akkumulering af køleenergi - aarhus maskinmesterskole...6.2 metode: for at besvare spørgsmålene i...

16/12-13

Peter Christensen

A10535

16/12-13

Akkumulering af køleenergi

Aarhus maskinmesterskole Bachelorprojekt Dec. 2013

Peter Christensen - A10535 Side 2 af 56

Titelblad:

Forfatter: Peter Christensen

Studienummer: A10535

Maskinmesterstuderende på: Aarhus Maskinmesterskole, klasse A11-1 - 6. Semester

Projekttype: Bachelorprojekt

Afleveringsdato: 16/12 - 2013

Fagområde: Køleteknik, Maskinlære

Vejleder: Per Byskov

Projektperiode: 18/10-13 til 16/12-13

Rapportens omfang: 56 sider

Anslag: 75543 anslag

Normal sider af 2400 anslag: 31,5 sider

Bilag: 23 stk., vedlagt på cd-rom.

Praktik sted: Aarhus Universitetshospital, Teknisk afdeling

Nørrebrogade 44, 8000

Aarhus C

Kontaktperson: Hans Bloch, Maskinmester, Teknisk afdeling

Forside kilde: Bilag3 - Afholdelse af FAT test, Johnson Controls side 4.

Underskrift: ________________________________



Abstract:

At the 6th semester on Aarhus School of Marine and Technical Engineering, the semester is divided

into two parts. 2 month internship at a company, and 2 month to write the bachelor project. The

semester ends with a final examination of the bachelor project.

The internship was waken at the university hospital in Aarhus. Aarhus is getting a new university

hospital in Skejby. Now there are three main sections of Aarhus university hospital spread around

the city. But with the new hospital, all the sections are combined to one big hospital, at one

location. The construction has just begun and the new hospital is expected to be completed in

year 2020. The first buildings are already finished in year 2014. The transfer of the sections will

happen gradually as the building are completed over the next 6 years.

My project issue is based on the internship at the hospital and how to accumulate cooling, and

thereby saving money on operating costs. The technical department would like to investigate the

possibility of a accumulating tank with cooling water. With such a tank the hospital could produce

cooling when the power is less expensive at night, and save it in the tank. Then they could use is at

day time when to power is more expensive.

Because the new hospital has not been completed, a similar hospital cooling needs is analyzed and

used to understand the refrigeration needs.

In this report are different solutions of how to accumulate cooling included, such as accumulation

tanks, earth cooling and external cooling. The best solution is attempted found by a economic

point of view, and the payback time on the solution is calculated.



1 Indholdsfortegnelse 2 Forkortelser: ................................................................................................................................... 6

3 Forord: ........................................................................................................................................... 7

3.1 Læsevejledning: ....................................................................................................................... 8

4 Indledning:...................................................................................................................................... 8

5 Problemstilling: ............................................................................................................................... 9

6 Problemformulering: ....................................................................................................................... 9

6.1 Afgrænsning: ......................................................................................................................... 10

6.2 Metode: ................................................................................................................................ 10

7 Beskrivelse af Projektet - DNU:....................................................................................................... 11

8 Kølecentralen og distribution af energi: .......................................................................................... 13

9 Køledistributionsanlæg: ................................................................................................................. 15

10 Køleunits: .................................................................................................................................. 18

10.1 Anlægsbeskrivelse: ................................................................................................................ 18

10.2 FAT-Test: ............................................................................................................................... 19

10.3 SAT-Test: ............................................................................................................................... 20

11 Ammoniak som kølemiddel: ..................................................................................................... 20

11.1 Miljø: .................................................................................................................................... 21

11.1.1 ODP: .............................................................................................................................. 21

11.1.2 GWP: ............................................................................................................................. 21

12 Forventet energiforbrug på DNU: ............................................................................................... 22

12.1 Varmeforbrug: ....................................................................................................................... 22

12.2 Køleforbrug: .......................................................................................................................... 22

13 Analyse af driftsforhold i Skejby:................................................................................................. 23

13.1.1 Usikkerheder: ................................................................................................................. 24

13.1.2 Delkonklusion:................................................................................................................ 24

14 Grundlast: ................................................................................................................................. 25

15 Akkumuleringstanken ................................................................................................................ 25

15.1 Typer: ................................................................................................................................... 27

15.1.1 Trykløs tank:................................................................................................................... 27

15.1.2 Tryktank:........................................................................................................................ 27

15.1.3 Valg af type: ................................................................................................................... 27

15.2 Akkumuleringstanks princip:................................................................................................... 28



16 Elpriser: .................................................................................................................................... 29

17 Parametre til beregning: ............................................................................................................ 30

18 Beregning:................................................................................................................................. 32

19 Dimensionering af akkumuleringstanken: ................................................................................... 33

19.1 Dimensionering med driftstemperatur: ................................................................................... 33

19.1.1 Delkonklusion:................................................................................................................ 34

19.2 Dimensionering med sænket temperatur: ............................................................................... 34

19.2.1 Usikkerheder: ................................................................................................................. 35

19.2.2 Delkonklusion:................................................................................................................ 35

19.3 Dimensionering med glykol: ................................................................................................... 35

19.3.1 Typer af glykol: ............................................................................................................... 36

19.3.2 Valg af Glykol: ............................................................................................................... 37

19.3.3 Parametre til beregning med glykol: ................................................................................ 37

19.3.4 Beregning med glykol:..................................................................................................... 37

19.3.5 Usikkerheder: ................................................................................................................. 38

19.3.6 Delkonklusion:................................................................................................................ 38

20 Økonomisk betragtning:............................................................................................................. 38

20.1 1200 m3 tanken: .................................................................................................................... 39

20.2 450 m3 tanken: ...................................................................................................................... 39

20.3 300 m3 tanken med glykol (70/30) .......................................................................................... 39

20.4 Delkonklusion: ....................................................................................................................... 39

21 Tilbagebetalingstid: ................................................................................................................... 40

21.1 Normal driftscyklus: ............................................................................................................... 40

21.2 Akkumuleringsdriftscyklus: ..................................................................................................... 40

21.3 Beregninger:.......................................................................................................................... 40

21.3.1 Kalkulationsrente: .......................................................................................................... 41

21.3.2 Usikkerheder: ................................................................................................................. 42

21.3.3 Delkonklusion:................................................................................................................ 42

22 Alternative løsninger:................................................................................................................. 43

22.1 Isbank: .................................................................................................................................. 43

22.1.1 Delkonklusion:................................................................................................................ 44

22.2 Grundvandskøling: ................................................................................................................. 44

22.3 Københavns Lufthavn:............................................................................................................ 44



22.3.1 Delkonklusion:................................................................................................................ 46

23 Fjernkøling: ............................................................................................................................... 47

23.1.1 Delkonklusion:................................................................................................................ 49

24 Konklusion: ............................................................................................................................... 50

25 Efterskrift: ................................................................................................................................. 51

26 Kildeliste: .................................................................................................................................. 52

26.1 Bøger: ................................................................................................................................... 52

26.2 Internet sider:........................................................................................................................ 52

27 Bilagsliste: ................................................................................................................................. 54

28 Figurer: ..................................................................................................................................... 55

2 Forkortelser: COP - Coefficient Of Performance - Forholdet med optaget og afgivet effekt.

FAT - Factory Acceptance Test

SAT - Site Acceptance Test

ATES - Aqulifer Thermal Energi System

DNU - Det Nye Universitetshospital

AVA - Affald Varme Aarhus

ODP - Ozone Depletion Potential

GWP - Global Warming Potential

CTS - Central Tilstandskontrol og Styring.



3 Forord: Denne rapport er udarbejdet i samarbejde med Aarhus universitetshospitals teknisk afdeling, hvor

jeg i min afsluttende praktik på sjette semester var i praktik som maskinmester. Her oplevede jeg

en maskinmesters hverdag. I den forbindelse kunne jeg forsøge mig med forskellige typer

arbejdsopgaver, som en maskinmester kan beskæftige sig med. Hospitalet har en del

maskinmestre ansat i deres teknisk afdeling, som en del af hospitalets vedligehold og ledelse

indenfor dette. Praktikperioden varede 50 arbejdsdage, og her fik jeg udstedt forskellige

driftsmæssige opgaver som jeg skulle forsøge at løse.

Rapportens problemstilling tager udgangspunkt i en opgave som hospitalet ønskede at jeg som

maskinmesterpraktikant skulle beskæftige mig med.

En særlig tak skal lyde til de nedenstående personer, der har været behjælpelige med data og

materiale til udarbejdelsen af rapporten.

Hans Hagelkvist block, Maskinmester - Teknisk Afdeling, Aarhus Universitetshospital.

Har arbejdet som maskinmester på Aarhus universitetshospital i 26 år og kender hospitalets

maskineri særdeles godt.

Jonas Bredahl Gregersen, Energi- og Projektkoordinator - Teknisk afdeling, Aarhus

Universitetshospital.

Projektkoordinater på opsætningen af varmepumperne på DNU, Jonas har været behjælpelig med

materiale omkring DNU's varmepumper, samt projekteringsmaterialet fra rådgivergruppen.

Ole Bjerggaard, køleunderviser - Aarhus Maskinmesterskole

Har været behjælpelig med køleteori generelt og anlægsdiagrammer.

Karsten Tügel, Projekt Eng. Knowledgecenter - Aarhus Maskinmesterskole.

Har været behjælpelig med akkumuleringsteori og metoder til akkumulering af energi.

Morten Deding, Product Manager - Building Efficiency, Johnson Controls.

Har udleveret materiale omkring varmepumperne samt været behjælpelig via. mail og telefon

omkring akkumuleringstanke og køling generelt.



3.1 Læsevejledning:

Projektet er udarbejdet til fagfolk på niveau med maskinmestre eller andre fagfolk indenfor

området. Derfor forventes der en hvis form for grundviden omkring køleanlæg og fagets begreber.

Rapporten bør læses som en sammenhængende rapport, da den er forsøgt udarbejdet

efterhånden som ny viden kom frem, og på den måde giver et indblik i projektforløbet. De steder,

hvor der er anvendt kilder, vil det være oplyst via fodnote, og alle kildens informationer vil være at

finde bagerst i rapporten under afsnittet ”Kilder”. Bilag vil være vedlagt på en cd-rom, og

forekommer hovedsageligt i samme rækkefølge, som de optræder i rapporten, for at sikre en

større overskuelighed af materialet.

4 Indledning: Aarhus universitetshospital er i gang med at bygge et nyt supersygehus i Skejby, hvorefter alle tre

nuværende hovedmatrikler i Aarhus (Nørrebrogade, Tage Hansens gade og Skejby) skal samles til

et universitetshospital også kaldet, Det nye universitets hospital (DNU). Byggeriet af DNU er netop

gået i gang og i den forbindelse giver det anledning til en masse nye tanker og ideer omkring

byggeriet af sådan et hospital. De nuværende tre matrikler har, hver deres teknisk afdeling som

det ser ud i dag, men de skal også samles til én ny teknisk afdeling.

DNU har bestilt et køleanlæg til komfortkøling af den nye del af det store sygehus på i alt ca.

