Summary: The purpose of this thesis is to see the effect of performing environmental assessments in the early phase, and how BIM and other digital tools can help make this process more efficient and transparent. The thesis wants to convey how a contractor can quickly and easily present an LCA to a client, and how this can result in a more environmentally friendly building. The thesis contains one problem and four sub-problems. The research question deals with the effect of environmental assessments using BIM. The sub-problems address questions within LCA, BIM, early phase and to what extent the contractor’s customers would be interested in such an assessment.
As a start to the project and development of the thesis, a literature study was carried out. Inspiration from previous tasks helped to lay a foundation for the problem and how the task should be approached. There was a lot of literature that covered the various topics, but there was little about LCA, BIM and early phase being linked together. Furthermore, the IDDS and IDM frameworks were used to map potential challenges, how these can be solved and answered.
To map how builders choose an environmental profile, and what interest they would have in the research question, semi-structured interviews were conducted with four of the contractor’s customers. These interviews showed a wide spread in the degree to which there is a focus on the environment, and in particular environmental certifications. The knowledge of BIM and LCA varied among the interviewees, but they were positive about the proposals put forward by the group.
It was decided early on, together with Veidekke Entreprenør, that the task should result in a product or a process. After studying Veidekke’s routines for environmental assessments, it was desirable to come up with proposals for a new process for LCA calculations using the software the contractor already used. The group gave this process the name ‘Climatic’.
Norsk sammendrag: Denne oppgaven har som formål å se effekten av å utføre miljøvurdering i tidligfasen, og hvordan BIM og andre digitale verktøy kan bidra til å gjøre denne prosessen mer effektiv og oversiktlig. Oppgaven ønsker å formidle hvordan en entreprenør raskt og enkelt kan presentere en LCA for en byggherre, og hvordan dette kan resultere i et mer miljøriktig bygg. Oppgaven inneholder en problemstilling og fire underproblemstillinger. Forskningspørsmålet omhandler effekten av miljøvurderinger ved hjelp av BIM. Underproblemstillingene tar for seg spørsmål innenfor LCA, BIM, tidligfase og i hvilken grad entreprenørens kunder vil ha interesse av en slik vurdering.
Som start på prosjektet og utvikling av oppgaven, ble det utført litteraturstudie. Inspirasjon fra tidligere oppgaver var med på å legge et grunnlag for problemstillingen og hvordan oppgaven skulle angripes. Det var mye litteratur som dekket de ulike temaene, men det var lite om LCA, BIM og tidligfase knyttet sammen. Videre ble rammeverket IDDS og IDM tatt i bruk for å kunne kartlegge potensielle utfordringer, hvordan disse kan løses og besvares.
For å kartlegge hvordan byggherrer velger miljøprofil, og hvilken interesse de ville ha av forskningsspørsmålet, ble det utført semi-strukturerte intervjuer hos fire av entreprenørens kunder. Disse intervjuene viste stor spredning i hvilken grad det fokuseres på miljø, og da spesielt miljøsertiseringer. Kunnskapen om BIM og LCA var varierende hos intervjuobjektene, men de var positive til forslagene gruppen la frem.
Det ble tidlig besluttet, sammen med Veidekke Entreprenør, at oppgaven skulle resultere i et produkt eller en prosess. Etter å ha studert Veidekkes rutiner for miljøvurderinger, var det ønskelig å komme med forslag til en ny prosess for LCA-beregninger ved hjelp av programvaren entreprenren allerede benyttet seg av. Gruppen ga denne prosessen navnet ‘Climatic’.
Supervisor(s): Eilif HJELSETH (OsloMet).
Acknowledgements: Veidekke Entreprenør AS (Eirik Kristensen).

Summary: The relative humidity has a major impact on both indoor climate, comfort and materials resistance. The amount of moisture inside is controlled by heat sources and materials properties in moisture absorption. Wood is a natural hygroscopic material with the ability to stabilize fluctuations in both temperature and humidity indoors. Earlier studies have shown that efficient and active utilization of these properties provides potential for energy saving. In this project, a field trial compares the effect of moisture buffering and latent heat in wooden module. The module is subjected to high humidity amounts in the form of water vapor with a humidifier. Moisture and air temperature gauges, in addition to surface temperature sensors detected measurement values throughout the process. The relative humidity only reaches approx. 75% under high humidification which lasts for 12 hours. The results show an increase of about 1-2 °C in the surfaces. This heat suppression is due to the latent heat released when water vapor in the air is absorbed and passes into liquid form in the wood. In parallel with the field test, the experiment was modeled in the WUFI®Plus simulation program to compare measured and simulated results. In the simulation, the same external climate (data from the weather station where the modules are located) are used with parameters chosen in the attempt to get closest to reality. Based on the results, it can be established that the effect of moisture buffering and latent heat in exposed wood surfaces is significant and should be considered as possible energy-­‐saving measures. Furthermore, there is reason to claim that the WUFI®Plus simulation program is not sufficiently suitable for handling moisture buffering and the response of thick exposed massive elements.
Norsk sammendrag: Den relative fuktigheten har stor innvirkning på både inneklima, komfort og materialers bestandighet. Mengde fuktighet inne styres av varmekilder og materialers egenskaper i fuktabsorpsjon. Tre er et naturlig hygroskopisk materiale med evnen til å stabilisere svingninger i både temperatur og luftfuktighet innendørs. Tidligere studier har vist at effektiv og aktiv utnyttelse av disse egenskapene gir potensiale for energisparing. I dette prosjektet inngår et feltforsøk som sammenligner effekten av fuktbufring og latent varme i et testhus av massivtre. Testhuset blir påført store fukt påkjenninger i form av vanndamp med en luftbefukter. Fukt-­‐ og luft temperaturmålere, i tillegg til sensorene for overflatetemperatur, registrerte måleverdier under hele prosessen. Den relative fuktigheten når kun ca. 75% under høy befuktning i 12 timer. Resultatene viser en økning på omtrent 1-2 °C i overflaten. Dette varmetilskuddet skyldes den latente varmen som frigjøres når vanndamp i luften absorberes og går over til væskeform i treporene. Parallelt med feltforsøket ble eksperimentet modellert i simuleringsprogrammet WUFI®Plus for å sammenligne målte og simulerte resultater. I simuleringen er det benyttet samme ytre klima (data fra værstasjonen hvor modulene står), og mest mulig reelle parametere i forsøk på å komme nærmest virkeligheten. Ut ifra resultatene kan det slås fast at effektene av fuktbufring og latent varme i eksponerte treoverflater er signifikante og bør vurderes som mulig energibesparende tiltak dersom det lar seg benytte. Videre gir det grunn til å hevde at simuleringsprogrammet WUFI®Plus ikke er tilstrekkelig egnet for håndtering av fuktbufring og responsen av tykke, eksponerte massivtreelementer.
Supervisor(s): Dimitrios KRANIOTIS (OsloMet).
Acknowledgements: NMBU (Tormod Aurlien).

