Högskolan Dalarnas logga och länk till högskolans webbplats

Chunkwood fuels have a particle size larger than normal chips which enables good drying and storage properties and are therefore appreciated by small-scale users. However, small-scale boilers optimized for chunkwood are not commercially available and the research question is if modern wood chip stokers, selected for having a robust fuel feeding system could feed and combust the fuel. Chunkwood fuel feeding, and combustion tests are performed in a 27-kW and a 240-kW wood chip stoker. Both boilers fulfill Ecodesign emission requirements for carbon monoxide (CO) at nominal load, but further optimization is required to fulfil requirements for dust. Partial load combustion needs to be further studied. There were problems with high stress on the fuel feeding system in both stokers, traced to when excessively large fuel pieces passed the outlet of the fuel bin and when fuel discs became trapped between the auger screw and the lid of the conveyor. Suggestions to solve the fuel feeding problems includes redesign of the fuel bin auger screw to cut oversized pieces, alternatively use of previously developed prototype conveyors that worked. Further studies are required to optimize the fuel feeding system and the combustion performance including a solution for partial load operation.

A convertible, zoned ventilation system was field-tested in a modern, airtight Swedish home when occupied either by an experimental team or by a family. Indoor air quality in the master bedroom was monitored under four ventilation strategies. Relative to constant air volume strategies (CAV), demand-controlled ventilation (DCV) that was responding to CO2 concentration extracted more air when people were present, but less in total over 24 h. This elevated the indoor air humidity, beneficial in climates with dry winter air. Multiple monitors within the bedroom indicated that vertical CO2 stratification occurred routinely, presumably due to low mixing of supply air from a wall-mounted diffuse vent, spreading the air radially over the wall. This seemingly improved air quality in the breathing zone under local (ceiling) extract ventilation but worsened it during more typical, centralised extract ventilation, where air escapes the room via an inner doorway. The local extract arrangement thus seemed to yield both improved ventilation efficiency and reduced contaminant spread to other rooms. The noted air quality variations within the room highlight the importance of sensor placement in demand-control ventilated spaces, even in small rooms such as bedrooms.

A greenhouse water curtain heating system allows heating of the greenhouse by low-temperature water, which can be obtained from residual waste heat sources. The water curtain can be applied on the outside of the greenhouse roof or enclosed between two foils. But also enclosed water curtains suffer from high heat losses, which limits the integration of low temperature waste heat sources. An effective way of reducing the heat losses is to combine the water curtain system with retractable liquid foam enclosed between two foils. But until now, a systematic evaluation of the thermal performance of such system combination is still lacking. Thus, this study aims to fill in this research gap by evaluating the heat transfer characteristics of a double-foil greenhouse roof section installed with a combined water curtain and liquid foam system. Experimental tests have been conducted under a wide range of temperature scenarios in a climate chamber where the heat loss and heat gains from the water curtain is measured. The results have been compared with the data in the existing studies. This study revealed that combining the water curtain system with liquid foam, reduces the heat losses by half compared to using just the water curtain: the heat loss coefficient was reduced from 4.4 W·m−2·K−1 down to 2.0 W·m−2·K−1. The heat losses through the roof using the combined system are also lower than the heat losses from a double foil greenhouse with other heating systems. An average water curtain temperature of 5.1 °C above the inside greenhouse temperature can compensate for the heat losses through the roof at an outdoor temperature of −19 °C. Based on the study results, recommendations for market implantation of this technology are provided. This study confirms energetic benefit of combining water curtains and the liquid foam technology.

A field study conducted in a modern Nordic single-family house with high airtightness and insulation levels, attempted to control summer indoor overheating using night-time cooling strategies. Exhaust air flow rates were manually scheduled by the researchers (based on weather forecasts), analogous to what an engaged occupant - or a predictive system - might do. Air temperatures at a nearby meteorological station peaked at 30 °C during 6 days in June that saw only 44 hours below 18 °C. Temperatures recorded indoors at the test house reached 32 °C, due also to very large solar gains, and never fell below 26 °C over 8 continuous days. It appears that under extended heat conditions that are exceptional now, but foreseen to become more frequent, some modern Nordic homes cannot be temperature controlled by ambient ventilation alone. © 2022 17th International Conference on Indoor Air Quality and Climate, INDOOR AIR 2022. All rights reserved.

Industriell spillvärme eller restvärme som det också kallas är en resurs som inte utnyttjas i någon större utsträckning i Sverige idag. Restvärme innebär utnyttjande av energi som annars inte skulle ha blivit nyttiggjorda, och ingen alternativ användning bedöms finnas. Syftet med denna förstudie är att undersöka teknik som möjliggör tillvaratagande av restvärme för grönsaksproduktion. 

En litteratursökning har genomförts bland internationell vetenskaplig litteratur från och med 1940-talet och framåt med fokus på teknik för lågtemperaturuppvärmning av växthus. I ett examensarbete som aktualiserades i samband med litteraturstudien genomfördes mätningar i klimatkammare av värmeförluster och värmetillskott från vattentillförsel mellan två plastfolier (vattengardiner). Dessutom undersöktes hur värmeöverföringen påverkades av tillsats av ytspänningssänkande medel (diskmedel). I en uppföljande mätning undersöktes hur värmeförluster från vattengardinsystemet påverkades av samtidig användning av såpbubblor som isolering. 

Litteraturgenomgången visar på ett förhållandevis stort antal studier och teknikutveckling för att värma växthus med bland annat kylvatten från värmekraftverk med kyltorn. Sedan energikrisen på 1970-talet har minst tre större kommersiella växthusanläggningar i USA, Frankrike och Storbritannien realiserats som värmdes med fläktkonvektorer och som dimensionerats för lågtemperaturdrift. I Boden, Sverige pågår under våren 2021 ett projekt i med att bygga växthus som värms av spillvärme från ett luftkylt datacenter. 

Ett stort forskningsfokus har också lagts på system med vattenbegjutning av växthustak med värmevatten (vattengardiner), men ett system som varit i drift under ett antal år i Frankrike visade på problem med beläggningar och tillväxt av alger som minskade solinstrålningen genom glaset. 

System med vattentillförsel mellan två plastfolier har använts med framgång i Japan och Korea som frostskydd av grödor med grundvatten. Dagtid skjuts den inre folien undan för att maximera solinstrålningen. Varianter med värmevattentillförsel i kanalplastskivor har också utvärderats, men utan framgång. En tanke med vattengardinsystemen har också varit att absorbera solinstrålning dagtid och lagra vatten i ackumulatortank för att kunna värma växthuset nattetid. För att öka vattnets absorption av långvågig solstrålning tillsätts kopparklorid 

En teknik för att isolera växthus genom att tillföra såpbubblor mellan växthusets två transparenta folier har utvecklats under lång tid av olika aktörer och är intressant för vattengardintekniken, då växthusdesignen möjliggör användning av värmevattengardin utan någon modifiering. 

Mätningar av värmeförluster och värmetillskott från ett vattengardinsystem genomförts som ett examensarbete. Resultaten visade att värmeförlusterna minskar avsevärt genom tillsats av ytspänningssänkande medel (diskmedel) och att en medelvattentemperatur på ca 5 °C över växthustemperaturen är tillräcklig för att eliminera alla värmeförluster från växthustaket. Dessutom visade mätningar av samtidig användning av vattengardin och bubblor som isolering på ytterligare sänkta värmeförluster. Både försöken med dismedelstillsats till vattengardin och samtidig användning av vattengardin och bubblor visade positiva resultat och verkar inte vara publicerade tidigare, varför det är motiverat med en utökad studie av hur tekniken kan användas för att nyttja restvärmekällor. 

Simulering av energianvändningen i växthus som värms med vattengardin och isoleras med bubblor visar på en energikostnadsbesparing på storleksordningen ca 0,5 kr/kg tomat vid en övergång från primär fjärrvärme till fjärrvärme returledning, och en besparing på 2 kr per kg tomat om gratis restvärme kan utnyttjas.

Existing studies have developed some advanced controls for energy storage system charging/discharging in a building cluster (enabling PV power sharing among different buildings), which can effectively improve the aggregated performances. However, in the existing controls, the flexible demand shifting ability of electric vehicles (EVs) are rarely considered, leading to limited performance improvements at building cluster level. Thus, this study proposes a coordinated control of building cluster with both energy sharing and the EV charging considered, with the purpose of improving the cluster-level performance. The simulation results show that in a typical summer week in Sweden, the developed control can increase the cluster-level daily renewable selfconsumption by 40% and meanwhile reduce the electricity bills by as much as 20% compared with conventional controls for a summer week in Ludvika, Sweden

Industriell spillvärme eller restvärme som det också kallas är en resurs som inte utnyttjas till fullo. Restvärme innebär utnyttjande av förluster som annars inte skulle ha blivit nyttiggjorda, och ingen alternativ användning av värmen bedöms finnas. Syftet med denna förstudie är att undersöka möjligheter och hinder för etablering av växthus för grönsaksproduktion i Borlänge som värms med spillvärme.

En litteratursökning bland svenskspråkig litteratur kring energistatistik, uppvärmningsteknik och energieffektivisering för växthus har genomförts. Baserat på uppgifter om U-värden för olika täckmaterial görs en gradtimmeberäkning av årsenergibehovet för ett växthus på 10 000 m² i Borlänge och dimensionerande effektbehov beräknas. Baserat på timupplöst väderdata beräknas också värmebehovet där hänsyn tas till solinstrålningen och värmebehovet per timme beräknas och summeras månadsvis.

Mätpunkter i fjärrvärmenätet av tillgänglig returtemperatur och växthusets dimensionerande effektbehov används för att beräkna dimensionerande värmeflöde som jämförs mot tillgängliga flöden i fjärrvärmenätet.