370.000 m2. Det eksisterende Skejby sygehus er på ca. 157.000 m2, som integreres i de ca. 216.000

m2 nybyggeri. Det anlæg jeg beskæftiger mig med, skal dog kun levere køleeffekt til den nye

udvidelse på de 216.000 m2. Da det er varmepumper, hvor man udnytter spildvarmen fra

køleproduktionen er det meningen at anlægget skal levere varme til hele det 370.000 m2 store

hospital i de måneder om året hvor det kan lade sig gøre. Efter denne ordre var blevet bestilt hos

Johnson Controls Denmark fik hospitalet en mulighed for at låne penge fra en større lånepulje af

staten, til deres energiforsyningsdel. I den forbindelse ønskede hospitalet, at få undersøgt om der

var mulighed for at spare nogle driftsomkostninger ved, at investere nogle af disse penge i

køleanlægget. Denne rapport er udviklet som et ren teoretisk projekt, da selve sygehuset ikke er

bygget endnu, dog blev de første "custom made" varmepumpeenheder færdige i starten af min

praktikperiode. Derfor kunne jeg opleve en af disse enheder i drift ved Johnson Controls Denmark

på deres testcenter på Christians X's vej 201 i Højbjerg. Her deltog jeg i en "Factory Acceptance



Test" af enheden, også kaldet en FAT. Her skulle Johnson Controls Denmark bevise at de værdier

de havde oplyst ved købet af enheden også kunne leveres af den enhed de havde bygget.

5 Problemstilling: Teknisk afdeling havde selv en opgave de gerne ville have jeg skulle beskæftige mig med. De

ønskede at få afklaret, om det var en mulighed at installere en buffertank til akkumulering af

køleenergi. De havde tænk over, om deres anlæg kunne levere ekstra effekt om natten, hvor

strømmen var billig, og på den måde oplagre en form for billig effekt, der kunne benyttes i de dyre

dagtimer. Anlægget var allerede forsynet med en buffertank til oplagring af varmeeffekt da

anlægget udnytter den varme den producere, for at gøre anlægget mere rentabelt og miljørigtigt.

6 Problemformulering: På baggrund af overstående problemstilling er der udarbejdet en problemformulering, som lyder

som følgende:

Er det muligt at akkumulere overskydende køleenergi, og i så fald hvordan?

For at kunne besvare overstående punkt i problemformuleringen vil følgende forhold undersøges:

Beskrivelse af den kølecentral der skal opsættes på DNU.

Forventet kølebehov på DNU.

Gennemgang af køleanlæggets projekteringsdel/forventede værdier.

Metoder til at akkumulere energi.

Rentabilitet af investering i et akkumuleringsanlæg.

Da DNU først står færdigt i år 2020 vil de behandlede data være forventede værdier, f.eks.

forventet køleeffekt og rørdimensioner. Disse data er oplyst af DNU's projektgruppe, hvor jeg har

fået adgang til noget af projekteringsmaterialet. En analyse af et lignende hospitals køleforbrug vil

blive foretaget, for at sikre oplysningers validitet.



6.1 Afgrænsning:

Jeg vil i rapporten hovedsageligt beskæftige mig med energibesparelser/energilagring som er

relevant for at nedbringe energiforbruget til køling på DNU.

Ombygningen af anlægget samt implementering af ny styring vil ikke blive behandlet, dette

overlades til DNU's projektgruppe, hvis de finder opgaveløsningen interessant.

Da hospitalet ikke er færdigbygget, vil kølemønsteret på det eksisterende hospital i Skejby blive

analyseret og brugt som reference. Isoleringsforskel og genvindingsanlægsforskel på de to

hospitaler vil ikke blive behandlet og antages for at være ens i rapporten.

6.2 Metode:

For at besvare spørgsmålene i problemformuleringen er viden fra diverse kilder behandlet og

anvendt. Viden omkring teorien bag sådan en type køleanlæg er fundet i lærebøger, på internettet

samt hos personale på Aarhus maskinmesterskole. Viden og data til selve projektet er tilegnet hos

personale fra teknisk afdeling på Aarhus universitetshospital , samt fra rådgivergruppen på DNU.

Alle disse informationskilder er benyttet i forskellig omfang for at kunne tilegne sig den

nødvendige viden til projektet. Morten Deding, Projekt manager ved Johnson Controls Denmark

har også været behjælpelig med at levere data på selve køleanlægget og dets opbygning. De

steder, hvor en person er kilden, vil det være oplyst, og en beskrivelse af personerne er foretaget

under overstående afsnit: ”Forord”. Oplysninger og data omkring lovkrav er tilegnet via

internettet, retsinformation.dk.



7 Beskrivelse af Projektet - DNU:1

Figur 1 - Byggeriet af DNU.

Bygninger: Beskrivelse:

Nordlige spor - N1 , N2, N3, N4, N5 Akutcenter, lægevagt, skadecenter og hoved-

neurocenter

Sydlige spor - S1, S2, S3, S4, S5 Kræft og inflammationscenter

Forum Forskning, auditorier, venteområde og butikker

Skurby Entreprenører, kantine, mødelokaler og

informationscenter

To koblingsstationer - (Redundans) Energiforsyning

Blå cirkler Parkeringspladser

C-gang med logistikbro På 4 sal bliver der etableret logistik bro, der går

igennem hele hospitalet.

Nationalt center for partikel radioterapi Her placeres heliport på taget af bygningen.

Gul VVS bygning Her placeres den nye teknikbygningen.

1 internetside: Rådgivergruppen DNU



Aarhus Amtsråd besluttede d. 1 februar 2005 at samle alle hospitalsfunktionerne i et hospital for

at sikre bedre forhold for patienter og personale. Det er ikke optimalt at sprede

hospitalsfunktionerne ud på forskellige matrikler i byen.

Det nye universitetshospital (DNU) er Danmarks historiens største hospitalsopgave. Projektet er

blevet tildelt en ramme 6,35 mia. kroner, hvor det eksisterende Skejby sygehus bygges sammen

med to nye fløje, nord og syd. Det er desuden meningen, at der ved siden af, skal bygges et nyt

psykiatriskhospital. Det forventes at hospitalet er færdigt og fuldt funktionsdygtigt i år 2020. Det

er det meningen, at så snart de første bygninger begynder at stå klar i år 2014, vil man langsomt

begynde at flytte personale derud. Dette er for at flytningen sker så skånsomt som muligt, både

for patienter og personale.

Når DNU står færdigt vil hospitalet være på størrelse med en mindre dansk provinsby. Det vil

samtidigt betyde at det bliver den største arbejdsplads i Aarhus. Det udbyggede hospital vil have

over 9000 ansatte og flere end 4000 patienter dagligt. Hospitalet skal både fungere som

landscenter, basishospital og universitetshospital. Det vil strække sig på en grundareal på over 100

hektar, svarende til mere end 1200 parcelhusgrunde. DNU vil Derfor kunne rumme alle de tidligere

afdelinger af Aarhus universitetshospital på et samlet sted. DNU vil blive fra 4 til 18 etager og

indeholde ca. 9500 rum.2

2 internetside: Rådgivergruppen DNU



8 Kølecentralen og distribution af energi: Et hospital skal holdes korrekt tempereret både sommer og vinter for at sikre et behageligt

indeklima, både for patienter og personale. Da forsyningssikkerhed er ekstremt vigtig på et

hospital, er der gjort meget ud af dette. For at sikre denne sikkerhed på VVS delen er der etableret

en forsyningsring omkring hospitalet med rørføringer til vand, varme og køl. Dette sikrer at der kan

forsynes fra begge sider og ved et nedbrud på ringen kan den sektion lukkes af, og der kan stadig

forsynes fra den anden side. Billedet forneden illustrerer forsyningsringen, og de 14 er

forsyningspunkter der etableres på DNU.

Figur 2 - Distributionsnettet på DNU.



Varmepumperne der leverer kølingen til hospitalets klima, leverer også varme hertil. Disse

varmepumper kan om sommeren levere 100 % af den varmeeffekt hospitalet skal bruge, da

kølebehovet også er stort her. I vinterperioden vil DNU være nødsaget til at tilkøbe varme hos

AVA. Dimensioneringen af transmissionsledningen fra AVA til hospitalets VVS bygning,

dimensioneres sådan, at AVA kan levere 100 % af den nødvendige effekt, hvis hospitalets eget

system skulle få nedbrud.

Hospitalet havde dog ikke penge til at bygge hele denne ring selv. Det betyder at den kolde ring er

bygget og ejet af hospitalet, imens at den varme ring er bygget og ejet af AVA. Det er en rigtig

dårlig ting, set ud fra et driftsøkonomisk synspunkt. Varmepumperne forsyner ved punkt 14 3

ringen med varme, og sælger det til AVA. Herefter køber de i princippet deres egen varme igen

ved de forskellige forsyningspunkter. DNU sælger varmen til AVA for 383 kr/MWh 4, og køber den

igen for 508 kr/MWh5. Dette er en dyr løsning, men nødvendig, da hospitalet ikke havde råd til at

bygge ringen selv.

På den el-tekniske del er der etableret to 60/10 koblingsstationer i hver sin ende af hospitalet, en

af disse stationer kan forsyne hospitalet 100 %, altså et redundant system. Disse stationer er

samtidigt koblet på hver sit transmissionsnet. Dette giver endnu højere sikkerhed, hvis

forsyningsselskabet skulle få problemer ude på nettet. Transmissionsnettet er også etableret

redundant rundt langs forsyningsringen. Dette sikrer, at ved første nedbrud kan sektionen kobles

ud, og der kan forsynes fra den anden side. Ved endnu et nedbrud kan hele den defekte

transmissionsring kobles ud, og den ekstra transmissionsring kan benyttes. I begge

koblingsstationer er der etableret nødgeneratorer. Disse nødgeneratorer kan forsyne hospitalet

100 % med strøm, hvis energiselskabet ikke kan levere strøm til nogle af de to koblingsstationer.

3 Se figur 2 - Distributionsnettet på DNU, side 13

4 Internetside: Varmeplan Aarhus

5 Internetside: Fjernvarme takster



9 Køledistributionsanlæg:

Figur 3 - Ny teknikbygning, DNU

På tegningen6 over rørdiagrammet, vises køledistributionsanlægget i den nye teknikbygning. For

en nemmere forståelse, opdeles varmepumpen i to sider, en varm og en kold side. Først beskrives

den kolde side.

Procesvandet, der kommer fra jordledninger, returnerer til teknikbygningen med en temperatur

på cirka 18 grader. Det første vandet passerer er et vandbehandlingsanlæg, der sikrer at

procesvandet har den korrekte kvalitet. Det er også her, at der efterfyldes med procesvand, hvis

der skulle mangle procesvand i systemet pga. en lækage.

Herefter passerer vandet de tre parallelkoblede pumper, der er styret af frekvensomformere,

hvilket betyder, at de kan variere i hastigheden alt efter behov. Pumperne er parallelkoblet for at

6 Bilag2 - Anlægsopbygning



sikre redundans til anlægget, to pumper kan klare 100 % belastning. Herefter passerer vandet en

veksler til frikølerdelen. Denne del vil kunne bruges om vinteren som en billig måde at afkøle

procesvandet på, men på de fleste tidspunkter af året er udendørstemperaturen for høj til, at

kunne køle procesvandet ret meget.

