Combined solar and pellet heating systems for single-family houses : How to achieve decreased electricity usage, increased system efficiency and increased solar gains

In Sweden, there are about 0.5 million single-family houses that are heated by electricity alone, and rising electricity costs force the conversion to other heating sources such as heat pumps and wood pellet heating systems. Pellet heating systems for single-family houses are currently a strongly growing market. Future lack of wood fuels is possible even in Sweden, and combining wood pellet heating with solar heating will help to save the bio-fuel resources. The objectives of this thesis are to investigate how the electrically heated single-family houses can be converted to pellet and solar heating systems, and how the annual efficiency and solar gains can be increased in such systems. The possible reduction of CO-emissions by combining pellet heating with solar heating has also been investigated. Systems with pellet stoves (both with and without a water jacket), pellet boilers and solar heating have been simulated. Different system concepts have been compared in order to investigate the most promising solutions. Modifications in system design and control strategies have been carried out in order to increase the system efficiency and the solar gains. Possibilities for increasing the solar gains have been limited to investigation of 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). Computer models of pellet stoves, boilers, DHW-units and heat-fed appliances have been developed and the parameters for the models have been identified from measurements on real components. The conformity between the models and the measurements has been checked. The systems with wood pellet stoves have been simulated in three different multi-zone buildings, simulated in detail with heat distribution through door openings between the zones. For the other simulations, either a single-zone house model or a load file has been used. Simulations were carried out for Stockholm, Sweden, but for the simulations with heat-fed machines also for Miami, USA. The foremost result of this thesis is the increased understanding of the dynamic operation of combined pellet and solar heating systems for single-family houses. The results show that electricity savings and annual system efficiency is strongly affected by the system design and the control strategy. Large reductions in pellet consumption are possible by combining pellet boilers with solar heating (a reduction larger than the solar gains if the system is properly designed). In addition, large reductions in carbon monoxide emissions are possible. To achieve these reductions it is required that the hot water production and the connection of the radiator circuit is moved to a well insulated, solar heated buffer store so that the boiler can be turned off during the periods when the solar collectors cover the heating demand. The amount of electricity replaced using systems with pellet stoves is very dependant on the house plan, the system design, if internal doors are open or closed and the comfort requirements. Proper system design and control strategies are crucial to obtain high electricity savings and high comfort with pellet stove systems. The investigated technologies for increasing the solar gains (DHW-units and heat-fed appliances) significantly increase the solar gains, but for the heat-fed appliances the market introduction is difficult due to the limited financial savings and the need for a new heat distribution system. The applications closest to market introduction could be for communal laundries and for use in sunny climates where the dominating part of the heat can be covered by solar heating. The DHW-unit is economical but competes with the internal finned-tube heat exchanger which is the totally dominating technology for hot water preparation in solar combisystems for single-family houses.

En okänd svensk folkrörelse : Svenska Skolornas Fredsförenings fredsarbete 1922-1929

Den här undersökningen ämnar kartlägga Svenska Skolornas Fredsförenings (SSF) fredarbete under 1920-talet, en ansats som inte tidigare gjorts på detta sätt. Medlemmarna i denna före­ning arbetade outtröttligt för en fredligare värld, där fredsfostran av unga sågs som den bästa metoden för att få till stånd en internationell varaktig fred. Syftet med undersökningen är att, genom en kvalitativ innehållsanalys av delar av SSFs bevarade tryckta skrifter, beskriva SSFs principer och pedagogiska metoder samt utröna varför de ansåg fredsfostran riktad mot skolan som viktig. Resultaten visar att SSF hade ambitionen att genom internationellt samarbete på­verka barnen i en sådan riktning att de aldrig skulle kunna ta till vapen för att lösa konflikter. Istället skulle barn lära sig att tänka kritiskt, vara självständiga och få en förståelse för andra folks kulturer. Genom att respektera och leva efter kristna, jämlika och demokratiska ideal, menade SSF att krig skulle gå att förhindra.  