Det konstateras att befintlig kapacitet i rökgaskondensorn vid Kvarnsvedens pappersbruk kan täcka växthusens hela effektbehov genom att returtemperaturen sänks. Under årets fyra kallaste månader uppgår flödet genom rökgaskondensorn till mellan 250 kg/s och 350 kg/s vilket är ca 4 till 6 gånger högre än det dimensionerande värmevattenflödet för växthus på 10 000 m². Kondensoreffekten kan ökas genom att returtemperaturen sänks vid bibehållet vattenflöde. Det bedöms vara den enklaste lösningen för att kunna utnyttja restvärme i Borlänge, men det kräver att växthusen kan värmas med returtemperaturen som lägst når 42 °C under vintermånaderna. Litteraturstudien har dock inte kunnat påvisa några anläggningar som tillämpar lågtemperaturuppvärmning, men ett pågående projekt undersöker hur lågtempererad överskottsvärme från serverhallar kan användas för uppvärmning av växthus.

Uppvärmningsbehovet för åretruntodling i ett växthus på 10 000 m² i Borlänge beräknas uppgå till ca 5 till 10 GWh/år. Belysning för åretruntodling av tomater uppskattas kunna uppgå till storleksordningen halva uppvärmningsbehovet och då den används främst under den mörkaste perioden kommer belysningselen att ersätta energi för uppvärmning i motsvarande grad.

Avkastningen från åretruntodling av tomater uppges kunna vara så hög som 66 kg/m², men det medför också hög energianvändning, motsvarande ca 10 kWh/kg el och 10 kWh/kg värme. Värmekostnaden med Borlänge energis riktpris på fjärrvärmereturen uppgår till ca 220 kr/m² eller 3,3 kr/kg tomat. Elkostnader för växtbelysning och annan driftel för åretruntodling överstiger sannolikt värmekostnaden.

Rörvärmesystem, fläktkonvektorer och luftburen värme är de dominerande teknikerna för värmedistribution i växthus. Värmeavgivande ytan för ett vattenburet lågtemperaturvärmesystem som använder returvärme i Borlänge behöver vara cirka 2 m² per m² golvyta vilket är 3,5 gånger så stor yta som vid användningen av ett 80/60-system. eleffektbehovet för cirkulation av värmevatten i växthuset uppgår till ca 3 kW i jämförelse mot fläktelbehovet för ett luftburet värmesystem som ligger på 150 kW. Systemutformning och kostnader för värmesystem för lågtemperaturuppvärmning måste undersökas vidare. Aspekter som växthusets värmeisolerande förmåga i förhållande till värmeanläggningens storlek, odlingssäsongens längd, behov av belysningsel samt avkastningskraven måste beaktas.

Optimizing solar and pellet heating systems can be performed by system simulations in TRNSYS. However; this requires detailed boiler models that can properly model the thermal behaviour of the boilers, such as stratification and thermal response. This study uses a combination of existing models for modelling of the pellet burner part (TRNSYS Type 210) and the water volume (TRNSYS Type 340). This approach addresses the thermal dynamics and internal stratification more accurately than other available models. The objectives of this work are to develop a method for parameter identification for the model and to validate this method and the model itself. Sets of parameters are identified for two pellet boilers and one pellet stove with a water jacket (extended room heater) and the model is validated with a realistic dynamic operation sequence. The results show that modelling of stratification is essential in order to model the true behaviour of residential boilers. The test sequences used were adequate to parameterise the models and to provide the desired accuracy, except regarding the heat losses to room air. The model shows good accuracy for a stove and one boiler, but slightly worse performance for the other boiler regarding dynamics and modelling of the stratification.

Ekoflow avloppsvärmeväxlare från Isakssons återvinner värme ur avloppsvatten och förvärmer inkommande kallvatten eller levererar värme till en värmepump som höjer temperaturen ytterligare. Konstruktionen har funnits på marknaden sedan 1970-talet och installerats främst i flertal badhus och sportanläggningar. Ett teoretiskt beräkningsverktyg har utvecklats av ÅF och syftet med detta arbete har varit att validera beräkningsverktyget mot mätdata. Det finns också ett ”internet-beräkningsverktyg” som inte brukar användas för detaljerad dimensionering. Dess överensstämmelse har också undersökts.

En Ekoflow värmeväxlare med längden 2 meter av typ 2:4 med fyra stråk har installerats i energilaboratoriet vid Högskolan Dalarna och prestandan har uppmätts med rent vatten strömmandes på båda sidorna. Kallvattnet har tagits direkt från nätet och inloppstemperaturen har varierat mellan 7 °C och 10 °C. Inloppstemperaturen på varma sidan av värmeväxlaren har aktivt styrts till 25 °C, 30°C och 35 °C. I alla mätpunkter har flödena hållits så lika som möjligt på båda sidor av värmeväxlaren (balanserat flöde).

Mättiden för varje mätpunkt har varat från ca 10 till 15 minuter, men betydligt längre för punkter med låga flöden då det tar längre tid att uppnå stationära förhållanden. En utvald stabil period av dessa data har medelvärdesbildats för att skapa en stationär mätpunkt. Från uppmätta flöden och temperaturer beräknas värmeutbytet i värmeväxlaren med hänsyn till temperaturberoende densitet och värmekapacitet. Medelvärdet av värmeutbytet beräknat på de båda sidorna användes vid jämförelser med beräkningsmodellen.

Överensstämmelsen mellan mätdata och de två beräkningsverktygen (valideringen) kontrollerades genom att jämföra och redovisa överförd uppmätt värmeeffekt med den värmeeffekt som beräknas med modellen för aktuella flöden och temperaturer. Ingående vattentemperaturer och flöden matades in i beräkningsverktygen och beräknad effekt jämförs mot uppmätt effekt.

Beräkningsverktyget underskattar den verkliga värmeöverföringen (värmeeffekten) med mellan 10 % och upp till 50 % vid låga flöden. Det råder ganska god överensstämmelse mellan mätdata och beräkningsverktyget för högre flöden (mer turbulens). Större avvikelser erhålls vid låga hastigheter och laminärt flöde än vid höga hastigheter. Internetberäknings-verktyget underskattar värmeöverföringen med mellan 50 % och 80% över mätområdet. Så som beräkningsverktygen är utformade kan de alltså ge en viss överdimensionering framförallt vid låga flöden, men det kan också misstänkas att böjar ökar värmeöverföringen.

Försök att kalibrera beräkningsverktyget genom att optimera a- och b-parametrarna ger inte önskad effekt, eftersom det inte går att öka värmeöverföringen enbart vid låga flöden. Mätningarna identifierar framförallt ett flödesberoende, men även ett visst temperaturberoende. En framkomlig väg för att kalibrera modellen kan vara att identifiera a-parametrar för olika mätpunkter och sedan skapa en ekvation som beräknar a-parametern som funktion av flöde och temperatur.

The aim of this survey is to explore different simulation software for designing of ground source heating systems. Models to simulate borehole storages, heat pumps, and system components like water storages, hydraulics and building loads are explored. This study is based on a literature survey of software and models for simulation of geothermal heating and cooling systems with focus on vertical ground heat exchangers. The study focus on the software used by the authors, which are EED, TRNSYS, Polysun, Modelica, IDA ICE, and Matlab/Simulink+Carnot.  The scopes and limitations of the software and models are evaluated and the advantages and disadvantages with the software are addressed.  It was found that the user-friendliness is strongly linked to the level of flexibility in the models. Higher flexibility usually means less user-friendliness and more time to learn the tool. EED, Polysun and IDA are considered to be the more user friendly softwares, while Modelica, TRNSYS and Matlab/Simulink+Carnot are considered to be the more flexible softwares. The models covering most of the aspects of borehole simulations are the TRNSBM-model in TRNSYS and the “INTERACT 2016” model for Modelica.

Dynamic system test methods for heating systems were developed and applied by the institutes SERC and SP from Sweden, INES from France and SPF from Switzerland already before the MacSheep project started. These test methods followed the same principle: a complete heating system – including heat generators, storage, control etc., is installed on the test rig; the test rig software and hardware simulates and emulates the heat load for space heating and domestic hot water of a single family house, while the unit under test has to act autonomously to cover the heat demand during a representative test cycle. Within the work package 2 of the MacSheep project these similar – but different – test methods were harmonized and improved. The work undertaken includes: 

• Harmonization of the physical boundaries of the unit under test.

• Harmonization of the boundary conditions of climate and load.

• Definition of an approach to reach identical space heat load in combination with an autonomous control of the space heat distribution by the unit under test.

• Derivation and validation of new six day and a twelve day test profiles for direct extrapolation of test results.

The new harmonized test method combines the advantages of the different methods that existed before the MacSheep project. The new method is a benchmark test, which means that the load for space heating and domestic hot water preparation will be identical for all tested systems, and that the result is representative for the performance of the system over a whole year. Thus, no modelling and simulation of the tested system is needed in order to obtain the benchmark results for a yearly cycle. The method is thus also applicable to products for which simulation models are not available yet.

Some of the advantages of the new whole system test method and performance rating compared to the testing and energy rating of single components are: 

• Interaction between the different components of a heating system, e.g. storage, solar collector circuit, heat pump, control, etc. are included and evaluated in this test.

• Dynamic effects are included and influence the result just as they influence the annual performance in the field.

• Heat losses are influencing the results in a more realistic way, since they are evaluated under "real installed" and representative part-load conditions rather than under single component steady state conditions.

The described method is also suited for the development process of new systems, where it replaces time-consuming and costly field testing with the advantage of a higher accuracy of the measured data (compared to the typically used measurement equipment in field tests) and identical, thus comparable boundary conditions. Thus, the method can be used for system optimization in the test bench under realistic operative conditions, i.e. under relevant operating environment in the lab.

This report describes the physical boundaries of the tested systems, as well as the test procedures and the requirements for both the unit under test and the test facility. The new six day and twelve day test profiles are also described as are the validation results.