Summary: In this report, the ventilation system at the Steiner School in Gjøvik/Toten was documented. The group was tasked by Erichsen and Horgen AS to investigate whether the Steiner School in Gjøvik/Toten’s “mixed mode” ventilation works in the Norwegian climate. It was agreed to investigate the fan’s heat recovery rate, ventilation efficiency, specific fan power, air volume, carbon dioxide level, relative humidity level, air temperature, noise and finally a survey answered by the students and teachers from the Steiner School in Gjøvik/Toten. The measurements were carried out over two full days during the winter season. The purpose of the task is to acquire knowledge about ventilation measurements, while at the same time supporting the quality of “mixed mode” ventilation.
The system at the Steiner School in Gjøvik/Toten has the product name “FutureVent” which consists of facade-integrated ventilation cassettes and automatically controlled windows. The system is controlled by sensors that register carbon dioxide, relative humidity and air temperature levels. The ventilation cassette was examined for heat recovery rate, ventilation efficiency and specific fan power. To find the heat recovery rate, the supply air temperature in the ventilation cassette was logged. The stated heat recovery rate should be greater than 85%, and the result gave a satisfactory value at up to 30% load. The ventilation efficiency was examined using a smoke test. The smoke was documented through pictures and video. It was found that there is no short circuit, even though the fans switch between supply and extract air mode. The measurements for SFP and air flow were carried out in the laboratory at OsloMet – Metropolitan University using the speed method and fan power measurement. We obtained satisfactory SFP factor and air flow in relation to the stated value from WindowMaster. The air flow result indicates that the system is unbalanced. This should be investigated further.
The indoor climate was documented within the atmospheric, thermal and acoustic environment. In the atmospheric environment, the carbon dioxide level and air flow were examined. According to the Q-trak logging and the SD system, the carbon dioxide level rarely exceeds the upper limit of 1000 ppm. In the thermal environment, temperature, relative humidity and air velocity were examined. Carbon dioxide, relative humidity and air temperature were logged simultaneously. The logging verified the SD system’s log. It was found that there was low relative humidity, which is very common in the winter season regardless of the ventilation solution in the Norwegian winter climate. During the first measurement day, we were informed that there had been a pipe leak the day before. This led to the entire system being turned off, which affected the result for operational temperature. The calculated operational temperature for the entire building was 18.2℃, which is below the recommendations of 20-24℃. In the acoustic environment, the noise level was examined. It is stated that the fan is 30 dB, and the result gave satisfactory values ​​at up to 30% load. Finally, a survey was conducted and answered by the students and teachers. It was found that they believe it is bad air and the symptoms show that they experience dryness the most.
The result is that most of the factors are satisfactory, but for heat recovery rate, air flow, relative humidity and noise it is satisfactory only in some cases. It was stated by the operating technician that the fans rarely go above 40% load, except when ventilating. Therefore, it is most important that the factors are satisfactory at low load, but it cannot be ruled out that high load is used occasionally. The values ​​given by WindowMaster are in accordance with the measurements, and the indoor climate factors are mostly within requirements and recommendations except for operational temperature and relative humidity. The conclusion was therefore that the “mixed mode” ventilation at the Steiner School in Gjøvik/Toten is satisfactory in a typical Norwegian climate equivalent to using full mechanical ventilation. This is assuming that nominal operation is between 0-30% load. In addition, it is energy-saving and energy-efficient if the system works properly. It should be investigated further under different conditions throughout the year in order to draw conclusions.
Norsk sammendrag: I denne rapporten ble ventilasjonssystemet på Steinerskolen i Gjøvik/Toten dokumentert. Gruppen fikk i oppgave av Erichsen og Horgen AS å undersøke om Steinerskolen i Gjøvik/Toten sin «mixed mode» ventilasjon fungerer i norsk klima. Det ble enighet om å undersøke viftens varmegjenvinningsgrad, ventilasjonseffektivitet, spesifikke vifteeffekt, luftmengde, karbondioksidnivå, relativt fuktighetsnivå, lufttemperatur, støy og tilslutt en undersøkelse besvart av elevene og lærerne fra Steinerskolen i Gjøvik/Toten. Målingene ble foretatt over to hele dager i vintersesongen. Hensikten med oppgaven er å tilegne seg kunnskap om målinger av ventilasjon, samtidig underbygge kvaliteten til «mixed mode» ventilasjon.
Systemet på Steinerskolen i Gjøvik/Toten har produktnavnet «FutureVent» som består av fasadeintegrerte ventilasjonskassetter og automatstyrte vinduer. Systemet styres etter sensorer som registrerer karbondioksid-, relativ fuktighet- og lufttemperaturnivå. Ventilasjonskassetten ble undersøkt for varmegjenvinningsgrad, ventilasjonseffektivitet og spesifikk vifteeffekt. For å finne varmegjenvinningsgraden ble det logget tilluftstemperatur i ventilasjonskassetten. Den oppgitte varmegjenvinningsgraden skulle være større enn 85%, og resultatet ga en tilfredsstillende verdi ved opptil 30% pådrag. Ventilasjonseffektiviteten ble undersøkt ved hjelp av en røyktest. Røyken ble dokumentert gjennom bilder og video. Det ble funnet ut at det ikke er kortslutning, selv om viftene bytter mellom tilluft- og avtrekksmodus. Målingene for SFP og luftmengde ble utført i laboratorium ved OsloMet – storbyuniversitetet ved å bruke hastighetsmetode og vifteeffekt måling. Vi fikk tilfredsstillende SFP-faktor og luftmengde i forhold til den oppgitte verdien fra WindowMaster. Luftmengde resultatet tilsier at systemet er ubalansert. Dette bør undersøkes nærmere.
Inneklimaet ble dokumentert innenfor atmosfærisk-, termisk- og akustisk miljø. I atmosfærisk miljø ble karbondioksidnivået og luftmengde undersøkt. Ifølge Q-trak loggingen og SD-anlegget ligger karbondioksidnivået sjeldent over øvre grenseverdi på 1000 ppm. I termisk miljø ble temperatur, relativ fuktighet og lufthastighet undersøkt. Det ble logget karbondioksid, relativ fuktighet og lufttemperatur samtidig. Loggingen verifiserte SD-anleggets logg. Det ble funnet ut at det var lav relativ fuktighet, som er svært vanlig i vintersesongen uavhengig av ventilasjonsløsningen i norsk vinterklima. Under første måledag fikk vi beskjed om at det hadde vært rørlekkasje dagen før. Dette førte til at hele systemet hadde vært avslått som påvirket resultatet for operativ temperatur. Den beregnede operative temperaturen for hele bygningen ble 18,2℃, og er under anbefalingene på 20-24℃. I akustisk miljø ble støynivået undersøkt. Det er oppgitt at viften utgjør 30 dB, og resultatet ga tilfredsstillende verdier ved opptil 30% pådrag. Tilslutt ble det utført en spørreundersøkelse besvart av elevene og lærerne. Det ble funnet ut at de mener det er dårlig luft og symptomene viser at de opplever mest tørrhet.
Resultatet er at de fleste faktorene tilfredsstiller, men for varmegjenvinningsgrad, luftmengde, relativ fuktighet og støy er det tilfredsstillende kun i enkelte tilfeller. Det ble oppgitt fra driftsteknikeren at viftene sjelden går over 40% pådrag, utenom ved utlufting. Derfor er det viktigst at faktorene er tilfredsstillende ved lavt pådrag, men det kan ikke utelukkes at høyt pådrag brukes av og til. De oppgitte verdiene fra WindowMaster er i samsvar med målingene, og inneklimafaktorene er for det meste innenfor krav og anbefalinger utenom operativ temperatur og relativ fuktighet. Konklusjonen ble dermed at «mixed mode» ventilasjonen på Steinerskolen i Gjøvik/Toten er tilfredsstillende i et typisk norsk klima ekvivalent ved bruk av full mekanisk ventilasjon. Dette er med antagelse om at nominell drift er mellom 0-30% pådrag. I tillegg er det energibesparende og energieffektivt hvis systemet fungerer som det skal. Det bør undersøkes nærmere ved ulike forhold gjennom året for å kunne konkludere.
Supervisor(s): Heidi LIAVÅG (OsloMet).
Acknowledgements: Erichsen og Horgen AS (Haakon Halla).

Summary: The purpose of this task was to investigate the potential of parallel-connected air handling units with regard to energy and cost-effectiveness, in comparison with centralized and decentralized ventilation solutions. The main problem of the thesis was to answer the following question: At what specific air flows, size of the building and occupancy profile will the parallel-connected AHUs perform the best. Four scenarios are simulated with different air flows, areas and occupancy profiles. SIMIEN annual energy simulation was used to calculate the energy consumption of the selected modular and compact air handling units. The LCC analysis was conducted using the present value method. Through literature study and dialogue with the ventilation supplier, four different optimization strategies for technical space were developed and documented. We came up with two suggestions per ventilation solution, central and decentralized being considered alike. The study covers not only the useable floor area, but also the availability of the unit and parts of channels in the technical room. Our results show that parallel AHUs are most energy efficient in all scenarios, but energy savings are not the deciding factor. After including investment, service and rental of technical space, centralized solution becomes the most profitable, when looking at LCC analysis over the period of 20 years. The costs that make up the largest share of all types of aggregate solutions are the rental of technical rooms and energy consumption. The simulations show that relative to other ventilation solutions, the decentralized AHUs are most expensive when the size of the building increases. However, there are a number of advantages attached to this solution in terms of flexibility and control of energy consumption. Due to the limitations taken upon this bachelor thesis, the LCC result is not affected by these aspects. Through the example buildings presented in the thesis it has been found that parallel-connected air handling units are used if the height of the technical space is limited. Therefore, this solution will be especially situation-dependent where the construction of the building is an important parameter.
Norsk sammendrag: Hensikten med denne oppgaven var å undersøke potensialet til parallellkoblede aggregater med tanke på energi og kostnadseffektivitet, i henhold til sentralisert og desentralisert. Det ble jobbet ut fra problemstillingen: Ved hvilke luftmengder, størrelse på bygg og tilstedeværelse er parallelle aggregater best egnet for. Fire scenarioer er analysert, med ulike luftmengder, arealer og tilstedeværelser. SIMIEN årssimulering ble benyttet for å beregne energiforbruket på de utvalgte modulære og kompakte aggregater. LCC-analysen gjennomførtes ved hjelp nåverdimetoden. Gjennom litteraturstudie og dialog med ventilasjonsleverandør ble det utarbeidet og dokumentert fire ulike optimaliseringsstrategier til teknisk rom. Vi kom fram med to forslag per ventilasjonsløsning, der sentral og desentral betraktes likt. Studiet omfatter ikke bare bruksareal, men også tilgjengelighet fram til aggregatet og deler av kanaler innenfor teknisk rom. Resultatene våre viser at parallelle aggregater er mest energieffektive i alle scenarioene, men energibesparelser er ikke den avgjørende faktor. Tar man hensyn til kostnadene til investering, service og utleie av teknisk rom blir sentralisert løsning den mest lønnsomme, når man helhetlig ser på LCC-analyse gjennom 20 år. Kostnadene som utgjør de største andelen for alle typer aggregat løsninger er utleie av teknisk rom og energiforbruk. Studien viser at i forhold til andre ventilasjonsløsninger er desentralisert dyrest når størrelsen til bygget øker. Det er imidlertid en del fordeler tilknyttet denne løsningen med tanke på fleksibilitet og kontroll på energiforbruket. På grunn av oppgavens begrensinger blir ikke LCC-resultatet påvirket av disse aspektene. Gjennom eksempelbygningene i oppgaven har det blitt observert at parallelle aggregater blir brukt dersom høyden til teknisk rom er begrenset. Dermed vil denne løsningen være situasjonsavhengig der byggets konstruksjon er en viktig parameter.
Supervisor(s): Peter G. SCHILD (OsloMet).
Acknowledgements: Hoare Lea (Richard Brimfield); Niras (Claus Wessel Andersen); Systemair (Christel Hagen); Swegon (Vergel Bagayan, Anne G. Utekleiv).

Summary: In one of the worlds richest countries, healthcare is expected to meet all requirements for patient treatment. Medical gases are very important in order to treat hospitalized people. This theses presents the medical gas systems, the components of the plant and the laws and regulations used daily in the industry. We have performed tests of the medical gas plant at four different hospitals in eastern Norway. The gases tested are medical oxygen, compressed air and nitrous oxide. The tests were executed to investigate the purity of the medical gases and to map its quality. The results from the tests show that three of the four hospitals does not have an approved gas plant for the drugs they deliver. We question why three out of four hospitals do not meet the requirements of Norwegian Standard, what are the sources of contamination, and why it will not be fixed afterwards. We have interviewed various health organizations in order to discover who is responsible for checking that hospitals in Norway meet the requirements. Despite disagreements between health organizations, it appears to be the healthcare facility that is responsible for ensuring that the gas they deliver to patients satisfies all requirements for medical gas. Through interviews with professionals we have acquired knowledge of sources of contamination. Contamination may be due to soot, moisture, particles and oil. We show, with the help of statistical calculations, how the current test procedure for contamination of medical gases can be improved.
Norsk sammendrag: I Norge er vi svært opptatt av gode helsetjenester og behandling med høy kvalitet. I et av verdens rikeste land skulle det kunne forventes et helsetilbud som tilfredsstiller alle krav rettet mot behandling av pasienter. Medisinsk gassanlegg på sykehus er svært viktig for å kunne behandle syke mennesker. Oppgaven presenterer medisinsk gassanlegg, komponentene i anlegget og lover og regler som brukes daglig i bransjen. Vi har utført målinger på det medisinske gassanlegget på fire forskjellige sykehus i Øst-Norge. Gassene som er testet er medisinsk oksygen, trykkluft og lystgass. Målingene er gjort for å undersøke renheten på de medisinske gassene, og for å kartlegge kvaliteten på gassene. Resultatet fra målingene viser at tre av de fire sykehusene ikke har godkjente gassanlegg for legemidlene de leverer til pasientene. Vi stiller spørsmål til hvorfor tre av fire sykehus ikke tilfredsstiller kravene til Norsk Standard, hva som er kildene til kontamineringen og hvorfor det ikke blir gjort noe med det i ettertid. Vi har intervjuet forskjellige statlige helseorganisasjoner, for å få svar på hvem som har ansvar for å kontrollere at sykehus i Norge tilfredsstiller kravene. Til tross for uenigheter mellom helseorganisasjonene, viser det seg å være helseforetaket som er ansvarlig for at gassen de leverer til pasienter tilfredsstiller alle krav satt til medisinsk gass. Vi har gjennom intervjuer med fagpersoner tilegnet oss kunnskap om kilder til kontaminering. Kontaminering kan skyldes sot, fukt, partikler og olje. Vi viser, med hjelp av statistiske beregninger, hvordan nåværende måleprosedyre for kontaminering av medisinske gasser kan effektiviseres.
Supervisor(s): Marius LYSEBO (OsloMet).
Acknowledgements: Oras AS (Usman Riaz, Svein Olav Barhellestøl); Trykklufttjenester AS (Reidar Sverre Kaspersen, David Alexander Reithe); Norconsult (Ingar Ramsberg).

