonstrated that it was possible to achieve a 7,7 % reduction in the entire building’s electrical energy consumption by decreasing airflow rates. The installed sensors measure CO₂ and temperature, allowing for control and demand-based regulation of ventilation airflow. This resulted in a 6% reduction in total energy consumption. The economic feasibility was also examined using the “IV Produkt Designer” to determine the payback period and investment cost. The calculated payback period was 7.4 years. The measures implemented in the task also demonstrated profitability compared to upgrading the system with VAV dampers within a 20-year timeframe. Another objective was to investigate the development of CO₂ levels and whether it was beneficial to allow higher CO₂ levels as a new measure. CO₂ levels were found to exceed 800 ppm during 3% of the operating time. Allowing higher CO₂ levels proved to be an unfavorable control strategy due to an increase in critical measured values and average airflow rates. Lastly, the influence of sensor placement on the measured data and results was examined. The sensor placement revealed significant potential for improvement. To assess the impact on the results, measurements were taken at other potential locations. There was a significant difference in temperature measurements, highlighting the importance of sensor placement.
Norsk sammendrag: Oppgaven skal finne ut hvor mye energiforbruket reduseres ved å oppgradere et CAV- til et forenklet behovsstyrt ventilasjonsanlegg uten VAV spjeld ved hjelp av sensorer. Målet er å spare energi i fyringssesongen uten å redusere brukerens komfort. Brukernes oppfatning av inneklimaet ble kartlagt ved hjelp av en intervensjonsundersøkelse, som viste at reduksjon av luftmengder ikke påvirker komforten i stor grad. Luftmengdeberegninger viste at tidligere benyttet luftmengde var mye høyere enn lovpålagt og at det derfor kunne gjøres en stor besparelse. SIMIEN simulering viste at det var mulig å oppnå besparelser på 7,7 % av hele byggets elektriske energibruk ved å redusere luftmengdene. Sensorene som ble installert måler CO₂ og temperatur, slik at ventilasjonens luftmengde kan kontrolleres og behovsstyres. Dette ga en besparelse på 6 % av total energibruk. Økonomisk lønnsomhet ble også undersøkt ved hjelp av “IV Produkt Designer” for å finne tilbakebetalingstid og investeringskostnad. Det ble beregnet en tilbakebetalingstid på 7,4 år. Tiltakene utført i oppgaven viste også lønnsomhet sammenlignet med å oppgradere anlegget med VAV-spjeld innenfor en tidsperiode på 20 år. Et annet delmål var å undersøke hvordan CO₂-nivåene utviklet seg, og om det var gunstig å tillate høyere CO₂-nivåer som et nytt tiltak. CO₂-nivåene viste seg å stige over 800 ppm i 3% av driftstiden. Tillatelse av høyere CO₂-nivåer viste seg som en lite gunstig styringsstrategi på grunn av økning i kritisk målte verdier og gjennomsnittlig luftmengde. Til slutt ble det undersøkt hvordan plassering av sensorene påvirket måledataene og resultatene. Sensorenes plassering viste et stort forbedringspotensial. For å kartlegge hvorvidt dette ville påvirke resultatene, ble det utført målinger ved andre potensielle plasseringer. Det var en avgjørende differanse for temperaturmålingene, som viste viktigheten av sensorplassering.
Supervisor(s): Bente HELLUM at OsloMet.
Acknowledgements: Höegh Eiendom (Jennifer Lamson), Airthings (Petter Martiniussen).

