Evaluation of a micro PV-Wind hybrid system in Nordic climate conditions

A one year data analysis for a micro PV-Wind hybrid system (0.52 kW + 1 kW), installed in Borlänge/Sweden is presented in this paper. The system performance was evaluated according the guidelines of the IEC 61724 standard. The parameters obtained allow a comparison with similar systems. The measurement data are also used to evaluate the sizing and operation of the hybrid system. In addition, the system was modelled in HOMER to study sizing options.

Decisions with Impact on Energy Reduction Opportunities : Swedish manufacturers and buyers of new single-family houses

This article discusses some of the complexities of human decision-making. It aims, in particular, at relating the nature of decision-making to the illusory dichotomies of change and stability, individual actions and cultural sharing. Serving as an illustration to the discussion of the article is ongoing fieldwork in contexts of buying, selling and constructing pre-fabricated detached houses in the central Sweden, and the very specific question of how decisions to install one kind of heating-system rather than another come about. A common reductionism is to narrow down the understanding of decisions about heating systems and energy consumption to conscious choices made by individual householders. I have asked myself whether, on the contrary, anyone actually makes such decisions at all. Perhaps some of these decisions are merely outcomes of interaction between different individuals with their respective responsibilities and focuses of interest.

Design of gas filled solar collectors

With a suitable gas filling used between cover glass and absorber in a flat plate solar collector, it is possible achieving better thermal performance at the same time as the distance betweenabsorber and glass can be reduced. Though, even if there is no vacuum inside the box, there will be potential risks for exhaustion due to stresses depending on the gas volume varies as the temperature varies. This study found out that it is possible build such a collector with less material in the absorber and the tubes and still getting better performance, without risks for exhaustion.

Energy Efficient Buildings with Functional Steel Cladding

The aim of the study is to develop a model for the energy balance of buildings that includes the effect from the radiation properties of interior and exterior surfaces of the building envelope. As a first step we have used ice arenas as case study objects to investigate the importance of interior low emissivity surfaces. Measurements have been done in two ice arenas in the north part of Sweden, one with lower and one with higher ceiling emissivity. The results show that the low emissivity ceiling gives a much lower radiation temperature interacting with the ice under similar conditions. The dynamic modelling of the roof in ice arenas shows a similar dependence of the roof-to-ice heat flux and the ceiling emissivity.A second part of the study focus on how to realise paints with very low thermal emissivity to be used on interior building surfaces.

Utvärdering av Träslottets ekologiska Kolonistuga i Arbrå

Kolonistugan med lott i Arbrå är ett utställningsobjekt, som har byggts för att visa möjligheter med ekologisk odling på kolonilotten. Kolonistugan består av en växthusdel och en stugdel inredd med kök. Stugan har försetts med ett solvärmesystem, som ger tappvarmvatten och med ett luftsolvärmesystem som lagrar överskottsenergi i marken under växthuset. I denna rapport utvärderas den värmetekniska funktionen hos luftsolvärmesystemet för växthuset och systemet för tappvarmvattenberedning. Arbetet har beställts av Konsumentverket. Målet med denna under­sökning är att utvärdera funktionen hos solvärmesystemen, samt att påvisa eventuella brister i konstruktionen. Omfattande mätningar av temperaturer, solinstrålning och luftflöden har utförts under sommaren och hösten -99.Luftsolvärmesystemets syfte är att förbättra växthusets odlingsklimat och att förlänga odlingssäsongen genom att dagtid ladda ett markvärmelager. Vid solsken startar en solcellsdriven fläkt och luft sugs från växthuset. På så sätt ventileras en del av överskottsvärmen bort från växthuset. Luften värms ytterligare, då den passerar genom en luftsolfångare. Därefter sugs luften ner genom kanaler i mellanväggen och vidare genom marken, där värmen avges. Luften släpps sedan ut utomhus igen.Luftsolvärmesystemet visade sig fungera enligt den tänkta principen och har viss förlängande effekt på odlingssäsongen, men systemet är underdimensionerat för att det skall ge ett påtagligt resultat. Största problemet vad beträffar funktionen är att frostskyddet under kalla nätter inte är tillräckligt effektivt. Systemet klarar endast av att upprätthålla en temperatur på ca 5 grader över utetemperaturen. Systemet är i dagsläget inte särskilt effektivt, men har goda möjligheter att bli bättre om systemet dimensioneras omsorgsfullt och kompletteras med ytterligare installationer. Värmelagrets värmeöverförande yta kan ökas, genom att man bygger en tung värmeackumulerande mellanvägg av stenmaterial. Ett aktivt frostskydd med återcirkulation av luften genom markvärmelager och växthus nattetid är en annan lösning. Om man minskar värmeförlusterna genom att t.ex. använda tvåglasfönster får luftsolvärmesystemet också större effekt.När systemet granskades i detalj upptäcktes en rad misstag, som försämrar systemets prestanda. Bland de största misstagen kan nämnas att stora temperaturförluster uppkommer när luften passerar genom mellanväggen på väg ner till markvärmelagret. Dessa förluster gör ingen nytta för att höja temperaturen i växthuset nattetid. Luftkanalerna i markvärmelagret har också förlagts på ett dumt sätt. Detta gör att värmeöverföringen mellan luften i kanalsystemet och marken försämras.Tappvarmvattensystemet är avsett att producera varmvatten för hushållsbehov under sommaren. Varmvattnet skall räcka enbart till disk, eftersom det inte finns någon duschmöjlighet i stugan. Varmvattnet samlas in med solfångare och lagras i en ackumulatortank på 90 liter. Varmvatten bereds i genomströmning vid en varmvattentappning.Insamlingen av solenergi fungerar bra och varmvattenproduktionen är god vid solig väderlek. Systemet samlar in energi motsvarande 45 liter varmvatten med en temperatur av 45ºC under en solig dag. Systemets förmåga att lagra energi från en solig dag till en mulen dag är däremot dålig, eftersom värmeförlusterna från ackumulatortanken är stora. Orsaken är att ackumulatortanken är mycket liten (endast 90 l), relativt dåligt isolerad och har köldbryggor. Om vatten används som lagringsmedium i ackumulatortanken, måste den tappas av varje höst, för att inte frostsprängningar skall uppstå. Avtappningen har visat sig vara svår för en lekman att utföra.

