Modelling Life Cycle Cost for Indoor Climate Systems

Abstract

The indoor climate system, which serves a building with a proper indoor air quality and thermal comfort, has been predominantly designed based on the initial cost. A life cycle approach could improve both the economic and environmental performance since the energy use could decrease. There has been a lack of knowledge, models and tools for determining the life cycle cost (LCC) for an indoor climate system. The objective of this research project is to propose a model and a PC program for calculating the LCC for indoor climate systems. Focus is on indoor climate systems in Sweden for premises and dwellings. This thesis presents the LCC model and addresses some questions about input data and indoor climate system design through seven appended papers. The indoor climate systems included in the LCC model have different principles for supplying air, extracting air, recovering heat, controlling the airflow rate and supplying heating and cooling to the building. The LCC includes initial costs for purchasing and mounting the components. The LCC also includes running costs for energy, maintenance and repair. Space loss due to indoor climate system components is taken into account in the form of an annual rent loss. A work productivity cost related to ventilation airflow rate and indoor temperature can be added. A scrap value can also be added. According to LCC techniques, all future costs are discounted to the value of today, which is the net present value method. Some results from the PC program implementation in its present state are given. The results from the LCC model can help to choose the system with the lowest LCC for a particular situation. The results can also help to focus the development of indoor climate systems on parameters that are the most important to get systems with lower energy use, which can help to reach the environmental aims of society. In the future, verifications and refinements of the proposed LCC model hopefully will take place.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

För att förse en byggnad med rätt luftkvalitet och temperatur behövs ett inneklimatsystem som i denna avhandling är ett samlingsnamn för ventilations-, värme- och kylsystem. Hittills har val av inneklimatsystem i byggnader mest baserats på en lägsta initialkostnad. Med ett livscykel-perspektiv borde de totala kostnaderna och miljöpåverkan från systemen kunna minskas. Modeller och verktyg för att göra livscykelkostnadsanalyser på inneklimatsystem har saknats. Detta forskningsprojekt har syftat till att föreslå en modell och ett PC-program för att beräkna livscykelkostnaden (LCC) för inneklimatsystem. Denna LCC kan användas för att välja inneklimatsystem men också vara till hjälp vid utvecklingsarbetet av inneklimatsystem för att fokusera på rätt parametrar för att nå lägre energianvändning och ett hållbarare samhälle. Avhandlingen beskriver LCC-modellen och diskuterar aspekter på ingångsdata och systemutformning genom de bifogade artiklarna, samt ger några resultat från PC-programmet i sin nuvarande form. De inneklimatsystem som behandlas är system, som förekommer i svenska kontor, skolor och bostäder. De olika inneklimatsystemen har olika principer för att tillföra luft, bortföra luft, styra ventilationsflödet, återvinna värme och tillföra värme och kyla till byggnaden. Frånluftsystem ingår med och utan frånluftsvärmepump och från- och tilluftssystem ingår med värmeväxlare. Luften kan tillföras genom uteluftsventiler, takdon, lågfartsdon, aktiva takbafflar eller fönster-apparater. För kontor kan luften bortföras i varje rum eller i varje korridor. För bostäder bortförs luften i kök och badrum. Flödet kan sättas konstant eller variabelt beroende av tiden, närvaron eller kylbehovet. I fallet med variabelt flöde kan huvudkanaltrycket hållas konstant eller sänkas om möjlighet finns. Kanalsystemet kan dimensioneras med konstant diameter för varje gren eller med konstant tryckfall per meter kanal för varje kanalbit. Värme kan tillföras byggnaden genom vattenburna radiatorer, elradiatorer, aktiva takbafflar eller fönsterapparater. Frånsett genom ventilationssystem med variabelt temperatur-styrt flöde, kan kyla tillföras byggnaden genom passiva takbafflar, aktiva takbafflar eller fönsterapparater. LCC:n inkluderar initial kostnad för att köpa och montera inneklimatsystemets komponenter. LCC:n inkluderar också framtida kostnader under hela livscykeln för energi, underhåll, reparation och förlust av hyresintäkt till följd av areaförlust. Lönekostnader eller hälso-kostnader som beror på inverkan från ventilationsflödet eller innetemperaturen kan anges liksom ett skrotvärde. Alla framtida kostnader diskonteras med nuvärdesmetoden. Avhandlingen pekar på framtida testning, förfining och utveckling av PC-programmet för att göra det lättanvänt men också på framtida forskning för att bättre förstå livscykelkostnadsproblematiken för inneklimatsystem.

• author: Johansson, Dennis
• supervisor: Lars Jensen
• opponent: Docent Jagemar, Lennart, CIT Energy Management, Gothenburg
• organization: Department of Building and Environmental Technology
• publishing date: 2005
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Building Technologies
• keywords: HVAC, life cycle cost, energy, Energy research, Energiforskning, Byggnadsteknik, Building construction, indoor climate system, ventilation, maintenance, LCC
• in: Report TVBH
• volume: 1014
• pages: 256 pages
• defense location: Lecture hall V:C, V-building John Ericssons väg 1 Lund Institute of Technology Sweden
• defense date: 2005-12-02 13:15:00
• external identifiers: other:TVBH-1014
• ISSN: 0349-4950
• ISBN: 91-88722-34-1
• language: English
• LU publication?: yes
• id: eb34ca61-ea50-45ba-884d-67293cb21097 (old id 545633)
• date added to LUP: 2016-04-01 16:19:51
• date last changed: 2019-05-23 17:23:57