Summary: In this bachelor’s thesis, we investigate the application of Model Predictive Control (MPC) in the climate control of buildings to optimize and reduce energy consumption in an economical manner. Conducted as an analysis of 15 case studies based on articles published in the last 20 years, the thesis explores how MPC has been utilized in conjunction with solar thermal collectors, solar cells, heat pumps, and ventilation systems. By studying relevant theory on energy systems, control techniques, and the specific technologies, as well as conducting case studies, the goal is to evaluate and discuss the benefits and challenges associated with the use of MPC in building climate control. Additionally, by summarizing the findings from the analysis of the 15 case studies, the thesis aims to consolidate the conclusions drawn by previous research regarding the effectiveness and potential of MPC. The main findings and results of the thesis highlight the significance of Model Predictive Control (MPC) in the climate control of buildings for optimization and reduction of energy consumption in an economical manner. Based on the analysis of the 15 case studies and an extensive review of relevant literature, the following key findings are emphasized: Efficiency gains are achieved through the application of MPC, where the techniques contribute to optimizing operational parameters and maximizing energy efficiency. MPC enables intelligent control systems that adapt to variables such as weather forecasts, energy consumption, and energy prices, thereby reducing reliance on the power grid and maximizing self-consumption of generated energy. Furthermore, the analysis indicates that MPC is particularly well-suited for the integration of renewable energy sources such as solar thermal collectors and solar cells, resulting in increased utilization of solar energy and reduced reliance on external electricity supply. The results also suggest the potential for cost savings through reduced energy consumption, decreased dependence on the power grid, and improved utilization of various energy sources. Overall, the thesis demonstrates that MPC has a significant impact on building energy systems, with the potential to optimize energy consumption and reduce costs in the long run. These findings, based on comprehensive case studies and literature review, underscore the potential of MPC to contribute to sustainable and energy-efficient buildings in the future.
Norsk sammendrag: I denne bacheloroppgaven undersøkes anvendelsen av modellprediktiv kontroll i bygningers klimakontroll for å optimalisere og redusere energiforbruket på en økonomisk måte. Dette er gjennomført som en analyse av 15 casestudier basert på artikler publisert i løpet av de siste 20 årene. Vi undersøker hvordan MPC har blitt brukt i forbindelse med solfanger, solceller, varmepumpe og ventilasjon. Gjennom studering av relevant teori om energisystemer, reguleringsteknikker og de spesifikke teknologiene, og gjennomføre casestudier, er målet å evaluere og diskutere fordelene og utfordringene knyttet til bruk av MPC i bygningers klimakontroll. Ved å konkludere med funnene fra analysen av de 15 casestudiene, sikter oppgaven også mot å oppsummere hva tidligere forskning har konkludert med om MPCs effektivitet og potensial. Oppgavens hovedfunn og resultater understreker betydningen av modellprediktiv kontroll i bygningers klimakontroll for optimalisering og reduksjon av energiforbruket på en økonomisk måte. Basert på analysen av de 15 casestudiene og den omfattende litteraturgjennomgangen av relevante artikler, er følgende hovedfunn fremhevet: Effektivitetsgevinster oppnås gjennom anvendelsen av MPC, hvor teknikkene bidrar til å optimalisere driftsparametere og maksimere energieffektiviteten. MPC muliggjør intelligente styringssystemer som tilpasser seg variabler som værprognoser, energiforbruk og energipriser, og dermed reduserer avhengigheten av strømnettet og maksimerer egenforbruk av produsert energi. Videre viser analysen at MPC er spesielt egnet for integrasjon av fornybare energikilder som solfanger og solceller, noe som gir økt utnyttelse av solenergi og redusert behov for ekstern strøm. Resultatene tyder også på potensial for kostnadsbesparelser gjennom redusert energiforbruk, mindre avhengighet av strømnettet og bedre utnyttelse av ulike energikilder. Samlet sett demonstrerer oppgaven at MPC har en betydelig innvirkning på bygningers energisystemer, med muligheten til å optimalisere energiforbruket og redusere kostnader på lang sikt. Disse funnene, basert på grundige casestudier og litteraturgjennomgang, understreker potensialet som MPC har for å bidra til bærekraftige og energieffektive bygninger i fremtiden.
Supervisor(s): Habtamu MADESSA at OsloMet.

Summary: This report seeks to decide optimal temperature difference for modern buildings with a heat pump and low temperature system. Using SIMIEN and LCC-analysis, the optimal temperatures in an average office building in Oslo will be found. An example building has been defined based on the requirements given in TEK17 and numbers from Enovas Byggstatistikk. The example building is an office building with an 8120 m2 BRA spread over 4 floors, with a geothermal heat pump which provides heat to a heating central with radiators and ventilation heating coils. A model of the building is made in SIMIEN, and 17 simulations are done with different inlet/outlet temperatures in the heating systems to find the cheapest and most energy efficient alternative. Based on the results from SIMIEN, the heating system is designed and priced for each simulation, which is in turn included in LCC-analyses. The report concludes that the system with 35 °C inlet temperature and 30 °C outlet temperature is the cheapest and most energy efficient option of the 17 systems analyzed. This system has a yearly cost of 3 462 016,00 NOK and delivered energy per year at 137 923,4 kWh. It is not decided on one specific optimal temperature difference, as the results show that it varies with the inlet temperature. The rule of thumb might still be used for higher temperature systems, but for lower temperature systems, lower temperature differences are cheaper and more energy efficient.