Energy Efficiency through Thermal Energy Storage : Possibilities for the Swedish Building Stock

The need for heating and cooling in buildings constitutes a considerable part of the total energy use in a country and reducing this need is of outmost importance in order to reach national and international goals for reducing energy use and emissions. One important way of reaching these goals is to increase the proportion of renewable energy used for heating and cooling of buildings. Perhaps the largest obstacle with this is the often occurring mismatch between the availability of renewable energy and the need for heating or cooling, hindering this energy to be used directly. This is one of the problems that can be solved by using thermal energy storage (TES) in order to save the heat or cold from when it is available to when it is needed. This thesis is focusing on the combination of TES techniques and buildings to achieve increased energy efficiency for heating and cooling. Various techniques used for TES as well as the combination of TES in buildings have been investigated and summarized through an extensive literature review. A survey of the Swedish building stock was also performed in order to define building types common in Sweden. Within the scope of this thesis, the survey resulted in the selection of three building types, two single family houses and one office building, out of which the two residential buildings were used in a simulation case study of passive TES with increased thermal mass (both sensible and latent). The second case study presented in the thesis is an evaluation of an existing seasonal borehole storage of solar heat for a residential community. In this case, real measurement data was used in the evaluation and in comparisons with earlier evaluations. The literature reviews showed that using TES opens up potential for reduced energy demand and reduced peak heating and cooling loads as well as possibilities for an increased share of renewable energy to cover the energy demand. By using passive storage through increased thermal mass of a building it is also possible to reduce variations in the indoor temperature and especially reduce excess temperatures during warm periods, which could result in avoiding active cooling in a building that would otherwise need it. The analysis of the combination of TES and building types confirmed that TES has a significant potential for increased energy efficiency in buildings but also highlighted the fact that there is still much research required before some of the technologies can become commercially available. In the simulation case study it was concluded that only a small reduction in heating demand is possible with increased thermal mass, but that the time with indoor temperatures above 24 °C can be reduced by up to 20%. The case study of the borehole storage system showed that although the storage system worked as planned, heat losses in the rest of the system as well as some problems with the system operation resulted in a lower solar fraction than projected. The work presented within this thesis has shown that TES is already used successfully for many building applications (e.g. domestic hot water stores and water tanks for storing solar heat) but that there still is much potential in further use of TES. There are, however, barriers such as a need for more research for some storage technologies as well as storage materials, especially phase change material storage and thermochemical storage.

Energieffektivisering via termisk energilagring

Uppsatta mål för kraftigt minskad mängd köpt energi inom byggnadssektorn öppnar upp för alternativa tekniker när både befintliga och nya byggnader ska energieffektiviseras. Genom att lagra värme och/eller kyla kan tillgänglig energi flyttas i tid och bidra till energieffektivisering genom t.ex. en ökad andel förnyelsebar energi eller minskad toppeffekt.

Thermal energy storage in Swedish single family houses : a case study

In a Nordic climate, space heating (SH) and domestic hot water (DHW) used in buildings constitute a considerable part of the total energy use in the country. For 2010, energy used for SH and DHW amounted to almost 90 TWh in Sweden which corresponds to 60 % of the energy used in the residential and service sector, or almost 24 % of the total final energy use for the country. Storing heat and cold with the use of thermal energy storage (TES) can be one way of increasing the energy efficiency of a building by opening up possibilities for alternative sources of heat or cold through a reduced mismatch between supply and demand. Thermal energy storage without the use of specific control systems are said to be passive and different applications using passive TES have been shown to increase energy efficiency and/or reduce power peaks of systems supplying the heating and cooling needs of buildings, as well as having an effect on the indoor climate. Results are however not consistent between studies and focus tend to be on the reduction of cooling energy or cooling power peaks. In this paper, passive TES introduced through an increased thermal mass in the building envelope to two single family houses with different insulation standard is investigated with building energy simulations. A Nordic climate is used and the focus of this study is both on the reduction of space heating demand and space heating power, as well as on reduction of excess temperatures in residential single family houses without active cooling systems. Care is taken to keep the building envelope characteristics other than the thermal mass equal for all cases so that any observations made can be derived to the change in thermal mass. Results show that increasing the sensible thermal mass in a single family house can reduce the heating demand only slightly (1-4 %) and reduce excess temperatures (temperatures above 24 degrees C) by up to 20 %. Adding a layer of PCM (phase change materials) to the light building construction can give similar reduction in heating demand and excess temperatures, however the phase change temperature is important for the results.