Grundläggande förutsättningar för solfångare med interna reflektorer : en kunskapsöversikt

Syftet med föreliggande rapport har varit att visa på de grundläggande egenskaperna för solfångare med interna reflektorer. Vidare tjänar rapporten syftet att ge en bild av dagsläget inom detta område och därigenom fungera som en utgångspunkt för forskning och utveckling kring solfångare med interna reflektorer för svenskt bruk. Arbetet har därför till stor del gått ut på att leta referenser genom tidskrifter och databaser.Den stora fördelen med CPC-solfångare, som är den klart dominerande typen av solfångare med interna reflektorer, består i dess låga värmeförluster, vilket gör dem attraktiva speciellt vid högre driftstemperaturer. De optiska egenskaperna hos olika typer av CPC-solfångare har grundligt studerats sedan mitten av 70-talet, medan studier av värmeförluster varit mer begränsad. Idag har forskningen och intresset för CPC-solfångare mattats av något, men fortsatt forskning pågår t ex i ett flertal länder, t ex USA, Israel, NordIrland och Japan. Endast en kommersiell tillverkare av CPC-solfångare har hittats (Portugal), vilken dock upphört p g a yttre ekonomiska faktorer. Japans CPC-teknologi anses stå närmast kommersiellt genombrott.Idag har utvecklingen av CPC-solfångare inriktats mot i huvudsak två koncept:1. Stationära lågkoncentrerande CPC-solfångare för produktion av värme i området 60-100 grader C. Dessa konstruktioner är ofta enkla och man försöker minimera kostnaderna för dessa konstruktioner genom att minimera behovet av t ex reflektorer och isolering. Syftet med dessa är att konkurera med plana solfångare vilka producerar värme i samma temperaturintervall. Typiska solfångarparametrar 5 som rapporteras för denna typ är UL < 3.0 W/m2 ,°C och n0 = 0.65-0.75.2. Stationära lågkoncentrerande CPC-solfångare för produktion av värme i området 100-300 grader C. Ofta bygger dessa på olika teknik för evakuering av absorbatorn, antingen genom att omsluta cirkulära absorbatorer med glasrör eller genom att införa CPC-reflektorer i heatpipes. Syftet med dessa är ofta att på ett billigt sätt producera högtemperaturvärme för olika industriprocesser, och därmed konkurera med koncentrerande solfångare typ paraboliska tråg eller traditionella heat-pipes.Beräkningar av vad en Svensk CPC-solfångare, baserad på de plana absorbatorer som finns på marknaden idag, kan prestera visar att årsutbytet av energi är jämförbart med de bästa svenska plana solfångaren som finns på marknaden idag då driftstemperaturen är ca 60-65 °C. För högre driftstemperaturer ökar skillnaden till CPC-solfångarens fördel. Vidare visas att årsutbytet har en jämnare fördelning över året jämfört, med vad en plan solfångare med samma prestanda har. Den högre prestandan vid höga driftstemperaturer och den jämnare fördelningen av energiproduktion över året gör solfångare med CPC-reflektorer intressanta för större solfångarfält, kopplade till nät med höga returtemperaturer och/eller solvärmesystem med säsongslager.Det är dock brist på undersökningar av värmeförluster i CPC-solfångare med låga koncentrationer och med plana absorbatorer, vilket är av intresse ifall de svenska erfarenheterna av plana solfångare skall tas tillvara. Potentialen med ytterligare reduktion av värmeförlusterna genom att införa extra konvektionshinder i kombination med plan absorbator har inte heller undersökts tillräckligt.