Gaseous and particulate emissions from three residential wood pellet boilers and a stove were characterized and quantified at start-up, steady (full, medium and low combustion power), and stop phases. The aim was to characterize the emissions during the different phases of boiler operation and to identify when the major part of the emissions occur to enable actions for emission reduction where the savings can be highest. The investigated emissions comprised carbon monoxide (CO), nitrogen oxide (NO), total organic carbon (TOC), and particulate matter (PM 2.5). In this study, particle emissions were characterized by both number and mass concentration. The emission characteristics at high combustion power were relatively similar for all tested devices while significant differences in CO and TOC were observed at lower combustion power. Highest CO and TOC emissions are produced by the bottom fed boiler at low combustion power. The accumulated start-up emissions of the tested devices varied in the ranges of 0.5−12 g CO, 0.1−0.7 g NO, 0.1−2 g TOC, 0.12−2.9 g PM2.5, and 2.4 × 1013 to 3.1 × 1014 particles PM2.5. The accumulated stop emissions varied in the ranges 4−15.5 g CO, 0.01−0.11 g NO, 0.02−1.6 g TOC, 0.1−1.3 g PM2.5, and 3.3 × 1013 to 1.4 × 1014 particles PM2.5. The bottom fed boiler B1 had higher start-up and stop emissions than the tested top fed boilers and more particle emissions were accumulated in start-up phase than in stop phases of boiler B1, B3, and stove S1. Number of particles emitted from residential wood pellet combustion is dominated by fine particles smaller than 1 μm and similar particle distribution both in number and mass were observed for the tested devices. The start-up phase generated higher accumulated particle mass than the stop phase.

The objective of this work is the development of harmonized efficiency test methods for combined renewable heating systems for houses, using a hardware-in-the-loop approach. An overview of the principles of the existing whole system test methods used by 3 research institutes involved in the project (MacSheep 2012) is given. Main objectives are realistic dynamic test sequence elaboration for solar and heat pump systems and comparison of results from tests achieved in different institutes. In order to reach these objectives, the first phase of the work aimed to harmonize the boundary conditions that comprise both the physical boundaries of the tested system as well as the climate and heat load definition, and this is presented in the first part of the article. The second part presents two methodologies to elaborate 12-days and 6-days whole system test sequences, validation results for solar and air source heat pump systems (SHP) and a methodology for achieving equal amount of space heat supplied by the tested system while at the same time providing a realistic response of the heat distribution system.

Objective: For the evaluation of the energetic performance of combined renewable heating systems that supply space heat and domestic hot water for single family houses, dynamic behaviour, component interactions, and control of the system play a crucial role and should be included in test methods.

Methods: New dynamic whole system test methods were developed based on “hardware in the loop” concepts. Three similar approaches are described and their differences are discussed. The methods were applied for testing solar thermal systems in combination with fossil fuel boilers (heating oil and natural gas), biomass boilers, and/or heat pumps.

Results: All three methods were able to show the performance of combined heating systems under transient operating conditions. The methods often detected unexpected behaviour of the tested system that cannot be detected based on steady state performance tests that are usually applied to single components.

Conclusion: Further work will be needed to harmonize the different test methods in order to reach comparable results between the different laboratories.

Practice implications: A harmonized approach for whole system tests may lead to new test standards and improve the accuracy of performance prediction as well as reduce the need for field tests.

This work studies the amount of gaseous and particleemissions and deposits on heat exchanger surfaces in a boiler fired withcommercially available pellets and with pellets primed with magnesium oxide andmagnesium hydroxide. The combustion experiments were performed on a residentialboiler of 20 kW. Substrates placed in the heat exchanger was analysed withSEM-EDX-mapping to evaluate the chemical composition of the deposits. Theresults show that particle emissions (PM 2.5) using the additives increased byabout 50% and the mass of the deposits in the flue gas heat exchanger (excludingloose fly ash) increased by about 25% compared to the combustion of pelletswithout additives. The amount of additives was found to be eight times higherthan the amount of the main alkali metals potassium (K) and sodium (Na) whichleads to the assumption that the additives were overdosed and therefore causedthe problems reported. The SEM analysis of the substrates placed in the fluegas heat exchanger indicate that the deposits of sodium (Na), potassium (K),chlorine (Cl) and sulphur (S) decrease using the additives. If this was due tothe expected chemical reactions or due to the loose fly ash covering thesubstrates after the test, could not be determined in this study.

Värmedrivna vitvaror eller HWC-maskiner som de kallas av tillverkaren värms med varmt vatten från en cirkulerande krets via en värmeväxlare inbyggd i maskinen, till skillnad från konventionella maskiner som värms med el. Denna teknik skall inte förväxlas med maskiner som är anslutna till varmvattenledningen och fylls på med varmt vatten och som därmed begränsas till disk- och tvätt. Syftet med fjärrvärmedrivna vitvaror är alltså att använda fjärrvärme, som har lägre kvalitet och pris än elenergi för uppvärmning och torkning och på så sätt spara el och utöka fjärrvärmeunderlaget. En jämförelse av koldioxidutsläpp och primärenergianvändning mellan konventionella vitvaror och fjärrvärmedrivna vitvaror visar att både koldioxidutsläpp och primärenergianvändning blir lägre för fjärrvärmedrivna vitvaror om biobränsle anses koldioxidneutralt och den el som ersätts är producerad i kolkraftverk eller gaskombikraftverk.

Denna rapport beskriver utveckling och kommersialisering av värmedrivna vitvaror (disk- och tvättmaskiner samt torktumlare och torkskåp) och hur de kan anslutas mot fjärrvärmesystem i olika systemlösningar. Dessutom har de energimässiga och ekonomiska förutsättningarna för tekniken undersökts. Erfarenheterna från fältprovning är dock mycket begränsade, eftersom de byggen där fälttesterna skulle ske försenades. Under 2013 färdigställs ett flerbostadshus med värmedrivna vitvaror i 160 lägenheter i Västerås.

De utvecklade maskinernas värmeanvändning som andel av total energianvändning vid 60 graders framledningstemperatur har uppmätts till ca 50 % för diskmaskinen, 67 % för tvättmaskinen, 80 % för torktumlaren och 93 % för torkskåpet. I det studerade flerbostadshuset av passivhusstandard uppgår lasten från värmedrivna vitvaror komfortgolvvärme och handdukstorkar till upp mot 30 % av husets totala värmeanvändning. För småhus är motsvarande siffra upp mot 20 %. Att använda fjärrvärme istället för elvärme till dessa installationer som normalt är elvärmda kan allts minska elbehovet betydligt i lågenergibebyggelse vilket också minskar både koldioxidutsläppen och primärenergianvändningen.

Ekonomiska analyser har genomförts för två olika systemkoncept (separat vitvarukrets och Västeråsmodellen) för nybyggda småhusområden och flerfamiljshus där fjärrvärme inte bara används till vitvaror utan också till handdukstorkar och komfortgolvvärme. De ekonomiska analyserna visar att Västeråsmodellen är den mest ekonomiskt intressanta systemlösningen med värmedrivna vitvaror, handdukstork och komfortgolvvärme. I flerfamiljshus kan den vara konkurrenskraftig mot de elvärmda alternativen (konventionellt system med eldrivna vitvaror, komfortgolvvärme och handdukstorkar) om prisskillnaden mellan el och fjärrvärme är större än 0,7 kr/kWh. En parameterstudie visar att kapitalkostnaden blir ganska hög jämfört med energikostnaden, vilket betyder att lång livslängd och många cykler är viktigt för att förbättra de ekonomiska förutsättningarna för värmedrivna vitvaror. För passiva småhus blir kostnaden för Västeråsmodellen med värmedrivna vitvaror, handdukstork och komfortgolvvärme likvärdig med de elvärmda alternativen vid energiprisskillnader på 0,7 kr/kWh inklusive moms, medan det krävs prisskillnader på 0,9 kr/kWh inklusive moms för normalisolerade småhusområden.

Sammanfattningsvis kan sägas att i kommuner med ett konkurrenskraftigt fjärrvärmepris finns det viss lönsamhet för hela konceptet enligt Västeråsmodellen med värmedrivna vitvaror, komfortgolvvärme, och handdukstorkar. Om man däremot ser på konkurrensen för enskilda vitvaror är det främst torktumlaren som är konkurrenskraftig i bostäder. Målpriset på 1000 kr extra för värmedrift har inte kunnat uppnås inom projektet för diskmaskiner och tvättmaskiner. Det krävs lägre priser och låga anslutningskostnader för att räkna hem diskmaskinen och tvättmaskinen som enskilda komponenter.

Värmedrivna tvättmaskiner och torktumlare är konkurrenskraftiga i flerfamiljstvättstugor. Speciellt i de fall där beläggningen är god och flera maskiner delar på anslutningskostnaden till fjärrvärmecentralen kan värmedrift bli riktigt lönsam. Torkskåpens konkurrenskraft har inte kunnat utvärderas, då priset ännu inte fastställts. Att använda VVC-systemet för värmedistribution till värmedrivna vitvaror kan vara mycket intressant, men det kräver att legionellaproblematiken kan lösas. I nuläget finns ingen lösning som uppfyller formuleringarna i boverkets byggregler. Ett annat distributionssätt som kan vara intressant, men som inte undersökts i studien är att använda VVC för varmvattendistribution och en gemensam radiator- och vitvarukrets med konstant framledningstemperatur. Den aktör som förväntas ha störst ekonomiskt intresse av att tekniken implementeras är sannolikt fjärrvärmebolagen som får sälja mer värme och det ligger därmed främst på deras ansvar att marknadsföra tekniken i mötet med sina kunder.