Efter veksleren kommer vandet hen til den streng hvor de tre varmepumper er placeret. Da to

varmepumper kan klare 100 % belastning, vil der aldrig køre mere end to pumper. Pumperne er

placeret i en slags seriel drift. Ved hjælp af forsyningspumperne på hver enheds forsyningsstreng,

kan de tvinge stort set alt vandet op igennem den første pumpe og dernæst ud på linjen igen.

Herefter passerer vandet igennem den næste forsyningspumpe og på den måde køler de i trin

(f.eks. fra 18 til 15 grader, og så fra 15 til 12 grader). Dette er for at forbedre den samlede COP

ifølge Johnson Controls Denmark7.

Figur 4 - Uddrag af bilag2 - Anlægsopbygning

Som det kan ses på billedet er der ingen afspærringsventil imellem pumperne. Det er ikke

nødvendigt ifølge Johnson Controls Denmark8, da man ved hjælp af forsyningspumperne kan

præge vandets vej så meget, at det ikke er nødvendigt med disse ventiler. Denne

opsætningsmetode er forholdsvis ny, og den skulle give den bedste COP på denne type anlæg.

7 Morten Deding, Projekt manager - Johnson Controls Denmark

8 Morten Deding, Projekt manager - Johnson Controls Denmark



Den varme side fungerer lidt anderledes. Når det afkølede vand på cirka 30 grader kommer retur,

vil det blive suget ned i de to aktive varmepumper, som er parallelkoblet på ledningen. Når vandet

igen er blevet opvarmet til den ønskede temperatur, cirka 70 grader, har vandet flere muligheder.

Enten returnerer det direkte til forsyningen til hospitalet, ellers kan det akkumuleres i den trykløse

varmeakkumulerings tank på 1500 m3, som er opstillet udenfor teknikbygningen.

Når denne tank er fyldt op med varmt procesvand, vil den kunne forsyne hospitalet med varme i

op til to døgn. Dette giver en stor driftssikkerhed. Ved nedbryd sikrer det, at der stadig være er

varme til rådighed. Varmeakkumuleringstanken er forsynet med et kvælstofanlæg, der sikre at

vandet ikke rådner inde i tanken. Det sikres ved at der pumpes kvælstof ind i tanken, som vil fylde

det eventuelle tomrum med kvælstof i stedet for ilt.

Som en ekstra sikkerhed er fjernvarmenettet også koblet på forsyningringen. Dette giver den

fordel, at ved havari kan fjernvarmenettet også forsyne hospitalet 100 % med varme. En anden

fordel ved denne sammenkobling er at overskudsvarme kan sælges til fjernvarmenettet, når

varmepumperne producere mere energi end der er behov for.

Da varmepumpernes primære funktion er at producere køleeffekt til hospitalet, kan man komme i

den uheldige situation, at der om sommeren produceres for meget varme. Der vil være en

begrænset mængde for, hvor meget varmeeffekt fjernvarmenettet kan aftage. Når

varmeakkumuleringstanken er fyldt, vil der kun være en mulighed tilbage. Det vil være at benytte

de fire frikølere, der er placeret på taget af teknikbygningen. Disse fire frikølere på hver 500 kW,

vil kunne bruges til at "brænde" effekten af, sådan at køleproduktionen kan fortsætte. Ud fra et

energimæssigt synspunkt vil det være en dårlig metode, men det kan være en nødvendighed om

sommeren.

Frikølersystemet kan derfor benyttes til to formål. Enten til at afkøle procesvandet om vinteren,

eller til at, "brænde" varmeeffekt af om sommeren. Frikølerene er monteret i et separat system,

som er adskilt via en veksler, sådan at der kun behøves at bruges glykolholdigt vand i

frikølerkredsen. Resten af systemet er rent vand, da man ikke ønsker glykol ind i hospitalets rør,

hvis der skulle opstå en lækage.



10 Køleunits:

Figur 5 - Varmepumpen

10.1 Anlægsbeskrivelse:

Køleanlægget til DNU er et designproduceret anlæg, som er specielbygget efter hospitalets ønsker

og behov. Selve anlægget består af tre varmepumpeunits der er parallelkoblet på

forsyningsstrengen sådan at de kan kobles ind og ud efter behov. I VVS bygningen, hvor disse units

er placeret, er der på forhånd lavet plads og tilkoblinger til to units mere. Det sikrer, at hvis

hospitalet i fremtiden bliver udvidet, og får brug for større kølekapacitet, kan man nemt installere

endnu en unit.



På bilag 49 kan man se varmepumpeenheden, der udnytter spildvarmen fra køleproduktionen til

opvarmning af hospitalet. På den kolde side kommer de 18 grader opvarmet vand fra hospitalet,

og køles ned til 12 grader. På den modsatte side har vi spildvarmen, som opvarmer returvandet fra

omkring 30 oC til cirka 70 oC. For at kunne tilføre vandet så meget energi, skal det igennem en

veksler 4 gange, altså opvarmes det i 4 trin.

Anlægget er opbygget som et to-trins system med ammoniak som kølemiddel. For kort at beskrive

vejen rundt i rørdiagrammet, deler jeg det op i en varm og kold side. Den kolde side hvor, energien

fjernes fra procesvandet, består af en veksler. Denne veksler er placeret på lavtryksseparatoren,

hvor ammoniakken pumpes rundt og fjerner energi fra procesvandet.

Den energi ammoniakken har fjernet fra procesvandet skal tilføres et andet sted, nemlig på den

varme side af varmepumpen. For at beskrive denne side starter jeg ved lavtrykskompressoren.

Dette er en stempelkompressor, der hæver trykket i dets første trin, ned til den åbne mellemkøler.

Den åbne mellemkøler modtager en blanding af væske og damp, da der sker en blanding af det

væske der kommer retur fra Liquid subcooler. Væsken fra mellemkøleren kommer retur til

lavtryksseparatoren, før lavtrykskompressoren. Gassen fra mellemkøleren suges op af

højtryksskruekompressoren, som forøger trykket i trin to. Herefter kommer gassen igennem de

fire vekslere for, at aflevere sin energi og opvarme vandet. Efter denne energiudveksling

returnerer væsken/gas blandingen til mellemkøleren. Her blandes væsken i tanken, og ryger retur

til lavtrykstrinnet. Det gas der nu måtte komme tilbage til mellemkøleren, blandes med gassen fra

lavtrykstrinnet og bliver suget direkte op til højtrykstrinnet igen, og får en tur mere i

højtrykstrinnet.

10.2 FAT-Test:10

Disse køleunits er specieldesignede til formålet, og derved foreligger der ikke konkrete data over

hvad anlægget leverer. I sådanne situationer bliver det afholdt det der kaldes en FAT-Test. FAT står

for: "Factory Acceptance Test". Denne test er til for at dokumentere, at den enkelte unit

overholder de aftale kravspecifikationer, og hermed er klar til levering. Denne test udføres hos

leverandøren i deres testcenter, der kan simulere den forventede belastning. Målinger fra denne

test vil benyttes som data for køleanlægget. 9 Bilag4 - Rørdiagram over anlægget

10 Bilag3 - Afholdelse af FAT test, Johnson Controls



10.3 SAT-Test:

For igen at dokumentere at den enkelte unit også overholder alle de lovede kravspecifikationer på

sitet, vil enheden igen blive testet ved overdragelse til kunden. SAT-Test står for: "Site Acceptance

Test". Dette er for at sikre at de værdier der er bevist i testcenteret stemmer overens med

virkeligheden. Denne test vil dog ikke finde sted før byggeriet er nået så langt at der opstår et

normalt forbrug, altså om 2-3 år.

11 Ammoniak som kølemiddel: 11 12 Ammoniak blev valgt fordi, at hospitalet ønskede et miljørigtigt kølemiddel på deres anlæg. Derfor

stod valget imellem CO2 og ammoniak, hvor ammoniak blev valgt. Ammoniak er et prisbilligt

produkt, da det giver en rigtig god varmefylde i forhold til mængden af kølemiddel. Derfor kan

man have mindre rørdimensioner, mindre køleflader og mindre kompressorer, da der ikke skal

transporteres en så stor mængde igennem systemet. Ammoniak er dog ikke helt ufarligt, det er en

farveløs gas med en kraftig stinkende lugt. Gassen er en basisk gift af ætsende art, der er skadelig

for både mennesker og dyr og planter. I værste tilfælde kan man dø, hvis man opholder sig i et

rum med for meget ammoniak. Dette kan normalt kun lade sig gøre ved uheld, da personer

normalt vil forlade et lokale allerede ved små mægter ammoniak pga. den stærke lugt. Desuden vil

man føle irritation i øjne og luftveje, inden at koncentrationen bliver skadelig. For at sikre at man

ikke kan befinde sig i et rum og pludselig blive udsat for store koncentrationer af ammoniak pga.

en bristet sikkerhedsventil, skal alle sikkerhedsventilernes rørføringer, føres ud igennem

bygningen sådan at ammoniakken sendes ud i det fri.

Nogle af ulemperne ved ammoniak er at det ikke kan transportere smøreolie med rundt i

systemet, derfor skal der laves ekstern smøring af kompresserne. Derudover nedbryder ammoniak

kobber, så det skal sikres at der ikke anvendes kobberrør eller samlinger i systemet.

11

Eigil Nielsen - Noget om køleteknik, Bind1 - side 237 12

Eigil Nielsen - Noget om køleteknisk, Bind2 - side 120-122



11.1 Miljø:13

11.1.1 ODP:

Dette er en betegnelse der bruges til at bestemme, hvor miljørigtigt et kølemiddel er.

Ammoniak er et godt miljørigtigt kølemiddel fordi, at det på ingen måde er skadeligt for miljøet.

Det har en ODP (Ozone Depletion Potential) på nul. ODP-værdien for et stof, er en værdi, der

betegner, hvor ødelæggende stoffet er for ozonlaget. OPD for stoffet "x" er forholdet imellem den

totale mængde ozon der bliver ødelagt af 1 kg af stoffet "x", og mængden af ozon ødelagt af CFC -

11 (Trichlorofluoromethane, også kaldet freon-11)

OPD angiver den ozonnedbrydende virkning af stoffet i hele stoffets levetid i atmosfæren.

11.1.2 GWP:14

Derudover har ammoniak også en GWP (Global Warming Potential) på nul. Hvilket gør det

miljøvenligt. GWP beskriver, hvor kraftigt en drivhusgas påvirker drivhuseffekten.

GWP er svær at beregne korrekt, da den forholder sig til forholdet af koncentrationen over tid. Når

GWP beregnes er det i forhold til CO2, som IPCC har sat til 1. (Intergovernmetal Panel on Climate

Chance)15

For eksempel har methan (CH4), en GWP på 25 over en tidshorisont på 100 år. Det vil sige, hvis der

udledes 1 ton methan, vil det have samme effekt på drivhuseffekten som 25 ton CO2 vil have på

100 år. GWP tager altså forbehold for to ting. Det første er, hvor lang tid gassen befinder sig i

atmosfæren, og det andet er den given mængde gas, og dens evne til at forskyde

strålingsbalancen i forhold til CO2. Altså vil en gas med samme RF (Den globale strålingseffekt) og

levetid, havde en GWP på 1. Hvis en gas har længere levetid end CO2 er GWP > 1, og hvis levetiden

er kortere er GWP < 1. På samme måde opfører strålingseffekten sig, hvis den har en større

strålingseffekt end CO2 vil GWP > 1, og hvis den er mindre vil GWP < 1.