Competitive Solar Heating Systems for Residential Buildings (REBUS)

Research on solar combisystems for the Nordic and Baltic countries have been carriedout. The aim was to develop competitive solar combisystems which are attractive tobuyers and to educate experts in the solar heating field.The participants of the projects were the universities: Technical University of Denmark,Dalarna University, University of Oslo, Riga Technical University and Lund Institute ofTechnology, as well as the companies: Metro Therm A/S (Denmark), Velux A/S(Denmark), Solentek AB (Sweden), SolarNor (Norway) and SIA Grandeg (Latvia).The project included education, research, development and demonstration. Theactivities started in 2003 and were finished by the end of 2006. A number of Ph.D.studies in Denmark, Sweden and Latvia, and a post-doc. study in Norway were carriedout. Close cooperation between the researchers and the industry partners ensured thatthe results of the projects can be utilized. The industry partners will soon be able tobring the developed systems into the market.In Denmark and Norway the research and development focused on solarheating/natural gas systems, and in Sweden and Latvia the focus was on solarheating/pellet systems. Additionally, Lund Institute of Technology and University ofOslo studied solar collectors of various types being integrated into the building.

Solar thermal components adapted to common building standards (SCAS)

Pilot versions of a solar heating/natural gas burner system, of a solar heating/pellet burner system and of a façade/roof integrated polymeric collector have been installed in the summer of 2006 in a number of demonstration houses in Denmark, Sweden and Norway.These three new products have been evaluated by means of measurements of the thermal performance and energy savings of the pilot systems in practice and by means of a commercial evaluation.The conclusion of the evaluations is that the products are attractive for the industry partners METRO THERM A/S, Solentek and SOLARNOR. It is expected that the companies will bring the products into the market in 2007.Further, the results of the project have been presented atinternational and national congresses and seminars for the solar heating branch. The congresses and seminars attracted a lot of interested participants.Furthermore, the project results have been published in international congress papers as well as in national journals in the energy field.Consequently, the Nordic solar heating industry will benefit from the project.

Mätning och utvärdering av PM brännaren

The PM-brännaren (pellets burner) have on commission by the company been measured and evaluated in the combustion laboratory of SERC. The objective was to measure the perform-ance and the emissions of CO and NO for three different combustion powers and for start and stop conditions. The burner have been mounted in the Bionett-boiler from Ariterm and been adjusted by the company. The boiler has been connected to a buffer store that admits firing during long period with constant inlet temperature to the boiler. The measurements have been performed by operating the boiler on constant power until stationary conditions are reached. Thereafter the following two hours of operation have been evaluated. The results show that the burner fulfils the limit values for Blauer Engel labelling and the proposed limit values for Nordic Eco labelling. The measured concentration of NO is far below all organisations limit values for NOx. Concerning the start and stop emissions there are no demands from organisa-tions to compare with, but comparing with other boilers measured at SERC, the CO emissions from PM-brännaren is in the same order of magnitude.

Värmesystemen i vardagen : Några småhusägares erfarenhet av att byta värmesystem

Syftet med den här studien har varit att ta reda på hur energieffektiva och resurssnåla värmesystem med låg klimatpåverkan fungerar när man placerat dem mitt i människors vardag. Rapporten är en sammanställning av småhusägares egna synunkter och erfarenheter av beslutet, placeringen, installationen, hanteringen och värmekomforten. Projektet "Värmesystemen i vardagen. En samhällsvetenskaplig utvärdering av konverterade småhus" finansierades av Energimyndigheten och genomfördes under perioden juni 2006 - okt 2007. Rapporten utgör tredje delen i en populärvetenskaplig skriftserie på temat "Flexibla värmesystem". Rapporten vänder sig främst till er som utvecklar och säljer värmesystem eller arbetar med att ge råd och stöd till småhusägare i energifrågor.