Syftet med denna studie är att hitta driftsbetingelser som sänker pelletsförbrukning och utsläpp och därmed även de totala kostnaderna för ett värmesystem. Värmesystemet har två huvudsakliga energikällor; sol och pellets. En elpatron används också, för att täcka upp med värme när solen lyser med sin frånvaro och pelletsystemet inte har hunnit börja leverera värme, till exempel i samband med start av brännaren. Lasten utgör värme till ett småhus av dagens standard och tappvarmvattenbehov.

Handboken beskriver olika solfångarkonstruktioner och solvärmekretsens ingående komponenter och ger en grundlig inblick i ackumulatortankens konstruktion och funktion. I boken finns förslag på systemutformning, olika tekniska lösningar och hur systemen bör styras och regleras. Handboken beskriver i första hand utformning-lösning-styrning av kombinationen sol- och pelletsvärme, men tar även upp solvärme i kombination med vedpannor, värmedrivna vitvaror och värmepumpar. Värmesystem med vattenburen värme är utmärkta att kombinera med solvärme, men det är i de flesta fall enklare att få till bra lösningar vid nyinstallation, än vid komplettering av befintlig anläggning. När solvärme och pelletsvärme ska kombineras finns det många alternativ till systemutformning. Det är viktigt att vattenburna pelletssystem utformas korrekt och kombineras på rätt sätt med solvärme för att komforten ska bli hög och elanvändningen låg. Vattenmantlade pelletskaminer med ett vattenburet värmesystem är extra intressant i kombination med solvärme. När eldningen upphör i samband med att värmebehovet avtar kan solvärmen ta över. En generell slutsats är att konventionella svenska pelletspannor med inbyggd varmvattenberedning inte är lämpliga i kombination med solvärmesystem. Den typen av bränslepannor ger komplicerade systemlösningar, höga värmeförluster och det är svårt att åstadkomma en tillräckligt bra temperaturskiktning i ackumulatortanken om varmvattenberedning sker i pannan. Solvärme för varmvattenberedning kan vara ett enkelt och bra komplement till pelletskaminer som genererar varmluft. För solvärmesystem är det viktigt att kraftig temperaturskiktning erhålls när värmelagret laddas ur. Det betyder att ackumulatortankens (eller varmvattenberedarens) nedre vattenvolym ska kylas ner till temperaturer som ligger nära ingående kallvattentemperatur. Ackumulatortankens mellersta del bör kylas till samma temperatur som radiatorreturen. Vid design av solfångarkretsen måste överhettning och stagnation kunna klaras utan risk för glykolnedbrytning eller andra skador på värmebärare eller rörkrets (och andra komponenter i kretsen). Partiell förångning minskar risken för att glykolen skadas då solfångaren når höga stagnationstemperaturer. Solfångarens glykolblandning tillåts koka (förångas) på ett kontrollerat sätt så att endast ånga blir kvar i solfångaren. Vätskevolymen i solfångaren samlas upp i ett större expansionskärl och systemet återfylls när vätskan kondenserar. Dränerande solfångarsystem med enbart vatten är ett möjligt alternativ till konventionella solfångare. De kräver en större noggrannhet vid installationen, så att sönderfrysning undviks. Dränerande systemlösningar är relativt ovanliga i Sverige. Om solfångaren under senhöst-vinter-tidig vår kan arbeta med att förvärma kallvatten från 10 till 20 ºC erhålls en betydligt bättre verkningsgrad på solfångaren (och framför allt ökar värmeutbytet då drifttimmarna ökar väsentligt) än om radiatorreturen (som i bästa fall ligger på temperaturnivån 30 - 40 ºC) ska förvärmas. Därför bör radiatorreturen placeras en bra bit upp från botten i ackumulatortanken och tappvarmvattnet ska förvärmas i en slinga som börjar i tankens botten. Om det finns ett VVC-system måste systemet anslutas på ett speciellt sätt så att ackumulatortankens temperaturskiktning inte störs. En viktig parameter vid ackumulatortankens utformning är att värmeförlusterna hålls låga. Det är viktigt för att klara tappvarmvattenlasten med solvärme under mulna perioder sommartid (men också för att hålla energianvändningen låg). I moderna hus, där ackumulatortanken i regel placeras i bostaden, blir det en komfortfråga att undvika övertemperaturer i det rum där värmelagret placeras. En bra standard på isoleringen (med minimerade värmeförluster) kräver att det finns ett lufttätt skikt över hela isoleringen som dessutom sluter tätt mot röranslutningar. Ofrivillig självcirkulation i anslutande kretsar som kan kyla av och blanda om ackumulatortankens vattenvolym, bör förhindras med backventiler och nedböjning av rören i isolerskiktet eller direkt utanför tanken.

Gaseous and particulate emissions from six residential wood pellet heating systems are determined at a realistic six day operation sequence. The study aims to investigate the total emissions from a realistic operation of the heating systems including start-up and stop phases. Five combined solar and pellet heating systems and one reference boiler without solar system with an integrated DHW preparation was tested in a laboratory at realistic operation conditions. The investigated emissions comprised carbon monoxide (CO), nitrogen oxide (NO), total organic carbon (TOC) and particulate matter (PM2.5). In this study, the emissions are presented as accumulated total emissions from the whole six days period and the emissions from start-up and stop phases are also presented separately to evaluate the influence of the emissions from these phases on the total emissions. Emission factors of the measured systems from the six day period are between 192 and 547 mg MJ⁻¹ for the CO emissions, between 61 and 95 mg MJ⁻¹ for the NO, between 6 and 45 mg MJ⁻¹ for the TOC, between 31 and 116 mg MJ⁻¹ for the particulate matter and between 2.1 × 10¹³ and 4 × 10¹³ for the number of particles. The emissions from the start-up and stop phases are significantly high for the CO (63–95 %) and the TOC (48–93 %). NO and particles emissions are shown to dominate during stationary operation. However, 30–40 % of the particle emissions arise from the start and stop periods. It is also shown that the average emissions of CO, TOC and particles under the realistic annual conditions were higher than the limit values of two eco labels.

SP i Borås och SERC, Högskolan Dalarna har i samverkan tagit fram en systemprovnings-metod där kompletta sol- och pelletsvärmesystem har provats i laboratorium under sex dygn. Plus två inledande dygn för termisk stabilisering av systemet. Provningen innefattar verklig-hetstrogna lastfall för två sommardagar, två vinterdagar, och två vår/höstdagar. Syftet är att få fram information om systemets helårsprestanda och systemfunktion genom en kortare tids provning. Vid mätningarna som genomförts vid Högskolan Dalarna har syftet också varit att undersöka systemens emissionsprestanda. Emissionsmätningarna ingår normalt inte i system-provningen, eftersom det skulle öka kostnaderna för att genomföra proven. Ett komplett system inklusive regulatorer provas med undantag för solfångaren, som utgörs av en dator-styrd rigg för att kunna skapa en repeterbar solvärmemängd från en systemspecifik solfångar-krets. Totalt har sju olika sol-pelletsystem provats samt ett referenssystem som utgörs av en kombi-panna utan solvärme. Dessutom har det inom projektet genomförts en jämförande provning mellan SP och Högskolan Dalarna på samma system. Provningsmetoden som utvecklats i detta projekt har visat sig kunna uppfylla målen, det vill säga kunna jämföra systemprestanda mellan olika system och uppskatta årsprestandan. Till detta har även eventuella driftsproblem i systemen kunnat identifieras så att dessa kan åtgärdas och systemen förbättras. För att förbättra provningsmetoden och öka noggrannheten i utvärderingen föreslås ett antal åtgärder inför en fortsatt provning. De viktigaste förändringarna är att se till att pannans och systemets laddstatus är så lika som möjligt vid början av sexdagarssekvensen, liksom vid sekvensens slut. Detta kräver två olika åtgärder: dels att de inledande två dygnen är identiska med de sista två dygnen och att panna triggas igång ett par timmar innan sekvensens början och slut, så att risken minskar att pannan levererar värme till tanken vid sekvensens början och slut. Vidare föreslås att en ny metod skall användas för att mäta värmeavgivningen till rummet från kaminer och att dess noggrannhet undersöks. För att åstadkomma exakt rätt last och solvärmetillskott vid provningen skall riggen använda en teknik med kontinuerlig kompensation av last och solvärmetillskott så att uppmätt och önskad energimängd alltid blir densamma i alla provningar. Detta förenklar även handhavan-det vid provningen och underlättar utvärderingen. För att kunna ge bättre återkoppling och kunna ge råd till hur systemen skall förbättras bör tanktemperaturen alltid mätas i några punk-ter och att förlustkoefficienter för panna och tank tas fram genom ett separat avsvalningsprov. Systemprovningen visar generellt att det är gynnsamt att kombinera pelleteldning med sol-värme. Pelletpannor har en låg verkningsgrad under låglastperioden och med solvärme kan pannan stängas av när driftsförutsättningarna är som sämst. Hög pannverkningsgrad liksom en väl fungerande ackumulatortank och styrsystem har visat sig vara avgörande för att erhålla höga systemprestanda i denna provningsmetod. Pannverk-ningsgraden över mätperioden är betydligt lägre än för motsvarande pannor under stationär drift på full effekt. Detta beror på att driftstiden för brännaren endast utgör en liten del av hela provningsperioden och därför blir pannans egenskaper under stilleståndsperioderna desto viktigare för systemets prestanda. Under stilleståndsperioderna är det värmeförlusterna till rummet som är avgörande för prestandan, medan värmeförlusterna har en försumbar inverkan på verkningsgraden när pannan eldas på full effekt enligt provningsmetoden för pannor EN 303-5. Resultaten pekar alltså på att de normala prestandaprovningarna för pannor enligt EN 303-5 inte ger någon garanti för att pannan är effektiv under verklighetstrogen drift och att provning vid stationär effekt inte heller styr utvecklingen mot bättre isolerade pannor och därmed effektivare sol- och biovärmesystem. Solfångarens prestanda och storlek har också relativt liten inverkan på den totala systempres-tandan. Solfångarprovning som garanterar solfångarens prestanda är viktigt för att garantera solfångarnas kvalitet och prestanda, men alltså inte på något sätt avgörande för att uppnå höga årsprestanda i kombinerade sol- och biobränslesystem Det finns uppenbarligen en stor förbätt-ringspotential för denna typ av system och den utvecklade provmetoden är ett mycket viktigt redskap för att effektivisera sol- och biovärmesystem. Emissionsfaktorer redovisade som medelvärde för hela provningssekvensen (sex dygn) var mellan 192 och 547 mg/MJ för CO, mellan 61 och 95 mg/MJ för NO, mellan 6 och 45 mg/MJ för TOC och mellan 31 och 116 mg/MJ för partiklar. För CO och NO ligger värdena inom de intervall som redovisas från forskningsprogrammet "biobränsle hälsa och miljö BHM. Upp-mätt medelkoncentration av kolväten och partiklar ligger betydligt högre än de emissionsfak-torer som redovisas av BHM. Andelen av emissionerna som släpps ut under start/stopp sekvenserna ligger mellan 63 och 96 % för CO-utsläppen och mellan 48 och 93 % av TOC-utsläppen. För partiklar är motsvarande andel mellan 30 och 39 % och för NO endast 10 till 21 %. Det betyder att styrningen av brän-naren och emissionskarakteristiken under start/stopp-blir mycket avgörande för hur mycket CO och TOC som släpps ut och att nuvarande metoder för miljömärkning av pelletpannor som baseras på stationära mätningar enligt EN 303-5 inte leder till att emissioner av CO och TOC minimeras på årsbasis.