Summary: It is becoming increasingly important to make buildings more energy efficient. A technical solution that is new in Norway is the thermal activation of concrete slabs, also called Thermo Active Building System (TABS). This is a low temperature solution for heating, and a high temperature solution for cooling. The system delivers heat and cooling through tires in the separation structure between the floors. This technology is widespread in Central Europe, but not common in the Nordic countries yet. The purpose of this assignment is to see if TABS will perform successfully under Nordic conditions in a building constructed according to TEK17 standards. To gain knowledge on the system, the group began by conducting a literature review on past research, and visiting a building that already has TABS, as well as one that was still under construction, in Norway. These include the building site of the new Deichmanske library and Sluppenveien 17B in Trondheim. This paper was assessed using two data modeling tools, STAR CMM+ and SIMIEN. STAR CMM + is a CFD simulation program that performs numerical calculations to solve complex problems. The simulation program is used in this project to find thermal parameters inside zones constructed with TABS. The results of these simulations show the temperature variations, and heat transfer between the air and the concrete elements in the zones. SIMIEN is a simulation program that calculates energy use and indoor climate in buildings. It is used in this project to look at what power is needed to be delivered into areas in a building. The building must have cooling and heating in dimensional conditions throughout the day, and be built according to the minimum requirements of TEK17. The effects of SIMIEN were compared to the effects TABS can deliver based on the theory and results of the simulations in STAR CCM+. In order for TABS to meet the heating standards of a TEK17 building, an increase in temperature in the zones are necessary during operation. This will reduce the peak loads and ensure that the TABS power output will be adequate. If there are no temperature changes in the zone during operation, the TABS output will not be sufficient for a TEK17 building.
Norsk sammendrag: Det blir stadig viktigere å gjøre bygg mer energieffektive. En teknisk løsning som er ny i Norge er termisk aktivering av betongdekker, også kalt Thermo Active Building System, forkortet TABS. Dette er en lavtemperaturløsning for oppvarming, og en høytemperaturløsning for kjøling. Systemet leverer varme og kjøling gjennom dekkene i skillekonstruksjonen mellom etasjene. Teknologien er utbredt i Sentral-Europa, men ikke vanlig i Norden ennå. Oppgavens mål er å se på om TABS vil klare seg under nordiske forhold i et bygg konstruert etter TEK17 standard. I starten av prosessen har gruppen tilegnet seg kunnskap ved å gjøre litteratursøk, besøkt et bygg som er oppført med TABS, og besøkt et bygg under oppføring med TABS her i Norge. Det ene er byggeplassen til nye Deichmanske bibliotek, og det andre er Sluppenveien 17B i Trondheim. Oppgavens målsetting er løst ved bruk av to datasimuleringsverktøy, STAR CMM+ og SIMIEN. STAR CMM+ er et CFD simuleringsprogram som utfører numeriske beregninger for å løse komplekse problemer. Simuleringsprogrammet er benyttet i denne oppgaven for å finne termiske parametere inne i soner konstruert med TABS. Resultatene fra disse simuleringene viser temperaturvariasjonene i sonene og varmeovergang mellom luften og betongelementene i sonene. SIMIEN er et simuleringsprogram for energibruk og inneklima i bygninger, og er benyttet i denne oppgaven for å se på hva som må leveres av effekt inn i utsatte soner i et bygg. Bygget må ha kjøling og oppvarming ved dimensjonerende forhold gjennom et døgn, og være bygd etter minstekravene i TEK17. Deretter ble dette satt opp mot effekter TABS kan levere basert på teori og resultatene av simuleringene i STAR CCM+. For at TABS skal kunne dekke oppvarmingsbehovet for et TEK17 bygg, er det helt nødvendig med temperaturendringer i sonene i form av en økning av temperatur under driftstid. Dette vil medføre at effektbehovet/toppene reduseres og at effektavgivelsen fra TABS vil være dekkende. Dersom det ikke det skjer temperaturendringer i sonen under driftstid, vil effektavgivelsen til TABS ikke være god nok for et TEK17 bygg.
Supervisor(s): Ole MELHUS (OsloMet).
Acknowledgements: Multiconsult (Ørnulf Kristiansen); Uponor (Erland Dilling); Kjeldsberg Eiendom (Tonny Øien); OsloMet (Marius Lysebo, Peter G. Schild).

Summary: This report explores the optimization of a ground source heating pump system. It builds on the assuption that the energy efficiency of said heating pump, to this point, has not been as good as first expected. It covers two main problems. First, the important factors that a↵ect the system in a negative way. Second, how one can optimize the system’s energy efficiency by using di↵erent configurations of thermal heating tanks. There are several ways to connect a thermal storage tank to an energy system, but two types of configuration are most commonly used: (1) Three connections with one return;(2) Four connections with double circulation. Which configuration is better has been the source of multiple debates. Academics often recommended using thermal storage tanks with three connections. This because the stratification in the tanks will be better. Manufacturers of heating systems and thermal storage tanks, however, often recommend using tanks with four connections. They argue a steady flow of water over the heating pump ensures safer operations. This report examines the properties of these configurations by looking at the flow conditions. Research was conducted through CFD-simulations using multiple parameters, calculations of the Richardson number, and analysis of measurement data from the industrial control systems. Resulsts show that higher velocities, and consequently, dominant inertial forces, may damage the stratification in the tanks. In conclusion, this report argues that the stratification and energy efficiency in the tanks improve when layering foreign installations that lower the speed. Therefore, using therminal storage tanks with three connections and one return is preferable because they provide better stratification and avoid complications with high return temperatures. This report also provides a thorough action plan to improve functions and energy efficiency in the reference system.
Norsk sammendrag: Oppgaven omhandler varmesiden til et vannbårent energianlegg på et referansebygg, hvor anlegget siden overtakelse ikke har fungert optimalt. Problemstillingen til oppgaven er todelt. Den tar i første omgang for seg faktorer som virker ødeleggende for anleggets energieffektivitet. Videre undersøkes det hvordan man kan optimalisere anlegget ytteligere ved å benytte ulike typer løsninger/konfigurasjoner av akkumuleringstanker. Det er flere måter å koble en akkumuleringstank til et energianlegg, men det er to koblingstyper som blir mest brukt i dag: (1) Tre anslutninger og samlet retur; (2) Fire anslutninger med dobbel gjennomstrømning. I litteraturen blir man ofte anbefalt å benytte tank med tre anslutninger, da dette vil gi bedre temperatursjikting i tanken. Produsenter av varmeanlegg og akkumuleringstanker anbefaler ofte dobbel gjennomstrømning. Begrunnelsen er sikker drift av varmepumpen, grunnet jevn vannstrøm over varmepumpen. I oppgaven ble egenskapene til de ulike koblingstypene undersøkt ved å se på strømningsforhold ved ulike systemløsninger. Dette ble gjort ved å kjøre CFD-simuleringer av de ulike systemløsningene med ulike parameter, analysere måledata fra SD-anlegg og beregninger av Richardsonstall. Under analyse av resultatene fremgår det at det er store hastigheter og dermed dominerende treghetskrefter som i all hovedsak er ødeleggende for temperatursjiktningen i tankene. Oppgaven konkluderer avslutningsvis med at temperatursjiktningen og dermed energiffektiviteten til tankene blir bedre ved bruk av innløpsinnstallasjoner som senker hastighetene. Spesielt er tank med tre anslutninger og samlet retur å foretrekke, da man i tillegg til bedre sjiktning unngår problematikken med høy returtemperatur tilbake til varmepumpe. Det er også utarbeidet en konkret tiltaksliste for å bedre funksjonen og energieffektiviteten til referanseanlegget.
Supervisor(s): Tor Arvid VIK (OsloMet).
Acknowledgements: ÅF Engineering (Lars Petter Bryn); OsloMet (Arnab Chaudhuri, Marius Lysebo).
Full text permalink: https://hdl.handle.net/20.500.12199/1272

Summary: The Bachelor thesis has been written by three engineering students at Oslo Metropolitan University, following the course Energy and Environment in Buildings. It has been conducted a study that simulates the movement of a figure through a room with air supply and exhaust in a CFD-program called STAR-CCM+. The purpose of the thesis is to describe how Overset Mesh may be used to simulate movement in general. The process of preparing and running the simulation is thoroughly described for people with basic knowledge in the program to have the opportunity to do the same, or use this as a guide for their own topic questions. The simulation shows how air flows in a room are affected by a person in motion. Two simulations have been made: the person is in motion and the person is at rest. It is done to compare the impact of the movement on the airflow with a person in rest compared to a person in motion. However, the main focus has been on how the movement itself can be created, rather than the function of the air flow in the simulation.
Norsk sammendrag: Bacheloroppgaven er skrevet av tre ingeniørstudenter ved OsloMet – storbyuniversitetet på linjen energi og miljø i bygg. Det er simulert bevegelse av en figur gjennom et rom med tilluft og avtrekk i CFD-programmet STAR-CCM+. Hensikten med rapporten er å beskrive hvordan bevegelse simuleres med en teknikk kalt Overset Mesh. Arbeidsgangen med å gjøre klar for samt kjøre simuleringen er nøye beskrevet slik at lesere med grunnkunnskaper i programmet har mulighet til å gjøre det samme, eller bruke dette som en veiledning for egne lignende problemstillinger. Simuleringen viser hvordan luftstrømmer i et rom blir påvirket av en person i bevegelse. Det er gjort to simuleringer: en der personen er i bevegelse og en der personen står i ro. Det er gjort for å sammenligne bevegelsens innvirkning på luftstrømmen med en person i ro i forhold til en person i bevegelse. Hovedfokuset har likevel vært på hvordan selve bevegelsen kan tilegnes, heller enn luftstrømmens påvirkning i simuleringen.
Supervisor(s): Ole MELHUS (OsloMet).

