1. No category

Til
UBST
Dokumenttype
Manual
Dato
oktober
2O1O
ReV
2010-10-29
Projektnr.9617013
I
GENEREL UDNYTTELSE AF HAVVAND TIL
OPVARMNING OG KOLING AF BYGNINGER.
Revision
Dato
3
2O1O-1O-29
projektansvartis Chefkonsulent Jens Rgmer Olsen (UBST)
ar
Kontrolleret af
Godkendt af
Hannibal Sander og Nikolaj Haaning (RambOll)
DBA (Rambgll)
NKH (Rambgll)
Beskrivetse Projekteringsanvisning
udarbejdet
Ref.
9617013
INDHOLD
1.
1.1
I.2
r.2.7
L.2.2
L.2.3
L.2.4
Indledning
Baggrund for projekteringsanvisningen
FormSl, opbygning, anvendelse og forudsatninger for
projekteri n gsa nvisni ngen.
rormSl
Opbygning
Anvendelse
1
1
1
1
1
2
2
3.1
Forudsetninger
Konklusion
Generelle okonomiske aspekter ved anvendelse af havvand
til koling og opvarmningsformSl
Generelle energimessige aspekter ved anvendelse af
havvand til kolig og opvarmningsformSl
Anvendelse af havvand til koleformSl
Anvendelse af havvand til opvarmningsformSl
Anvendelse af nuvarende geldende marginalbetragtning for
elproduktionen
Anvendelse af gennemsnitsbetragtning for elproduktionen
Synergier med elforsyning og fjernvarme forsyning
Hvad er havvandskoling og -opvarmning
Baggrund for anvendelse havvand til koling og opvarmning
3. 1.1
Frikoling
5
3.t.2
Energiforbrug
Lyd og arkitektur
6
6
Fordele
Ulemper
7
7
Opbygning AF ANLIEG
Princip opbygning af koleanleg
7
2.
2.7
2.2
2.2.r
2.2.2
2.2.2.r
2.2.2.2
2.2.2.3
3.
3.1.3
3.7.4
3.1.5
4.
4.I.L
4.r.2
4.t.3
4.t.4
Koleanleg
2
3
3
4
4
4
4
5
5
7
7
4.2.t
Pladskrav
4.2.2
4.2.3
4.2.4
4.2.5
4.2.6
5.
Type af medie
Afstand til kole- og opvarmningsanlag
Temperatur pE tote- og opvarmningsmedie
Strom ningsforhold
Vanddybder
8
8
9
9
9
9
10
10
10
10
Myndigheder
10
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.5.1
Generelt
10
11
11
11
4.1.5
4.2
5.5.2
Kolebehov
Princi popbyg ning af varmeforsyning
Varmebehov
Bygningens placering
til teknikrum
Procedure
Krav
Lovgivning og regler.
Tinglysning
Energirammen og BE06
Tilskudsmuligheder og afgifter.
t2
L2
t2
t2
Tilskudsmulig heder
Afgifter
t2
HawaNdsindtag
L2
6.3
Placering indtag/udlob
Brgnde
Udformning
Boring
L2
13
13
13
6.4
Materialer
6,5
Rgr
t4
I4
6.5.1
6.5.2
7.
Materialer
L4
Udforelse
t4
Filtrering
T4
7.1
Problematikker
7.2
Metoder
Udformning
t4
t4
6.
6.1
6.2
6.2.1
7.3
/typer
7.4
8.
Materialer
15
15
Pumper
15
8.1
8.3
Funktion, regulering og udformning/type
Dimensionering
Materialer
15
15
16
8.2
9.
Vekslere
16
9.1
Udformning/type
9.2
9.3
9.4
Rensning
Dimensionering
Materialer
16
16
16
16
10.
Avrlge komponenter
16
10.1
Materialer
16
11.
Anbefalede dimensioneringsforudsatninger.
L7
Di mensionerende havva ndstemperatur
Typisk dimensioneringsgrundlag.
I7
t7.2
11.3
Veksler.
18
18
L2.
13.
Styringsprincip
Drift og vedligeholdelse
18
19
13.1
Driftom kostninger
Vedligeholdelse af system
Bronde og indtag.
19
11.
1
L3.2
L3.2.t
t3.2.2
19
13.2.3
13.2.4
13.2.5
Veksler
Rgr
19
19
19
20
20
t4.
Tjekliste
2L
Rensning
Pumper
FIGURLISTE
......,....,.......... 8
Figur 1 Princip af havvandskoleanleg
,.......... 9
Figur 2 Princip af varmepumpeanleg baseret pB havvand
.................,..13
Figur 3 Princip af indtagsbrand. .........
.,.........14
Figur 4 Princip diagram for filter
................15
Figur 5 Bernoulli fi1ter..........
................L7
Figur 6 Havvandstemperatur
.............19
Figur 7 Styringsprincip ...........
1.
INDLEDNING
1.1
Baggrundforprojekteringsanvisningen
Bestemmelse af hvorvidt det okonomisk og energimassigt er fordelagtigt at anvende havvand til
koling hhv. opvarmning af bygninger afhenger i hoj grad af den enkelte bygnings placering og
tekniske udformning.
Med det til denne projekteringsanvisning udarbejdede beregningsverktoj kan det, i hvert konkret
tilfalde, relativt simpelt fastslSs hvorvidt et byggeri bor overvejes etableret med et havvandsbaseret system til hhv. koling og opvarmning,
Udover de direkte okonomiske og energimessige aspekter ved etablering af et havvandsbaseret
kole- og varmesystem, skal en rekke praktiske forhold kunne opfyldes, sSfremt etablering af et
havvandsbaseret kole- og varmesystem kan realiseres. Disse forhold af myndighedsmessig- s3vel som teknisk karakter opstilles og behandles i neervarende projekteringsanvisning.
Udarbejdelsen af denne generelle projekteringsanvisning er foranlediget af et onske fra UBST
(Universitets- og bygningsstyrelsen) om en undersogelse, der skal afdekke muligheder og risici
ved at omdanne energien i havvand til termisk energi. Den termiske energi er tenkt anvendt til
koling og opvarmning af bygninger.
Der er givet stotte til udarbejdelsen fra Energistyrelsen i forbindelse med; Generel udnyttelse af
havvand til opvarmning og koling af bygninger.
Projektet gennemf@res af en projektgruppe bestSende af representanter fra Mads Clausen, Instituttet pE Syddansk Universitet, Project Zero organisationen, KVCA A/S og Syddansk Universitet
med Universitets- og Bygningsstyrelsen som administrator og projektleder.
20. maj 2009 gives accept p3 Rambolls tilbud for losning af opgaven, der skal gennemfores i perioden frem til ultimo oktober 2009.
I forbindelse med opgavens gennemforelse har projektgruppen og Ramboll bl.a. samarbejdet
med et hold studerende fra Danmarks Tekniske Universitet, Institut for MEK, der frem til den 26.
juni 2009 har gennemfort et fagprojekt omhandlende muligheder for opvarmning med havvand
af Alsion, Sonderjyllands viden og kulturcenter.
Nerverende anvisning og tilhorende beregningsvarktoj for valg af systemopbygning er udarbejdet af Ramboll med input fra projektgruppen. Teknologisk Institut har bistSet Rambslls projektgruppe omkring opbygning og test af beregningsverktojet.
1.2
FormAl, opbygning, anvendelse og forudsatninger for projekteringsanvisningen.
1.2.1 FormAl
Projekteringsanvisningen har f@lgende to hovedformSl:
1.
Give mulighed for at opstille et beslutningsgrundlag, hvor okonomi og potentielle besparelsesmuligheder kan afdekkes og undersoges i forbindelse med konkrete projekter ved
investering i havvandsbaserede kole- og varmepumpeanleg.