Rapporten är en litteraturstudie som lyfter vikten av ett systemperspektiv på energianvändningen och diskuterar samhällets mål och medel utifrån detta perspektiv. För att väga in de olika effekter som en förändrad energianvändning innebär måste olika bedömningar göras. Vi konstaterar att det finns stora osäkerheter i detta, men att det viktigaste inte är att finna en exakt värdering av de olika energikällorna. Istället bör fokus ligga på att, ur ett systemperspektiv, fastställa och implementera en värdering av de olika energikällorna samt låta denna värdering vara konsekvent tvärs över alla sektorer. Det viktiga är alltså inte den exakta fördelningen mellan kol- och gas på marginalen i Danmark och Tyskland i framtiden, utan att vi överhuvudtaget antar ett systemperspektiv och ser till hur förändringar i vår konsumtion påverkar energisystemet som helhet. EU har valt att fokusera på primärenergi när det gäller mål för energieffektivisering, eftersom man inte vill reducera den nytta som energianvändningen skapar i användarledet, utan snarare vill minska slöseriet på väg till slutanvändning. Vi har i Sverige valt liknande mål för energieffektivisering, men ännu inte lyckats implementera några styrmedel som genomsyras av ett system- eller primärenergiperspektiv. Vi har i båda de exempel som vi tar upp lyckats identifiera spår av systemtänkande, som dock inte lyckats nå hela vägen. Det första är att Boverket ser ut att ha utgått från ett systemperspektiv vid utformningen av det ursprungliga förslaget till byggregler 2006, med en tydlig linje inom värme och kyla för både lokaler och bostäder. Det andra är i trafikskattelagstiftningen där även utsläpp uppströms från avgasröret räknats med, fast inte värderats på något enhetligt sätt. Det är viktigt att styrmedlen inte utformas så att det styr "ur askan i elden". Beroende på hur vi värderar t.ex. den el som används för att ladda elfordon finns här en uppenbar sådan risk. Oavsett befintliga styrmedel pekar rapporten på det utrymme för diskussion som finns kring värdering av olika energikällors resursavtryck samt svårigheterna i att vetenskapligt bestämma den exakt korrekta viktningsfaktorn för varje energikälla. Dock finns det gränser för vad som, på en för de flesta investeringar relevant horisont, kan anses rimligt. Inom dessa gränser är det upp till politiken att, genom styrmedlens utformning, definiera de relativa viktningar som marknaden sedan får förhålla sig till. Här ligger EU längre fram än Sverige, trots att svårigheterna att komma överens rimligen borde vara större i europaparlamentet än i svenska riksdagen. Samtidigt som det är viktigt att sträva efter styrmedel som ger önskad effekt får dessa förstås inte ändras för ofta, eftersom det leder till osäkerhet och uteblivna investeringar. När det gäller energipolitiken är dock riktlinjerna från EU tydliga och frågan är när Sverige ansluter sig till det primärenergiperspektiv som EU förespråkar, även vid utformningen av svenska energipolitiska styrmedel. Det är också viktigt att energianvändning i alla sektorer behandlas på ett likartat sätt. För att hantera detta kan det vara klokt att hänvisa till en gemensam standard eller ett gemensamt direktiv från Energimyndigheten och/eller Naturvårdsverket som definierar olika energikällors primärenergifaktor, liknande hur Tyskland gjort med sina byggregler.

Vid förbränning av biobränslen såsom träpellets bildas partiklar som orsakar avsättningar på ytor i pannans konvektionsparti. Det som leder till försämrad effektivitet och kräver sotning. Dessutom sker utsläpp av partiklar till uteluften som kan ge hälsoeffekter. Vid förbränning kan alkalimetaller, som till exempel kalium, frigöras från bränslet och de kan bilda klibbiga avsättningar tillsammans med klor, svavel eller kisel, som i sin tur samlar in mer partiklar och det bygger på avsättningar i konvektionspartiet. Det förväntas att magnesi-um reagerar (huvudsakligen med klor, svavel och kisel) så att sammansättningar med högre smältpunkter erhålls, vilket kan minska avsättningar i konvektionspartiet. Karlstads Universitet har producerat tre olika typer av träpellets; en referenspellet utan tillsat-ser, en pellet med magnesiumoxid (MgO) och en pellet med magnesiumhydroxid (Mg(OH)2). Kortare eldningsprov med de olika bränslena har genomförts i en 20 kW pelletspanna och uppkomna avsättningar i konvektionspartiet och emissioner har registreras. Avsättningarna i konvektionspartiet kvantifierades med en gravimetrisk metod och analyserades med SEM, vilket gör det möjligt att se vilka grundämnen som förekommer i avsättningarna. Gasformiga emissioner som CO, NO och TOC registrerades liksom partikelutsläpp. Motsvarande försök gjordes också med en kommersiellt tillverkad pellet. Tillsats av MgO och Mg(OH)2 ökade mängden flygaska och partikelutsläpp (PM 2,5). Massan av fasta beläggningar i konvektionspartiet ökade också jämfört med referenspellets utan dessa tillsatser. Dessutom bildades stora mängder flygaska i fallen med magnesiumtillsats. Att tillsatserna bildade flygaska kan förklaras av den normalt mycket låga askhalten i träpel-lets och därmed är också halten av alkalimetaller låg jämfört med pellets som tillverkas av spannmål. Magnesiumtillsatsen syftar till att reagera med alkalimetaller och bilda föreningar med så hög smältpunkt att de inte fastnar i pannans konvektionsparti. Troligen är magnesium-tillsatsen för hög jämfört med mängden alkali i pelletsen. Från SEM-analysen kan man se att mängden kalium minskar med magnesiumtillsatserna och det verkar som att principen fungerar. Dock hamnade stora mängder flygaska med hög andel magnesium i konvektionspartiet (lös flygaska har avlägsnats före den gravimetriska mätning-en och före SEM-analysen av substraten). Detta kan ha förhindrat substraten från att få högre andel fasta avsättningar från bland annat kalium och klor under denna korta mätperiod som genomfördes. Det kan dock inte uteslutas att de minskade avsättningarna av kalium och klor berodde på just tillsatsen av magnesium.

Test method for integrated solar- biomass systems - Long term prediction trough short term measurements SP Technical Research Institute of Sweden and SERC, Dalarna University have in cooperation developed a test method for integrated solar and biomass systems. The test method is performed under six days including two summer days, two winter days and two spring/autumn days true to real weather conditions and loads for a single family house. The aim of the test method is to get information about a Combisystem’s annual performance and operation throughout a short term test. Seven different solar Combisystems have been tested within the project together with a pellet boiler without solar collectors. In addition to that a comparative testing has been performed at the two laboratories at SP and at SERC on the same Combisystem. The test method developed within the project has been proved to withstand the aim of the project, which is to be able to compare the performance between the systems. The test method is also suitable for identification of possible operation problems so they can be taken care of and consequently improves the system. The project and the system testing reveal that it is in general favorable to combine biomass pellets with solar heating. Pellet boilers has normally a low performance during the summer period but combined with a solar collector the boiler can be switch off during this period. There are however big differences in performance between the tested. The efficiency of the pellet boiler is highly dependent of the operating conditions and elements like heat losses from the system, system configuration and control strategy have great influence of the performance of the system and the emissions. On the other hand, the performance and the size of the solar collectors have a minor effect on the overall system performance. There is obviously a big potential for improvement of the system´s performance and the developed test method is an essential way to implement this perfection.