Norsk sammendrag: Oppgaven søker å bestemme optimal temperaturdifferanse for moderne bygninger med varmepumpe. Ved hjelp av SIMIEN og LCC-analyser, er det undersøkt hvilke temperaturer som passer best i et gjennomsnittlig kontorbygg i Oslo. Et eksempelbygg er blitt definert basert på minstekravene til TEK17 og tall fra Enovas byggstatistikk. Eksempelbygget er et kontorbygg med BRA på 8120m2 fordelt over 4 etasjer, med bergvarmepumpe som forsyner en varmesentral med radiatorer og varmebatteri. Det er laget en modell av eksempelbygget i SIMIEN, og det gjøres 17 simuleringer med forskjellige tur- og returtemperaturer i varmeanlegget for å finne det systemet som er billigst og mest energieffektivt. Med utgangspunkt i resultatene fra SIMIEN er det dimensjonert anlegg for hver simulering som er prissatt og tatt videre med i LCC-analyser. Rapporten konkluderer med at systemet med turtemperatur lik 35 °C og returtemperatur lik 30 °C er det billigste og en av de mest energieffektive alternativene av de 17 systemene som er analysert. Dette systemet har en årskostnad på 3 462 016,00 kr og levert energi per år på 137 923,4 kWh. Det blir ikke bestemt en spesifikk optimal temperaturdifferanse, da resultatene viser at det varierer for hver turtemperatur. Tommelfingerregelen kan brukes for systemer med høyere temperaturer, men for lavtemperatursystemer er det både mer lønnsomt og mer energieffektivt med lave temperaturdifferanser.
Supervisor(s): Moon K. KIM at OsloMet.
Acknowledgements: Norconsult.

Summary: [Confidential dissertation].
Norsk sammendrag: [Lukket oppgave].
Supervisor(s): Arnab CHAUDHURI at OsloMet.
Acknowledgements: SEVAN SSP (Otto Skjåstad & Lars Aaness).

Summary: The purpose of this assignment is to evolve a ventilation strategy in the event of a nuclear accident in Ukraine. The aim is to convey how different filters can improve indoor air quality in various occupational and social buildings, as well as how an accident would affect Norway. The assignment consists of a problem statement and two sub-questions. The research question concerns a ventilation strategy in different buildings in the event of a nuclear accident in Ukraine. The sub-questions address issues related to the replacement of contaminated filters and waste management. As a starting point for the project and the development of the assignment, a literature review was conducted. Inspiration from previous nuclear accidents helped to establish a foundation for the problem statement and how the assignment should be approached. While there was much literature covering theory and previous nuclear accidents, there was little on ventilation strategies and early-stage planning. Additionally, the framework for technical building regulations in Norway, TEK17, was used to identify potential challenges and how they can be addressed. To identify a ventilation strategy in different buildings and their interest in the research question, semi-structured interviews were conducted with several companies and institutes. These interviews revealed a wide range of focus on a ventilation strategy in the event of a nuclear accident. The knowledge of filters and strategic planning in the event of a nuclear accident varied among the interviewees, making the assignment challenging. It was decided early on, in collaboration with Camfil, that the assignment should result in a ventilation strategy in different buildings. After visiting Camfil’s factory, laboratories, and Techcenter, and studying their products, there was a desire to propose a ventilation strategy in the event of a potential nuclear accident in Ukraine using filters. The investigations conducted in various buildings resulted in findings that demonstrate a reliable solution in the event of a nuclear cloud is to replace existing filters with HEPA filters. This finding is based on thorough studies and analyses of Camfil’s products and their characteristics. By replacing existing filters with HEPA filters, a more effective air filtration can be achieved, reducing the amount of radioactive particles and contaminants that enter the buildings. HEPA filters are specifically designed to capture very small particles, including radioactive substances, thereby helping to maintain a safe and clean indoor environment. For buildings that need to remain operational during a nuclear cloud, having a sufficient stock of extra filters available in a private or shared storage is recommended. This ensures the ability to replace filters regularly and maintain optimal filtration efficiency even over extended periods of contamination. 6 By implementing a ventilation strategy that includes the use of HEPA filters and having the appropriate stock of extra filters, one can contribute to protecting the health and safety of individuals in the event of a nuclear accident. Thorough planning and implementation of such measures are crucial to ensure that the indoor environment is maintained at a safe level and to minimize potential health consequences that may arise from radioactive contamination.