13

Internet side: IPCC, Climate Change 2007 14

Eigil Nielsen - Noget om køleteknik Bind1, side 275 15

Internet side: IPCC, Climate Change 2007



12 Forventet energiforbrug på DNU:16 Ud fra udleveret materiale fra Jonas Bredahl Gregersen, som er energi- og projektkoordinater på

DNU, er det muligt at beregne et forventet forbrug på varme og køl. Da DNU forventes at kunne

sælge overskudsvarmen fra varmepumperne var det årlige varmeforbrug beregnet. Ud fra disse tal

og oplysningerne om varmepumpernes COP, kan det forventede køleforbrug beregnes.

12.1 Varmeforbrug:

Figur 6 - DNU varmebehov

12.2 Køleforbrug:

Figur 7 - DNU kølebehov17

16

Bilag5 - Årsvarmebehov DNU 17

Bilag6 - Beregning af kølebehov

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Varme fra AVA (MWh)

Varme fra DNU (MWh)

0

500

1000

1500

2000

2500

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Køleforbrug (MWh)

Køleforbrug (MWh)



13 Analyse af driftsforhold i Skejby:18 Skejby hospital har siden 2012 foretaget en log over deres elforbrug på kølegården. Ud fra dette

kan jeg ved hjælp af en smule antagelser, omregne det til et køleforbrug. Når der opstår en

antaget værdi, vil det være oplyst i beregningen. Der blev arrangeret et besøg på Skejby hospital

for at indsamle materiale og værdier omkring hospitalets køleforbrug. Dette besøg foregik

sammen med hospitalets køleteknikker, Jørgen Frederiksen som har været ansat på Skejby

hospitalet i en lang årrække, og var med til vælge og opstille det eksisterende anlæg på Skejby

hospital. Ud fra målinger og aflæste værdier fra hospitalet CTS system kunne de følgende

beregninger foretages.

Skejbys kølecentral har en kapacitet på 2500 kW, og består af to varmepumpe-enheder med en

COP på minimum 3.6, samt 10 Chiller enheder med en COP på minimum 5. Ud fra disse tal er en

samlet COP på 5 valgt for anlægget. Denne COP er benyttet i beregningerne. 19

For at kunne se forbruget over et helt kalender år, er tallene fra 2012 brugt.

Ud fra overstående kurve vises det hvorda n hospitalet har en grundlast til køl, på cirka 110.000

kWh-el,(Illustreret med en blå streg), hvor resten af lasten(over den blå streg) går til komfort

køling som påvirkes af udetemperaturen.

18

Bilag7 - Elforbrug kølegaard SKS 2012 19

Bilag19 - Energieffektiv køling

Figur 8 - Elforbrug kølegaard SKS 2012



Ud fra et interview med Jørgen Frederiksen, der er køleteknikker på Skejby Hospital, var det

muligt, at indsamle materiale omkring hospitalets køleforbrug og kølerytme. På de indsamlede

værdier ses der at et hospital har en nogenlunde jævn grundlast.

13.1.1 Usikkerheder:

De forventede værdier til DNU's køleforbrug antages for at være korrekte, men det vides ikke med

sikkerhed før hospitalet er bygget, og taget i brug. Disse tal er dog det tætteste man kan komme,

det fremtidige forbrug. DNU's varmepumper er dimensioneret ud fra disse forventede tal og

derfor bruges disse tal som aktuelt forbrug. DNU har dog sikret plads til udvidelse, hvis det viser

sig at det forventede forbrug er for lavt.

Skejby hospital har kun foretaget logning på deres kølegård siden 2012. Tallene ville være mere

valide, hvis der var foretaget logning i flere år. Dette ville vise om hospitalets forbrug er fast eller

stigende.

13.1.2 Delkonklusion:

Efter den nye viden er indsamlet og behandlet vil der blive regnet med en grundlast på DNU på

1.000.000 kWh-køl/måned (Se kurve under afsnittet, forventet køleforbrug på side 22). Dette

vurderes at være korrekt efter besøget på Skejby, samt interview med Jonas Bredahl Gregersen,

som er energi- og projektkoordinater på DNU.



14 Grundlast: Til senere beregning fastslås grundlasten således.

1.000.000 kWh-køl/måned20

Herefter beregnes grundlasten pr. dag. Dette gøres ved at tage det årlige forbrug og dividere med

årets 365 dage.

Herefter kan forbruges pr. time beregnes ved at dividere med 24 timer.

Dette tal bruges i resten af rapporten som DNU's grundlast, og bekræftes af Jonas Bredahl

Gregersen, som er energi- og projektkoordinater på DNU.

15 Akkumuleringstanken21 Da hospitalet ønsker en beskrivelse af en akkumuleringstank til akkumulering af køleenergi, vil

denne løsning først blive belyst. Herefter vil eventuelle egne alternative ideer blive belyst.

Akkumuleringstanke bliver brugt til flere formål, de fleste kender dem i ganske små størrelser

placeret i hjemmet, hvor ens varme brugsvandvand oplagres i en tank. Dette princip bruges dog

mest i sommerhuse og huse uden fjernevarme tilslutning. Fjernvarmeværker bruger også meget

denne type tanke. Det skyldes at kedlernes virkningsgrader, emissioner og olieforbrug er bedst ved

en høj belastning, også kaldet driftssetpunktet. Når belastningen så er lavere akkumuleres varmen

i tankene til senere brug. Dette sikrer altså den bedste drift på kedlerne. Hospitalet er allerede

forsynet med en akkumuleringstank til varme, da der forventes en overproduktion af varme, når

de skal producere meget køleeffekt i sommermånederne.

Ved opsætning af sådan en tank overdimensioneres den normalt for at sikre at størrelsen stadig

passer ved en udvidelse af anlægget. Den samme tanke er der foretaget på hospitalets

teknikbygning, hvor der både er lavet plads til udvidelse af varmepumperne samt plads til ekstra

frikølere på taget.

20

Figur7 - DNU kølebehov 21

Internetside: F.W. Rørteknik



Når der tænkes akkumuleringstank til køl, er der fire ting en akkumuleringstank kan bruges til:22

1. Oplagre køleenergi til senere brug.

2. Da det tager denne type køleanlæg cirka 10 min at komme fra

minimumsbelastning(opstart) til maksimumbelastning (Driftsklar) kan en

akkumuleringstank benyttes i det tidsrum, indtil nummer to enhed er klar.

3. På et anlæg, som har mange start og stop vil en akkumuleringstank fjerne nogle af disse

stop, da man vil akkumulere en mængde energi og så bruge den imens anlægget er

stoppet. Derved vil der gå længere tid før det behøver at starte igen.

4. Hvis man skal bruge meget køleeffekt, men kort tid. Så kan det betale sig at have et mindre

anlæg der oplagrer effekt, hvorefter den store mængde oplagret effekt kan bruges i den

relative korte tid hvor det kræves. Dette system bruges ofre på mejerier og udformes som

et isvandsanlæg.

I dette tilfælde er det hovedsageligt punkt et der er opfyldt i et forsøg på at spare penge på

køleproduktions i de dyre el timer. Dog vil sådan en tank også kunne benyttes imellem opstart af

forskellige enheder, eller skift imellem enheder.

22

Morten Deding, Projekt manager - Johnson Controls Denmark



15.1 Typer:

Der findes to typer akkumuleringstanke, enten en trykløs tank eller en tryktank.

15.1.1 Trykløs tank:

En trykløs tank er en tank, der er placeret over forsyningsrørenes niveau. Dette medvirker til, at

det statiske tryk i tanken, er med til at levere/presse procesvandet ud til forbrugerne. I denne

type tank dannes der ilt i tanken når vandniveauet ændre sig i tanken, på grund af varme/kulde

udvidelser. Derfor er det nødvendigt med et kvælstofanlæg, der sikre at toppen af tanken er fyld

med kvælstof og ikke ilt. Dette er for at sikre mod korrosion i tanken, og at vandet ikke rådner.

15.1.2 Tryktank:

En tryktank er en tank der placeres under forsyningsrørene, dette betyder at det statiske tryk vil

tvinge vandet ned i tanken, og på den måde vil den altid være 100 % fyldt. Derfor kan man spare

kvælstofanlægget på denne type. Det kræver dog nogle større pumper, da vandet skal pumpes op

af tanken når det skal bruges, samt skal tanken konstrueres til at kunne holde til trykket.

15.1.3 Valg af type:

Da det er en akkumuleringstank til køleenergi virkede en tryktank som en oplagt mulighed, da man

kunne grave tanken ned og på den måde isolere tanken bedre. Denne mulighed vil dog kun være

rentabel op til en hvis størrelse, da der er grænser for stor en tank det kan betale sig at grave ned.

Tanken om en tryktank blev dog udelukket efter et nærmere kig på teknikbygningens placering.

Denne bygning er placeret højere end hospitalet, altså forbrugeren. Derfor ville man skulle placere

tanken nede ved hospitalet for at det kunne lade sig gøre, og det ønskes ikke. Derfor ville den

optimale tank være en trykløs tank placeret ved teknikbygningen.



15.2 Akkumuleringstanks princip: 23

Formålet med en akkumuleringstank er, som navnet lyder at

akkumulere energi i en tank. Da varme stiger op, vil tanken

fyldes tanken i bunden og det "varme" vand tages ud i toppen

som vist på billedet. Der vil opstå en skillefalde imellem det

varme og det kolde på omkring 0,5-1 meter, alt efter tankens

størrelse. Vandet ledes ind igennem en defuser, for at sænke

hastigheden på vandet, sådan at den fyldes langsomt nedefra.

Har vandet en for høj hastighed, vil der ske en form for

omrøring af tanken via turbulente strømninger. Det vil betyde

at hele tanken vil få den samme middeltemperatur. På tanken

placeres der temperaturfølere op langs siden, samt en

flowmåler på vandet. Ved hjælp af disse målinger kan SRO

styringen beregne, hvor meget energi der er oplagret i

tanken.

På figur9 ses temperaturfølerne TT, samt niveauføleren LT og kvælstof forsyningen i toppen via en

magnetventil M.

Til forståelse af princippet er følgende

skitse konstrueret. På figur10 ses det,

hvordan det kolde medie fyldes nedefra,

samtidigt med at det varmere medie

"presses" ud ved hjælp af den naturlige

forskel i varmfylden, på grund af

temperaturforskellen. Når tanken er fyldt

kan det gemmes til senere brug. Når

energien skal benyttes vendes princippet, og

det kolde medie pumpes ud i bunden imens det varme tilføres i toppen.

23

Internetside: Korttidslagring af varmt vand i tanke

Figur 9 - Akkumuleringstank

Figur 10 - Akkumuleringsprincip



16 Elpriser:24 For at kunne beregne størrelsen på denne en tank, vil den første undersøgelse koncentrere sig om

elpriserne, da tiden for denne akkumulering skal foregå i de billige timer om natten. Ud fra kurven

forneden kan man se at det er fra 24:00 til 05:30 at denne akkumulering skal foregå. En analyse

over elpriserne er foretaget via nordpoolspot og kurven viser en uges elpriser.