2.
Give en overordnet viden om best-practise' for principopbygning samt anvendelse af
komponenter og materialer i forbindelse med projektering af havvandsvarme- og kolean-
leg.
1.2.2 Opbygning
Projekteringsanvisningen er opbygget af to hoveddele:
I Best-practice; tidligere anvendt og alment anerkendt l6sningsmetode
1.
2.
Projekteringsmessige overvejelser om, hvordan anleg med havvandsbaserede kole og varmepumpeanleg konkret kan udformes.
Et Excel-baseret beregningsverktoj for bestemmelse af, hvorvidt havvandsbaserede kole- og varmepumpeanleg er en attraktiv investering @konomisk og energiteknisk.
1.2.3 Anvendelse
Projekteringsanvisningen anvendes som et va,rktoj, der ved hjalp af beregningsprogrammet giver brugeren en mulighed for hurtigt at fastslS, hvorvidt havvandsbaserede kole- og varmepumpeanleg vil vare en attraktiv mulighed i et konkret projekt. SSfremt dette er tilfaldet, kan beregningsprogrammet endvidere anvendes til at optimere opbygningen af bygningens kole og
varmeanleg.
Projekteringsanvisning bor leses, inden beregningsprogrammet anvendes, da nedenst8ende anvisning indledningsvist gennemgSr de systemopbygninger for kale- og varmeanleg der behandles i beregningsverktojet.
For selve beregningsverktojet og brugen af dette henvises til www.KVCA.dk, hvor beregningsverktojet kan downloades. Beregningsverkt@jet er opbygget i en direkte eksekverbar Excelfil,
hvor brugervejledningen er integreret sSledes, at brugeren trin for trin fores gennem beregningsverktojet. Beregningsverktojet giver brugeren mulighed for at optimere og teste forskellige systemopbygninger for kole- og varmeanlag samtidig med at de okonomiske og energimessige
forhold fastlegges for de undersogte systemudformninger. Beregningsverktojet forudsetter, at
brugeren kan levere timebaserede belastningsprofiler for den p8geldende bygnings kole- og
varmebehov.
1.2.4 Forudsetninger
Projekteringsanvisningen afgrenser sig til projekteringsforskrifter alene for havvandsanlagssiden
med indtag/udlob, rorforbindelser, bronde, vekslere.
Uanset om havvandet anvendes for kgleanlag eller som energioptag for varmepumpeanleg, vil
havvandsindtagssystemet vEre det samme.
Beregningsv€rktojet er opbygget brugervenligt, men det skal understreges, at brugen af beregningsverktojet samt tolkning af programmets resultater krever indsigt i k6le- og varme systemer.
2.
KONKLUSION
Bestemmelse af hvorvidt det Okonomisk og energimessigt er fordelagtigt at anvende havvand til
koling hhv. opvarmning af bygninger afhenger istor grad af folgende forhold:
.
.
.
.
Bygningens placering i forhold eksisterende forsyningssystemer (primert varmeforsyning)
Dimensioneringen af bygningens tekniske systemer og beliggenhed i forhold til hav/sa/8
Variationen af bygningens kole- og varmebehov over Sret
Havvandstemperaturens variation over Sret
Muligheder og barrierer for etablering af havvandsbaseret kale- og varmeanleg er sSledes i hoj
grad betinget af lokale forhold, der varierer fra bygning til bygning.
Med narvarende projekteringsanvisning og det tilhorende beregningsvarktoj afdekkes de oko-
nomiske og energimessige aspekter med udgangspunkt i det konkrete byggeri, og der opnSs et
objektivt og bygningsspecifikt grundlag, hvorpS beslutning om etablering af et havvands baseret
kole- og varme system kan traffes.
til udnyttelse af havvand til kOle- og opvarmnings form|l er det svert at forestille sig et energi system der er mere effektivt og der bOr settes fokus
For nybyggeri placeret fornuftigt i forhold
p3, at der i den fremtidige udbygning af vores havnere omrSde sikres en anvendelse af havvand
til sSvel kole- som opvarmningsformSl.
til kole- og opvarmningsformSl realiseres
kreves der imidlertid en principiel holdningsendring til beregning af CO2 udledningen fra eldrevne varmepumper. I dag anlegges en marginal betragtning p3 Oet elforbrug som anvendes til
varmepumpe drift, hvilket reelt indeberer, at el til drift af varmepumper skal indregnes med en
CO2 belastning svarende til at den optagne el alene produceres pB kulfyrede kraftverker.
Skal det fulde potentiale for udnyttelsen af havvand
Nedenstflende belyses de overordnede Okonomiske og miljomessige aspekter ved anvendelsen
af havvand til koling og opvarmning. Konklusionen her er, at den nuverende marginal betragtning for beregning af CO2 udledningen ved varmepumpe drift resulterer ien for haiCOz udledning i forhold til hvad der reelt er tilfeldet'
Sammenholdes elverkernes timebaserede belastningsprofiler med tilsvarende timebaserede belastningsprofiler for en havvandsbaseret varmepumpe, ses det, at der pE Srsbasis ikke er tale om
en ren marginal betragtning p3 meforbruget af el til varmepumpedrift i opvarmningssesonen.
Varmepumpen vil i elverkernes lavlast perioder ikke kun forbruge el produceret ved kulkraft,
hvofor den gennemsnitlige CO2 udledning for elforbruget til varmepumpen vil vere mindre end
det er tilfeldet i en marginalbetragtning, hvor hele varmepumpens elforbrug antages at have en
CO2 udledning svarende til elproduceret ved kulkraft.
Sammenholdes dette desuden med det faktum, at elforbruget er kvote belagt, vil det vere rimeligt at forudsatte, at el til varmepumpe drift kan regnes med en CO2 udledning svarende til hvad
der er gennemsnitsudledningen for el produceret i Danmark'
Tages CO2 udledningen for varmepumpe drift op til den gennemsnitlige CO2 udledning for el, vil
anvendelse af havvand til opvarmnings- og kOleformSl vare miljomessigt fordelagtigt i selv -
fjernvarme forsynede omrSder. Udnyitelsen af havvand til kole- og opvarmnings formSl er p3
ovennevnte grundlag en miljOmessig fremtidssikker lOsning der b6r fremmes'
Generelte Okonomiske aspekter ved anvendelse af hawand til kOling og oPvarmningsformAl
De @konomiske gevinster og omkostninger ved brug af havvand til kole- og opvarmningsformSl
varierer som udgangspunkt betragteligt fra byggeri til byggeri. Det er derfor ikke fundet rimeligt
at uddrage generelle retningsliner for, hvorn8r og hvordan brug af havvandskoling og opvarmning er en okonomisk fordel, dette bor som nevnt kortlegges i hveft enkelt tilfelde'
2.L
Det kan dog konkluderes, at brug af havvand til kole- og opvarmnings-formSl b@r vere Okonomisk interessant for ny byggeri med et kole- og opvarmnings behov p3 over 200 kW. At der som
udgangspunkt kreves en vis kOle- og eller varmeeffekt kan henfores til en relativ hOj omkostning
forbundet med etablering af havvandsindtag og afledningsbygverk.
2.2
Generelle energimassige aspekter ved anvendelse af havvand
til
kOlig og op-
varmningsformtl
2.2.1 Anvendelse af havvand til kgleformal
Anvendelse af havvand til koling af bygninger kan generelt altid anbefales, n3r der alene anlegges et miljOmessigt (CO2 fodaftryk) perspektiv. Anvendelsen af havvand til kgleformSl sikrer en
energieffektiv produkiion af kqling, da havvandet er relativt koldt hele 8ret. Dette i modsetning
til traditionelle koleanleg, der i sommerhalvSret skal bruge meget el p3 at afgive deres over-
skudsvarme til den varme udeluft'
Endvidere vil der specielt i forbindelse med nybyggeri vere mulighed for at optimere bygningens
kOleforbrugere sSledes, at havvandet i en stor del af Sret vil vare tilstrekkeligt koldt til at byg-
ningen kan nedkoles direkte med havvandet, dvs, uden brug af kolekompressorer.