Summary: The aim of this study is to establish how a heat pump with CO₂ can be used for heating water as well as a power source for HVAC-systems. The Engineering Equation Solver (EES) has been used to simulate operations of such a heat pump in different situations as well as making optimal operations plots. The results have been verified by comparing to the operation of an existing heat pump of matching description in the Frydenlund school in Røyken municipality. The results from the comparison show that the simulated heat pump corresponds well with the actual heat pump. The theoretical background for dimensioning heat pumps that uses CO₂, designing of heat distribution nets as well as environmental consequences of emissions of synthetic working fluids are all included in this study. Furthermore, the background theory and method for numerical calculation of heat transport in plate heat exchangers. One of the most surprising findings is how COP is affected by comparatively low pressure in the gas coolers. Low pressure is preferable to high pressure. In the corresponding simulations the fraction of steam in the CO₂ after the condenser is found to be the crucial degerminator for the COP. The study concludes that CO₂ is suitable as a working fluid in heat pumps that are to be used both for heating water and as a power source for HVAC-systems.
Norsk sammendrag: Denne oppgaven har tatt for seg hvordan en CO₂-varmepumpe kan brukes til rom- og tappevannsoppvarming. Det er utarbeidet to skript i Engineering Equation Solver der det er simulert drift under ulike forhold og ved forskjellige bruksområder. Det er også laget plott for optimalisering av CO₂-varmepumper gitt forskjellige scenarier. Funnene i EES er verifisert med data og observasjoner fra en eksisterende CO₂-varmepumpe på Frydenlund skole i Røyken kommune og dataprogrammet Simple CO₂ one stage plant. Sammenligningene har vist at beregningene er svært presise og at resultatene fra skriptet stemmer godt med faktiske forhold. Oppgaven tar for seg relevant teori for både dimensjonering av CO₂-varmepumper, oppbygging av varmedistribusjonsnett samt miljøkonsekvenser ved utslipp av syntetiske arbeidsmedier. Den tar også for seg teori og metode for numerisk beregning av varmetransport gjennom en platevarmeveksler. De mest oppsiktsvekkende funnene har vært hvordan COP påvirkes av litt for lavt trykk i gasskjølerene. Det har vist seg at et for høyt trykk er veldig mye bedre enn et litt for lavt trykk. I simuleringene som viser disse resultatene er det også funnet at dampfraksjonen i CO₂-en etter struping er helt avgjørende for COPen. Funnene i oppgaven viser at CO₂ egner seg som kjølemedium for varmepumper for både oppvarming og tappevann.
Supervisor(s): Habtamu Bayera MADESSA (OsloMet).
Acknowledgements: NOVAP – Norsk Varmepumpeforening; Thermoconsult (Gjermund Vittersø).
Full text permalink: https://hdl.handle.net/20.500.12199/2881

Summary: This thesis is developed in cooperation with SINTEF Byggforsk and concerns the research project VarmtVann2030. The purpose of this project is to gather information about heat loss from hot water supply in norwegian buildings. The aim is to reduce the amount of energy used to heat and distributing hot water. An analysis from the heat central in different buildings will be done to evaluate what energy saving measures that can be done to improve the way of constructing hot water systems. This bachelor thesis will follow the beginning of the research project VarmtVann2030 and the group, has collected data, by using measurement equipment, at Stovnerskogen nursing home. The information that are gathered from the measurements will be for the time and temperature on the tap water. By performing the tests we are trying out a method that SINTEF wishes to use throughout the project and evaluate its relevance for this kind of study. We have gathered information about the building that are used to analyse and compare the measured values from heat central. We have estimated the dimensions of the pipes in the building, and found information on their stretches in the built drawings. We have also interviewed the staff to get information on the routines related to hot water usage at the nursing home. The method are discussed in this thesis on how it can be improved considering efficiency and accuracy. The information gathered both from the measurements and the examination of the building will be used for a final analysis where the results from multiple buildings will be compared. For Stovnerskogen nursing home there were great variations between the measured time until the tap water reaches 38 °C at the different locations and the maximum reached temperature at the tap point. 24,2% of the tap points delivered water at 38 °C quicker than recommended. The average waiting time for the three relevant floors with residents was only 10,17 seconds. The recommended maximum time 10 seconds, and therefore it seems like the waiting time at Stovnerskogen nursing home is within reasonable acceptable limits.
Norsk sammendrag: Denne oppgaven er skrevet i samarbeid med SINTEF Byggforsk og omhandler forskningsprosjektet VarmtVann2030. Formålet med prosjektet er å kartlegge varmetap i tappevann, for så å redusere energibruken for det. Med måledataene til grunn skal det gjøres en analyse av varmetap og undersøkes om det kan bli gjort energibesparende endringer innen norsk dimensjoneringsregler. Bacheloroppgaven viser utførelsen av de første målingene i oppstartsfasen av forskningsprosjektet VarmtVann2030. Det blir samlet inn data både fra varmesentralene og stikkprøver fra tappesteder i bygningen. Målet for oppgaven er først og fremst å teste ut en metode gitt av SINTEF for å samle data fra ulike tappesteder i bygget. Denne metoden skal testes ut for å se om den kan brukes videre i prosjektet og på andre bygg. Det er ønsket å kartlegge rørstrekk og prinsipper for varmtvannsdistribusjon. Videre ønsker SINTEF at målingene vi gjør på Stovnerskogen sykehjem skal gi informasjon om ventetid til 38 ℃ og maksimal temperatur. Befaringene for denne oppgaven ble foretatt på Stovnerskogen sykehjem. Målingene ble gjort over to befaringer og det ble gjort til sammen 33 målinger på tappesteder i bygningen. Måleutstyret som ble brukt er utlånt fra SINTEF og viser ventetid, volumstrøm og temperatur. Oppgaven dekker testingen av metoden og måling av ventetid, og det beregnes energitap, teoretisk ventetid og anbefalte rørdimensjoner basert på dagens standarder. Dette er viktig informasjon for sluttanalysen for VarmtVann2030 og for å se om resultatene fra målingene også kan benyttes for en enkelt analyse av bygningen. Metoden blir testet ut og drøftet hvordan det kan effektiviseres og forbedres med hensyn på hvilke data en ønsker å samle inn. Dataene blir sortert og analysert på grunnlag av teoretiske beregninger og anbefalinger fra veiledninger. Befaringen viste at 24,2% av tappepunktene i bygningen hadde kortere ventetid enn 10 sekunder til 38℃, som er anbefalt grense for ventetid. For etasjene med beboere var den gjennomsnittlige ventetiden til 38℃ 10,17 sekunder. Dette tyder på at dimensjoneringen på sykehjemmet er tilstrekkelig. Det konkluderes med at metoden SINTEF har gitt er god nok for deres formål og at dataene som er samlet er riktig etter behov for VarmtVann2030. Resultatene viser seg likevel ikke å være tilstrekkelige for å gjøre en grundigere analyse av bygningen alene, men er gode funn for sluttanalysen i prosjektet.
Research project: : VarmtVann2030.
Supervisor(s): Heidi LIAVÅG (OsloMet).
Acknowledgements: SINTEF Byggforsk (Thale Sofie Plesser).

Summary: Displacement ventilation is an air supply method that uses supplied air near the floor at low velocity and fewer degrees below the air in the room. Well-designed displacement ventilation gives sufficient air quality, thermal comfort in the occupied zone as well as energy saving since free cooling can be used. Several simulations were carried out using numerical techniques in STAR CCM+. A benchmark case study using a 2D simulation of a mixed ventilation system was carried out to investigate and compare the flow patterns with existing experimental data. A grid-independence test was performed by generating different computational grids. Results showed that the finer mesh gave better and more stable results than coarse mesh. Different turbulence models were also tested to predict the velocity distribution in the room. The results found in this section correspond very well with benchmark tests done. A three-dimensional case study of displacement ventilation was also carried out to investigate the flow of the flow in a room with a heat source. A water-box model with water as the working fluid was used in this simulation. Both steady and unsteady state simulation with different heat load were run and results obtained were compared to measurement and numerical results in existing literature. The general characteristic of a 3D displacement ventilation was presented in these simulation. Results found were also found to be in good agreement with those in the literature. The last section presents the main objective of this bachelors thesis. The problem that was introduced to us was that laboratory measurements and CFD simulations have had inconclusive results in regards to the correctness of the Archimedes number proposed in the Nordtest method NT VVS 083. STAR-CCM+ has been used in this study to conduct simulations concerning this problem. With varying diffuser heights, inlet flow rates and heat loads, there were no significant changes in the Archimedes number. However, this was done with 20% increment of diffuser height. Further research is required to determine if the Archimedes number should include a length scale for diffuser height.
Norsk sammendrag: Fortrengningsventilasjon er en lufttilførselsmetode som bruker tilført luft nær gulvet med lav hastighet og færre grader under lufttemperaturen i rommet. Godt designet fortrengningsventilasjon gir tilstrekkelig luftkvalitet, termisk komfort i oppholdssonen samt energibesparelser siden frikjøling kan brukes. Flere simuleringer ble utført ved hjelp av numeriske teknikker i STAR CCM+. En referansestudie med en 2D-simulering av et blandet ventilasjonssystem ble utført for å undersøke og sammenligne strømningsmønstrene med eksisterende eksperimentelle data. En gitteruavhengighetstest ble utført ved å generere forskjellige beregningsmessige gitter. Resultatene viste at finere netting ga bedre og mer stabile resultater enn grovmasket netting. Ulike turbulensmodeller ble også testet for å forutsi hastighetsfordelingen i rommet. Resultatene i denne delen samsvarer godt med referansetester som ble utført. En tredimensjonal casestudie av fortrengningsventilasjon ble også utført for å undersøke strømningen i et rom med en varmekilde. En vannkassemodell med vann som arbeidsfluid ble brukt i denne simuleringen. Både stasjonær og ustabil tilstandssimulering med ulik varmebelastning ble kjørt, og resultatene som ble oppnådd ble sammenlignet med måle- og numeriske resultater i eksisterende litteratur. Den generelle karakteristikken til en 3D-forskyvningsventilasjon ble presentert i disse simuleringene. Resultatene som ble funnet, stemte også godt overens med resultatene i litteraturen. Den siste delen presenterer hovedmålet med denne bacheloroppgaven. Problemet som ble introdusert for oss var at laboratoriemålinger og CFD-simuleringer har gitt ufullstendige resultater med hensyn til riktigheten av Arkimedes-tallet foreslått i Nordtest-metoden NT VVS 083. STAR-CCM+ har blitt brukt i denne studien for å gjennomføre simuleringer knyttet til dette problemet. Med varierende diffusorhøyder, innløpsstrømningshastigheter og varmebelastninger var det ingen signifikante endringer i Arkimedes-tallet. Dette ble imidlertid gjort med en 20 % økning i diffusorhøyden. Ytterligere forskning er nødvendig for å avgjøre om Arkimedes-tallet bør inkludere en lengdeskala for diffusorhøyde.
Supervisor(s): Arnab CHAUDHURI (OsloMet).
Full text permalink: https://hdl.handle.net/20.500.12199/1273