Energy Efficiency through Thermal Energy Storage - Evaluation of the Possibilities for the Swedish Building Stock, Phase 1

As a first step in assessing the potential of thermal energy storage in Swedish buildings, the current situation of the Swedish building stock and different storage methods are discussed in this paper. Overall, many buildings are from the 1960’s or earlier having a relatively high energy demand, creating opportunities for large energy savings. The major means of heating are electricity for detached houses and district heating for multi dwelling houses and premises. Cooling needs are relatively low but steadily increasing, emphasizing the need to consider energy storage for both heat and cold. The thermal mass of a building is important for passive storage of thermal energy but this has not been considered much when constructing buildings in Sweden. Instead, common ways of storing thermal energy in Swedish buildings today is in water storage tanks or in the ground using boreholes, while latent thermal energy storage is still very uncommon.

Evaluation of a high temperature solar thermal seasonal borehole storage

A solar thermal system with seasonal borehole storage for heating of a residential area in Anneberg, Sweden, approximately 10 km north of Stockholm, has been in operation since late 2002. Originally, the project was part of the EU THERMIE project “Large-scale Solar Heating Systems for Housing Developments” (REB/0061/97) and was the first solar heating plant in Europe with borehole storage in rock not utilizing a heat pump. Earlier evaluations of the system show lower performance than the preliminary simulation study, with residents complaining of a high use of electricity for domestic hot water (DHW) preparation and auxiliary heating. One explanation mentioned in the earlier evaluations is that the borehole storage had not yet reached “steady state” temperatures at the time of evaluation. Many years have passed since then and this paper presents results from a new evaluation. The main aim of this work is to evaluate the current performance of the system based on several key figures, as well as on system function based on available measurement data. The analysis show that though the borehole storage now has reached a quasi-steady state and operates as intended, the auxiliary electricity consumption is much higher than the original design values largely due to high losses in the distribution network, higher heat loads as well as lower solar gains.

Svenskämnet i praktiken, två skilda kontexter : En undersökning som diskuterar det pedagogiska upplägget inom svenskämnet

Syftet med den här studien är att undersöka om tidigare forskning tillsammans med rådande utvecklingspsykologiska teorier stödjer vissa typer av läroprocesser, samt hur dessa ställer sig till Lgr11. Genom undersökningen åskådliggörs olika typer av argument som talar för att i ämnet svenska låta det pedagogiska upplägget bygga på teori såväl som praktik. Genom att i verksamheten implementera praktiska moment tillsammans med teoretiska skulle skolan kunna bli än mer nyanserad, vilket skulle gynna fler elever i skolans verksamhet. 