Energimassigt vil et havvandsbaseret kgleanleg optimeret i forhold det givne byggeri, vare betragteligt bedre end traditionelle kOleanlag og i mange tilfelde vil et havvandsbaseret k0leanleg
endda vere bedre end fjernkoling.
2.2.2 Anvendelse af havvand til opvarmningsformAl
2.2.2.L Anvendelse af nuverende gaeldende marginalbetragtning for elproduktionen
Der er i nedenstSende principielle anbefalinger taget udgangspunkt i, at el anvendt
til drift af
varmepumper opg6res som en marginal betragtning iht. Energistyrelsen nuverende anbefaling
for opgorelse af CO2-udledninger ifm. samfundsmessige betragtninger. Denne betragtning indeberer, at el forbruget til varmepumpe drift konsekvent beregnes med en CO2 udledning svarende til at elkraften produceres p3 kulkraftverker med en dertilhorende stor CO2-belastning.
til produktion af varme med en varmepumpe kreves el, medforer, at CO2udledningen for varme produceret pB en varmepumpe er kraftig afhengig af, hvor stor CO2 udledningen p3 den forbrugte el har veret. Forholdet mellem produceret varme og optaget el omtales i det folgende som varmepumpens effektivitet (COP).
Det faktum, at der
Med udgangspunkt i ovennevnte marginal betragtninger for CO2-udledningen ved elproduktion
kan der uddrages nedenstSende generelle retningslinier for, hvor hOj effektiviteten p3 en varme-
pumpe bor vere i afhangighed af, hvilke alternative opvarmningsmuligheder varmepumpen
sammenlignes med.
Som hovedregel skal den 3rs gennemsnitlige effektivitet pB varmepumper v€re storre end 3,
hvis det i olie- og naturgasforsynede omr8der skal vere en miljomessig fordel at producere
varme p3 varmepumper. Dette er med havvandsbaserede varmepumper generelt muligt, da en
Srsgennemsnitlig effektivitet p3 ca. 4 generelt vil kunne realiseres'
I omrSder, der er udlagt med fjernvarmeforsyning, der ikke er baseret pB afbrending af affald,
skal den Srsgennemsnitlige effektivitet pE varmepumper vare storre end 4, hvis der skal vare
en positiv miljogevinst ved anvendelse af varmepumper. Tilsvarende skal der i fjernvarmeomrSder, hvor en stor del af varmen er baseret p3 affaldsforbrending, kunne opn8s en Srsgennemsnitlig effektivitet pB varmepumper, der er storre end 7. En effektivitet i denne st@rrelsesorden anses ikke som varende realistisk, og det er defor, ud fra en marginal betragtning, svert at
argumentere for anvendelsen af eldrevne varmepumper i fjernvarmeomr8der, hvor en stor del af
fjernvarmen er baseret p3 affaldsforbrending.
2.2.2.2 Anvendelse af gennemsnitsbetragtning for elproduktionen
Forudsettes alternativt at el forbruget til varmepumpe drift alene belastes med en CO2 udledning svarende til den gennemsnitlige el produktion, vil der selv i fjernvarmeforsynede omr8der
baseret pB affaldsforbrending kunne argumenteres for en positiv CO2-effekt ved anvendelse af
varmepumper med en effektivitet (COP) starre end ca' 4'
2.2.2.3 Synergier med elforsyning og fjernvarme forsyning
Det skal afslutningsvist bemerkes, at der i fjernvarme forsynede omrSder vil kunne opn8s stor
synergi ved etablering af en fjernvarme forsyning til et byggeri baseret pB opvarmning og koling
med havvand.
En okonomisk synergi opst8r, idet det alene er nodvendigt at etablere 1 stk. ko-
lelvarmekompressor i kombination med en fjernvarmeveksler. I vinterhalvSret fungerer kompressoren som varmepumpe og havvandet anvendes desuden til direkte koling af bygningens
forbrugere. I sommerhalv3ret vil kompressoren fungere som kolemaskine og anvende havvandet
som kondensator. Det varmebehov som bygningen i sommerhalv8ret ikke kan fE dakket ved udnyttelse af overskudsvarme fra kolemaskinen vil blive forsynet fra fjernvarme nettet der har
overskudskapacitet i denne del af 8ret.
En interessant milj6massig synergi opnSs ved etablering af en intelligent udkobling af varmepumpen i situationer med spidslast p3 elforsyningen (hai CO2 udledning). I disse situationer om-
til fjernvarme forsyning. PB denne m3de reduceres CO2 udledningen maksimalt og elproduktionen vil i et intelligent elnet have mulighed for at behovstilpasse ved ind- og udkobling af
varmepumper.
kobles
3.
HVAD ER HAVVANDSKOLING OG -OPVARMNING
3.1
Baggrund for anvendelse hawand til kgling og opvarmning
I forbindelse med stigende krav til minimering af bygningers energiforbrug er der blevet sat oget
fokus p3 den energimengde, som anvendes til koling og opvarmning.
at minimere energiforbruget til koling er det for bygninger en oplagt mulighed at anvende
hav- eller sovand i stedet for luft til koling af koleanleggenes kondensatorer. Havvandet er i
sommerhalvSret, hvor kolebehovet er st@rst, generelt koldere end lufttemperaturen, hvorved elFor
forbruget til drift af koleanlagget mindskes.
Havvandet vil ogsS kunne anvendes som energioptag for varmepumper, da havvandet specielt i
den koldeste del af vinterhalvSret, hvor varmebehovet er storst, er varmere end luften. Anvendelse af havvand ifm. varmepumper har en rakke fordele iforhold til f.eks. luft- og jordvarme
baserede varmepumper. Luftbaserede varmepumper vil i vinterhalv8ret have stor risiko for isopbygning pE kondensatoren, hvorved ydelsen mindskes og energiforbruget til drift af varmepumpen oges. Jordbaserede varmepumper i storre dimensioner kraver typisk at store arealer kan
stilles til r8dignea og dette er ofte et problem i tet bebyggede omrSder. Endvidere er det energireservoir der udgores af jordvarmesystemet relativt begrenset da det er opbygget af et roranleg
nedgravet i jorden. Dette bevirker, at jorden omkring rorene langsomt nedkoles i takt med at
mere og mere energi trekkes ud af jorden i vinterhalv8ret. Anvendes i stedet havvand som
energireservoir for en varmepumpe, kan havet betragtes som et nermest uendeligt stort energireservoir. I modsetning til jordvarmesystemet er havvandet bevegeligt og varmepumpen vil
med korrekt dimensionerede havvandsindtag og havvandsafkast kunne sikres en konstant tilforsel af ukolet havvand.
3.r.1 Frikoling
Ved etablering af havvandskoling kan der opnSs en stor energibesparelse ved at anvende frikoling. NBrtemperaturen af havvandet er lavere end den @nskede kolevandstemperatur ibygningens kglesystem kan man etablere kOling ved at by-passe kolemaskinen og anvende havvandet
til at kole bygningens kolekreds uden brug af kolemaskinen,
For at kunne opnS frikoling skal luft- eller havvandstemperaturen vere under kolevandstemperaturen. Det betyder, at jo hojere en kolevandstemperatur et system kan arbejde med jo flere timer kan der anvendes "gratis" koling, frikoling.