Emissioner (utsläpp) från biobränsleeldning och därtill hörande hälsorisker har varit föremål för stora forskningssatsningar. Detta arbete avser att sammanställa olika åtgärder som kan vidtas inom småskalig biobränsleeldning för att ytterligare minska utsläppen. Arbetet bygger på en litteraturstudie där databaser och Internet har genomsökts efter litteratur och publikatio-ner, som redovisar olika tekniker för utsläppsminskningar. Undersökningen ska ge en över-blick över olika tekniker för emissionsminskning och dessutom försöka kvantifiera minsk-ningspotentialen med respektive teknik. Genomgången visar på en rad olika möjligheter för att minska emissionerna. Det innefattar primära åtgärder som optimal eldstadsutformning och att elda rätt. Stora minskningar kan också göras genom att styra lufttillförseln på ett bra sätt, till exempel genom stegad lufttillför-sel och användning av gassensorer. Mer avancerad teknik för att styra start och stopp samt eventuell effektreglering av brännare kan också minska emissionerna. Solvärme minskar emissionerna under sommarhalvåret genom att ersätta låglastdriften, som har högst emissioner per producerad kWh. Gemensamt för ovanstående åtgärder är, att de också ökar systemens verkningsgrad och därmed finns ett ekonomiskt motiv till att genomföra åtgärderna. Tekniker för aktiv rening, som elektrostatiska filter och katalysatorer, har svårare att komma ut på marknaden, då de inte ger några ekonomiska vinster för brukaren. Här krävs i så fall att myndighetskraven skärps. För att minska emissionerna från småskalig eldning ur ett nationellt perspektiv är det främst från den småskaliga vedeldningen som emissionerna måste minskas. Här kan man snabbast nå minskningar genom utbildning av dem som eldar med ved samt genom att införa ackumula-tortankar. Emissioner från lokaleldstäder blir svårast att minska då det fortfarande installeras icke miljögodkänd utrustning och då livslängden för dessa eldstäder är mycket lång.

Det är svårt att på ett genomarbetat sätt, kontrollera en solvärmeanläggning som är i drift och det blir svårare när solvärmesystemet skall samverka med en biobränsleanläggning, som har sina speciella egenheter. Det enklaste och, som det kan tyckas, bästa sättet att kontrollera om en solvärmeanläggning fungerar, är att beräkna utifrån en värmemängdsmätare, som förhoppningsvis finns i anläggningen, hur mycket energi per m2 aktiv area som solfångaren har producerat per år. Om produktionen ligger mellan 300 – 350 kWh/m2 så är det bra. Det är dock så att en solvärmeanläggning borde kunna producera betydligt mer värme om den bara ges lite bättre förutsättning eller att den faktiskt kan ge mindre, men ändå uppfylla de krav som ställdes. Det behöver inte nödvändigtvis vara antalet producerade solfångar-kWh värme som är högt utan det viktigaste kanske är att antalet inbesparade kWh biobränsle är många. För att kunna få ett grepp om hur en solvärmeanläggning fungerar i sitt sammanhang så bör det totala systemet redovisas framför allt med avseende på: -Värmedistributionssystemets uppbyggnad. Var och när finns kallt vatten som ska värmas samt hur mycket. -Energi- och effektnivåer för olika delar av systemet och fram för allt under sommaren -Vilka pannor och bränslen som används, framför allt med betoning på reglerbarhet Solvärmekretsen, som inte är speciellt annorlunda utformad än i andra lite större solvärmeanläggningar ges i den här rapporten relativt stort utrymme, eftersom den samlade kompetensen bland de som gör besiktningar och kontroller inte är så hög. De delar som berörs mest är: -Trycket i solvärmeanläggningen med avseende på expansionskärlets förtryck, systemets uppfyllnadstryck och driftsfunktioner -Flödet i anläggningen som inriktar sig på luftmedryckning, flödesfördelning och vanliga flödeshastigheter -Solfångarnas energi- och värmeeffektproduktion Huvuddelen av underlagsmaterialet bör ha samlats in före besöket, genom att försöka få tag på: -Förstudier för solvärme- och pannanläggning -Förfrågningsunderlag för i första hand solvärmeanläggningen -Driftstatistik -Data på hur det totala systemet ser ut. Dessa data bör bearbetas innan besöket på plats vilket skall inkludera en genomgång av driftsansvarig vilket kompletteras med en guidad tur genom anläggningen. Besöket bör också vara förberett hos driftsansvariga så att stegar för att komma åt solfångarna finns framtagna och de säkerhetsselar som skall finnas vid okulär inspektion finns tillgängliga. Efter avslutad på platsen kontroll ska en besiktningsrapport skrivas. Mycket underlagsberäkningar ska skickas med som bilaga samt en lista med punkter som syftar till att få en effektivare sol- och biobränsleanläggning.

Det är svårt att på ett genomarbetat sätt, kontrollera en solvärmeanläggning som är i drift och det blir svårare när solvärmesystemet ska samverka med en biobränsleanläggning, som har sina speciella egenheter. Det enklaste och, som det kan tyckas, bästa sättet att kontrollera om en solvärmeanläggning fungerar, är att beräkna utifrån en värmemängdsmätare, som förhoppningsvis finns i anläggningen, hur mycket energi per m2 aktiv area som solfångaren har producerat per år. Om produktionen ligger mellan 300 – 350 kWh/m2 är det bra. Det är dock så att en solvärmeanläggning borde kunna producera betydligt mer värme om den bara ges lite bättre förutsättning eller att den faktiskt kan ge mindre, men ändå uppfylla de krav som ställdes. Det behöver inte nödvändigtvis vara antalet producerade solfångarkWh värme som är högt utan det viktigaste kanske är att antalet inbesparade kWh biobränsle är många. För att kunna få ett grepp om hur en solvärmeanläggning fungerar i sitt sammanhang bör det totala systemet redovisas framför allt med avseende på: • Värmedistributionssystemets uppbyggnad. Var, när och hur mycket kallt vatten ska värmas? • Energi- och effektnivåer för olika delar av systemet, framför allt under sommaren? • Vilka pannor och bränslen används, framför allt med betoning på reglerbarhet? Solvärmekretsen, som inte är speciellt annorlunda utformad än i andra lite större solvärmeanläggningar, ges i den här rapporten relativt stort utrymme, eftersom den samlade kompetensen bland de som gör besiktningar och kontroller inte är så hög. Mest berörda delar är: • Trycket i solvärmeanläggningen med avseende på expansionskärlets förtryck, systemets uppfyllnadstryck och driftsfunktioner • Flödet i anläggningen som inriktar sig på luftmedryckning, flödesfördelning och vanliga flödeshastigheter • Solfångarnas energi- och värmeeffektproduktion Huvuddelen av underlagsmaterialet bör ha samlats in före besöket, genom att försöka få tag på: • Förstudier för solvärme- och pannanläggning • Förfrågningsunderlag för i första hand solvärmeanläggningen • Driftstatistik • Data på hur det totala systemet ser ut Dessa data bör bearbetas innan besöket på plats, vilket ska inkludera en genomgång av driftsansvarig kompletterat med en guidad tur genom anläggningen. Besöket bör också vara förberett hos driftsansvariga så att stegar för att komma åt solfångarna finns framtagna och de säkerhetsselar, som ska användas vid okulär inspektion, finns tillgängliga. Efter avslutad på-platsen-kontroll ska en besiktningsrapport skrivas. Mycket underlagsberäkningar ska skickas med som bilaga samt en lista med punkter som syftar till att få en effektivare sol- och biobränsleanläggning.

The market for small solar combisystems has so far stayed way behind its huge potential. One of the reason may be that the quality and the thermal efficiency of the systems installed in the field is often lower than expected. Compact prefabricated systems have the potential to substantially reduce the effort and cost for their installation. Nevertheless, thermal efficiency should be clearly evaluated by lab testing. Until now it has been difficult to determine an accurate performance rating for those systems, and even more difficult to compare them, because there were no common definitions of terms for that type of system. For the development of the market of compact pre-fabricated solar combisystems, the existence of uniform test methods, recognized by the whole solar industry, is important. As a first step towards this goal, this paper give an overview of the information given to the manufacturer by these methods in term of thermal efficiency and knowledge of their product. The objective of the complete system test is to evaluate the thermal efficiency of complete systems including storage, controller, auxiliary boiler, pumps, valves, etc., in the laboratory thanks to a semi-virtual approach where climate, collector field, building and domestic hot water draw off are emulated. Based on this, three different test methods lasting 6 to 12 days have been developed and successfully applied to a number of small compact solar combisystems. Unlike field tests that need much more time to show the behaviour and performance of a system for a whole year, this kind of test method produces comparable results within a few weeks. The whole system test reveals unexpected behaviour of the systems in most cases and in some cases this behaviour was also detrimental to the system performance. The manufacturers like this kind of test method not only for getting independent test results that show the potential of their system, but also for testing prototypes prior to market introduction. This can be explained by the fact that this kind of test gives reliable function control and performance data within a few weeks. This data is more detailed and has a higher accuracy than what the manufacturer can expect from a whole year of field test monitoring. The test methods are suited for the determination of the annual performance of solar combisystems, including also a full evaluation of their functions and interactions.

Svensk Solenergi (Solar Energy Ass. of Sweden) and PellSam (Swedish Pellet Equipment Manufacturers Ass.) have joined forces to develop combined wood pellet and solar heating systems for the Nordic conditions. The cooperation has three main elements. A co-ordinated development project related to systems for single family houses (with co-financing from the Swedish Energy Agency), a common marketing campaign called “100%” (renewable heat) and certification of installers. The paper will focus on the development project. The development project comprises the development of a system design handbook and a combined system bench-marking and test method development. The test method (based on the Combitest method), is called Direct Characterization (DC) and the result is supposed to describe the annual system performance. It comprises laboratory measurements during 6 days on a whole system including (real) pellet boiler (or furnace), storage tank, controls and (simulated) solar collectors and load (based on selected weather data). The present set-up is for a typical single family building with 13 MWh space heating and 3 MWh DHW load. The test development has comprised a test of a reference boiler and 6 sample systems. Although all tested systems required less pellets than the reference boiler for the given load, only a few of the system designs take all aspects given in the handbook into account. The performance of the different systems varied a lot, from low 19 to high 37% less pellets than the reference boiler. The system tests have been carried out in two laboratories and one system has been tested in both laboratories with a reasonable agreement regarding the main parameters. The overall conclusion is that the test method seems to be possible to develop into a useful bench-mark method and that there are large possibilities for basic system improvements. Most of the tested systems consist of standard components combined into a system with a common control. Major system improvements are thus related to smaller boilers (furnaces) matched with improved and better insulated storage tanks (allowing reduced collector area) and better system controls (e.g. allowing less start and stop of the boiler/furnace). It is thus the intention to carry out a second round of system tests to include improved systems.