Landsbygdens lärjungar : En studie av den sociala rekryteringen vid realskolan i Rättvik 1930-1959

Syftet med denna uppsats är att undersöka den sociala bakgrunden hos elever som läste vid Realskolan i Rättvik mellan åren 1930 och 1959. Källmaterialet består av antagnings- och avgångsmatriklar från Realskolan i Rättvik där uppgifter om elevens kön, faderns yrke, eventuell examen samt om eleven valt att läsa vidare på gymnasium efter avslutad skolgång hämtats. Ovanstående insamlad data visar vilken socialgrupp och vilket kön eleverna hade som läste på skolan, vilka som avbröt sina studier i förtid samt vilka som läste vidare på gymnasium efter realexamen. Indelningen i socialgrupper har gjorts utifrån SCB’s socioekonomiska indelning, SEI. Resultatet visar att elevernas sociala bakgrund har varierat över tid och även varierat mellan könen. Resultatet visar även att denna variation stämmer överens med omvärldens förändringar, där samhälleliga och social förändringar avspeglar sig i resultatet. Resultatet visar att de största variationerna återfinns i de lägre socialgrupperna, socialgrupp 2 och 3, där hemmansägarnas och arbetarnas barn befinner sig.

Talar de om samma sak? : Lärares respektive skollednings syn på implementeringen av digital teknik i en F-6-skola

Syftet med denna studie är att få en insikt i lärares respektive skollednings syn på implementering av digital teknik i undervisningen på en mindre F–6-skola. Genom enkäter till samtliga lärare på skolan samt intervjuer med fyra lärare och rektor på skolan undersöktes hur de ser på syftet med implementeringen och hur de använder den utrustning de har tillgång till. De tillfrågades även om hur de ser på resultatet och vad de kan ange som framgångsfaktorer respektive hinder i implementeringen. Genom att använda ett verksamhetsteoretiskt perspektiv gavs möjlighet att undersöka hur individer som innehar olika positioner i en organisation samverkar i implementeringsprocessen. Verksamhetsteorin hjälper oss att se på hur lärare respektive skolledning kommunicerar på olika nivåer i organisationen. Resultatet av studien visar att lärare och skolledning till stora delar har samma mål med implementeringen, men att deras uppfattning om vad som styr användandet av den digitala tekniken i undervisningen skiljer sig åt. Lärarna fokuserar på kommunikationen med eleverna och de ser den digitala tekniken som lärresurser medan skolledningen fokuserar mera på den fysiska tillgången till utrustningen och lärarnas behov av fortbildning för att öka möjligheterna att hantera denna.    En nedskriven plan för implementeringen av digital teknik i undervisningen saknas på den aktuella skolan. Därför har de inte tillgång till det verktyg planen skulle kunna utgöra för att tillsammans kunna driva implementeringen med gemensamma krafter. De diskuterar därigenom inte tillsammans hur de ska arbeta med denna process, utan de diskussioner som förekommer sker i mindre grupper.

Modersmålsstöd i förskoleklass - en rättighet med svårigheter?

Denna fallstudie syftar till att framhäva synsätt och eventuella erfarenheter om modersmålsstöd i förskoleklass, samt insatser som behövs för att uppnå styrdokumentens mål och riktlinjer. Empirin har insamlats från två lärare och en rektor i en förskoleklassverksamhet, en modersmålslärare och en projektledare på Skolkontoret i en kommun. Informanternas förhållningssätt till modersmålet och modersmålsstödet är positivt. Modersmålet är av värde både för barnens språkutveckling på båda språken och stärker identiteten. Ett gott modersmålsstöd i förskoleklassverksamheten är därför av betydelse för barns förståelse och kunskapsutveckling. Men avsaknad av flerspråkig personal eller modersmålslärare försvårar arbetet, vilket i stor del påverkas av ekonomin. Detta medför att flerspråkiga barns vidareutveckling av modersmålet inte är tillräckligt i dagsläget, och för de barn som har ringa språkfärdigheter i det svenska språket uppstår kommunikationssvårigheter. Formuleringar och tolkningar av styrdokumentens föreskrifter skulle även kunna påverka hur modersmålsstödet sköts, och skulle kunna förtydligas något. För att förbättra modersmålsstödet och mottagandet av nyanlända barn bör modersmålslärare eller flerspråkig personal i förskoleklass tillsättas eller utökas. Det anses vara nödvändigt för att kunna uppnå styrdokumentens riktlinjer och mål. Det framkommer dock att en mottagningsenhet kommer att startas i kommunen för nyanlända barn och ungdomar i kommunen, som skall hjälpa dem i anslutningen till skolan.