Frikoling anvendes med stor fordel til anleg der kan anvende haje kolevandstemperaturer og
som har kglebehov hele 3ret, f,eks, kolebafler eller procesanlag'
Ved anvendelse af en frikoleveksler (pladeveksler, hvor havvandet nedkoler bygningens kolevandskreds), kan produktionen af kolevand opretholdes uden at kolemaskinen er i drift i en stor
del af 3ret. Energiomkostningerne er dermed minimale, da de kun skal dekke udgifter til driften
af vandpumperne.
Det antal timer der kan anvendes frikoling med havvand er erfaringsmessigt op til 2 gange storre end, hvis der i stedet benyttes udeluft. Antallet af frikoletimer afhanger dels af havvandstem-
peraturen i forhold til den @nskede koldtvandstemperatur i bygningen og dels af det temperaturtab frikoleveksleren dimensioneres for.
3.L.2 Energiforbrug
Et koleanlags virkningsgrad er defineret og udtryk ved EER, faktor. EER er defineret som forholdet mellem anleggets koleydelse i forhold til anlaggets optagne el-effekt. EER er enten angivet
ved det dimensionerende driftspunkt eller som en Srsgennemsnitlig virkningsgrad.
o
EER
= Kslevdelse kW,/El effekt inout kW.
Jo hojere EER, des lavere energiforbrug anvender koleanlegget. EER betegnelsen anvendes for
koleanleg.
For varmepumper anvendes COP' og angiver forholdet mellem varmeydelse i forhold til anleggets optagne effekt. Analogt til ERR, angives COP i det dimensionerende driftspunkt eller som en
Srsgennemsnitlig virkningsgrad.
derfor anvendes til at sammenligne to koleanleg eller to varmepumpeanleg
med samme forudsatninger eller undersoge virkningen af at endre p3 et specifik anlags dimensionerende data.
EER eller COP kan
Et koleanleg opn8r bedre virkningsgrader des mindre temperaturdifferens der er mellem anleggets kolde og varme side. D.v.s. at jo bedre afkoling man kan tilvejebringe af koleanleeggets
kondensator des hojere virkningsgrad, med lavere energiforbrug til folge. Afkolingen af kondensatoren foretages i konventionelle anleg med luft, men ved at anvende havvand opnSs en bedre
afkoling og en ti lsva rende lavere kondenseri ngstem peratu r.
Den lavere kondenseringstemperatur, der realiseres ved at udnytte havvandet til kondensator
koling, opn8s da temperaturen i havet svinger langsomt og i sommerperioden nesten altid er
u
nder lufttemperaturen.
Isar i forbindelse med opbygningen af store centrale koleanleg for produktion af koling til fjernkoling, vil anvendelsen af havvand vere til stor fordel for helhedslosningen.
Af gennemforte projekter med havvandskoling og -opvarmning kommer den maksimale havvandstemperatur sidst pB sommeren meget sjeldent over 25"C. Det betyder at kondenseringstemperaturen i spidsbelastningsperioden ligger omkring 3-5oC under hvad der vil kunne observeres i et traditionelt opbygget koleanleg.
Med en energibesparelsen pE ca. 2o/o pr. grado, som kondensatortemperaturen sankes, er der
meget at spare ved en temperatur sankning p3
SoC.
Alt efter valg af kolemiddel og kompressortype kan der spares mellem
brug ved anvendelse af et havvandskolesystem',
160/o
til
30o/o
i energifor-
Endvidere vil anvendelsen af elproducerende solceller have en stor grad af synergi mellem produktionen af strom fra solcellerne og behovet for el til drift af kolesystemet. I sommerhalv8ret
hvor solbelastningen er klart storst vil bSde elproduktionen fra solcellerne og kolebehovet vere
maksimalt. I overgangsperioderne vil elproduktionen fra solcellerne vere begrenset, men med
havvandskoling vil elbehovet ogs8 vare meget begranset, da frikoling med det kolde havvand vil
kunne udnyttes i vinterhalvSret og i en stor del af overgangsperioderne.
3.1.3 Lyd og arkitektur
Den ogede anvendelse af kaling, betyder at der monteres flere og flere tgrkolere og luftku lekondensatorer pE tagene af bygningerne. Konsekvens af det, kan i omr8der med mange torkalere og
luftkglede kondensatorerf vere at der opst8 problemer med stoj pga. opsummeringen af lydniveauerne. Losningen er ofte at reducere hastigheden pB bleserne, hvilket skaber et behov for
z Energy Effiency Ratio
3
Coefficense of performance
4
Industrial Refrigeration Handbook, Wilbert F. Stoeker
5
Condenser Cooling Strategies, eksamensprojekt af Jimmy Toft, DTU
flere kvadratmeter tarkalere, hvilket ofte kan vare svert at skaffe plads til. Iser hvis derogsS
skal tages hensyn til det arkitekttoniske udtryk for bygningen.
Ved at etablere havvandskoling kan tarkalere og luftkolede kondensatorer undg8s.
3.1.4 Fordele
Udnyttelsen af havvand
til kole- og opvarmnings formSl har udover de ovennevnte energimes-
sige fordele ogsS den positive egenskab, at havet som energireservoir kan betragtes som veren-
de uendeligt stort sammenlignet med den effekt, som et kole- eller varmepumpeanleg p8virker
med.
3.1.5 Ulemper
Af ulemper er forst og fremmest de relativt hoje anlagsinvesteringer i havvandskole- og opvarmningssystemet samt den vedligeholdelse der skal foretages af havvandsindtags systemet s3fremt der skal kunne opretholdes en stabil og okonomisk drift af systemet.
Anlagsinvesteringer mB foretages i indtag/udlob gennem havnemoler, rarforbinddse til havvandet, etablering af bronde eller bygverker, korrosionsbestandige vekslere og ovrige komponenter.
anlagget er idriftsat vil der typisk vere mere vedligeholdelse end ved traditionelle kgleanleg, da der skal udfores kontrol og rensning af indtag, br@nde, filtre, vekslere og funktion af ventiler. Vedligeholdsudgiften er dog meget varierende og sterk afhengig af de lokale havvandsforhold (den biologiske pSvirkning af systemet iform af muslinger alger og tang mv.)
NBr
4.
OPBYGNING AF ANLIEG
Den folgende beskrivelse gennemgSr kort de grundleggende principper for opbygningen af an-
leg for koling og opvarmning baseret p3 udnyttelsen af havvand.
Generelt anvendes betegnelsen havvand som kolemediet til kolemaskinerne og havvands baseret
varmepumpe anvender som energireservoir, men det dakker ogsS over vand fra f.eks. soer,
vandlob m.m.
Opbygningen af det konkrete system skal vurderes fra projekt til projekt, idet havvandstemperatur, miljoforhold, plads iteknikrum m.m. alle har indflydelse p3 anlegges opbygning. Afhengig
af onske om sikkerhed kan der etableres flere indtag/udlobssystemer. For en detaljeret gennemgang af de enkelte systemer henvises til beregningsverktojets brugervejledning.
4.1.1 Princip opbygning af koleanlag
I de valgte eksempler bestSr havvandskolingsanlegget (se fig, 1) af to bronde med forbindelse til
havvandet, den ene brond til indtag, den anden til udlob. Brondene er i forbindelse med havvandet som forbundne kar.
Det omrBde i f.eks. en havn som indtaget trekker vand fra henholdsvis udlobet foregEr til eller er
placeret i, kaldes ogsS recipienten'. For havvand er det en saltrecipient og for ferskvand som so-
er, vandlob m.m. er det en fersk recipient.
4.1.2 Kgaeanleg
Selve kgleanlagget til koling af almindelige bygninger med komfort kolebehov kreves normalt
en fremlobstemperatur p3 omkring 7 tt t2 oC for det kolevand der distribueres til bygningens koleflader mv. Der kan normalt p8regnes en dimensionerende opvarmning af kolevandet pB ca. 5
oc.