Summary: The task deals with the energy center of the planned Life Sciences Building. In this energy center, energy storage tanks will be used to relieve the peak load of the building. These tanks are demanding to be dimensioned to the correct size, and the control is complex to utilize them in the best way. In order to illustrate how the energy center is built up, and how the various components work, a description of this is given in the task. This will provide a basic understanding of how the energy center works, which can help to illustrate how good the results are in this task. To solve the problem, Matlab has been used to create a calculation tool that can be used to dimension the energy center. The calculation tool dimensions the energy storage tanks in a good way, and provides dimensioned sizes for the other components in the energy center. In this task there are district heating, cooling machines and dry coolers. The economic perspective of the results in the task is important. An analysis of the costs associated with the components that are dimensioned for the energy center has therefore been carried out. The calculation tool solves the problems associated with dimensioning and managing the energy storage tanks. In order for the calculation tool to have a better user interface, the calculation tool was converted to Excel. The financial results show that major cost savings have been made.
Norsk sammendrag: Oppgaven tar for seg energisentralen til det planlagte Livsvitenskapsbygget. I denne energisentralen skal det benyttes energilagertanker for å avlaste spisslasten til bygget. Disse tankene er krevende å dimensjonere til korrekt størrelse, og styringen er kompleks for å utnytte disse på best måte. For å belyse hvordan energisentralen er bygget opp, og hvordan de ulike komponentene fungerer, er det gitt en beskrivelse av dette i oppgaven. Dette vil gi en grunnleggende forståelse av hvordan energisentralen fungerer, som kan hjelpe å belyse hvor gode resultatene er i denne oppgaven. For å løse problemet, er Matlab benyttet for å lage et beregningsverktøy som kan benyttes til å dimensjonere energisentralen. Beregningsverktøyet dimensjonerer energilagertankene på en god måte, og gir dimensjonert størrelse på de andre komponentene i energisentralen. I denne oppgaven er det fjernvarme, kjølemaskiner og tørrkjølere. Det økonomiske perspektivet på resultatene i oppgaven er viktig. Det er derfor utført en analyse av kostnadene knyttet til komponentene som dimensjoneres til energisentralen. Beregningsverktøyet løser problemene knyttet til dimensjonering og styring av energilagertankene. For at beregningsverktøyet skulle få et bedre brukergrensesnitt ble beregningsverktøyet konvertert til Excel. De økonomiske resultatene viser at det er gjort store kostnadsbesparelser.
Supervisor(s): Marius LYSEBO (OsloMet).
Acknowledgements: Erichsen & Horgen (Hanne E. Bø Andreassen, Ragnhild H. Løge, Ida H. Bryn).

Summary: Dynamic thermostatic radiator valves (TRV) are a relatively new product on the market. In this thesis, an LCC analysis of radiator circuits with classic TRVs and dynamic TRVs at different adjustments will be performed. The main focus of the LCC analysis lies in the operating phase and the pump power used to drive the radiator circuits during a heating season.
ConclusionsFor pressure drop in the radiator circuit, it can be shown through the calculations made that for both unadjusted (case 2), and somewhat adjusted circuits (case 3) with Calypso TRV-3, the pressure drop through the pipes is higher at many places in the circuit than for adjusted circuits (cases 1 and 4). The highest pressure drops for the pipe runs are found at the worst adjusted, or unadjusted, circuits. The pump power over a heating season for the different cases has many factors that affect the result. However, the calculations show that the pressure drop across the dynamic TRVs in case 4 is so high that a radiator circuit with a classic TRV must be relatively poorly regulated (between 37.5% and 50%) for the pump output to be lower when using dynamic TRVs. Case 3 is regulated in relation to the original value for throttling, and it is uncertain how a poorly regulated system with completely random throttling values ​​would do so. For case 1, the perfectly regulated circuit with Calypso TRV-3 and case 4 with Eclipse, the heat output from the radiators is completely balanced under static conditions. There will be some temperature fluctuations for case 1 if one or a few radiator valves are throttled before the pump is able to deliver the correct amount of water. This will not be the case for case 4, as the valves have a locked water flow and regulate the pressure. Cases 2 and 3 both give a very uneven heat balance, depending on how poorly regulated the circuit is. The valves where there is the lowest pressure drop in the circuit must be throttled very much in order to deliver the expected effect from the radiator. This is in addition to the slow response from the thermostats that cause temperature variations when radiator valves are opened and closed. When one or more TRVs in the circuit throttle to provide the right temperature, this affects all the other radiators. It is uncertain whether a thermal balance can be achieved at all, and most likely not for case 2. For LCC it is difficult to draw conclusions, as there are no concrete figures for all the costs. Eclipse provides an economic advantage in that the dimensioning and installation are less time-consuming, but in return Eclipse costs about 30% more than Calypso TRV-3. In larger projects, or when rehabilitating facilities, it can still be assumed that the gain from avoiding time-consuming dimensioning and installation is greater than the loss given by the price difference on the valves. Eclipse provides a somewhat higher operating cost in the form of pump effect compared to Calypso TRV-3, when the circuit is regulated. If Eclipse could function at a lower pressure drop, the operating costs would be reduced. At the lowest operating range for Eclipse of 5 kPa, it would be exactly the same. For the cost item related to maintenance, it is difficult to conclude anything other than that it is most likely very similar for all cases. If the dimensioning and installation are done completely correctly for a circuit where Calypso TRV-3 is used, this results in lower costs related to operation than for Eclipse. However, there will be some fluctuations in temperature and pressure in the system as a result of slow response by thermostats. It is the case that it is not always regulated completely correctly in reality, and often it is not regulated at all. All things considered, Eclipse is the valve that can most easily ensure good and even heat release in the circuit, stable pressure drops in the pipes and a relatively low pump effect. Eclipse has the lowest management costs, and around the same costs for maintenance. The development and operating costs for Eclipse compared to Calypso TRV-3 vary depending on how well the circuit with Calypso TRV-3 is regulated. The only cost that, regardless of balancing, is always higher for Eclipse than Calypso TRV-3, is the investment cost.
Norsk sammendrag: Dynamiske termostatradiatorventiler (TRV) er et relativt nytt produkt på markedet. I denne oppgaven vil det bli gjort en LCC analyse av radiatorkretser med klassiske TRV og dynamiske TRV ved ulike innreguleringer. Hovedfokuset for LCC analysen ligger i driftsfasen og ved pumpeeffekten benyttet for å drive radiatorkretsene i løpet av en fyringssesong.
KonklusjonerFor trykkfall i radiatorkretsen kan det vises gjennom beregningene gjort, at for både ikke innregulerte (case 2), og noe regulerte kretser (case 3) med Calypso TRV-3, er trykkfallet gjennom rørene høyere på mange steder i kretsen enn for innregulerte kretser (case 1 og 4). De høyeste trykkfallene for rørstrekkene finnes ved de verst innregulerte, eller ikke innregulerte kretsene. Pumpeeffekten over en fyringssesong for de ulike casene har mange faktorer som påvirker resultatet. Det er allikevel vist ved beregningene at trykkfallet over de dynamiske TRV i case 4, er så høyt at en radiatorkrets med klassisk TRV må være relativt dårlig innregulert (mellom 37,5% og 50%) for at pumpeeffekten skal være lavere ved bruk av dynamiske TRV. Case 3 er innregulert i forhold til den opprinnelige verdien for struping, og det er uvisst hvordan et dårlig innregulert anlegg med helt tilfeldige strupeverdier ville gjort det. For case 1, den perfekt innregulerte kretsen med Calypso TRV-3 og case 4 med Eclipse, er varmeavgivelsen fra radiatorene helt balansert ved statiske forhold. Det vil være noen temperatursvingninger for case 1 om én eller noen få radiatorventiler strupes, før pumpen klarer å levere den riktige vannmengden. Dette vil ikke være tilfellet ved case 4, ettersom ventilene har en låst vannmengde og regulerer trykket. Case 2 og 3 gir begge en veldig ujevn varmebalanse, avhengig av hvor dårlig innregulert kretsen er. Ventilene hvor det er lavest trykkfall i kretsen må strupes veldig mye for å kunne levere den forventede effekten fra radiator. Dette er i tillegg til treg respons fra termostatene som gir temperaturvariasjoner når radiatorventiler åpnes og lukkes. Når en eller flere TRV i kretsen struper for å gi rett temperatur, påvirker dette alle de andre radiatorene. Det er uvisst om en termisk balanse kan oppnås overhodet, og mest sannsynlig ikke for case 2. For LCC er det vanskelig å trekke slutninger, ettersom det ikke ligger til grunne konkrete tall for alle utgiftene. Eclipse gir en økonomisk fordel ved at dimensjoneringen og monteringen er mindre tidkrevende, men til gjengjeld koster Eclipse ca 30% mer enn Calypso TRV-3. Ved større prosjekter, eller ved rehabilitering av anlegg, kan det likevel antas at gevinsten ved å slippe en tidkrevende dimensjonering og montering, er større enn tapet gitt av prisforskjellen på ventilene. Eclipse gir en noe høyere driftskostnad i form av pumpeeffekt i forhold til Calypso TRV-3, når kretsen er innregulert. Om Eclipse kunne fungert ved et lavere trykkfall, ville driftskostnaden minket. Ved laveste arbeidsområde for Eclipse på 5 kPa ville det vært helt likt. For kostnadsposten relatert til vedlikehold er det vanskelig å konkludere med noe annet enn at det mest sannsynlig er veldig likt for alle casene. Om dimensjoneringen og monteringen er gjort helt korrekt for en krets hvor det er brukt Calypso TRV-3, gir dette lavere kostnader relatert til drift enn for Eclipse. Det vil derimot oppstå noen svingninger for temperatur og trykk i systemet som følge av treg respons ved termostater. Det er slik at det ikke alltid blir innregulert helt korrekt i virkeligheten, og ofte blir det ikke innregulert overhodet. Alt tatt i betraktning er Eclipse den ventilen som enklest kan sikre en god og jevn varmeavgivelse i kretsen, stabile trykkfall i rørene og en relativt lav pumpeeffekt. Eclipse har lavest forvaltningskostnader, og rundt de samme kostnadene for vedlikehold. Utviklings- og driftskostnadene for Eclipse i forhold til Calypso TRV-3, varierer etter hvor godt innregulert kretsen med Calypso TRV-3 er. Den eneste kostnaden som uavhengig av innregulering og alltid er høyere for Eclipse enn Calypso TRV-3, er investeringskostnaden.
Supervisor(s): Ole MELHUS (OsloMet).
Acknowledgements: IMI Hydronics (Lars Jacob Maurtvedt).