Norsk sammendrag: Denne oppgaven har som formål å utbedre en ventilasjonsstrategi ved en eventuell atomulykke i Ukraina. Oppgaven ønsker å formidle hvordan ulike filter kan være med på å forbedre inneklimaet i ulike yrkes- og sosiale bygninger, i tillegg til hvordan en ulykke vil påvirke Norge. Oppgaven inneholder en problemstilling og to underproblemstillinger. Forskningsspørsmålet omhandler en ventilasjonsstrategi i ulike bygg ved en eventuell atomulykke i Ukraina. Underproblemstillingene tar for seg spørsmål innenfor skifte av forurensede filtre og avfallshåndtering. Som start på prosjektet og utvikling av oppgaven, ble det utført litteraturstudie. Inspirasjon fra tidligere atomulykker var med på legge et grunnlag for problemstillingen og hvordan oppgaven skulle angripes. Det var mye litteratur som dekket teori og tidligere atomulykker, men det var lite ventilasjonsstrategier og tidligfase knyttet sammen. Videre ble rammeverket for byggteknisk forskrift i Norge, TEK17, tatt i bruk for å kartlegge potensielle utfordringer, hvordan disse kan løses og besvares. For å kartlegge en ventilasjonsstrategi i forskjellige bygg og hvilken interesse de ville ha av forskningsspørsmålet, ble det utført semi-strukturerte intervjuer hos flere bedrifter og institutter. Disse intervjuene viste stor spredning i hvilken grad det fokuseres på en ventilasjonsstrategi ved en eventuell atomulykke. Kunnskapen om filter og strategiplan ved en atomulykke var varierende hos intervjuobjektene, som gjorde arbeidet med oppgaven utfordrende. Det ble tidlig besluttet, sammen med Camfil, at oppgaven skulle resultere i ventilasjonsstrategi i ulike bygg. Etter å ha besøkt Camfils fabrikk, laboratorier og Techcenter og studert deres produkter, var det et ønske å komme med forslag til en ventilasjonsstrategi i tilfelle en eventuell atomulykke i Ukraina, ved hjelp av filtre. Undersøkelsene utført i ulike bygninger resulterte i funn som viser at en pålitelig forslag til en løsning i tilfelle av en atomsky er å erstatte eksisterende filtre med HEPA-filtre. Dette funnet er basert på grundige studier og analyser av Camfils produkter og deres egenskaper. Ved å erstatte eksisterende filtre med HEPA-filtre kan man oppnå en mer effektiv filtrering av luften og redusere mengden radioaktive partikler og forurensninger som trenger inn i bygningene. HEPA-filtre er spesielt utformet for å fange opp svært små partikler, inkludert radioaktive stoffer, som bidrar til å opprettholde et trygt og rent inneklima. For bygninger som av ulike årsaker må opprettholde drift under en atomsky, er det tilstrekkelig med en lagerbeholdning av ekstra filtre tilgjengelig på et privat eller delt lager. Dette sikrer at man har muligheten til å skifte filtrene regelmessig og opprettholde optimal filtreringseffektivitet selv over lengre perioder med forurensning. Ved å implementere en ventilasjonsstrategi som inkluderer bruk av HEPA-filtre og riktig lagerbeholdning av ekstra filtre, kan man bidra til å beskytte menneskers helse og sikkerhet i tilfelle en atomulykke. En grundig planlegging og implementering av slike tiltak er avgjørende for å sikre at inneklimaet opprettholdes på et trygt nivå og for å minimere potensielle helsekonsekvenser som kan oppstå som følge av radioaktiv forurensning.
Supervisor(s): Arnab CHAUDHURI at OsloMet.
Acknowledgements: Camfil Norge AS (Jan-Erik Kleven).