Fra indtagsbronden pumpes havvandet med pumpe videre gennem et filter til koling af henholdsvis kondensatorvekslere pE koldtvandskoleanleg og frikoleveksler. I vekslerne opvarmes hav-
5
Veiledning, H5ndtering af vand ved byggeri og anlEg, Regler og retningslinier, Kobenhavns Kommune, Miljokontrollen.
vandet og ledes herefter tilbage
havvandet pE ca. 5oC.
til udlobsbronden. Normalt arbejdes der med en opvarmning af
Bygningens kolevand kan med fordel forkgles med en frikolingsveksler som vist pE figur 1, der i
vinterhalvSret typisk vil kunne dakke hele kolebehovet uden efterkoling pE Oet efterfolgende ko-
leanleg.
4.I.3 Kdlebehov
Etablering af havvandskoling krever storre forarbejde under projektering og anlagsomkostningerne er storret s3 bygningens k@lebehov skal have en vis storrelse for at etablering har relevans.
P3 grund
af de store frikolingsmuligheder er det forst og fremmest egnet for anlag hvor vand
til ventilationskoleflader, fan-
anvendes som sekundeft kglemedie der anvendes som k@levand
coils, gulvkoling i konstruktioner og lignende.
Alternativt kan havvandskoling anvende som k@levand af bygningens decentrale koleanlags kondensatorer f.eks. kOle-frostanleg, i fald man etablerer dem med vandkoling.
Jo hojere temperatur man kan dimensionere for komfortkolevandet des bedre virkningsgrad EER'
f3r man pB koleanlegget.
{/*
l
I
Bronde
I
I
I
I
I
Frikolveksler
t
Koldtvandskreds
I
+
Figur 1 Princip af havvandskOleanlag
4.L.4 Principopbygning af varmeforsyning
En varmepumpe er principielt opbygget p3 samme mSde som et koleanlag. Det har dog den omvendte funktion, idet varmepumpen koler havvandet og p3 denne m8de flytter varmeenergi fra
den forholdsvis lave havtemperatur og op til den temperatur der kreves i bygningens varmesystem. Under normale forhold flytter varmepumpen sSledes energi fra havtemperaturen (omkring
7 oC i vinterhalvSret) og op til fremlgbstemperaturen i centralvarmeanlegget der normal arbejder med temperaturer pE mellem 40 og 60 oC.
Det skal tilstrebes at opnS en sB lav fremlobstemperatur som muligt, idet varmepumpens energiforbrug gges jo hojere fremlobstemperatur der kreves i centralvarmeanlagget.
i
Energy Efficiency Ratio, forholdet mellem kolanlEggets koleydelse og anl-ggets energioptag typisk eleffekt til kompressor, pumper m.m.
Havvandet anvendes med andre ord som energilager for varmepumpen og havvandet vil dermed
blive afkolet af varmepumpens fordamper. Den principielle opbygning af et havvands baseret
varmepumpeanleg er pB havvandssiden den samme som for et havvandskoleanleg, hvor opbygning og rekkefglge af rorlorbindelser, indtagsbrond, dykpumpe, filter, vekslere, udlobsbrOnd
er identisk og ofte etableres som et fellessystem med det formSl at udnytte havvandssystemet
til bSde opvarmnings- og koleformSl.
Den principielle opbygning af et havvandsbaseret varmepumpeanleg er vist pB figur 2, hvor muligheden for supplering med f.eks. traditionel fjernvarme ogsS er skitseret.
Fordamper
Fjernva rmeve ksler
Varmepumpe
Kondensator
I
i
::
Centralvarmekreds
Figur 2 Princip af varmepumpeanlag baseret p* havvand
4.1.5 Varmebehov
For en yderligere detaljering og kombinering af hhv. kgleanleg og varmepumper baseret pB et
felles havvandssystem henvises til beregningsverktojets brugervejledning.
4.2
Bygningens placering
til havet (recipienten) har naturligvis stor betydning for etableringsomkostningen for selve havvandssystemet. Ved storre afstande eller uhensigtsmassige forhold for placering og udformning af indtag og udlob kan investeringen meget hurtig blive uforholdsmessig stor. NedenstSende gives en rekke overordnede retningslinjer for etableringen af
havvandsindtag og udlob.
Placeringen af bygningen i forhold
4.2.1 Pladskrav til teknikrum
Udnyttelse af havvandskoling alene stiller i mindre grad krav om en oget teknikrumsstorrelse, da
det normalt onskes at etablere bronde for indtag og afledning af havvandet udendors f.eks. i molen. Indendgrs skal der sSledes alene afsettes plads til filter, evt. havvandsveksler og tilhorende
pumper, Arealkravet hertil er sammenligneligt med, hvad der kreves ved etablering af en frikoleveksler (incl. tilhorende pumper) med tilsvarende kapacitet p3 et traditionelt opbygget k@lean-
leg.
4,2.2 TVpe af medie
Ved vurdering af koling med vand, kan folgende medier komme pE tale
o Havvand f.eks. langs kyster
o Havnevand ved moler, kajkant eller kanaler.
o Sovand
o Storre vandlgb (sund, fjorde eller 3er)
:
4.2.3 Afstand til kole- og opvarmningsanlag
Det skal normalt vare okonomisk rimeligt at etablere r@forbindelse inklusive indtag og udlob,
hvofor havvandsbaseret koling og opvarmning typisk alene er interessant sSfremt afstanden
mellem hav og bygning er lille, det vil sige erfaringsmessigt under 50 m.
Teknisk set er der ikke nogen hindring for at arbejde med store afstande, dette indebarer bare
at rorene mellem bygning og hav skal udfores i en relativ storre dimension for at undgS for store
tryktab.
4.2.4 Temperatur pA kole- og opvarmningsmedie
Som udgangspunkt onskes kolemediet jo koldere des bedre for at optimere virkningsgraden
EER.
Der er dog en nedre grense for hvor langt ned et koleanlags kondenseringstryk (kondenseringstemperatur), kan komme for at holde koleanlagget i gang.
Ved varmepumpedrift onskes havvandet varmest muligt, og det skal ved varmepumpe drift sikres, at havvandet ikke opfryses ved passage gennem varmepumpens fordamper'
Oplysning om havvandets temperatur skal undersoges og kan findes hos DMI, kystinspektoratet
eller farvandsvasenet samt via lokale mSlinger foretaget og offentliggjort af andre. Findes der
ikke tilgengelige mSledata, mB man selv foretage mSlinger pE Oet specifikke sted.
4.2.5 Stramningsforhold
Det skal sikres, at der ikke er for stillest8ende vand da det hurtigt vil blive varmet op eller kolet
ned dels af sol, vind og vejrog dels af anleggets egen pSvirkning p3 recipienten.
Indtagskanalen skal placeres fgr udlgbskanalen set i strommens retning sE der ikke forekommer
kortslutning fra udlgb til indtag med opvarmet vand.
Ved svag eller ingen strom skal tilsikres en god afstand mellem indtag og udlob, f.eks. 25 m, da
det varme vand fra udlobet vil sprede sig ud i vifteform og ved for tet beliggenhed til indtaget
skabe kortslutning.
I hvert
enkelt tilfelde skal stromningsforholdene noje undersoges og kortlegges. Ekstra opmerksomhed pB at kortslutning mellem indtagsvand og udlobsvand ikke vil forekomme, skal sikres i de tilfelde hvor der ikke haves en fast gennemstromnings retning for recipienten.
Stromforhold, vanddybder og vandniveauer i danske havne kan f.eks. findes i Lodsbogen'.
4.2.6 Vanddybder
Indtag fortet pB bunden kan medfore at bunden lokalt "stovsuges" hvorved bundslam, sand,
tang m.m. vil belaste indtaget.