Summary: The construction industry is undergoing a digital shift, and with the introduction of BIM, many opportunities for efficiency have been presented. We are a group of four people studying Energy and Environment in Buildings at OsloMet – the metropolitan university, where some of us also study BIM at NTNU. This background is the reason why we have chosen to combine BIM and HVAC in our bachelor’s thesis. This thesis looked at Dynamo, which is a visual programming tool, and the potential this tool has for streamlining HVAC design. A number of more or less advanced scripts have been developed in connection with this. The purpose was to develop tools that can contribute to streamlining, but also to illustrate how easy it can be, with limited programming knowledge, to use Dynamo. Furthermore, the idea was to show that by reusing scripts, one can transfer many of the resources used in script development to new problems and develop larger and more complex scripts as needed. The possibility that developing one’s own scripts can help free oneself from software suppliers was also looked at. Furthermore, the goal was set to highlight the degree of dependence on collaboration with other disciplines, as well as the focus on requirements for the correct information that is needed to utilize the tool as effectively as possible. The results show that tools that support dynamic modeling have great potential to streamline tasks within HVAC design. Such tools will also reduce dependence on system developers by giving engineers the opportunity to develop their own programs that can streamline a task. Furthermore, the results highlighted that focus on good data structure is essential for effective utilization of the tool. Competence in the company within such tools is necessary to analyze results, uncover pitfalls and optimize existing programs. Dynamo does not require extensive programming expertise as it is based on the use of visual tools and is limited to the program Revit. It is also worth mentioning that programs that are developed do not circulate in the free market and are thus not made available to competitors. This creates a competitive advantage for those companies that have effective custom programs. The technology is ripe for use, and is based on the same focus on better interaction when introducing BIM. When transitioning from static to dynamic BIM, the same parallels can be drawn as with the transition from CAD to BIM in relation to the implementation of new working methods and the achievement of effective use in relation to competence investment.
Norsk sammendrag: Byggebransjen er inne i et digitalt skifte, og med innføringen av BIM har mange muligheter for effektivisering blitt presentert. Vi er en gruppe på fire personer som studerer Energi og miljø i bygg ved OsloMet – storbyuniversitetet, hvor noen av oss også studerer BIM ved NTNU. Denne bakgrunnen er grunnen til at vi har valgt å kombinere BIM og VVS i vår bacheloroppgave. I denne oppgaven ble det sett på Dynamo, som er et visuelt programmeringsverktøy, og muligheten dette verktøyet har for å effektivisere VVS prosjektering. Det har blitt utviklet en rekke mer eller mindre avanserte skript i forbindelse med dette. Hensikten var å utvikle hjelpemidler som kan bidra til effektivisering, men også for å belyse hvor enkelt det kan være, med begrenset programmeringskunnskap, å bruke Dynamo. Videre var tanken å vise at ved gjenbruk av skript så kan en overføre mye av ressursene brukt ved utvikling av skript til nye problemstillinger samt utvikle større og mer komplekse skript etter behov. Det ble også sett på muligheten utvikling av egne skript kan bidra til å frigjøre seg fra programvareleverandører. Videre ble det satt som mål å synliggjøre avhengighetsgraden av samarbeid med andre fagfelt, samt hvilket fokus på kravstilling av riktig informasjon som må til, for å utnytte verktøyet mest mulig effektivt. Resultatene viser at verktøy som støtter dynamisk modellering har et stort potensial til å effektivisere oppgaver innen VVS prosjektering. Slike verktøy vil også redusere avhengighet av systemutviklere ved at ingeniør har mulighet til å utvikle egne programmer som kan effektivisere en oppgave. Videre synliggjorde resultatene at fokus på god datastruktur er essensielt for effektiv utnyttelse av verktøyet. Kompetanse i bedriften innen slike verktøy er nødvendig for å analysere resultater, avdekke fallgruver samt optimalisere eksisterende programmer. Dynamo krever ikke ekstensiv programmeringskompetanse ettersom det bygger på bruk av visuelle virkemidler og er begrenset til programmet Revit. Det er også verdt å nevne at programmer som blir utviklet ikke sirkulerer i det frie markedet og dermed ikke blir tilgjengeliggjort for konkurrenter. Dette skaper et konkurransefortrinn til de bedrifter som har effektive egendefinerte programmer. Teknologien er moden for bruk, og bygger på det samme fokuset på bedre samhandling ved innføring av BIM. Ved overgang fra statisk til dynamisk BIM kan man trekke samme paralleller som til overgangen fra CAD til BIM i forhold til implementering av nye arbeidsmetoder samt oppnåelse av effektiv bruk i forhold til kompetansesatsing.
Supervisor(s): Eilif HJELSETH (OsloMet).
Acknowledgements: Sweco Norge AS (Joakim Myren Svendsen, Stian Orvedal).
Full text permalink: https://hdl.handle.net/20.500.12199/1271

Summary: This paper is a capstone project with the intent to examine a combined water borne heating system for housing projects. The thermal power- and energy need of new housing projects is decreasing while the price of heating is increasing, thus AF Gruppen wished to explore a simplifed heating system designed to save energy and be cost effcient. The simplifed heating system includes a fan convectors (fan coil units) mounted in the ceiling of the individual apartments of a residential building with water-borne floor heating in the bathrooms. The fan convectors are connected to the DHW circuit and will not require any more than a standard water borne heating system, and therefore the cost associated with installing water borne floor heating in the entire apartment is avoided. In addition to heating, the system will allow for cooling in every apartment.
The group has conducted tests on three different fan convectors that are being considered installed in the apartments of the housing project. The testing was done at the construction barracks where the three fan convectors were mounted in a testing rig. Noise was one of the important factors to examine, this to ensure that that sound from the fan convectors won’t be detrimental to the comfort level in the apartments. In addition to noise measurements the groups decided to test for air velocity, temperature in the vertical thermal layers in both the heating and cooling situation. The group also looked at the economic aspect of choosing a combined system with water borne oor heating in the bathrooms and a fan coil unit for room heating.
The results conclude that noise will not be a large problem in the apartments. The testing shows that all three fan convectors meet the requrements of 30 dB(A) on the lowest setting. The cost analysis shows that the combined system is less expensive over time, although the initial investment cost is higher of this type of heating system is higher that the cost associated with electric floor heating. A life cycle cost (LCC) analysis on the extra investment needed to use the combined heating system instead of an electric heating system shows a negative value of -648 571 NOK, and a pay-back analysis shows that the investment is payed off after 17,7 years.
Norsk sammendrag: Denne oppgaven er et hovedprosjekt med hensikt å undersøke et kombinert oppvarmingssystem til bruk i boligbygg. På bakgrunn av at effekt- og energibehovet i boliger synker samtidig som prisen på varmeanlegg har økt, ønsket AF Gruppen å undersøke en kombinert oppvarmingmetode som både skal vre energibesparende og kostnadseffektiv. Dette systemet består av en viftekonvektor montert i himlingen i boligbygg kombinert med vannbåren gulvvarme på baderom. Viftekonvektoren er koblet på tappevannskretsen og vil på så måte ikke kreve mer tilkobling enn et standard anlegg med vannbåren varme, derimot slipper man med dette systemet kostnadene knyttet til å legge varmeanlegget i gulvet som det er knyttet større kostnader til. Anlegget skal i tillegg til oppvarming tilby kjøling til samtlige leiligheter.
Prosjektgruppen har foretatt målinger på tre ulike viftekonvektorer som vurderes montert i leilighetene. Målingene er utført i brakkeriggen i Bispevika hvor viftekonvektorene ble montert opp for testing. For AF Gruppen var støy den viktigste faktoren å undersøke, dette for å sikre at lyd fra viftekonvektorene ikke oppleves som sjenerende og går ut over komforten i leilighetene. Samtidig er kostnader en viktig årsak for at AF Gruppen har valgt dette systemet, dermed har det blitt utført en kostnadsanalyse for å undersøke hvorvidt det kombinerte anlegget kan argumenteres for ut fra et økonomisk perspektiv. I tillegg til støy og kostnader har prosjektgruppen valgt å undersøke lufthastighet og temperatur i ulike sjikt ved både oppvarming og kjøling.
Resultatene av målingene viser at støy ikke skal vre et større problem i leilighetene. Utførte målinger tilsier at alle viftekonvektorene innfrir kravet på 30 dB(A) på den laveste innstillingen. Analysen av kostnader ble utført, og viser at viftekonvektor kombinert med vannbåren varme på baderom er mindre kostbart å installere enn vannbåren varme i hele leiligheten. Resultatene viser også at elektrisk gulvvarme er mindre kostbart å installere enn det kombinerte anlegget, spesielt når kostnadene knyttet til varmepumpe ble tatt med i beregningen. En nåverdianalayse viser at merinvesteringen som må til for å installere det kombinerte anlegget i forhold til elektrisk oppvarming viser en negativ verdi på – 648 571 NOK mens en tilbakebetalingsanalyse viser at merinvesteringen er tilbakebetalt etter 17,7 år.
Supervisor(s): Tor Arvid VIK (OsloMet).
Acknowledgements: AF Gruppen (Tor Olsen).