En ekonomisk utvärdering har genomförts baserad på första årets energi-, kapital- och under-hållskostnader. Kapitalkostnader delas upp på komponentens förväntade livslängd med annui-tetsmetoden. Framtida underhållskostnader diskonteras till ett nuvärde och delas upp med annuitetsmetoden. Dagens energipriser och en kalkylränta på 4,5 % används som utgångspunkt, men varieras för olika scenarier. Fjärrvärme tycks ge bland de lägsta kostnaderna av de studerade alternativen. I alla fall i de kommuner som ligger under medelpriset för svensk fjärrvärme. Vedeldning har inte studerats här, men ger säkerligen lägst totalkostnader om man accepterar den tid som krävs för att hantera ved och elda. Det studerade passivhuset hör också till de alternativ som har bland de lägsta kostnaderna då investering och energianvändning vägs samman. Men räntenivån har en stor inverkan på systemens totalkostnad. Låg ränta har en utjämnande effekt på totalkostnaden. Vid högre ränta ökar kostnaden mest för system med lång livslängd (avskrivningstid), vilket gör passivhusen dyrare. Pelleteldning i nybyggda hus kommer nog att utgöra en mindre del av installationerna, då det krävs FTX och investeringskostnaden blir ganska hög, men om lösningar med frånluftvärmepump och luftburen pelletkamin mot förmodan skulle komma att uppfylla kraven för ett icke elvärmt hus kan det bli ett uppsving av sådana lösningar.

In this study, gaseous emissions and particles are measured during start-up and stop periods for an over-fed boiler and an under-fed boiler. Both gaseous and particulate matter emissions are continuously measured in the laboratory. The measurement of gaseous emissions includes oxygen (O2), carbon dioxide (CO2), carbon monoxide (CO), nitrogen oxide and (NO). The emissions rates are calculated from measured emissions concentrations and flue gas flow. The behaviours of the boilers during start-up and stop periods are analysed and the emissions are characterised in terms of CO, NO, TOC and particles (PM2.5 mass and number). The duration of the characterised periods vary between two boilers due to the difference in type of ignition and combustion control. The under-fed boiler B produces higher emissions during start-up periods than the over-fed boiler A. More hydrocarbon and particles are emitted by the under-fed boiler during stop periods. Accumulated mass of CO and TOC during start-up and stop periods contribute a major portion of the total mass emitted during whole operation. However, accumulated mass of NO and PM during start-up and stop periods are not significant as the duration of emission peak is relatively short.

Gaseous and particulate emissions from a residential pellet boiler and a stove are measured at a realistic 6-day operation sequence and during steady state operation. The aim is to characterize the emissions during each phase in order to identify when the major part of the emissions occur to enable actions for emission reduction where the savings can be highest. The characterized emissions comprised carbon monoxide (CO), nitrogen oxide (NO), total organic carbon (TOC) and particulate matter (PM 2.5). In this study, emissions were characterised by mass concentration and emissions during start-up and stop phases were also presented in accumulated mass. The influence of start-up and stop phases on the emissions, average emission factors for the boiler and stove were analysed using the measured data from a six-days test. The share of start-up and stop emissions are significant for CO and TOC contributing 95% and 89% respectively at the 20kW boiler and 82% and 89% respectively at the 12 kW stove. NO and particles emissions are shown to dominate during stationary operation.

Från och med 1:a jan 2010 gäller nya byggregler avseende energianvändning och effektbehov för nya byggnader. De nya kraven innebär en skärpning för alla byggnader som använder el för uppvärmning. För att begränsa effektbehovet för elvärmda hus införs krav på maximal installerad eleffekt och kraven på köpt energimängd blir lägre i hus med elvärme än i hus som har annat uppvärmningssätt. Detta kapitel undersöker hur byggandet kan komma att påverkas av de nya byggreglerna och vilka system som kan komma att bli dominerande i småhusen framöver. En villa med olika isolerstandard simulerades på fyra olika orter från Malmö i söder till Kiruna i norr och energianvändningen för de olika uppvärmningssystemen beräknades sedan schablonmässigt med hjälp av tillverkarnas data. Två olika isolerstandarder och ett passivhus simulerades med respektive utan från och tilluft med värmeåtervinning. Resultaten visar att traditionella frånluftvärmepumpar inte klarar kraven, både vad gäller energi och effekt, förutom möjligen i sydligaste Sverige i ett välisolerat hus. En kondenserande frånluftvärmepump som kyler frånluften kraftigare och utvinner kondensationsvärme klarar kraven om den uppfyller vad tillverkaren lovar. En frånluft/jordvärmepump klarar också kraven, men ligger nära gränsen i Mellansverige. De uppvärmningsalternativ som klarar de nya energikraven med god marginal i alla klimatzoner är kondenserande frånluftvärmepump, bergvärmepump, fjärrvärme (FTX krävs i norra Sverige), pelletkamin med FTX samt passiv-huset. De el-baserade uppvärmningsalternativ som ger lägst elanvändning är bergvärmepump samt passivhus alternativet. Dessa ligger på alla orter långt under kravgränserna från BBR. Uppvärmning med enbart pellets eller fjärrvärme (utan FTX eller solvärme) klarar inte energi-kraven med tillräcklig marginal förutom i Malmö. Det krävs ytterligare åtgärder som kan vara tilläggsisolering, värmeåtervinning med FTX, frånluftvärmepump eller solvärme. Pelletvärme-systemen får lite svårare att klara energikraven, pga pelletkaminens verkningsgrad. Det blir alltså i praktiken krav på FTX med ved, pellets och oftast med fjärrvärme.

I denna rapport analyseras marknaden för kombinerade sol- och pelletsystem, med fokus påsmåhus. Syftet är att presentera antalet objekt inom olika kategorier av hus och värmesystemsom kan vara intressanta för konvertering till bio-sol system samt att ge en uppskattning avårliga uppvärmningsbehov inom respektive kategori.

Energistatistik från Statistiska centralbyrån (SCB) har använts i kombination med tidigarestudier av byggnadsbestånd och byggnadsutformning. Dessutom har information inhämtatsfrån olika branschorganisationer.

Från föreliggande genomgång står det klart att den största potentialen för bio-sol systemfinns på villamarknaden både för helt nya system och för kompletteringar till befintliga system.År 2006 fanns det 775 000 småhus med vattenburen värme varav ca 183 000 hade vattenburenel. Uppskattningsvis fanns 109 000 småhus med både vattenburen el och lokaleldstadför biobränsle och ca 118 000 hus bedöms ha haft möjlighet till oljeeldning (dennagrupp har troligtvis minskat ytterligare efter 2006). Bland de elvärmda husen finns också ca102 000 småhus med frånluftvärmepumpar eller luft/vattenvärmepumpar. 365 000 av husenhade en biobränslepanna. Därtill kommer 504 000 hus med direktelvärme, varav ca 292 000med lokaleldstad.

Medelförbrukningen för uppvärmning och varmvatten för hus som enbart värms med olja ärca 27 MWh/år, medan motsvarande värde för småhus med vattenburen el är ca 15 MWh/år.Småhusen med direktel använder ca 12 MWh/år för uppvärmning och varmvatten. Det betyderatt ekonomin blir betydligt sämre vid konvertering av elvärmda hus jämfört med oljekonvertering,eftersom energibehovet är lägre samt att installationskostnaden kan vara högre.En uppskattning av antalet komponenter som inom 10 år kan komma att installeras i dessahus är 213 000 solfångare, 108 000 ackumulatortankar, 106 000 skorstenar, 84 000 luftburnapelletkaminer och varmvattenberedare, 40 000 vattenmantlade kaminer och 28 000 pannrumspannor.Dessutom tillkommer en utbytesmarknad, kanske speciellt bland husen medbiobränslepanna, där gamla pannor byts ut eller äldre människor som tidigare orkat elda medved till slut byter till pelleteldning.

Av nybyggda villor uppvärms ca 30 % med el i kombination med biobränsle (troligtvis lokaleldstad)och ungefär lika stor andel värms med enbart vattenburen el (antagligen oftakompletterat med frånluftvärmepump). Det borde vara av intresse att redan vid nybyggnationenfå in integrerade solfångare och pelleteldning i större utsträckning i nya hus och det kanbli lättare efter att byggreglerna ändras den 1:a januari 2010 med en skärpning av kraven förnybyggda hus som använder el för uppvärmning, alltså även el till värmepumpar.

Potentialen för bio-solsystem till flerbostadshus och lokaler är begränsad då 86 % av flerbostadshusenoch nära 70 % av lokalerna värms med fjärrvärme. Det fanns år 2006 ca 6200lokaler med oljeeldning, 4600 lokaler med vattenburen elvärme och 5700 lokaler med direktverkandeelvärme. I lokalerna som redovisas av SCB ingår inte tillverkande industri. Förlägenheter i flerbostadshus gäller att ca 42 000 lägenheter värms med enbart olja, 44 000lägenheter med olja och värmepump, 48 000 lägenheter använder direktel och 31 000 lägenhetervattenburen el.