En placering for tat pE overfladen vil give unodigt hoje og svingende temperaturer. Endvidere er
der typisk krav om en placering af indtag og udlob pB min. 1 m fra vandoverfladen.
Tilsvarende gelder, at udlobet ikke m3 vere for
ling af bundmateriale
Ved projekteringen skal der altid tages hensyn
tet
p3 bunden, da dette kan medfore ophvirv-
til vandniveauer ved tidevandsforhold og storm-
veJr.
5.
MYNDIGHEDER
5.1
Generelt
Ved forprojektering af havvands baserede kole- og varmesystemer er der en rekke ydre forhold
der skal afklares med myndigheder, udlejer og naboer far man kan foretage en endelig projektenn9.
€Den danske Havnelods.
Der skal altid soges om tilladelses
til benyttelse af havvand til kondensator koling, pga. hensyn til
nermiljoet i udlednings recipienten (kanal, sa, vandlob el.lign.)
Anlegsbyggeriet g3r ofte udenfor over bygherrens egen matrikel gennem nabogrunde til gennembrydning af molen i f.eks. en havn og anvendelsen af havvandet er nasten altid offentligt eller internationalt eje hvad enten det er havvand eller vandl@b. Sger kan dog vere privateje men
disse er stadig som minimum underlagt Skov- og Naturstyrelsen. Havneanleeg og strande er offentligt ejede.
Anvendelse og
isar udledning af vand til det offentlige ejede havvand er generelt underlagt Miljo-
lovgivningen specielt vedrorende fare for udledning af spildevand.
Ved anleggelse af ledninger ud i vandet er det Kystdirektoratet der er myndighed.
5.2
Procedure
Myndighedskontakt bor foretages tidligst muligt.
Efter kommunalreformens ikrafttradelse er det typisk kommunen som er miljomyndighed. Der
ansoges om tilladelse til etablering af opvarmnings- havvandskoling hos teknisk forvaltning.
Under sagsbehandlingen vil kommunen tage kontakt til andre interessenter og myndigheder.
Andre myndigheder kan afhengig af placering af havvandskoleanlegget, specielt for ind-
tag/udlab, vere
o
o
o
o
:
Kystdirektoratet
Skov-og Naturstyrelsen
Farvandsvesenet
Kulturarvsstyrelsen
Foretages rorlegning via andre matrikler skal man have en aftale og accept fra matrikel ejerne,
af at legge ror gennem deres grunde.
Ved indtag/udlob gennem moler eller projektering af bygvarker i havne skal man endvidere sikre
sig at lokale havnemyndigheder kontaktes for accept.
5.3
Krav
Kommunen kan bl. a. opstille folgende krav :
o Ansogningen skal indeholde belastningsprofil og beregninger af temperatur p8virkning p3 recipienten.
o Lh.t. Vejledning fra Miljostyrelsen, del II kystvande; skal det definerede nerfelt overholde
kravet til , at oveftemperaturisotermen p3 t grad celsius eller derunder, skal vere overholdt i
80 % af tiden. Beregninger' foretages til ansogning og det skal efter opstart af anlaggetdokumenteres ved mSlinger i vandomrSdet.
o Indtag min. 1 m under vandoverfladen.
o Kun til kole- 09 opvarmningsformSl og ikke tilsat hjelpestoffer
5.4
Lovgivning og regler.
Det regelsat og lovgivning som myndighederne blandt andet henholder sig til er folgende
o Vejledning fra Miljostyrelsen , del I Soer og vandlob samt del II kystvande. Vejledning
o
o
o
o
o
:
I og 2
januar 1983.
Bekendtgorelse nr. 1051 af 16. december 1999 om henleggelse af opgaver til Kystinspektoratetet
Vejledning om udlegning af telekabler og visse rorledninger p3 soterritoriet. Vejledning nr.
163, september 2001.
Miljobeskyttelsesloven, Lov om Miljobeskyttelse Lovbekendtgorelse nr. 753 af 25, august
2001 S 28, stk 1.
Bekendtgorelse om spildevandstilladelser m.m. Bek. nr. 501 af 21. juni 1999.
Bekendtgorelse omkvalitetskrav for vandomr8der og krav til udledning af visse farlige stoffer
til vandlgb, soer eller havet. Bek. nr. 92L af 8. oktober 1996.
e Evt.
v.h.a. EDB programmer som cormix.
o
o
Vejledning til bekendtgorelse om spildevandstilladelser efter miljobeskyttelsesloven. Vejledning nr. 5 1999.
Afgiftsmessige forhold vedr. produktion hhv. brug af el, varme og koli9.
5.5
Tinglysning
Tinglysning af anleg og bygvarker pB egen grund samt de grunde som f.eks. rorsystemet og
indtag/udlob etableres igennem, bor foretages.
5.5.1 Energirammen og
BEO6
Koleanleggets hhv. varmepumpens totale energiforbrug indgSr i beregning for Energirammen
Energiforbruget til kgle- eller varmepumpeanlegget beregnes efter virkningsgraden EER (tidligere COP).
Ved at anvende havvandskoling opnSr man bedre og hojere EER og kan dermed give lettere
opfyldelse af energirammen, dette gelder ogs8 for opvarmningsmengden til energirammen.
Det skal bemerkes at energirammen i henhold til det sidst galdende Bygningsreglementet omfatter bygningens samlede behov for tilfort energi til opvarmning, ventilation, koling, varmt
brugsvand og eventuelt belysning, altsS byqninqseneroi - ikke energi til procesformSl.
5.5.2 Tilskudsmuligheder og afgifter.
Tilskudsmuligheder
Offentlige og private organisationer og firmaer vil i visse situationer have interesse i af stotte udbredelsen af energi- og miljgvenlige kole og varmesystemer, interessen og stotten vil dog typisk
vare meget projekt specifik og der kan sSledes ikke opstilles egentlige retningsliner for hvordan
der bgr soges.
En enkelt undtagelse fra ovenstSende er dog muligheden for at
energibesparelse
selge en potentiel fremtidig
til de respektive forsyningsselskaber. Vardi som en besparelse kan selges for
vil afhenge af det enkelte forsyningsselskab. Det er vigtigt at huske , at ansogning om salg af
kW-besparelsen opnSet ved et energibesparende tiltag skal vare aftalt indenudforelsen.
Afgifter
Anvendelse af havvand til kole- og opvarmningsformSl kan vare ukompliceret rent afgift teknisk.
Det anbefales at kontakte Told og Skat i det enkelte tilfalde for en forh8ndstilkendegivelse for
hvordan afgifterne er p3 projektet.
For koleformSl er reglerne analoge til varmeformSl, idet el forbrugt til produktion af koling til alm.
liberal virksomhed er pSlagt alm. energiafgift. For virksomheder hvor kglingen er en del af virksomhedens produktionsproces vil energiafgifter mv. dog kunne afloftes analogt til hvad der er
geldende for
va
rmeforbrug.
Det er vigtigt, at det i projektets allelfgrste fase klarlegges hvad der gelder af regler vedr. afgifter, da det Okonomiske grundlagt for et projekt let kan endres vesentligt ved endrede afgiftsforhold.
6.
HAVVANDSINDTAG
6.1
Placeringindtag/udlob
Indlgbet og udlobet skal vere anbragt s3 langt fra hinanden at der ikke sker kortslutning af vandet. Det er vanskeligt at angive vejledende verdier for afstandene da dette er meget afhangig af
flow mengder, temperaturer, vanddybderog stromningsforhold. Som grov regel vil en minimum
afstand pB ZS m kunne anvendes. Indtaget og udlobet skal vere anbragt sSledes at de ligger
under laveste vandstand og desuden s5 lavt at de ikke bliver lukket ved tilfrysning af havnen.
