Sustainable development is increasing its significance in both the scientific and political agenda. In light of this development, the United Nations have published 17 Sustainable development goals (SDGs). The SDGs relate to all aspects of sustainable development, the most significant for this thesis being energy decarbonisation and sustainable industry.

Space cooling is increasing in significance globally, on the one hand because of a global rise in temperatures due to climate change, on the other hand because of the rising living standards in developing countries mean more people will have access to cooling. Cooling has been linked to all 17 SDGs, and affects not only energy use but also health, well-being and productivity. Radiant cooling is gaining popularity as an alternative for conventional, air-based cooling systems. The main advantages of radiant cooling are lower energy requirement for transportation and the ability to use low-grade renewable energy resources such as geothermal cooling.

Building retrofitting is also a significant topic in sustainable development. Currently, while 75% of buildings in European Union (EU) are inefficient according to current building standards, 85-95% of these buildings are still predicted to be in use in 2050. This means retrofitting existing buildings to improve their energy efficiency is vital for reducing the EU's greenhouse gas emissions. Most of the work presented in this thesis relates to a European research project, Geofit, which sought to make retrofitting buildings with geothermal heating and cooling systems viable and cost-effective. Most of the work was done using building energy modelling, and focused on one of the project's pilot sites, in Sant Cugat, Spain. The pilot was selected for showcasing the potential of an innovative high-temperature radiant cooling system, supplied with geothermal energy.

The results showed that retrofitting the building with the radiant cooling system would achieve significant benefits in thermal comfort, reducing the highest temperature reached during the cooling season from 32 °C to 27.9 °C. The fraction of the cooling season, when indoor temperature exceeds 26 °C was reduced from 83% to 23%. The results also show that the radiant cooling system can achieve this improvement with higher efficiency and lower environmental impact than a conventional all-air cooling system.

It should be noted that in the hot and humid climate of Spain, the radiant cooling system has to contend with the risk of water condensing on the surfaces of the cooling panels. This risk can be mitigated in two ways: limiting the system's cooling capacity or dehumidifying the air entering the building. Limiting the cooling capacity leads to thermal discomfort, while dehumidification approximately doubles the system energy use. Therefore, the needs and requirements of the retrofit case need to be carefully evaluated and balanced when planning a retrofit project.

Hållbar utveckling ökar sin betydelse i både den vetenskapliga och politiska agendan. Mot bakgrund av denna utveckling har Förenta nationerna publicerat 17 mål för hållbar utveckling (sustainable development goals, SDG). SDG relaterar till alla aspekter av hållbar utveckling, de viktigaste för denna avhandling är hållbar energi och hållbar industri.

Komfortkyla ökar i betydelse globalt, å ena sidan på grund av en global temperaturökning till följd av klimatförändringen, å andra sidan på grund av den stigande levnadsstandarden i utvecklingsländerna, vilket innebär att fler människor kommer att få tillgång till komfortkyla. Komfortkyla har kopplats till alla 17 SDG, och påverkar inte bara energianvändningen utan även hälsa, välbefinnande och produktivitet. Vattenburen strålningskyla blir allt populärare som ett alternativ till konventionella, luftbaserade kylsystem. De främsta fördelarna med strålningskyla är lägre energibehov för distribution och möjligheten att använda lågvärdiga förnybara energiresurser som geotermisk kylning.

Renovering av byggnader är också ett viktigt ämne inom hållbar utveckling. För närvarande är 75% av byggnaderna i Europeiska unionen (EU) inte energieffektiva enligt nuvarande byggnadsstandarder, och 85-95% av dessa byggnader förväntas fortfarande vara i bruk år 2050. Detta innebär att befintliga byggnader måste renoveras för att uppnå högre energieffektivitet. Detta är avgörande för att minska EU:s utsläpp av växthusgaser. Huvuddelen av arbetet som presenteras i denna avhandling är kopplat till ett europeiskt forskningsprojekt, Geofit, med avsikt att göra eftermontering av byggnader med geotermiska värme- och kylsystem genomförbar och kostnadseffektiv. Det mesta av arbetet gjordes med hjälp av energimodellering av byggnader med fokus på en av projektets pilotplatser i Sant Cugat, Spanien. Byggnaden valdes ut för att visa upp potentialen hos ett innovativt strålningskylsystem med hög framledningstemperatur, försett med geotermisk energi.

Resultaten visar att eftermontering av strålningskylsystemet i byggnaden avsevärt förbättrar den upplevda termiska komforten, och minskar den högsta rumstemperaturen som uppnåtts under kylsäsongen från 32 °C till 27.9 °C. Delen av kylsäsongen, när rumstemperaturen överstiger 26 °C minskades från 83% till 23%. Resultaten visar också att strålningskylsystemet kunde uppnå denna förbättring med lägre energianvändning och miljöpåverkan än ett konventionellt luftbaserade kylsystem.

Det bör noteras att i det varma och fuktiga klimatet i Spanien behöver strålningskylsystemet styras så att kondensation på kylpanelernas ytor undviks. Detta kan uppnås på två sätt: genom att begränsa systemets kylningskapacitet eller genom att avfukta luften som kommer in i byggnaden. Begränsning av kylningskapaciteten leder till ökad termiskt obehag, medan avfuktning fördubblar systemets energianvändning. Därför måste behoven och kraven i renoveringsläget noggrant utvärderas och balanseras när man planerar ett renoveringsprojekt.