Summary: In this report, we have conducted a theoretical COP analysis of a transcritical heat pump with the refrigerant CO₂ in a compact system at temperatures from 0 °C down to -25 °C. We have used Flexit’s new product EcoNordic as an example of such a system. The system consists of a ventilation system with a rotating heat recovery unit, the exhaust air is fed to the heat pump where it is mixed with outdoor air. The heat pump is an air-to-water heat pump that will heat domestic water. Using hand calculations and Matlab, we have developed a script that calculates the mass flow, the speed of the compressor, the power delivered by the heat pump, the COP for EcoNordic and the COP with different heat recovery in the ventilation system at different outdoor temperatures. We have also looked at how the heat pump works without the use of exhaust air. We have chosen that the heat pump will deliver 3 kW. When the heat pump is able to deliver 3 kW, it will be enough to heat the tap water from 10 °C to 65 °C, which is what we want for the domestic water. Our calculations show that the heat pump is able to deliver the desired effect down to -6 °C, after which the effect decreases and the compressor has to work at full load. The COP calculation without using the exhaust air shows the gain EcoNordic has by recovering the exhaust air further. The calculation that was made with a lower efficiency of the rotary heat exchanger proves that the temperature around the evaporator has a large impact on the COP.
Norsk sammendrag: I denne rapporten har vi gjort en teoretisk COP analyse av en transkritisk varmepumpe med kjølemediet CO2 i et kompakt system ved temperaturer fra 0 °C ned til -25 °C. Vi har brukt Flexit sitt nye produkt EcoNordic som eksempel på et slikt system. Systemet består av et ventilasjonsanlegg med roterende varmegjenvinner, avkastluften blir ført videre til varmepumpen der den blandes med uteluft. Varmepumpen er en luft-til-vann varmepumpe som skal varme opp forbruksvann. Ved hjelp av håndberegninger og Matlab har vi fått frem et skript som beregner massestrømmen, turtallet til kompressoren, effekten levert av varmepumpen, COP for EcoNordic og COP ved ulik varmegjenvinning i ventilasjonsanlegget ved forskjellige utetemperaturer. Vi har også sett på hvordan varmepumpen fungerer uten bruk av avkastluft. Vi har valgt at varmepumpen skal levere 3 kW. Når varmepumpen klarer å levere 3 kW vil det være nok til at tappevannet blir varmet opp fra 10 °C til 65 °C, som er det vi ønsker for forbruksvannet. Våre beregninger viser at varmepumpen klarer å levere den ønskede effekten ned til -6 °C, deretter synker effekten og kompressoren må jobbe med fullt pådrag. COP-beregningen uten bruk av avkastluften, viser gevinsten EcoNordic har ved å gjenvinne avkastluften ytterligere. Beregningen som ble gjort med en lavere virkningsgrad på den roterende varmegjenvinneren, beviser at temperaturen rundt fordamperen har stor innvirkning på COPen.
Supervisor(s): Marius LYSEBO & Arnab CHAUDHURI (OsloMet).
Acknowledgements: Flexit AS (Johan Myrman).

Summary: This study deals with a protected brick church from 1891, and discloses the building’s hygrothermal conditions and energy performance. Furthermore, it has been explored whether the building is exposed to condensation and mold growth, as well as how the transportation of moisture is taking place. A protected building requires thought out plans and a decent ground for decision-making to preserve cultural heritage in the best possible way to avoid structural damage to the building. Older buildings are constructed with different materials and methods typical for that period. Objectives from drawings, condition assessment from Murbyen Oslo, information from the church, and comparison of similar constructions from the 1890s were the basis for interpretation of material use and structure. To assess the hygrothermal conditions of the building there was installed nine sensors in different locations in the church. The purpose of this was to look at how temperature, relative humidity and dew point varied through a period of measurement from February to April. It turned out that there was a relatively steady temperature in the church, without the risk of condensation. The thermography of the building was carried out to map moisture, air leaks and thermal bridges. Based on the pictures from the thermography, it was found that the walls in the church were cold and this can be explained by the fact that the walls contain moisture. The risk of mold growth and condensation was investigated by hand calculations and simulations in Wufi Pro, and compared to each other. Based on the Wufi simulations, the facade to the south-east of the building proved to be at risk of condensation in the outer lime plasters, as well as into the tiling to some degree. However, the hand calculations performed did not show any risk of condensation or mold growth. U-values were calculated for windows, ceiling and walls, and were as expected relatively high relative to recommended values in Tek17. Based on the energy simulation in Simien, the results showed that the church has significant heat loss through infiltrations as well through walls, windows and ceiling. Here, actions can be taken such as sealing to reduce infiltration, roof isolation, and possibly window improvements. Based on the state assessment from Murbyen Oslo, the wrong mortar and paint has been used in earlier upgrading, which contributes to the building becoming dense and moisture problems can occur. This can be improved by removing the organic paint and possibly the modern mortar.
Norsk sammendrag: Denne oppgaven omhandler en vernet murkirke fra 1891, og tar for seg byggets hygrotermiske forhold og energiytelse. Videre er det undersøkt om bygningen er utsatt for kondens og muggvekst, samt hvordan fukt- og varmetransport foregår. Et vernet bygg krever gjennomtenkte planer og et godt beslutningsgrunnlag for å bevare kulturhistoriske verdier på best mulig måte og for å unngå bygningstekniske skader. Eldre bygninger er konstruert med materialer og metoder som var typiske for den tiden de ble bygget på. Mål fra tegninger, tilstandsvurdering fra Murbyen Oslo, informasjon fra kirken, samt sammenligning av tilsvarende byggeskikk fra 1890-tallet har vært utgangspunkt for tolkning av materialbruk og oppbygning. For å vurdere de hygrotermiske forholdene av bygget ble det installert ni sensorer på forskjellige steder i kirken. Hensikten med dette var å se hvordan temperatur, relativ fuktighet og duggpunkt varierte gjennom en bestemt måleperiode fra februar til april. Fra disse måleresultatene viste seg at det var en relativt jevn temperatur i kirken, uten risiko for kondens. Termografering av bygget ble utført for å kartlegge fukt, luftlekkasjer og kuldebroer. Ut i fra bildene fra termograferingen viste det seg at veggene i kirken var kalde, og dette kan forklares med at veggene inneholder fukt. Risiko for muggvekst og kondens ble undersøkt ved håndberegninger og simuleringer i Wufi Pro, og sammenlignet mot hverandre. Ut i fra Wufi simuleringen viste det seg at fasaden mot sør-øst har risiko for kondens i utvendig kalkpuss, og noe innover i teglsteinen. Håndberegningene som ble utført viste derimot ingen risiko for hverken kondens eller muggvekst. U-verdier ble beregnet for vindu, tak og vegg og var som forventet relativt høye i forhold til anbefalte verdier i Tek17. Energisimulering i Simien viste at kirken har nevneverdige varmetap gjennom infiltrasjon og varmetap gjennom vegg, vinduer og tak. Her kan det gjøres tiltak som tetting for å redusere infiltrasjon, etterisolering av tak, og eventuelt utbedringer av vinduer. Ut i fra tilstandsvurderingen fra Murbyen Oslo tilsa den at det er brukt feil mørtel og maling ved tidligere oppgradering, som bidrar til at bygget blir tett og fuktproblemer kan oppstå. Dette kan forbedres ved å fjerne den organiske malingen og eventuelt den moderne mørtelen.
Research project: : EU-Horizon project Hyperion.
Supervisor(s): Dimitrios KRANIOTIS (OsloMet).
Acknowledgements: NIKU (Annika Haugen, Fredrik Berg); Murbyen Oslo (Ulf Teigen); Multiconsult (Schult Ulriksen).

Summary: The aim of this report is to understand how digitalization can contribute to efficient and optimal assembly of installations at a construction site. We wished to explore which barriers prevent optimal assembly of installations both during the pre-design and the production phase. In the starting phase of this study, we wanted to explore how drilling robots at construction sites contribute to better assembly, HSE, and provide other positive aspects. But due to lack of analysis and limited research available about the use of drilling robots, we decided to explore other aspects that create barriers and prevent effective use of digitization tools. The report initially was going to focus on how digital tools influence change in the digital construction process in Norway. But already after a few weeks into the study this goal was changed. This happened after talking with companies, persons and authorities that suggested that this would be a difficult challenge as the issue was far more complicated and at a much higher level than what the group could grasp. It was therefore decided to re formulate the study topic.Qualitative interviews were taken of persons at various professional levels and with different backgrounds to explore their viewpoints, the interaction between them, as well as their thoughts on how digitization can simplify and improve their work. The digital map(digital veikart) and IDDS framework was used as a tool to investigate the present situation and how the ideal or perfect future might look like using such digital tools. The digital map(digital veikart) and IDDs framework was used as a tool to investigate the current situation and how the ideal future may look using digital tools. This resulted in showing how BIM, interaction and human competence are key challenges today to achieve the aims of veikart. Results from this research based study show that in the future the use of digital tools will have a positive impact on the construction industry. The challenge however is that such digital tools like BIM needs to be exploited even better, and human interaction and skills of the persons involved needs further improvement.
Norsk sammendrag: Det har blitt sett på utfordringer på byggeplassen, og undersøkt hvilke aspekter som hindrer optimalisert montering under forprosjektering og under produksjonsfasen. I startfasen av rapporten ble det tatt utgangspunkt i bruken av borerobot på byggeplass for å undersøke hvordan den i dag kan bidra positivt til monteringen, HMS, og andre gevinster. Ettersom det foreligger få resultater fra bruk av roboten per i dag, ble det sett på andre aspekter som hindrer effektivisering ved bruk av digitale verktøy. Rapporten skulle i første omgang handle om hvordan digitale verktøy skulle være med på å endre den digitale byggeprosessen i Norge, men ble utvidet allerede et par uker ut i perioden. Det kom fort frem etter samtaler med bedrifter, personer og myndigheter at utfordringene lå på et mye høyere nivå enn hva gruppen trodde, dette krevde en omforming og utvidelse av problemstillingen. Det ble gjennomført kvalitative intervjuer med ulike aktører på forskjellige faglige nivåer for å kartlegge deres synspunkter på bruk av robot, samspillet i mellom dem, samt deres tanker om om økt bruk digitalisering i arbeidet deres. Det digitale veikartet til «Samarbeid for digitalisering» og rammeverket «IDDs» har blitt brukt som verktøy for å undersøke dagens situasjon, og hvordan den ideelle fremtiden kan se ut ved bruk av digitale verktøy. Rapporten er en forskningsbasert oppgave, og resultatene viser at god bruk av digitale verktøy har en klar forbedrende gunstig effekt for byggenæringen i fremtiden. Men det holder ikke i dag, både digitale verktøy, som BIM må utnyttes bedre, samt samspill og kompetanse hos menneskene må forbedres.
Supervisor(s): Eilif HJELSETH (OsloMet).
Acknowledgements: GK (Øyvind Monrad-Krohn); nLink (Tomas Henninge).