Summary: AF Energi is interested in exploring the feasibility of utilizing an accumulator tank in the heating system associated with the operation of buildings. They have assigned us the task of conducting a simulation of Torgkvartalet Oppegård to analyse potential savings. The savings are based on the electricity prices for operating the system, including the spot price and an additional charge based on the monthly peak power consumption. This report aims to gather data from the existing system and subsequently organize, structure, and analyse it. The data will then be used in a Python script to simulate various operational strategies, employing a combination of them to determine the optimal savings achievable through the use of the accumulator tank. This simulation will be performed for a range of tank sizes to estimate which size will contribute to the highest savings. As the volume of the accumulator tank increases, so do the savings, but the installation costs also rise accordingly. Therefore, the Nåverdi method is employed to estimate the profitability of the investment over its entire lifespan. The outcome of this analysis will determine the most suitable tank size based on the various parameters described in the assignment. The analysis was conducted using 26 different tank sizes and two different simulation values. The results clearly demonstrate that the measures will contribute to savings and enhance the utilization of the power plant. Furthermore, the optimal accumulator volume was found to be between 10 m³ and 12 m³.
Norsk sammendrag: AF Energi er nysgjerrige på hvor gunstig det er å benytte seg av akkumulatortank i varmesystemet tilknyttet drif av bygninger. De har gitt i oppgave å gjøre en simulering av Torgkvartalet Oppegård for å analysere mulig besparelse. Besparelsen baserer seg på strømprisene for å drifte anlegget, både spottprisen, men også et tillegg basert på månedens effekttopp. Denne rapporten går ut på å samle inn dataen fra det stående anlegget for å så sortere, strukturere og analysere det. Dataen skal derav brukes i et Python-script som skal simulere forskjellige driftsstrategier og bruke en kombinasjon av dem til å finne den optimale besparelsen som kan gjøres ved bruk av akkumulatortanken. Denne simuleringen blir gjort av en rekke forskjellige tank størrelser, for å estimere hvilken som vil bidra til høyest besparelse. Besparelsen øker ettersom akkumulatortankens volum øker, med det gjør også kostnadene av å installere dem. Derav benyttes Nåverdi metoden for å gjøre en estimering av hvor lønnsomt investeringen vil være over hele dens leve tid. Resultatet av dette vil bestemme hvilken av tank størrelsene som egner seg best basert på de forskjellige parameterne beskrevet i oppgaven. Analysen ble gjort med 26 forskjellige tank størrelser, og to forskjellige simulasjons verdier. Resultatet viser overlegent at tiltakene vil bidra til besparelse og bedre utnyttelse av kraftverket, og at den optimale akkumulerings volumet ligger mellom 10 m³ og 12 m³.
Supervisor(s): Arnab CHAUDHURI at OsloMet.
Acknowledgements: AF Energi (Marius Svenungsen).

Summary: This report analyzes the use of 3D-scanning technology in correlation with the renovation of buildings and their technical installments. The experiment makes a comparison between the use of conventional, manual-method of measuring by hand using simple tools, and the use of advanced 3D-cameras. The two methods are tested and compared on several factors such as time, precision, usability, and price. Both methods are simulated from start to finish, and the whole process is evaluated in detail. Is it worth investing over 250 thousand NOK, only for the camera itself, in such technology? Are the models that much more precise than if a skilled engineer measured and drew himself? Does this method take much more time, and offers more problems than solutions? These are questions this rapport investigates and concludes in short that: yes, absolutely. The experiment shows that labor hours can be reduced, precision improves, and the workflow is more efficient. Simultaneously the experiment shows that such technology can be a double-edged sword, and should be evaluated carefully. The reasoning for this is explained in this report.
Norsk sammendrag: Denne rapporten gjør en analyse av bruken av 3D-skanne-teknologi i sammenheng med renovasjon av bygg og tekniske installasjoner. Det blir gjort en sammenligning mellom konvensjonell, manuell-metode ved å måle for hånd med enkle verktøy, og bruken av et avansert 3D-skanne kamera. De to metodene testes og sammenlignes på grunnlag av flere faktorer som; tid, nøyaktighet, brukervennlighet og pris. Begge metoder simuleres fra start til slutt, og hele prosessen sammenlignes i detalj. Er det verdt å investere over 250 tusen NOK, og det kun på kamera, i slik teknologi? Blir modellene virkelig så mye mer nøyaktig enn hvis en dyktig ingeniør måler og tegner selv? Tar denne metoden mye lenger tid, samt byr på flere utfordringer enn løsninger? Dette er spørsmål denne rapporten svarer på, og kan kort konkluderes med: ja, absolutt. Forsøket viser at tidsbruk kan reduseres, nøyaktighet øker, og arbeidet blir mer effektivt. Samtidig viser forsøket at slik teknologi kan være et toegget-sverd, og bør evalueres grundig. Begrunnelse for dette forklares i rapporten.