Kombinerade bio- och solvärmesystem : Handbok för systemutformning

Syftet med denna skrift är att sammanställa den kunskap som finns beträffande kombinerade pellet- och solvärmesystem för att på så sätt stödja företagen i deras systemutveckling. Denna skrift behandlar erfarenheter som gjorts inom forskning på sol och pellet och omsätter dessa i praktiska råd för systemutformning. Förslag ges på systemutformning, olika tekniska lösningar samt hur systemen bör styras.När solvärme och pellet skall kombineras finns det många möjligheter att koppla ihop systemen. Det finns olika traditioner i olika länder, vilket gör att systemlösningarna varierar från land till land. En generell slutsats är dock att konventionella svenska pannor med inbyggd varmvattenberedning inte är lämpliga i konventionella solvärmesystem. Det ger komplicerade systemlösningar och det är svårt att åstadkomma bra skiktning i tanken.I ett solvärmesystem är det viktigt att tanken kan laddas ur på ett sådant sätt att kraftig skiktning erhålls. Det betyder att tankens botten skall kylas ner till temperaturen på ingående kallvatten och att tankens mellersta del skall kylas till samma temperatur som radiatorreturen. Om solfångaren även vintertid kan arbeta med att förvärma kallvatten av 10 till 20ºC fås en betydligt bättre verkningsgrad på solfångaren än om radiator returen skall förvärmas, som i bästa fall ligger på en temperaturnivå på mellan 30 och 40ºC. Av denna anledning skall radiator returen placeras en bra bit upp från botten i ackumulatortanken och tappvattnet skall förvärmas i en slinga som börjar i tankens botten. Om det finns ett VVC-system måste systemet anslutas på ett speciellt sätt så att inte tankens skiktning störs.En annan viktig parameter i tankens utformning är att värmeförlusterna hålls låga, detta är viktigt för att klara tappvattenlasten mulna perioder och för att hålla energianvändningen låg. I moderna hus där tanken placeras i boutrymmet blir det också en komfortfråga för att undvika över-temperaturer i rummet där tanken placeras. För att få en bra isolering måste man se till att det finns ett lufttätt skikt över hela isoleringen som dessutom sluter tätt mot röranslutningar. Ofrivillig själv-cirkulation i anslutande kretsar som kan kyla av och blanda om ackumulatortanken skall förhindras med backventiler.Vid design av solfångarkretsen måste överhettning och stagnation kunna klaras utan glykolnedbrytning eller andra skador. Partiell förångning innebär att man låter solfångaren koka på ett kontrollerat sätt så att endast ånga blir kvar i solfångaren. Vätska samlas i ett större expansionskärl och systemet återfylls när vätskan kondenserar. Dränerande system med enbart vatten är också en möjlighet, men kräver större noggrannhet vid installationen så att sönderfrysning undviks.Pelletkaminer (luftburna) ger god komfort och lågt elbehov i direktelvärmda hus med öppen planlösning, dvs. om värmen från kaminen kan spridas till alla rum utan att behöva passera genom mer än en dörröppning. Även i lågenergihus kan den luftburna kaminen vara lämplig. I hus med mer sluten planlösning krävs en vattenmantlad kamin med hög andel värme till vattenkretsen och ett vattenburet värmesystem. Det är viktigt att sådana system utformas korrekt för att komforten skall bli hög och elanvändningen låg. Brukarens aspekter och komfortkrav måste beaktas vid användning av kaminer, eftersom det krävs en temperaturskillnad mellan olika rum för att få värmespridning från det rum där kaminen är placerad.

Förstudie småskalig pelletanvändning i Chile

Syftet med denna förstudie var att undersöka vilka förutsättningar finns för pelletvärmesystem och om marknaden i Chile kan vara intressant för svenska företag som tillverka den typ värmesystem. De viktigaste resultaten är:1.Träpellets finns tillgängliga i Chile tillverkade av tre företag med en total tillverkningskapacitet av 100000 ton. En typ pellets finns på marknaden som har ungefär samma kvalitet som svensk tillverkade pellets.2.Än så länge finns i Chile bara ett företag som tillverkar pelletskaminer. Det finns ytterligare företag som importerar pelletskaminer och pelletspannor från Europa. 3.På grund av det milda klimatet har bostadshus inga vattenburna värmedistributionssystem eller även inga värmesystem alls.4.Mest vanliga är enkla vedkaminer. Det finns potential att ersätta dessa kaminer speciellt i storstadsområdet där deras användning har inskränkts på grund av de höga utsläppen de orsakar och där gas, el eller olja för uppvärmning kan ersättas.5.Priser för svenska pelletkaminer är för höga för att kunna konkurrera på den chilenska marknaden.6.På grund av det milda klimatet och de höga kostnaderna för vattenburna värmedistributionssystem kommer vattenburna värmesystem att ha även i framtiden bara en liten marknad.