Figur 11 - Elpriser

24

Internetside: Nordpoolspot



17 Parametre til beregning: Da varmepumperne allerede er bestilt og opførelsen er begyndt, vil størrelsen på

akkumuleringstanken beregnes på følgende måde.

Anlægget består af tre varmepumper der kan levere 1,5 MW køl pr. enhed 25, og to af disse

enheder skal kunne levere 100 % belastningen. DVS. at den sidste enhed giver 50 % redundans til

anlægget, men samtidigt vil den kunne bruges til at akkumulere energi. I nogle situationer vil én

enhed kunne levere hele effekten, men da de to enheder køre i seriel drift, vil dette driftsscenarie

ikke blive belyst.

Anlæggets rørføringer ombygges sådan at ved hjælp af skifteventiler kan en enhed "kobles ud" af

hospitalskredsen, og derved akkumulere energi, sådan at denne energi kan benyttes i det dyre

timer. Denne adskillelse er nødvendig, hvis der skal akkumuleres temperaturer under 12 oC, da

det er den ønskede fremløbstemperatur.

Præcis hvordan denne rørføring skal konstrueres vil der ikke blive behandlet, men en princip

tegning over anlægget ses forneden. Rørføringen skal laves således , at alle enheder kan kobles

sammen, eller kobles ud, uafhængigt af hinanden.

25

Bilag3 - Afholdelse af FAT test, Johnson Controls , side 2

Figur 12 - Principtegning(18-12)

18 grader

Forbrug

12 grader

Enhed 1 Enhed 2 Enhed 3

Tank

12

grader



De røde pile illustrere forsyningskredsen, de blå illustrere akkumuleringskredsen. Når det så

ønskes at benytte det akkumulerede energi benyttes de sorte rør, og på den måde forbindes de to

kredse.

Til dimensioneringen af akkumuleringstanken er der foretaget følgende antagelser og faste

parametre er fastlagt.

Der vil ikke blive beregnet på varmetab fra tanken og rør. Altså vil virkningsgraderne i

beregningerne blive sat til 100 %.

For videre beregning bruges der følgende værdier:

Specifik varmkapacitet for vand:

26

massefylde for vand:

27

I dette beregningseksempel sættes frem og retur temperaturerne til de samme som

driftstemperaturerne.

Fremløbstemperatur: 28

Returtemperatur: 29

Anlægget sættes til at køre i fem en halv time:

Det er den energi en varmepumpe vil kunne akkumulere i de fem en halv billige nattetimer.30

26

A. B. Lauritsen, S. Grundtoft og A. B. Eriksen - Termodynamik, side 244 27

A. B. Lauritsen, S. Grundtoft og A. B. Eriksen - Termodynamik, side 244 28

Bilag2 - Anlægsopbygning 29

Bilag2 - Anlægsopbygning 30

Se i foregående afsnit om Elpriser på side29



18 Beregning: Til dimensioneringen af akkumuleringstanken bruges nedenstående formel, hvor en række

parametre er fastlagt. Denne formel er brugt i teoriundervisningen, og bekræftes at være ideel

efter dialog med køleunderviser på AAMS Karsten Tugel.

31

Da det er volumen af tanken der ønskes, skal udtrykket for massen korrigeres.

32

Delta temperatur, er forskellen mellem temperaturen på fremløb og retur ledningen.

For at kunne beregne effekten per time skal formlen også korrigeres for tid.

Formlen vil derefter se sådan ud:

Derefter isoleres massen:

For at fastslå den færdige formel korrigeres massen for densiteten, så volumen findes.

Nu er den formlen færdig sådan, at enhederne passer. Energien indsættes i kWh. Se nedenstående

enhedsanalyse.

31

Arly Nielsen - Mekanisk Fysik og varmelære side 182 32

A. B. Lauritsen, S. Grundtoft og A. B. Eriksen - Termodynamik, side 15



19 Dimensionering af akkumuleringstanken: Tankens dimension vil blive belyst ud fra tre forskellige idéer.

1. Akkumulere ved driftstemperaturen og køre med en delta temperatur på (18-12), Dette vil

betyde at vi kan akkumulere energi uden den store opbygning, eller separation af enheder.

2. Adskille enhederne i to kredse via en veksler, og derved køre en enhed med lavere

temperatur, imens den akkumulerer. Her vil der blive brugt en delta temperatur på (18-2)

3. Adskille akkumuleringstanken totalt via vekslere, dette vil betyde at der kan tilføres glykol i

tanken, og køre endnu længere ned i temperatur. Denne temperatur kendes ikke endnu,

og vil blive behandlet under afsnittet: Dimensionering med glykol.

19.1 Dimensionering med driftstemperatur:




Da en akkumuleringstank på denne størrelse vil være en betydelig stor investering, vil der

undersøges alternative metoder til at oplagre samme mængde energi, med en mindre tank. Det vil

kunne lade sig gøre ved at hæve delta temperaturen på vandet. Hvis vandet skal under 0 oC vil det

kræve at vandet blandes med en form for frostvæske, for eksempel glykol. I praksis vil man ikke

køre under 2 oC uden frostsikring.33

19.2 Dimensionering med sænket temperatur:

En alternativ mulighed kunne være, at opdele driftsanlæg og akkumuleringsanlæg 100 %, sådan at

under akkumuleringsfasen, køre de ved forskellige temperaturer. Sådan at akkumuleringsanlægget

kører med lavere setpunkt, for eksempel 2 oC. Det er dog vigtigt, at denne opdeling sker via

skifteventiler sådan, at det kan skiftes tilbage igen ved nedbrud. Derved sikres de 50 % redundans,

og ved nedbrud på et af de to driftsanlæg, kan ventilerne skifte om og akkumuleringen stoppes, og

driften sikres. Samtidigt vil den mængde energi man har nået at akkumulere inden nedbruddet,

kunne bruges under omskiftningen af anlæg.

Ved hjælp af en veksler i akkumuleringstanken og en pumpe der s tyrer cirkulationsmængden, vil

det sikre, at der ikke vil forekomme en fremløbstemperatur på under 12 grader.

Ved et setpunkt på 2 oC vil beregningen se således ud. Jeg antager her at anlægget stadig leverer

1,5 MW. De 1,5 MW er kun påvist i FAT-testen ved temperaturerne 18-12 oC.

33

Morten Deding, Projekt manager - Johnson Controls Denmark




Når temperaturen sænkes betyder det, at anlægget skal arbejde mere og det vil koste mere

energi. Derfor vil der opstå lidt usikkerhed om beregningen, når det antages at anlægget leverer

samme effekt.


Ved at sænke temperaturen til 2 oC, halveres størrelsen på tanken. Denne metode vil dog kræve

en lidt større ombygning af anlægget, samt styringen hertil, da anlægget skal køre med forskellige

setpunkts.

19.3 Dimensionering med glykol:34

Når der tilføres glykol i vandet er der nogle flere parametre der skal fastsættes, forud for en

beregning. Glykolen vil ændre vandet egenskaber, men det kan beregnes ud fra glykolens

datablad. Denne metode kræver også en 100 % adskillelse, af det vand der cirkulere på hospitalet

og tankens glykolvand. Dette er for at sikre, at vi stadig har de korrekte fremløbstemperaturer til

hospitalet, og samtidigt vil det være alt for dyrt at have glykol i hele kølekredsen.

34

Bilag8 - Miniguide glykol

12 grader

18 grader

18 grader

Forbrug

12 grader


Tank

2 grader

Figur 13 - Princip tegning (18-02)



19.3.1 Typer af glykol:35

Da der findes flere forskellige typer af glykol, omhandler dette afsnit at fastlægge, hvilken type,

der er optimal for denne type tank. De tre typer er:

1. High Protection Ethylenglykol:36

Denne type glykol har de rigtige egenskaber omkring frostsikring og korrektionsbeskyttelse.

Samtidigt er det den billigste. Ethylenglykolen har dog en væsentlig ulempe, den er

klassificeret som sundhedsskadelig og anbefales ikke, hvor der ikke er sundhedsmæssig

risiko ved udslip og spild.

2. High Protection Porpylenglykol:37

Propylenglykol er ikke omfattet af miljøministeriets mærkningsregner og er velegnet til

brug, hvor der ønskes et ikke giftigt produkt. Propylenglykol har de samme gode

egenskaber indenfor frostsikring og korrektionsbeskyttelse som ethylenglykolen har, dog er

det en smule dyrere.

35

Internet side: AquaTech 36

Bilag10 - High-Protection-Ethylen 37

Bilag11 - High-Protection-Propylen

Figur 14 - Principtegning(18-(-10))

En veksler

adskiller

kredsen

12 grader

18 grader

18 grader

Forbrug

12 grader


Tank

-10

grader



3. Surpreme Protection Propylenglykol:38

Dette produkt har nogle ekstra gode egenskaber, hvis der ønskes et ikke giftigt og

fødevareaccepteret produkt. Det har de bedste egenskaber inden for

korrosionsbeskyttelse og beskyttelse mod galvanisk tæring. Glykolen indeholder en

stabilisator, der gør glykolen mindre påvirkelig over for ilt, og dermed forlænger levetiden

væsentligt. Denne glykol er dog væsentligt dyrere end de foregående glykoler.

19.3.2 Valg af Glykol:39 40

Ud fra datablade, på de tre glykoler og deres egenskaber er High protection propylenglykolen

valgt. Dette skyldes, at hospitalet igennem hele projektet har givet udtryk for, at de ikke ønsker

miljøskadelige kølemidler i deres køleanlæg. Dog var der ikke grundlag for at vælge den dyreste

surpreme, da anlægget ikke skal i kontakt med fødevarer. Valget er bekræftet efter samtale med

Kim Toft Hansen fra Aquatech, som står for salg og Service af netop disse glykoler. Derfor

betragtes dette valg som det optimale.

19.3.3 Parametre til beregning med glykol:

Da glykol ændre vandet egenskaber er der her taget højde for dette.

Både vandets c værdi, og ρ ændre sig.

41

Setpunktet er valgt til -10 oC, med en glykol blanding på 30/70. Den opblandede ρ og c værdi er

beregnet med forholdsregning. Det antages at varmepumperne stadig leverer 1,5 MW ved dette

setpunkt.

42

19.3.4 Beregning med glykol:

38

Bilag12 - SupremeProtectionGlycol 39

Bilag9 - Valg af glykol (E-mail med Kim Toft Hansen, Salg og service - Aqua Tech) 40

Bilag13 - Prisliste-glykol 2013 41

Bilag11 - High-Protection-Propylen 42

Internet side: formel.dk




I overstående beregninger er nogle faktorer ikke medregnet. Virkningsgrader på diverse vekslerne

samt energitab til omgivelserne. Energitab til omgivelserne vil være svingende alt efter

udetemperaturen. En tank, der er placeret udenfor vil afgive energi om sommeren, hvor tanken er

koldere end ude temperaturen, men om vinteren vil det være omvendt i de kolde måneder, hvor

udentemperaturen er lavere end procesvandets. En temperaturdifferens af denne størrelse vil

højst sandsynligt ikke være mulig på denne type anlæg uden en større ombygning. Det vil også

kræve meget mere effekt af anlægget, at levere denne lave temperatur.