Supervisor(s): Heidi LIAVÅG and Ernst E. HEMPEL at OsloMet.
Acknowledgements: Ingenia AS (Terje Tørholen).

Summary: In order to achieve the goal of making Europe climate neutral by 2050, it is crucial to reduce the emissions from HVAC installations. “Grønn VVS” has revealed that HVAC installations account for at least 20% of buildings’ total emissions. The lack of EPDs has led to an increased focus on material compositions in the industry. The purpose of the following task is to map and analyze material compositions for HVAC products with high greenhouse gas emissions. The products ventilation unit for commercial buildings and supply air valves have been selected. Two sub-questions have been prepared to answer the purpose. In addition, a calculation method from the engineering association CIBSE has been carried out on selected products to evaluate the role of material compositions in a greenhouse gas perspective. The methods included in the report are primarily a search process, document analysis and external calculation method from the CIBSE TM65 publication. Relevant suppliers for the purpose of the project have been selected, availability of BPD and EPD has been mapped and the scope of the documentation, with accuracy in percentage as a parameter, evaluated. Material is categorized in an appropriate way to compare mass proportions across products. The results for extent of documentation reveal that the availability of building product declarations is insufficient for ventilation units, with only 11 building product declarations included in the final analysis of material compositions. This makes it difficult to generalize the findings in the analysis. For valves, a higher number of available BPDs has been revealed, with a total of 26 products included in the analysis. Further scrutiny of BPDs shows that there is a high level of accuracy for the proportion of materials declared. Comparison of mass proportions for the materials shows a significantly high content of steel in the material compositions for both ventilation units and supply air valves, as well as somewhat significant amounts of aluminum in the ventilation units. These findings form the basis for the conclusion that the variation within other material categories, which are not steel or aluminium, has little significance in a larger comparative perspective of the material share in the product categories. Finally, the CIBSE method, carried out on two ventilation units, shows that the method can give a good indication of GWP-values. However, the results cannot be considered representative of all ventilation units due to the limited sample size. It has also been concluded that material compositions provide a better basis for the calculation method compared to values from the environmental product declarations.
Norsk sammendrag: For å oppnå målet om å gjøre Europa klimanøytralt innen 2050, er det avgjørende å redusere utslippet fra VVS-installasjoner. “Grønn VVS” har avdekker at VVS-installasjoner står for minst 20% av bygningers totale utslipp. Mangel på EPD-er har ført til økt fokus på materialsammensetninger i bransjen. Følgende oppgave sitt formål er å kartlegge og analysere av materialsammensetninger for VVs-produkter med høy klimagassutslipp. Produktene ventilasjonsaggregat for næringsbygg og tilluftsventiler er valgt. Det er utarbeidet to delspørsmål for å besvare formålet. I tillegg har en beregningsmetode fra ingeniørforeningen CIBSE gjennomført på utvalgte produkter for å evaluere materialsammensetningenes rolle i et klimagassperspektiv. Fremgangsmetodene som inkluderes i rapporten er først og fremst søkeprosess, dokumentanalyse og ekstern beregningsmetode fra CIBSE TM65 publikasjonen. Relevante leverandører for prosjektets hensikt er valgt, tilgjengelighet av BVD og EPD har blitt kartlagt og omfanget av dokumentasjonen, med nøyaktighet i prosent som parameter, evaluert. Materiale er kategorisert på en hensiktsmessig måte for å sammenligne masseandeler på tvers av produkter. Resultatene for omfang av dokumentasjon avdekker at tilgjengeligheten av byggevaredeklarasjoner er mangelfull for aggregater, med kun 11 byggevaredeklarasjoner inkludert i den endelige analysen av materialsammensetninger. Dette gjør det vanskelig å generalisere funnene i analysen. For ventiler er det avdekket et høyere antall tilgjengelige BVD-er, med totalt 26 produkter inkludert i analysen. Videre gransking av BVD-ene viser at det er høy grad av nøyaktighet for hvor stor andel av materialene som er deklarert. Sammenligning av masseandeler for materialene viser en betydelig høyt innhold av stål i materialsammensetningene for både aggregater og tilluftsventiler, samt noe signifikante mengder aluminium i aggregatene. Disse funnene danner grunnlaget for konklusjonen om at variasjonen innenfor andre materialkategorier, som ikke er stål eller aluminium, har liten betydning i et større sammenligning perspektiv av materialandelen i produktkategoriene. Til slutt viser CIBSE metoden, gjennomført på to ventilasjonsaggregater, at metoden kan gi god indikasjon på GWP-verdier. Imidlertid kan ikke resultatene betraktes som representative for alle aggregater på grunn av det begrensede utvalget. Det er også konkludert med at materialsammensetninger gir et bedre utgangspunkt for beregningsmetoden sammenlignet med verdier fra miljøvaredekalrasjonene.