Från och med 1:a jan 2010 gäller nya byggregler avseende energianvändning och effektbehov för nya byggnader. De nya kraven innebär en skärpning för alla byggnader som använder el för uppvärmning. För att begränsa effektbehovet för elvärmda hus införs krav på maximal installerad eleffekt och kraven på köpt energimängd blir lägre i hus med elvärme än i hus som har annat uppvärmningssätt. Denna rapport undersöker hur byggandet kan komma att påverkas av de nya byggreglerna och vilka system som kan komma att bli dominerande i småhusen framöver. En villa med olika isolerstandard simulerades på fyra olika orter från Malmö i söder till Kiruna i norr och energianvändningen för de olika uppvärmningssystemen beräknades sedan scha-blonmässigt med hjälp av tillverkarnas data. Två olika isolerstandarder och ett passivhus simu-lerades med respektive utan från och tilluft med värmeåtervinning. Resultaten visar att traditionella frånluftvärmepumpar inte klarar kraven, både vad gäller ener-gi och effekt, förutom möjligen i sydligaste Sverige i ett välisolerat hus. En kondenserande frånluftvärmepump som kyler frånluften kraftigare och utvinner kondensationsvärme klarar kraven om den uppfyller vad tillverkaren lovar. En frånluft/jordvärmepump klarar också kra-ven, men ligger nära gränsen i Mellansverige. De uppvärmningsalternativ som klarar de nya energikraven med god marginal i alla klimatzoner är kondenserande frånluftvärmepump, bergvärmepump, fjärrvärme (FTX krävs i norra Sverige), pelletkamin med FTX samt passiv-huset. De el-baserade uppvärmningsalternativ som ger lägst elanvändning är bergvärmepump samt passivhus alternativet. Dessa ligger på alla orter långt under kravgränserna från BBR. Uppvärmning med enbart pellets eller fjärrvärme (utan FTX eller solvärme) klarar inte energi-kraven med tillräcklig marginal förutom i Malmö. Det krävs ytterligare åtgärder som kan vara tilläggsisolering, värmeåtervinning med FTX, frånluftvärmepump eller solvärme. Pelletvärme-systemen får lite svårare att klara energikraven, pga pelletkaminens verkningsgrad. Det blir alltså i praktiken krav på FTX med ved, pellets och oftast med fjärrvärme. En ekonomisk utvärdering har genomförts baserad på första årets energi-, kapital- och under-hållskostnader. Kapitalkostnader delas upp på komponentens förväntade livslängd med annui-tetsmetoden. Framtida underhållskostnader diskonteras ett nuvärde och delas upp med annui-tetsmetoden. Dagens energipriser och en kalkylränta på 4,5 % används som utgångspunkt, men varieras för olika scenarier. Fjärrvärme tycks ge bland de lägsta kostnaderna av de studerade alternativen. I alla fall i de kommuner som ligger under medelpriset för svensk fjärrvärme. Vedeldning har inte studerats här, men ger säkerligen lägst totalkostnader om man accepterar den tid som krävs för att han-tera ved och elda. Det studerade passivhuset hör också till de alternativ som har bland de lägs-ta kostnaderna då investering och energianvändning vägs samman. Men räntenivån har en stor inverkan på systemens totalkostnad. Låg ränta har en utjämnande effekt på totalkostnaden. Vid högre ränta ökar kostnaden mest för system med lång livslängd (avskrivningstid), vilket gör passivhusen dyrare. Pelleteldning i nybyggda hus kommer nog att utgöra en mindre del av installationerna, då det krävs FTX och investeringskostnaden blir ganska hög, men om lösningar med frånluftvärme-pump och luftburen pelletkamin mot förmodan skulle komma att uppfylla kraven för ett icke elvärmt hus kan det bli ett uppsving av sådana lösningar.

Från den första januari 2010 gäller nya byggregler för energianvändning och effektbehov i nya byggnader. Det innebär en skärpning för alla byggnader som använder el för uppvärmning. För att begränsa effektbehovet för elvärmda hus införs krav på maximal installerad eleffekt. Det blir krav på lägre mängd köpt energi i hus som klassas som eluppvärmda än i hus som har annat uppvärmningssätt. Denna rapport undersöker hur byggandet kan komma att påverkas av de nya byggreglerna och vilka system som kan komma att bli dominerande i småhusen framöver. En villa med olika isolerstandard simulerades på fyra olika orter från Malmö i söder till Kiruna i norr och energianvändningen för de olika uppvärmningssystemen beräknades sedan schablonmässigt med hjälp av tillverkarnas data. Två olika isolerstandarder och ett passivhus simulerades med respektive utan från och tilluft med värmeåtervinning.

Resultaten visar att traditionella frånluftvärmepumpar inte klarar kraven, både för energi och för effekt, förutom möjligen i sydligaste Sverige i ett välisolerat hus. En kondenserande frånluftvärmepump som kyler frånluften kraftigare och utvinner kondensationsvärme klarar kraven om den uppfyller vad tillverkaren lovar. En frånluft/jordvärmepump klarar också kraven, men ligger nära gränsen i Mellansverige. De uppvärmningsalternativ som klarar de nya energikraven med god marginal i alla klimatzoner är kondenserande frånluftvärmepump, bergvärmepump, fjärrvärme (FTX krävs i norra Sverige), pelletkamin med FTX samt passivhuset. De el-baserade uppvärmningsalternativ som ger lägst elanvändning är bergvärmepump och passivhus. Dessa ligger på alla orter långt under kravgränserna från BBR. Uppvärmning med enbart pellets eller fjärrvärme klarar inte energikraven med tillräcklig marginal, förutom i Malmö. Det krävs kompletterande åtgärder, som kan vara värmeåtervinning med FTX, frånluftvärmepump solvärme eller tilläggsisolering.

Pelletvärmesystemen får lite svårare att klara energikraven, genom att pelletkaminens verkningsgrad ligger innanför systemgränsen. Det blir alltså i praktiken krav på FTX med ved, pellets och även med fjärrvärme i norra Sverige. En ekonomisk utvärdering har genomförts baserad på första årets energi-, kapital- och underhållskostnader. Kapitalkostnader delas upp på komponentens förväntade livslängd med annuitetsmetoden. Framtida underhållskostnader diskonteras ett nuvärde och delas upp med annuitetsmetoden. Dagens energipriser och en kalkylränta på 4,5 % används som utgångspunkt, men varieras för olika scenarier.

Fjärrvärme tycks ge bland de lägsta kostnaderna av de studerade alternativen. I alla fall i de kommuner som ligger under medelpriset för svensk fjärrvärme. Vedeldning har inte studerats här, men ger säkerligen lägst totalkostnader om man accepterar den tid som krävs för att hantera ved och elda. Det studerade passivhuset hör också till de alternativ som har bland de lägsta kostnaderna då investering och energianvändning vägs samman. Men räntenivån har en stor inverkan på systemens totalkostnad. Låg ränta har en utjämnande effekt på totalkostnaden. Vid högre ränta ökar kostnaden mest för system med lång livslängd (avskrivningstid), vilket gör passivhusen dyrare. Pelleteldning i nybyggda hus kommer nog att utgöra en mindre del av installationerna, då det krävs FTX och investeringskostnaden blir ganska hög. Om lösningar med frånluftvärmepump och luftburen pelletkamin mot förmodan skulle komma att uppfylla kraven för ett icke elvärmt hus kan det bli ett uppsving för sådana lösningar

Emissions are an important aspect of a pellet heating system. Low harmful emissions, particularly carbon monoxide, are a measure of a well performing system. High carbon monoxide emissions are often caused by unnecessary cycling of the burner and when the average load is below the lowest possible combustion power of the burner. Combining pellet heaters with a solar heating system can significantly reduce cycling of the pellet heater and avoid the inefficient summer operation of the pellet heater. Five combined systems representing the range of typical solutions of this system type and one recently developed system have been studied, modelled and simulated. These systems are compared to a reference system, which is based on a pellet boiler and is not combined with a solar heating system. The aim was to study CO-emissions of the different types of systems and to analyse the potential of CO-emission reduction when the pellet heater is combined with a solar heating systems. Another aim was to compare the yearly CO-emissions obtained from simulations under realistic dynamic conditions with the yearly CO-emissions calculated based on the values that are obtained by the standard test methods. The study was performed with the simulation tool TRNSYS. The parameter used in the study have been identified from lab measurements on existing pellet boilers/stoves and solar heating systems. The results from the simulations show that it is possible to almost halve the CO-emission if the pellet heater is combined with a solar heating system. The results also show that the CO-emission of existing combined solar and pellet heating systems can be drastically reduced if the pellet heater is properly controlled and some basic design rules are observed. This can also be seen when analyzing the results for the new system concept where these rules have been taken into account. Comparing the yearly CO-emissions obtained from the simulations with the yearly CO-emissions calculated based on the standard test methods shows that using the latter give too low CO-values for the whole year. It is also shown that for the existing systems the average emissions under these realistic annual conditions were greater than the limit values of two Eco-labels.

Pellet heating systems for single-family houses are currently a strongly growing market; however pellet heating is seldom installed together with solar heating, though it is a promising combination. The present book is based on the author's doctoral thesis written at KTH, the Royal institute of Technology in Stockholm, Sweden and investigates how electrically heated single-family houses can be converted to pellet and solar heating systems. There is a strong focus on system design and how to design and operate the systems so that the annual system efficiency and solar gains can be maximized. Technologies for increasing the solar gains are DHW- units for hot water production and the use of hot water for heating of dishwashers and washing machines via a heat exchanger instead of electricity (heat-fed appliances. The possible reduction of CO- emissions by combining pellet heating with solar heating are also investigated. The method is based on measurements modeling and system simulations using the dynamic simulation program TRNSYS.

Optimising systems with wood pellet boilers or stoves using simulations requires realistic computer models. The objective of this work was to develop and verify a mathematical model for wood pellet boilers and stoves for use in system simulations with the dynamic simulation programme TRNSYS, calculating both the energy balance and the CO-emissions (carbon monoxide emissions). Laboratory measurements have been carried out and a mathematical two-node model was developed and implemented as a TRNSYS component. Parameters were identified and the model has been compared with measurements. The model shows in general good agreement with measured data, however there are details that could be improved. This involves improved modelling of the dynamic response for boilers with large water volumes and improved modelling of the air factor and the CO-emissions, especially during start and stop conditions. Further improved methodology and accuracy for measuring and parameter identification is recommended.