For at undg8 for meget skidt i pumpebronden og i indtaget fra havnen/havet anbefales det at
holde hastigheden i indtaget og i indtagsledningen sE lavt som muligt.
1- 13
.
.
Anbefalet facehastighed i indtaget, v < 0,2 m/s'
Anbefalet hastighed i indtags ledningen, v < 0,5 m/s.
Ved etablering af bygvarker ud i havne, bassiner eller i havet kan der ikke umiddelbart forventes
at blive givet tilladelse til dette fra de lokale myndigheder og eller ejer. Det er defor vigtigt at
designe indtag og udlob s3ledes, at disse ikke endrer p3 frldybter og gennemsejlningsbredder
mv.
6.2
Bronde
Det anses for bedst at udforme indtag- og udlobs som br@nde i cylinderform. Ferdige standard
bronde kan leveres af forskellige fabrikater. Bronde kan ogsS bygges op i kasserf.eks. af beton'
6.2.1 Udformning
ASde indtag og udlob kan udvendigt have en klaprist, dvs. en rist, som kan klappes op for rensning. Indtagsbrgnden b6r indvendigt have en afsperringsventil og et risteverk/skraberist og
derefter en dykket pumpe (evt. b8de drift- og reservepumpe).
Bronden bortypisk havde en diameter pB ca. 2,5 m, for at opn8 en fornuftigt segmentering af
partikler og lav hastighed i indlgbszonen foran dykpumpen'
Ind- og udlgbet til brgnden skal kunne afsperres, sB den kan tommes i forbindelse med rengann9.
Ventiler og pumper kan med fordel monteres s3 de kan serviceres fra toppen uden for bronden.
Der kan tillige indbygges et mellemdek som en elefantrist som man kan st3 pE ved service.
FiEur 3 Princip af indtagsbrond.
6.3
Boring
Alternativt til etablering af indtags bronde, kan der pE lokaliteter hvor bundforholdene tillader det
etableres havvandsindtag via en eller flere boringer i havbunden. I princippet anvendes en teknologi der er identisk til den som bruges ved alm. drikkevandsindvinding fra grundvandsmagasiner.
Ofte vil indvinding via en boring vere Okonomisk fordelagtig pE lokaliteter hvor der ikke findes en
kaj eller andet bygverk hvori indtagsbronde kan etableres'
Inden et havvandsindtag via en boring overvejes skal undergrundsforholdene unders4ges, da det
skal sikres at den onskes vandmengde kan indvindes uden p8virkning af narliggende bygninger
og havmiljs.
Kan ovenstlende forhold tilgodeses, kan der opnSs et rigtigt godt og stabilt havvandindtag, hvor
havbunden ofte kan anvendes som et stoft sandfilter, hvorved den eftefOlgende filtrering af hav-
vandet kan minimeres.
6.4
Materialer
vare modstandsdygtige mod det salte havvands korrosion' BrOnde
skal bygges i materialer modstandsdygtige overfor kolemediet som havvand. Brondene kan bygges i beton eller formet af plastic f.eks. plastmaterialet PEH-100.
Alle dele med havvand skal
6.5
Ror
6.5.1 Materialer
ROr skal udfores i egnet korrosionsbestandigt materiale. Plast som PEH rar er typisk attraktivt da
dette er korrosionsbestandigt og samtidigt relativt billigt i storre rOrdimensioner.
6.5.2 Udfgrelse
Hvor plastrorene passerer vagge som efterfglgende skal tetnes med f.eks.gummipakning, r4renebar som minimum udfores til tryktrin PN16. Ellers vil r@rene blive klemt sammen af tatningsringen. Benyttes plastikrOr ved tryktrin PN10 skal de forsynes med en indvendig stotteb@sning.
7.
FI LTRE RI NG
7.L
Problematikker
Et kritisk punkt i havvandsanleg er at sikre en god og sikker filtrering for at undgB tilstopning af
ror, pumper og vekslere med slam og biofilm/materiale.
Der er fare for begroning med muslinger eller rur i rar og bronde samt tilsmudsning sB hovedkomponenter skal kunne skilles ad for at rense dem ordentligt.
7.2
Metoder
Havvandet pumpes gennem et automatisk selvskyllende filter, idet skyllevandet ledes tilbage til
udlgbsbrgnden. Parallelt med dette filter er der anbragt et simpelt sifilter, som kun anvendes i tilfelde af at det selvrensende filter er ude af drift. Om nodvendigt anbringes offer anoder til beskyttelse af kom ponenterne.
LuftkomPressor
!
i
i
Filterstvrins
F
i
By-pass filter
F_.._!3xr_,,_F. *+_ {|_
l.----i----l
---i---,
|
Hawandsindtag :
lrl-l
Bernou
filter
|
f--@--__-1
ttt'
I
Rensethawand
til veksler
I:
++
.a
ll
@l
-r-
---i
Figur 4 Princip diagram for filter
I:
-T-^-ii
l-
Udlab
++_,1
:
T
I
__l
Retur fra
,,. <veksler
7.3
UdformninS/typer
vare et Bernoulli automatisk grovfilter. Filteret kan fungere
kontinuerligt idet gennemstrgmningen ikke afbrydes under renseprocessen. Indbygget i filteret er
et stempel der via ekstern trykluft skraber filteret rent for opsamlede urenheder' Det f3s med
styring der automatisk enten via trykmSling eller en timer foretager selvrensning og laver tilbageskyl. styringen kan endvidere afgive alarm til f.eks. bygningens cTS anleg.
Der skal fra Bernoulli filteret etableres en returledning til udlObssystemet.
Et automatisk selvskyllende filter kan
Figur 5 Bernoulli filter
7.4
Materialer
Bernoullifilteret kan f8s med hus i glasfiber eller i rustfrit syrefast stSl AISI 316 og filterindsats
titan eller i syrefast stSl AISI316.
Filterindsatsen fls med forskellige maskest6rrelser, typisk op
relse pB 1 mm velegnet.
8.
PUMPER
8.1
Funktion, regulering og udformning/type
i
til 2,0 mm. Ofte er en maskestor-
Pumper bor ojekteres som dykpumper og ikke som selvansugende pumper'
Dykpumpernebor monteres pB et guidesystem sB de nemt kan tages op af bronden. Efter dykpumpen bgr der placeres en kontraventil, s3 havvandet ikke lgber af r@rsystemet n8r pumpen
st8r stille/demonteres.
Endvidere bAr der monteres en vacuum afbryder p3 rorsystemet s3 vandet i rorsystemet ikke
trakkes baglans ud.
Dykpumpen monteres sSledes at den relativt enkelt kan serviceres. Den kan monteres p3 en
koblingsfod og p3 et par lodrette guide r@r sSledes at pumpen enkelt kan hives op af bronden for
servtce.
4.2
Dimensionering
Pumpen skal dimensioneres for det samlede tryktab i rorsystemet, vekslere komponenter, filtre
og loftehojde.
Pumperne kan etableres med kapacitetsregulering med frekvensomformer som for dykpumpers
vedkommende kan regulere ned til ca.20 Hz.
8.3
Materialer
Dykpumper kan leveres epoxycoated, med herdet eller rOdgods pumpehjul og med ekstern korrosionsbeskyttelse i form af p8monteret offer anode. Akselpakninger skal vere beregnet for havvand
!
9.
VEKSLERE
9.1
Udformningltype
Da havvandsbaserede k4le- og varmepumpeanlag typisk er anleg med relativt store kole- og
varmeeffekter vil man naturligt velge pakkede pladevekslere. De har bl.a. den fordel at de kan
skilles ad for rensning og defekte pakninger og plader kan udskiftes'
9.2
Rensning
Den veksler, der er i kontakt med havvandet, vil med tiden evt. blive fyldt med slam/biofilm og
sm| muslinger. Det anbefales derfor at veksleren forsynes med serviceventiler for CIP'. rensning,
samt evt. et ventilarrangement sSledes at flowet igennem veksleren kan vendes, hvorved
slam/biofilm kan skyldes ud,
Nogle vekslerleverandprer kan levere et grov filter for indbygning i tilgangen af veksleren, denne
losning er dog mest attraktiv pB pladevekslere der alene er tilsluttet enkeltsiddet.