Efter de tre beregninger er foretaget, findes den mest optimale løsning. Det gøres ud fra en

økonomisk betragtning. I nedenstående afsnit vil en cirka pris blive beregnet.

20 Økonomisk betragtning: Prisen på akkumuleringstanken er beregnet ved hjælp af tal udleveret af Jonas Bredahl Gregersen,

som er energi- og projektkoordinater på DNU. De tal jeg ønskede er fundet ud fra priserne på den

eksisterende tank. Denne prisliste indeholder fortroligt materiale i sin fulde udstrækning, og derfor

bliver kilden til disse oplysninger Jonas Bredahl Gregersen, og ikke selve prislisten. Prisen på

ombygning af rørføringer er ikke medtaget.

Priser på eksisterende 1500 m3 tank:43

Varmelager komplet, ekskl. profilerede aluminiumsplader 1,620,000.00

Beklædning af varmelager 1,787,000.00

1500 m3 vand44 60,000.00

Pris tank: 3,467,000.00

Kvælstofanlæg, alt inkl. 214,000.00

Komplet pris: 3,681,000.00

For videre beregninger er det antaget at der er et lineært forhold imellem pris og størrelse.

Kvælstofanlægget er dog sat som en fast værdi, i de tanke uden glykol. Posten, "beklædning af

varmelager" er meget dyr, men det er besluttet af arkitekten, at tanken skal se sådan ud. Derfor

medregnes denne pris også.

43

Jonas Bredahl Gregersen, Energi - og Projektkoordinator 44

Internet side: Aarhus Vand



20.1 1200 m3 tanken:45

Varmelager komplet, ekskl. profilerede aluminiumsplader 1,296,000.00

Beklædning af varmelager 1,429,600.00

1200 m3 vand46 48,000.00

Pris tank: 2,773,600.00



20.2 450 m3 tanken:47

Varmelager komplet, ekskl. profilerede aluminiumsplader 486,000.00

Beklædning af varmelager 536,100.00

450 m3 vand48 18,000.00

Pris tank: 1,040,100.00



20.3 300 m3 tanken med glykol (70/30)49

Varmelager komplet, ekskl. profilerede aluminiumsplader 324,000.00

Beklædning af varmelager 357,400.00

300 m3 glykol(30/70)50 2,070,000.00

Pris tank: 2,751,400.00



20.4 Delkonklusion:

Ud fra overstående beregninger ses det at tanken på 450 m3 vil være klart billigst. Denne tank vil

være den optimale løsning på problemstillingen om en akkumuleringstank til køleenergi.

45

Bilag14 - Priser på akkumuleringstanke 46

Internet side: Aarhus Vand 47


Internet side: Aarhus Vand 49


Bilag13 - Prisliste-glykol 2013



21 Tilbagebetalingstid:51 Dette er en løsning for at spare penge på driftsomkostninger, derfor vil tilbagebetalingstiden være

en væsentlig faktor, der påvirker om ideen er fornuftig. Da elpriserne varierer en del, er

gennemsnitsprisen på de billigste og dyreste timer, beregnet over en uge.

Driftssituationerne er antaget således:

21.1 Normal driftscyklus:

Forbruget og anlægget er designet således, at en varmepumpe vil kunne klare forbruget i de

koldeste 6 måneder, imens at der skal benyttes to varmepumper i de varmeste 6 måneder.

21.2 Akkumuleringsdriftscyklus:

I de 6 kolde måneder vil en varmepumpe kunne klare grundlasten imens at en varmepumpe

akkumulerer. Når den akkumulerede energi skal benyttes kan begge varmepumper slukkes.

I de 6 varme måneder vil to varmepumper klare grundlasten imens en varmepumpe akkumulere.

Når den akkumulerede energi skal benyttes, bruges buffertanken som grundlast og en

varmepumpe kan tage sig af det forhøjede sæson forbrug.52

Det betyder, at forskellen på energiforbruget er én varmepumpes energi, hvis vi vælger at benytte

denne akkumuleringsdriftscyklus.

21.3 Beregninger:

De billigste timer er fra: 00:00 til 05:30, hvor der akkumuleres.

For at beregne hvor mange timer det svare til bruges grundlastsforbruget på 1,37 MWh .53

Den akkumulerede energi er i tanken er: 8,25 MW54

51

J. Waarst og K.E. Bang, Erhvervsøkonomi - Videregående Uddannelser side 264 52

Se figur7 - DNU kølebehov 53

Se afsnittet: Grundlast på side 24 54

Se afsnittet: Parametre ti l beregning på side 30



Det er herefter antaget, at både tiden på akkumuleringen, og den tid den benyttes er 6 timer, da

tallene er så tæt på hinanden.

De dyreste 6 timer er fra: 15:00 til 21:00.

I Bilag 15 - Hourly elpriser, ses er en differens på cirka 180 kr/MWh-el beregnet imellem de dyre

timer og de billige.

En varmpumpes forbrug er cirka 0,48 MW55

21.3.1 Kalkulationsrente:56

Når man foretager en investering som denne, skal der fastlægges en kalkulationsrente. Den

fastlægges ud fra, hvor stor risikoen er ved investeringen, inflationen og tidshorisonten.

Finansministeren har i maj 2013 sænkes denne kalkulationsrente i Danmark til 4 % på projekter de

første 35 år, for at fremme miljø og energirigtige projekter.57

År (Besparelse) 4 %

Netto

betalingsstrøm: Faktor Nutidsværdi: Akkumuleret nutidsværdi:

1 -1,254,100.00 1 - 1,254,100.00 - 1,254,100.00

2 189,252.50 0.9615 181,973.56 - 1,072,126.44

3 189,252.50 0.9246 174,974.57 - 897,151.87

4 189,252.50 0.8890 168,244.78 - 728,907.08

5 189,252.50 0.8548 161,773.83 - 567,133.25

6 189,252.50 0.8219 155,551.76 - 411,581.49

7 189,252.50 0.7903 149,569.00 - 262,012.49

8 189,252.50 0.7599 143,816.35 - 118,196.15

9 189,252.50 0.7307 138,284.95 20,088.80

10 189,252.50 0.7026 132,966.30 153,055.10

11 189,252.50 0.6756 127,852.21 280,907.30

12 189,252.50 0.6496 122,934.82 403,842.12

55

Bilag3 - Afholdelse af FAT test, Johnson Controls , side 2 56

Internet side: Regeringen sænker endelig kalkulationsrenten 57

Bilag16 - Tilbagebetalingstid - Akkumuleringstank




Prisen på opbygning af diverse rørsystemer er ikke medregnet, samt prisen på at omprogrammere

styringen og indkøring af programmet. Beregningen af besparelsen er foretaget efter analyse af de

nuværende elpriser, men da fremtidens elpriser er svære at forudse, er størrelse på den

besparelse umulig at fastsætte.

Placeringen af tanken er ikke endeligt vedtaget, her kan der foretages en stor besparelse på

tanken. Arkitekten har besluttet at denne type tanke, som er placeret udenfor, skal beklædes med

de meget dyre profilerede aluminiumsplader. Denne beklædning kan måske udelades, hvis

arkitekten tillader det, og accepterer en anden form for beklædning. En anden løsning kunne være

at nedgrave tanken, det vil dog også være en dyr løsning.

I beregningen er der ikke taget højde varme salg til AVA, Det skyldes at hospitalet køber varmen

igen til eget forbrug.

Efter at denne temperaturdifferens blev valgt, blev et interview med Morten Deding fra Johnson

Controls Denmark arrangeret. Han var behjælpelig med, at beregne faktuelle tal på denne type

varmepumpe, hvis temperaturen ændres efter mit forslag. Her vises det at køleeffekten ville falde

fra 1500 kW til 1200 kW. COP'en vil falde fra 3,1 til 2,3.58 Det vil også resultere i, at anlægget

bruger mere strøm, 0,51 MW. Det vil betyde, at akkumuleringstanken vil være en smule

overdimensioneret, da anlægget leverer den mindre effekt.


Efter endt beregning påvises det at en akkumuleringstank af denne størrelse vi l være tilbagebetalt

på cirka 9 år. På grund af diverse usikkerheder, der ikke er medregnet, vil en tilbagebetaling tid på

11-12 år være mere sandsynlig. Det forventes ikke at denne ombygning vil koste mere end de

400.000 kr., som er besparelsen ved 12 år. Denne tidshorisont er acceptabel og påviser et godt

grundlag, for etableringen af en akkumuleringstank. Nærmere beregninger omkring placering og

ombygning bør dog foretages, inden ideen endeligt kan fastslås som værende ideel. Selve

opbygningen og tilslutningen ville dog være nemmere at foretage inden hospitalet er

færdigbygget, og anlægget tages i brug. Beregninger påviser en stor mulighed for at spare penge

58

Bilag23 - Relativ COP ændring



på driftsomkostningerne, og de giver et godt grundlag for en komplet udregning af

løsningsforslaget.

22 Alternative løsninger:

Der findes flere alternative muligheder for at akkumulere køleenergi. I det følgende afsnit vil nogle

alternative løsninger blive behandlet til, at akkumulere køleenergi. På den måde sikres det, at den

mest optimale løsning til problemstillingen findes.

22.1 Isbank:59

Et isbankssanlæg skal dimensioneres, så det kan levere den kuldeydelse, der er nødvendig for at

anlægget kan klare køleopgaven. Mange typer køleanlæg har spidsbelastningsperioder, hvor der

kortvarigt er brug for en stor kuldeydelse, og i lange perioder er der ikke behov for denne store

køleeffekt. Skal dette køleanlæg kunne levere den nødvendige effekt under spidsbelastninger, vil

anlægget derfor blive alt for stort, hvis de dimensioneres ud fra disse kortvarige spidsbelastninger.

Derfor kan man vælge et mindre anlæg, der passer bedre til de perioder, hvor der ikke er store

belastninger, ved at anvende en isbank, også kaldet en kuldeakkumulator. Denne type anlæg

består af et vandkar med kølerør dykket ned i vand. I de perioder, hvor der ikke er stor behov for

køling, fryses der et lag is på ydersiden af rørene. Når der så er brug for køling, ledes det

opvarmede procesvand ind i karret og en omrører anordning sørger for, at vandet cirkuleres

omkring rørene (fordamperspiralerne) og vandet afkøles. Isen smelter og giver på den måde en

ekstra akkumuleret kølekapacitet.

Isbanke kan anvendes til at fryse is på i perioder, hvor strømmen til anlægget er billig, da nogle

forsyningsselskaber tilbyder billigere strøm om natten, eller udenfor el-selskabernes

spidsbelastningsperioder.

Anlægget anvendes i både store og små udgaver. Det bliver fx brugt i landbrug, i

levnedsmiddelindustrien, og i drikkevandsapparater osv., hvor der kortvarigt er brug for større

kuldebehov end det kompressoren kan levere. Det resultere i at man kan spare på

kompressorstørrelserne i anlæggene. Denne type anlæg er også meget anvendt hos mejerier, da

59

Eigil Nielsen - Noget om køleteknisk, Bind2 - side 170



det også giver en stor forsyningssikkerhed. Mejerierne skal bruge meget køleeffekt, når de

behandler mælken, da det skal køles hurtigt ned til den ønskede temperatur. Da mejeriet har

oplagret effekten i en isbank, vil de stadig kunne køle i en periode, hvis køleanlægget skulle få

driftsstop. Dette giver en stor sikkerhed for mejeriet da mælken skal kasseres, hvis denne

afkølingsproces ikke sker med det samme.