Supervisor(s): Ann Karina LASSEN og Peter G. SCHILD as OsloMet.
Acknowledgements: Multiconsult AS (Anders Liaøy).

Summary: “Development and testing of laboratory exercises on the Hilton laboratory rig A660”, was awarded to three graduate students at Oslo Metropolitan University within the field of study Energy and Environment in construction. The bachelor thesis involves the development and testing of two laboratory exercises intended for first-year students within the program subject EMTS 1400 Thermodynamics. The assignment was given by the main supervisor in collaboration with the associate professor. The group were given the task of creating two lab exercises where the first was to deal with heat pumps/cooling systems, and the second dealt with moist air. After purchasing a new laboratory rig, were there no good lab exercises available from the air conditioning unit’s manufacturer. Two labs were then designed; the first lab was called HVACR – heat pump lab, and the second was called HVACR – moisture lab. HVACR is an interdisciplinary term that covers Heating, Ventilation, Air Conditioning, and Refrigeration A plan was composed in collaboration with teaching lecturers and lab engineers for the implementation of the lab exercise for heat pump/cooling machines. Prior to the lab exercise, sufficient theory was reviewed, as well as a review of the lab exercise. The lab was tested on first-year students at Energy and Environment in construction, and later evaluated and improved based on feedback from the students. Even so, there were several of the students who thought the lab exercise was an educational lab task. The second lab was not tested by anyone other than the bachelor group and it is recommended to make improvements to the unit before it is tested by a lab engineer.
Norsk sammendrag: «Utvikling og utprøving av laboratorieøvinger på Hilton laboratorierigg A660», ble tildelt tre avgangsstudenter ved Oslo Metropolitan University innenfor studieretningen Energi og Miljø i bygg. Bacheloroppgaven tar for utvikling og utprøving av to laboratorieøvinger tiltenkt første års studenter innen programfaget EMTS 1400 Termodynamikk. Oppgaven ble gitt av hovedveileder i samarbeid med førsteamanuensis. Det ble gitt i oppgave å lage to labøvinger der den første skulle omhandle varmepumper/kjølesystemer, og den andre omhandlet fuktig luft. Etter innkjøp av ny laboratorierigg er det ingen gode labøvinger tilgjengelige fra klimaanleggets produsent. Det ble da utformet to laber; første lab ble kalt HVACR – varmepumpelab, og den andre ble kalt HVACR – fukt lab. HVACR er et tverrfaglig begrep som tar for Heating, Ventelation, Air Condition, and Refrigeration Det ble laget et opplegg i samarbeid med undervisningslektor og labingeniører for gjennomføringen av labøvingen for varmepumpe/kjølemaskiner. I forkant av labøving ble tilstrekkelig teori gjennomgått, samt en gjennomgang av labøvingen. Laben ble testet ut på første års studentene ved Energi og miljø i bygg, og senere evaluert og forbedret etter tilbakemeldingene fra studentene. Jevnt over var det flere av studentene som syntes labøvingen var en lærerik laboppgave, samt at de fikk til labøvingen. Den andre laben ble ikke testet av andre enn bachelorgruppen og det er en anbefaling å gjøre utbedringer på enheten før den gjennomgås av labingeniørene.
Supervisor(s): Peter G. SCHILD at OsloMet.