Med annat modersmål : Nyanländas skolsituation inom grundskolans verksamhet

Huvudsyftet med denna uppsats är att beskriva mottagandet för nyanlända elever, i år 6-9, vad gäller utbildning i en kommun i Sverige. Studiens avsikt har därmed varit att belysa, med utgångspunkt i tidigare forskning, vilka förutsättningar för en positiv skolutveckling som den nuvarande organisationen erbjuder. För att uppnå detta syfte har jag genomfört en kvalitativ studie som baserats på intervjuer med fem informanter från skolans kontext, en rektor, en modersmålslärare, en lärare i förberedelseklass samt två kärnämneslärare. Resultaten från de genomförda intervjuerna har tolkats och analyserats och visar att förutsättningar för positiv skolutveckling finns i form av medvetenhet bland undervisande lärare samt rektor om vad som behövs för detta. Det finns behöriga lärare i svenska som andraspråk som försöker se till de nyanlända elevernas utbildningsbehov samtidigt som det finns andra lärare som har svårt att anpassa undervisningen för dessa elever. För att kunna diagnostisera utbildningsbehovet genomförs kartläggningar av lärare i syfte att få så mycket information om elevens skolbakgrund som möjligt. Dessvärre framkommer inte exakt hur och vad man kartlägger eller vad man gör med resultaten men det visar sig att det är kunskaper i matematik och engelska som främst testas, och det på svenska, vilket är tvärtemot vad Skolverket rekommenderar. Skolverket menar att det är viktigt att man inte bara tittar på elevens kunskaper i svenska språket utan att man även ska titta på elevens kunskaper från hemlandet. Studiehandledning förekommer inte på skolan utan de lärare som undervisar de nyanlända eleverna och då främst i svenska som andraspråk får därför fungera som studiehandledare, på svenska, vid språkproblem som uppstår. När eleverna anses vara mogna för klassundervisning sker en övergång dit. Detta äger rum efter kunskapstester och när läraren i förberedelseklassen anser att elevens språkkunskaper är tillräckliga för att klara av den undervisningen. Eleverna slussas ut till övriga ämnen successivt i syfte att integreras med klassen vilket är en bra förutsättning för positiv skolframgång. Den sammanfattande helhetsbilden av resultaten, på den undersökta skolan, visar att det finns förutsättningar för positiv skolutveckling för de nyanlända eleverna, medan det även framkommer att det finns mer att göra för att förbättra skolsituationen för dessa elever.

Förebygga, identifiera och åtgärda : Om elevers läs- och skrivproblematik i årskurs 1-3

Syftet med detta arbete var att belysa faktorer som förebygger svårigheter i läs- och skrivinlärning samt metoder som används för att identifiera vari svårigheterna består och åtgärder som tillämpas för att stödja elever med läs- och skrivproblematik. Den metod som tillämpats har varit en litteraturstudie samt en mindre empirisk undersökning i form av åtta intervjuer med verksamma lärare i årskurs 1-3. Resultatet visar att faktorer som förebygger läs- och skrivproblem är en riklig tal- och skriftspråklig stimulans i hem- och närmiljö samt en medvetet förebyggande metodik i skolan, med fokus på att systematiskt följa varje elevs läsutveckling. Vidare visar resultatet att de metoder som används för att upptäcka och identifiera läs- och skrivsvårigheter både består i olika former av kartläggningsmaterial och lärares kunskaps- och erfarenhetsbaserade förmåga att på daglig basis avläsa var eleverna befinner sig i inlärningsprocessen. Resultatet visar också att de åtgärder som tillämpas sker i såväl mindre elevgrupper som i enskild undervisning, så kallad en-en-pedagogik, med syfte att träna det som eleverna specifikt behöver. Den sistnämnda formen av undervisning, en-en, har i resultatet framkommit som särskilt effektiv. Det framkommer även att lärares möjligheter till kollegialitet är en essentiell fråga för en effektiv undervisning. Sammanfattningsvis konstateras att skolans primära behov är en fråga om huruvida skolan tillförs ökade resurser.  