Summary: Current research suggests that there are possible improvements to be made in energy efficiency and productivity in workplaces by improving thermal comfort. Therefore, it is of interest to find out whether this can be achieved by controlling the thermal environment in buildings based on personal preferences. Traditionally the metabolic rate and amount of clothing are assigned assumed values based on the type of building, even though research suggests that these parameters vary greatly. In this study the metabolic rate is measured indirectly by using smartwatches and the amount of clothing is set by using a model. Furthermore, three thermal comfort models are compared to see whether one is more suitable to be used with systems that control the thermal environment. Results suggest adjustments are required for all the used models. The metabolic rate varies more than the PMV-model is adjusted for and the model is very sensitive for changes in the metabolic rate. The aPMV-model is relatively stable except for extreme values that occur for a certain PMVvalue. Furthermore, the aPMV-model suggests a cold experience when all other data indicates the opposite and it is no point in controlling the thermal environment based on the aPMV-model since it is equivalent to control based on the PMV-model. The nPMV-model gives more reasonable results regarding optimal indoor temperature and indications that it is possible to improve the thermal environment while improving energy efficiency. The nPMV-model does, however, tend to reverse its relation to the metabolic rate. It is concluded that more data and research is needed to provide sufficient answers, especially with regards to feedback from subjects regarding the actual thermal comfort. Proper comparisons are also hindered by large standard deviations regarding both optimal indoor temperature.
Norsk sammendrag: Det finnes forskning som tyder på at både energiforbruk og produktivitet på arbeidsplasser kan forbedres ved å forbedre termisk komfort. Det er derfor av interesse å finne om disse forbedringene kan bli gjort ved å styre termisk miljø i bygninger basert på personlige preferanser. Tradisjonelt blir konstante verdier for metabolisme og bekledning antatt utfra bruket til et bygg til tross for at mye forskning viser til at disse parameterne varierer mye. I denne oppgave er metabolisme indirekte målt med smartklokker og verdier for bekledning er satt ved bruk av en modell. Samtidig er tre ulike modeller for termisk komfort tatt i bruk – PMV, nPMV og aPMV. Modellene sammenlignes også for å se hvilken som er mest egnet for bruk sammen med styresystemer i bygninger. Det er oppdaget at alle modellen trenger imidlertid justering for å brukes sammen med styresystemer i bygninger. Metabolismen går utover hva PMV-modellen er tilpasset for samtidig som modellen er veldig følsom for svingningene i metabolisme. aPMV er stort sett en stabil modell med unntak av ekstremverdier som oppstår ved enkelte verdier for PMV. Den viser også svakheter i og med at den viser til en kald termisk opplevelse når alt annet peker mot en varm opplevelse. Det er ikke heller hensiktsmessig å styre termisk miljø utfra aPMV da det gir samme resultat som ved bruk av PMV. nPMV er den modellen som i de fleste tilfeller gir stabile og fornuftige verdier for optimal operativ temperatur. Det finnes også indikasjoner på at det skal gå å både spare energi og bedre den termiske komforten. Likevel er det også her oppdaget svakheter som for eksempel at modellen en tendens til å innimellom vende på forholdet mellom metabolisme og termisk komfort. Det konkluderes at det er behov for mer data og videre forskning for å gi svar på stilte spørsmål. Referansedata i form av AMV er spesielt mangelfull og usikker. I tillegg er det avdekket forholdsvis store standardavvik i utregningene av optimal operativ temperatur.
Supervisor(s): Dimitrios KRANIOTIS (OsloMet).

Summary: The objective of this work is to ultimately shed light on the effects of both Reynolds number and diameter in ventilation pipes on pressure loss. Numerical simulations are performed using STAR-CCM+, a commercial CFD software. Classical formulas like the Colebrook and Haaland equations (the Moody chart), have been the basis for the validation of the chosen numerical models. Friction factors for smooth and rough pipes with three different roughness parameters are simulated. By comparing the simulated results with the classical formulas, we have been able to determine the accuracy of the method. An extensive analysis with varying y⁺ has been presented to achieve the high accuracy of the CFD prediction. This has been obtained by realizable k-epsilon turbulence model with 1 < y⁺ < 14. Results show excellent validation of predicting the major loss coeffcient of smooth/rough pipes with a percentage of error below 0.7. A detailed parametric study is performed to elucidate how the minor loss coefficient depends on the Reynolds number and the diameter for 90° smooth pipe bends. In these cases, the Reynolds stress model (RSM) as turbulence model performed better. We found that the minor loss coecient is predominantly a function of Reynolds number, and it does not vary appreciably with diameters for a constant Reynolds number. A curve fitting shows the functional dependency as C_Re = 21.6×Re^0.254 for 90° bend in the range of 10000 ≤ Re ≤ 500000.
Norsk sammendrag: Målet med dette arbeidet er å belyse effektene av både Reynoldstall og diameter i ventilasjonsrør på trykktap. Numeriske simuleringer utføres ved hjelp av STAR-CCM+, en kommersiell CFD-programvare. Klassiske formler som Colebrook- og Haaland-ligningene (Moody-diagrammet) har vært grunnlaget for valideringen av de valgte numeriske modellene. Friksjonsfaktorer for glatte og ru rør med tre forskjellige ruhetsparametere simuleres. Ved å sammenligne de simulerte resultatene med de klassiske formlene har vi vært i stand til å bestemme metodens nøyaktighet. En omfattende analyse med varierende y⁺ er presentert for å oppnå høy nøyaktighet i CFD-prediksjonen. Dette er oppnådd ved hjelp av en realiserbar k-epsilon-turbulensmodell med 1 < y⁺ < 14. Resultatene viser utmerket validering av å forutsi hovedtapsfaktoren for glatte/ru rør med en feilprosent under 0,7. En detaljert parametrisk studie utføres for å belyse hvordan den lille tapskoeffisienten avhenger av Reynolds-tallet og diameteren for 90° glatte rørbøyninger. I disse tilfellene presterte Reynolds-spenningsmodellen (RSM) bedre som turbulensmodell. Vi fant at den lille tapskoeffisienten hovedsakelig er en funksjon av Reynolds-tallet, og den varierer ikke nevneverdig med diametre for et konstant Reynolds-tall. En kurvetilpasning viser den funksjonelle avhengigheten som C_Re = 21,6×Re^0,254 for 90° bøyning i området 10000 ≤ Re ≤ 500000.
Supervisor(s): Arnab CHAUDHURI (OsloMet).
Full text permalink: https://hdl.handle.net/20.500.12199/2882

Summary: IPD Norway AS is currently designing a major sports facility. Oslofjord Convention Center located along the coast in Melsomvik are the project’s developers. There is a specific aim to be able to freeze 8.178 m² of artificial turf pitches outside the sports centre for periods of the year. However, outdoor artificial turf pitches are energy-intensive facilities that can incur major costs if measures are not implemented. This paper explores the economic aspects of reusing the condenser energy emitted from cooling units used to freeze outdoor artificial turf. It is assumed that this energy can then be transferred to the sport centre’s internal energy centre. The cost of this measure is primarily the investment, as the distribution circuit is estimated to be 1,7 million kroner. Other costs are energy to the circulation pump and the loss of warmth from the pipes. Further, a profitability analysis of the possible savings of the investment is conducted over a span of 15 years. Savings are found by calculating emitted condenser energy at different points during the year. Two different methods for finding the ice-rink’s cooling requirements are selected: In one method average climate data for each month throughout the last 10 years, while the second method uses data for each hour throughout the year over a 22-year period. The condenser energy emitted is a function of the cooling requirements and the cooling unit’s coefficient of performance. Although simplifications have been made in the calculations, and the fact that there are uncertainties about climate data, it is concluded that the investment can be profitable if it operates a minimum of hours. Furthermore, it is concluded with which seasons operations are most profitable. As a part of the assignment, an analysis of which pipe dimension and insulation thickness are economically optimal. Large pipe dimensions provide lower operating costs, while the investment costs are high. Furthermore, the present value of the pipe heat loss over time and the insulation cost is compared to different insulation thicknesses. The result shows that it would be economically profitable to choose a smaller pipe dimension than initially planned, and that the thickest standardized insulation is optimal.
Norsk sammendrag: IPD Norway AS prosjekterer for tiden et større idrettsanlegg. Anleggets byggherre er Oslofjord Convention Center som er lokalisert langs kysten i Melsomvik. Utenfor idrettsanlegget er det ønskelig å fryse ned 8.178 m² kunstgressbane i perioder av året. Utendørs kunstisbaner er imidlertid energikrevende anlegg som kan utgjøre store kostnader dersom tiltak ikke gjøres. Det er i denne oppgaven valgt å se på det økonomiske aspektet ved å gjenbruke avgitt kondensatorenergi fra kjølemaskinen som skal nedkjøle utvendig kunstisbane. Denne energien er tenkt å videreføres til idrettsanleggets innvendige energisentral. Tiltakets kostnad er i første rekke investeringen av rørkrets for distribusjon av varmen, da totalpris er blitt estimert til 1,7 millioner kroner. Andre utgifter er energi til sirkulasjonspumpe samt rørets varmetap. Det er videre gjort lønnsomhetsanalyser av investeringens besparelser fortrinnsvis over 15 år. Besparelsene er funnet ved å beregne avgitt kondensatorenergi ved ulike tider av året. Det er valgt å sammenligne to ulike metoder for å finne isbanens kjølebehov: I den ene metoden brukes gjennomsnittlige klimadata for hver måned gjennom de 10 siste årene, mens det i den andre brukes data for hver time gjennom året med bakgrunn i klimadata gitt over en 22 års periode. Avgitt kondensatorenergi er en funksjon av kjølebehovet og kjølemaskinens effektfaktor. Selv om det underveis er gjort forenklinger i beregningene samt at det er usikkerheter rundt klimadataene konkluderes det med at investeringen kan være lønnsom dersom den driftes et minimum av timer. Videre konkluderes det med ved hvilke årstider driften er mest lønnsom. Som oppgavens delmål er det forsket på hvilken rørdimensjon og isolasjonstykkelse som er økonomisk optimal. Store rørdimensjoner gir mindre driftskostnader, samtidig som investeringskostnaden blir høy. Videre er nåverdien av rørets varmetap over tid og isolasjonskostnaden sammenlignet ved ulike isolasjonstykkelser. Resultatet viser at det vil være økonomisk lønnsomt å velge en mindre rørdimensjon enn prosjektert og at den tykkeste standardiserte isolasjonstykkelsen er optimal.
Supervisor(s): Ole MELHUS (OsloMet).
Acknowledgements: IPD Norway AS (Leif Arne Bratlie).