Denne type køling opfylder de fleste krav til et hospitalsanlæg omkring forsyningssikkerhed, dog

har hospitalet et meget jævn forbrug, da hospitalet kræver køling 24 timer i døgnet. Grundet dette

er et isbanksanlæg ikke den optimale løsning til at sænke energiforbruget til hospitalets køling.

22.2 Grundvandskøling: 60

Som en alternativ løsning til at opfylde hospitalets kølebehov er grundvandskøling taget i

betragtning. Denne form for køling er miljørigtig og meget energibesparende, i forhold til

traditionelle køleanlæg.

For at forklare, hvordan sådan et anlæg fungerer, er det beskrevet ud fra et netop nyetableret

anlæg i Københavns Lufthavn.

22.3 Københavns Lufthavn:61

Københavns Lufthavn har et kølebehov på cirka 8 MW, hvilket betyder at en energibesparelse her

vil kunne betyde enorme økonomiske besparelser. Lufthavnen er i gang med at få etableret et

Ates-anlæg (Aquifer Termal Energi Storage). Opsætningen begyndte i år 2010, men udvides stadig

løbende efter behov. Ates-anlægget er modulopbygget og kan på den måde udvides løbende.

Dette anlæg køler ved hjælp af vandbaseret termisk energilagring, der lagrer varme og kulde i

undergrunden. Denne type anlæg har en COP på op imod 60, hvilket betyder en enorm

energibesparelse, i forhold til hospitalets anlæg der har en COP på 3. Dette skyldes at et

grundvandsystem kun bruger strøm til cirkulationspumperne af vandet, der er ingen kompressorer

eller andre store strømforbrugere. Sådan et anlæg give energibesparelser på op imod 80 %,

samtidigt med at det har et meget lavt CO2 udslip.

60

Internet side: Ates-Anlæg 61

Internet side: Lufthavn tjener millioner ved at lagre varme og kulde



Køleanlægget består af et antal boringer der er parvis forbundet, 130 meter nede i undergrunden

ved kalklaget. Det indeholder store mængder grundvand, som vandet kan pumpes op fra. I

princippet udnyttes det store grundvandslager ligesom en kæmpe nedgravet akkumuleringstank.

Om sommeren når der er behov for komfortkøling, anvendes temperaturen i undergrunden på de

cirka 8 grader, men der forventes et tab i veksleren og rørledningen på cirka 2 grader. En

fremløbstemperatur på omkring 10 grader er sandsynlig. Returvandet til undergrunden er 18

grader og på den måde varmes undergrunden op, altså der lagres energi imens lufthavnen køles.

Når behovet for køling falder og varmebehovet stiger, kan den energi der er lagret i undergrunden

anvendes. Man skifter ganske enkelt retning og suger fra den varme brønd i stedet for den kolde.

Se overstående figur15 - Grundvandsakkumulering.

Københavns Lufthavn forventer, at skal bruge 10 boringer for, at kunne opfylde kølebehovet. I dag

er der etableret fire boringer, og de næste fire står klar inden sommeren 2014. Et anlæg i den

størrelse løber op i 55 millioner kroner, men forventes at være tjent hjem inden år 2020 pga. den

enorme energibesparelse. Da Københavns Lufthavn er placeret så tæt på havet er disse

grundvangslagre meget saltholdige. Dette saltholdige vand er for aggressivt til at pumpe rundt i

systemet, og derfor adskilles det af en veksler.

Figur 15 - Grundvandsakkumulering



Det er en hel række lovkrav omkring denne type køling for, at sikre at undergrunden ikke

forurenes eller beskadiges. En ting er at temperaturen der ledes retur i undergrunden ikke må

overstige 25 oC, og gennemsnitlig maksimum 20 oC på en måned.62

Bekendtgørelsen formål er at sikre grundvandslagrenes geologiske forhold samt, at kemien og de

hydrotermiske egenskaber ikke ødelægges. Derfor stilles der en lang række kontrolkrav og krav om

foregående undersøgelser af undergrunden, inden at sådan et projekt kan godkendes. Samtidigt

skal der foretages løbende test umiddelbart efter anlæggets opsætning for, at sikre at det ikke

skader undergrunden.


Denne type køling virker til at være den mest miljørigtige og rentable løsning. Denne løsning

kræver dog en meget større investering, som forundersøgelse af undergrunden. I Skejby er der

placeret et stort drikkevandslager, som forsyner Aarhus med drikkevand. 63 Alene af denne årsag

vil denne type anlæg højst sandsynligt aldrig blive godkendt på den placeringen. Der kræves dog

en hel del undersøgelser af undergrunden for at fastslå om anlægget kan etableres her.

Ud over det er DNU's varmepumper allerede bestilt, hvilket påvirker at en ombygning på

nuværende tidspunkt til grundvandskøling ikke vil være en optimal løsning.

62

Bilag17 - Lovkrav - Grundvandskøling 63

Bilag18 - Drikkevandsboringer Aarhus



23 Fjernkøling: Behovet for komfort og proceskøling stiger år for år, og ifølge EU's rapport "EU energi Trends

2030", vil forbruget stige med 50 % fra 2012 til 2020.64 Dette skyldes at der bygges flere

shoppingcentre, kontorbygninger, hospitaler, lufthavne, biografer, serverrum og andre større

bygninger, der kræver køling. På grund af et stigende behov, samt at elpriserne også stiger

påvirker, at fjernkøling bliver en mere og mere attraktiv løsning.

Ordet fjernkøling betyder kort sagt bare, at der bygges et stort anlæg som kan levere effekten til

flere forbrugere, som kobler sig på et forsyningsnet af koldt vand. Systemet kan sammenlignes

med fjernvarmesystemet, som er meget udbredt i Danmark. Der er tre hovedkoncepter indenfor

fjernkøling, disse tre koncepter er:

Store traditionelle eldrevne kølekompressorer.

Absorptionskøling der udnytter overskudsvarmen fra varmeproduktion.

Kølingen foregår direkte fra havet eller søer (Frikøling)

Fordelen ved at lave et centralt anlæg er, at man kan bygge større og mere effektive anlæg.

Forbrugerne kan have deres spidselastninger på forskellige tidspunkter, og derved kan den

samlede anlægseffekt samt CO2 udledningen reduceres. De store køleanlæg frigør samtidigt plads

ved kunden, og de vil kunne levere køleeffekten til en konkurrencedygtig pris. Kunden slipper

samtidigt for vedligeholdelse og støj fra et køleanlæg.65

Aarhus er en havneby, hvilket medfører, at ideen om frikøling via havvandskøling vil være en billig

og driftsikker måde, at forsyne Aarhus´ forbrugere med køling. Havvandskøling er allerede

udbredt i flere lande som Finland og Frankrig.

Havvandskøling fungerer, som navnet lyder ved at havvand pumpes ind i en i vekslerstation, og at

havvandet køler det procesvand som pumpes rundt til forbrugerne. Det kræver dog, at denne

ledning er placeret langt nok ude i havet til, at sikre mod frost om vinteren, og at temperaturen er

lav nok om sommeren. Da havvand er saltholdigt og kan være beskidt, kræver denne kreds en del

64

Bilag20 - Baggrund fjernkøling 65

Bilag20 - Baggrund fjernkøling



vedligeholdelse samt regelmæssig rensning. Temperaturen på havvandet kan året rundt holdes

konstant på cirka 6-8 grader. Se nedenstående illustration.66

Figur 16 - Havvandskøling

I København er sådan en fjernkølingscentral med havvandskøling allerede etableret. I juni 2010

blev det første anlæg indviet på det gamle Gothersgade el-værk, der skulle forsyne Konges Nytorv

med fjernkøling. Kunderne her, er blandt andet, Danske bank og Magasin som før havde hver

deres køleanlæg. Fjernkølingscentralen har en kapacitet på 20 MW, og sænkede det samlede

elforbrug til køling med 80%, i forhold til før. CO2 udledningen er samtidigt blevet sænket med op

til 65 %, hvilket styrker den imageprofil København forsøger at skabe, som en CO2 neutral by.

66

Bilag21 - Fremtidens køleløsning



En tegning over forsyningsnettet ses her:

Figur 16 - Forsyningsnet

Københavns kommune har identificeret 8 oplagte fjernkølingsområder, og i 2012 udvidede

Københavns kommune allerede projektet med endnu et anlæg. Dette anlæg forsyner kunder

omkring rådhuspladsen. Det forventes at der kan spares op imod 60 GWh-el om året, i forhold til

de konventionelle anlæg, hvis alle 8 anlæg opføres. 67 68


Fjernkøling vil helt sikkert være en alternativ løsning i fremtiden, men da sådan et anlæg ikke er

opført i Aarhus er det ikke en realistisk løsning til at sænke DNU's køleforbrug. Havkøling er endnu

ikke udbredt i Aarhus, men det er en oplagt mulighed pga. de store byggerier på havnen.

Havkøling skal også bruges til at levere køling til "Urban Mediespace Aarhus", som er ved at blive

opført på havnen.69

67

Bilag22 - Fakta om fjernkøling 68

Internetside: Fjernkøling KBH 69

Internet side: Urban Mediespace Aarhus



24 Konklusion: På grund af de stigende energipriser, forsøger DNU at minimere deres driftsomkostninger. En af de

store poster er køling, og derfor var det en oplagt mulighed, at undersøge om der kunne spares

penge her. Hospitalet havde selv tænk på ideen, men de havde aldrig undersøgt muligheden for,

at spare penge ved at opsætte en akkumuleringstank. Ud fra analyser af kølebehovet, samt et

andet hospitals køleforbrug, kunne det fastligges, at der var et stort potentiale i ideen. I rapporten

undersøgtes forskellige metoder til, at akkumulere køleenergi. Ud fra et økonomisk synspunkt vil

akkumulering i jordlagre være at foretrække, men på grund af drikkevandsboringer er denne

løsning ikke mulig.

Af de forskellige løsningsforslag beskrevet i rapporten, er etableringen af en trykløs

akkumuleringstank på 450 m3 valgt ud fra et økonomisk synspunkt. Denne størrelse tank med en

temperatur på 18-2oC, vil være den billigste måde at lagre den akkumulerede energi. Et

sammenspil af, hvad varmepumperne kan levere og, hvor mange timer strømmen er billig, gjorde

det muligt at fastsætte, hvor stor en mængde energi der kan akkumuleres, cirka 8,25 MW på fem

en halv time. Det vil være en fordel at placere denne tank ved teknikbygningen, for at minimere

opbygningen af rørnettet. Det vil også være pænest, hvis den placeres ved siden af

varmeakkumuleringstanken. Denne placering er dog ikke godkendt af DNU.