Matematikläxans fördelar och nackdelar : En intervjustudie av lärares syn på matematikläxor i grundskolans tidigare år

Syftet med denna studie är att få kunskap om lärares syn på matematikläxor i grundskolans tidigare år. Förhoppningen var att få förståelse för lärares syfte med matematikläxor och vilka förmågor eleverna förväntas utveckla med matematikläxors hjälp samt att jämföra vilka för- och nackdelar matematikläxan har. För att undersöka detta har sju intervjuer gjorts med lärare från olika skolor och olika årskurser från 1-6. Samtliga lärare som intervjuats undervisar i matematik. Lärares erfarenheter av läxornas betydelse för matematikundervisningen är ett viktigt område att få kunskap om. De lärare som deltog i intervjuerna uttryckte olika synpunkter på matematikläxan. Något lärarna var överens om var att läxa är en skoluppgift som eleven tar med hem efter skolans slut och arbetar med hemma. Lärarna uttryckte samstämmigt att eleverna inte utvecklar några förmågor med matematikläxans hjälp utan förmågorna utvecklar eleverna i skolan med hjälp av lärarna. Det framgick att samtliga lärare upplevde att matematikläxan var tidskrävande och för att matematikläxan ska nå syftet på bästa möjliga sätt behövs mer tid. Att läxan kopplas till undervisning och uppföljning är centralt för att syftet med matematikläxan ska uppnås enligt de intervjuade lärarna. Av resultaten framgår att några lärare är negativt inställda till matematikläxor för att uppföljning och koppling till undervisningen inte finns med och därför förlorar matematikläxan sitt syfte. Föräldrarnas förutsättningar är väldigt olika som exempelvis att de har svårigheter med det svenska språket eller inte är engagerade i barnets skolgång. Andra lärare är positivt inställda till matematikläxor för att färdighetsträningen och repetitionen är viktig och tiden som behövs för det inte räcker till i skolan.

Estetiska lärprocesser och Skapande skola : Intervjustudie med verksamhetsledare, pedagoger och kulturarbetare

Syftet med studien har varit att undersöka om en nationellt stödd satsning som Skapande skola-projekt integrerar estetiska lärprocesser i skolans verksamhet? Likaså är syftet att få en djupare insikt om vad estetiska lärprocesser är i skolans kontext.Studien bygger på intervjuer med verksamhetsledare, pedagoger och kulturarbetare som arbetat med Skapande skola-projekt i tre olika kommuner. Litteraturstudier belyser tidigare forskning om estetiska lärprocesser, där modest och radikal estetik är två begrepp som är centrala i studien. Det empiriska materialet består av nio intervjuer.Resultatet visar att Skapande skola-projekt kan integrera estetiska lärprocesser i skolan. Analysen genomfördes med en specifik analysmodell som prövades och utvecklades, i avsikt att visa hur Skapande skola-projekten positionerar sig i skolan. Resultatet problematiseras utifrån tidigare forskning och visar också att innebörden i begreppet estetiska lärprocesser är diffust och att tolkningen av begreppet omfattar både en modest och radikal syn på estetiken.Studien visar också ett antal viktiga faktorer för att möjliggöra en fortsatt utveckling i arbetet med att integrera estetiska lärprocesser i skolan. Dessa faktorer är ämnesövergripande arbete, tydliga målformuleringar utifrån lärandeperspektiv och tid för att planera och organisera arbetet. Dessutom ger nationellt initierade satsningar som Skapande skola ekonomiska förutsättningar i utvecklingsarbetet.