En formodet tilbagebetalingsperiode er på 11-12 år, hvis man regner med en prisdifferens på

strøm, på cirka 180 kr/MWh imellem de seks billigste timer og de seks dyreste timer. Denne

prisdifferens vil give en årlig besparelse på 189.252,50 kr. Den dynamiske tilbagebetalingstid er

fastsat med den nuværende kalkulationsrente på 4%. Tidsperioden på 11-12 år er acceptabel, dog

lidt usikker, da strømpriserne kan variere meget. Det forventes dog at strøm altid vil være billigere

om natten, derfor vil en form for besparelse altid forekomme. Denne rapport viser et godt

grundlag for en komplet undersøgelse af muligheden for en akkumuleringstank med sænket

temperatur.



25 Efterskrift: Efter udarbejdelsen af denne rapport er der opnået større forståelse inden for køleteknik, samt

analyse af kølebehov. Ved hjælp af en række interviews og samtaler med driftschefer,

køleteknikere og vedligeholdspersonale opnås der en større forståelse og sammenkobling,

imellem teori og praksis.

Det var overraskende at der ikke i større stil blev foretaget log over forbrug på timebasis. Det vill e

give en meget mere præcis viden omkring hospitalets forbrug, og kølerytme. Skejby hospitalet

havde kun foretaget log over månedligt elforbrug på deres kølegård siden 2012, selvom anlægget

altid har haft denne mulighed. Styringen var bare ikke sat til at foretage denne log.

Diverse tal fra Johnson Controls Denmark omkring energiforbrug ved ændre temperaturer, blev

modtaget så sent i projektet at en ny komplet udregning ikke var mulig. Derfor måtte beregninger

foretages med diverse antagelser.

Selvom DNU er placeret langt fra havet, er hele området omkring Skejby blevet til et stort

industrikvarter, hvor mange kontorer og firmaer har voksende kølebehov, til både komfort og

proceskøling. Grundet dette voksende kølebehov er en fjernkølingscentral en oplagt mulighed i

fremtiden. Når behovet bliver stort nok, vil det sagtens kunne betale sig, at fragte den stort set

gratis køling fra havet til Skejby området. Sådan en havkølingscentral vil dog nok starte med at

forsyne havnes bygninger for senere udvidelse til flere industriområder.



26 Kildeliste:

26.1 Bøger:

Aage Birkkjær Lauritsen, Søren. Grundtoft og Aage Bredahl Eriksen - Termodynamik, Teoretisk

grundlag, praktisk anvendelse - 2. udgave - 1 oplag 2007 Nyt teknisk forlag 2000, 2007

Arly Nielsen - Mekanisk fysik og varmelære - 10. Udgave - 1 oplag 2007

Erhvervsskolernes forlag 2007

Eigil Nielsen - Noget om køleteknik bind1 - 4. udgave - 1 oplag 2010 Forlaget Eigil.dk 2010 Eigil Nielsen - Noget om køleteknik bind2 - 4. udgave - 1 oplag 2010 Forlaget Eigil.dk 2010

Jørgen Waarst og Knud Erik Bang, Erhvervsøkonomi - Videregående Uddannelser - 3- Udgave - 1 oplag 2007

Forlaget Forfattere og Academica, Aarhus 2007

26.2 Internet sider:

Aarhus Vand http://www.aarhusvand.dk/Dit-forbrug-og-din-regning/Priser/Samlet-pris/

Tilgået: 11/11-2013

Aquatech http://www.aquatech-vandbehandling.dk/index.php/datablade/glycol-datablade Tilgået: 16/10-2013 Ates-anlæg http://www.underground-energy.com/ATES.html Tilgået: 19/11-2013 Fjernkøling KBH http://www.hofor.dk/fjernkoling/ Tilgået: 26/11-2013 Fjernvarmetakster http://www.aarhus.dk/~/media/Subsites/AVA/Om-AVA/Bibliotek/Takstarkiv/2014-Varme/Uden-forbehold/2014-Fjernvarmetakster-UF.pdf

Tilgået: 6/10-2013 Formel.dk http://www.formel.dk/materialedata/solfangervaeske.htm Tilgået: 21/10-2013

http://www.aarhusvand.dk/Dit-forbrug-og-din-regning/Priser/Samlet-pris/

http://www.aquatech-vandbehandling.dk/index.php/datablade/glycol-datablade

http://www.underground-energy.com/ATES.html

http://www.hofor.dk/fjernkoling/

http://www.aarhus.dk/~/media/Subsites/AVA/Om-AVA/Bibliotek/Takstarkiv/2014-Varme/Uden-forbehold/2014-Fjernvarmetakster-UF.pdf

http://www.aarhus.dk/~/media/Subsites/AVA/Om-AVA/Bibliotek/Takstarkiv/2014-Varme/Uden-forbehold/2014-Fjernvarmetakster-UF.pdf

http://www.formel.dk/materialedata/solfangervaeske.htm



F.W. Rørteknik http://www.fw.dk/home

Tilgået: 4/11-2013

Global-warming_potential http://en.wikipedia.org/wiki/Global-warming_potential Tilgået: 19-11-2013

IPCC, Climate Change 2007 - The Physical Science Basis, 2007 (kap. 2.10) http://www.ipcc.ch/publications_and_data/publications_ipcc_fourth_assessment_report_wg1_report_the_physical_science_basis.htm kap. 2.10 Tilgået: 19-11-2013

Korttidslagring af varmt vand i tanke http://www.nordvarme.org/archive/wg_reports/Korttidslagring_af_varmt_vand_i_tanke.pdf tilgået: 4/11-2013 Lufthavn tjener millioner ved at lagre varme og kulde

http://ing.dk/artikel/lufthavn-tjener-millioner-ved-lagre-varme-og-kulde-158967 Tilgået: 19/11-2013

Nordpoolspot

http://www.npspot.com/Market-data1/Elspot/Area-Prices/DK/Hourly/ Tilgået:30/9-2013 Regeringen sænker endelig kalkulationsrenten http://ing.dk/artikel/nu-saenker-regeringen-endelig-kalkulationsrenten-159278 Tilgået: 18/11-13

Rådgivergruppen DNU http://www.rg-dnu.dk/ Tilgået: 19-11-2013 Urban Mediespace Aarhus http://www.urbanmediaspace.dk/projektet/baeredygtighed/energiforbrug

Tilgået: 26/11-2013

Varmeplan Aarhus http://www.aarhus.dk/sitecore/content/Subsites/affaldvarmeaarhus/Home/Om-AffaldVarme-

Aarhus/Bibliotek/Takstarkiv/2014-Varme/2014-Varmeplan-Aarhus.aspx?sc_lang=da Tilgået: 6/10-2013

http://www.fw.dk/home

http://en.wikipedia.org/wiki/Global-warming_potential

http://www.ipcc.ch/publications_and_data/publications_ipcc_fourth_assessment_report_wg1_report_the_physical_science_basis.htm

http://www.ipcc.ch/publications_and_data/publications_ipcc_fourth_assessment_report_wg1_report_the_physical_science_basis.htm

http://www.nordvarme.org/archive/wg_reports/Korttidslagring_af_varmt_vand_i_tanke.pdf

http://ing.dk/artikel/lufthavn-tjener-millioner-ved-lagre-varme-og-kulde-158967

http://www.npspot.com/Market-data1/Elspot/Area-Prices/DK/Hourly/

http://ing.dk/artikel/nu-saenker-regeringen-endelig-kalkulationsrenten-159278

http://www.rg-dnu.dk/

http://www.urbanmediaspace.dk/projektet/baeredygtighed/energiforbrug

http://www.aarhus.dk/sitecore/content/Subsites/affaldvarmeaarhus/Home/Om-AffaldVarme-Aarhus/Bibliotek/Takstarkiv/2014-Varme/2014-Varmeplan-Aarhus.aspx?sc_lang=da

http://www.aarhus.dk/sitecore/content/Subsites/affaldvarmeaarhus/Home/Om-AffaldVarme-Aarhus/Bibliotek/Takstarkiv/2014-Varme/2014-Varmeplan-Aarhus.aspx?sc_lang=da



27 Bilagsliste: Bilag1 -DNU rådgivergruppen - Teknisk nota

Bilag2 - Anlægsopbygning

Bilag3 - Afholdelse af FAT test, Johnson Controls

Bilag4 - Rørdiagram over anlægget

Bilag5 - Årsvarmebehov DNU

Bilag6 - Beregning af kølebehov

Bilag7 - Elforbrug kølegaard SKS 2012

Bilag8 - Miniguide glykol

Bilag9 - Valg af glykol

Bilag10 - High-Protection-Ethylen

Bilag11 - High-Protection-Propylen

Bilag12 - SupremeProtectionGlycol

Bilag13 - Prisliste-glykol 2013

Bilag14 - Priser på akkumuleringstanke

Bilag15 - Hourly elpriser

Bilag16 - Tilbagebetalingstid - Akkumuleringstank

Bilag17 - Lovkrav - Grundvandskøling

Bilag18 - Drikkevandsboringer Aarhus

Bilag19 - Energieffektiv køling

Bilag20 - Baggrund fjernkøling

Bilag21 - Fremtidens køleløsning

Bilag22 - Fakta om fjernkøling

Bilag23 - Relativ COP ændring

Bilag24 - Elforbrug kølegaard SKS 2012, graf

Samlet 24 bilag, vedlagt på CD.



28 Figurer: Figur1: Byggeriet af DNU Side 11 Kilde: http://oldsite.midttrafik.dk/letbane/nyheder/hospitalsbyggeri+skrider+frem Tilgået: 19-11-2013

Figur2: Distributionsnettet på DNU. Side 13 Kilde: Bilag1 -DNU rådgivergruppen - Teknisk nota

Figur3: Ny teknikbygning, DNU. Side 15 Kilde: Eget arkiv

Figur4: Uddrag af bilag2 - Anlægsopbygning Side 16 Kilde: Bilag2

Figur5: Varmepumpen Side 18 Kilde: Bilag3 - Afholdelse af FAT test, Johnson Controls side 4.

Figur6: DNU varmebehov Side 22 Kilde: Bilag6

Figur7: DNU kølebehov Side 22 Kilde: Bilag6

Figur8: Elforbrug kølegaard SKS 2012, graf Side 23 Kilde: Bilag 24

Figur9: Akkumuleringstank Side 28 Kilde: Udklip fra bilag2

Figur10: Akkumuleringsprincip Side 28 Kilde: Eget Arkiv

Figur11: Elpriser Side 29 Kilde: http://www.npspot.com/Market-data1/Elspot/Area-Prices/DK/Hourly/ Tilgået: 19-11-2013

Figur12: Principtegning(18-12) Side 30 Kilde: Eget arkiv

Figur13: Principtegning(18-02) Side 35 Kilde: Eget arkiv

Figur14: Principtening(18-(-10)) Side 36 Kilde: Eget arkiv

http://oldsite.midttrafik.dk/letbane/nyheder/hospitalsbyggeri+skrider+frem

http://www.npspot.com/Market-data1/Elspot/Area-Prices/DK/Hourly/



Figur15: Grundvandsakkumulering Side 45 Kilde: http://www.underground-energy.com/ATES.html Tilgået: 19-11-2013

Figur16: Havvandskøling: Side 48 Kilde: Bilag21 - Fremtidens køleløsning

Figur17: Forsyningsnet Side 49 Kilde: Bilag21 - Fremtidens køleløsning

http://www.underground-energy.com/ATES.html

akkumulering af køleenergi - aarhus maskinmesterskole...6.2 metode: for at besvare spørgsmålene i...

Documents