Forfilter til vekslere bor have en huldimension pE maksimum 75
o/o
af kanaldiameteren pB veksle-
ren,
9.3
Dimensionering
Ved dimensionering af vekslere skal der tages hensyn til b8de en god varmeoverf@rsel ved sB noj
en temperatur som muligt og til okonomien ved indkob af vekslere.
Dimensioneringen skal tage hensyn til optimering af energiforhold og derfor bor tilstrabes en sB
lille At mellem havvand og sekunder medie som muligt. Af total okonomiske hensyn skal det dog
noje overvejes, om det er nodvendigt at have en At p3 mindre end 2oC.
Vekslere bor udlegges i overstorrelse, sSledes der tages hgjde for en reduceret varmeoverf4ring
grundet tilsmudsning mv. En overdimensionering svarende til 30 % til 50 o/o er ikke usedvanlig.
9.4
Materialer
Det mest almindelige valg for korrosionsbestandighed ovetfor havvand vil vere vekslere i titanium, med nitrilpakninger
Titanium er generelt meget velegnet til det salte havvand.
Et alternativt materiale kan vere en rustfristSl legering beregnet for havvand, denne vil ved lave
kolevandstemperaturer (under 40 oC ) vere et udmerket alternativ til de typisk meget dyrere titianum vekslere. Priser og leveringstider for vekslere i disse materialer kan dog variere meget.
10. OVRIGE KOMPONENTER
Yderligere komponenter i rOrsystemet er ventiler som strengreguleringsventiler, afsperringsventiler og kontraventiler.
1O.1 Materialer
vere korrosionsbestandige. Det kan vere i rodgods hvor det er
muligt eller epoxy belagt sort st3l. Det er vigtigt at alle materialer der er i ber4ring med havvandet er beregnet for kontinuert brug i havvand.
@vrige komponenter skal ogs8
ro
cIP, clean In Place
1- 17
Anvendelse af sort stSl frarldes og det anbefales at der anvendes havvandsbestandige materialer
af hoj kvalitet for dele der er ifm, med havvandet.
Strengreguleringsventiler og afsperringsventiler som kuglehaner kan f8s i rodgods.
Stgrre motor afsperringsventiler i butterflyudgave kan ligeledes f8s i rOdgods og med liner
EPDM gummi og skive i syrefast rustfrit stSl AISI 316.
i
Det er ved valg af materialer og komponenter vigtigt at huske p3, at disse udsettes for en meget
stor biologist< pSvirt<ning i form af aflejringer mv, Krav til linier mv. i f.eks. ventiler skal sSledes
kunne hSndterer dette.
11. ANBEFALEDE DIMEruSIGNERINGSFORUDS
TNX[V-
GER.
11.1 Dimensionerende havvandstemperatur
Havvandets temperatur variation er en vigtig parameter ved dimensioneringen af havvand baserede kole- og varmesystemer. Havvandstemperaturen er i forhold til lufttemperaturen mere
jevn. Dette skyldes at den termiske masse af vandet er meget storre end for luft og der skal
derfor en storre varme-/kuldepSvirkning til at andre temperaturen vesentligt, Derfor vil havvandstemperaturen ikke have samme udsving i lgbet af dagen som lufttemperaturen har.
Inddata - Tem perdtururofiler
ude
-T
|
llgYYOllU
-
-30
MBned
Fiqur 6 Havvanclstemperatur
Havvandstemperaturen er generelt lidt koldere end lufttemperaturen om sommeren og omvendt
lidt varmere end lufttemperaturen om vinteren (se fig. 6).
Der er dog stor variation i havvandstemperaturen i afhengighed af vanddybten og stromnings
forhold. Relativt stillestSende vand i havne kan i sommerm8nederne risikerer at n3 temperaturer
p3 og til 27 oC, dette kombineret med kortslutning mellem havvandsindtag og udlob kan resulterer i uhensigtsmessige h6je havvands temperaturer i sommermSnederne.
Derbar ved projekteringen altid tages udgangspunkt isE lokale mSlinger af havvandtemperaturen som muligt og fremtidige forhold omkring indtag og aflab bar soges klarlagt, da nye bygver-
ker mv. vil kunne endre de oprindelige forudsatte stromnings- og temperatuforhold omkring
havvandsindtagene.
11.2 Typisk dimensioneringsgrundlag.
llJ"nrtS"nde er opstillet gennemsnitlige verdier for de temperaturer som influerer direkte pB
dimensioneringen af en kolekompressor ifm. havvandskoling
Kondenseri ngste
m
Peratu
r
:
Sekundart vand:
Havvand:
Havvandstemperatur mEtt tit maks.
:
Det skal bemerkes, at der er tale om gennemsnitlige
skal fastlegge de dimensionerende forhold.
:
37 0C
34 oC/29 oC
25 oCl3O "C
25 0C
verdier og at man i hvert enkelt tilfalde
11.3 Veksler.
Umiddelbart bgr der dimensioneres efter s3 titte At som muligt mellem havvandssiden og
koldtvandssiden.
For okonomisk optimering er en dt p3 ca. 3-4C en optimal balance. Ved At p3 f -ZC kreves der
meget store og dyre vekslere i forhold til kapaciteten.
12. STYRINGSPRINCIP
niveaumSlere for signal og alarm om niveau.
Endvidere monteres termofolere for m8ling af havvandstemperatur, dels for m8ting og regulering
af frikOlingstilstand og dels som regulering for optimal kondenserings hhv. fordampnings- temperatur pB anlegget og endelig for frostsikring i anlegsopbygninger, hvor dette kan forekomme'
I indtagsbronde monteres
Nedenfor gennemgSs kort hovedprincippet i styringen for et havvandsbaseret kOleanleeg.
Stryingsprincippet for et havvandsbaseret varmepu mpeanlag er analogt'
Overordnet skal pumpedrift igangsettes af et frigivelses signal fra hovedanleggets styrekrafttavle.
Som signal for regulering af pumpernes flow/omdrejningstal anvendes temperaturen af det sekundere vand frem til den vandkolede kondensator'
Isar i den situation hvor havvandet cirkuleres direkte gennem kondensatorerne skal der tages
hensyn til den laveste kondenseringstemperatur som kompressoren kan hSndtere. Ofte er denne
temperatur langt hojere end havvandstemperaturen, hvorved det er n@dvendigt at foretage en
opblanding af havvandet inden det n3r kondensatoren'
Den laveste kondenseringstemperatur mB ikke kunne falde under et af kOlemaskinfabrikanten
fastsat niveau. Det er f.eks. typisk ca. +16-18oC for ammoniak koleanlag for komfortkOleanleg
afhengigt af temperaturniveau for koldtvandssiden.
primer havvandskreds enten p3 havvandspumpen med frekvensregulering som 1.
prioritet og i sekvens hermed kan der etableres by-pass af vandet via en trevejsventil uden om
Der styres i
veksleren.
yderligere kan der ved anvendelse af en sekunder kondensatorkolekreds, flow reguleres med
frekvensregulering af pumpe og evt. med en modulerende motorventil'
T
filt€{
;r+
Indtagsbrond
vei$cntit
+.lifl .--"--")--"{-1
t"i
lr
-Bemoulli
-?
'Havvanhvelsler
"
W.
+
ieic++-i,.>
I
-'1-I
netur tit
I
.
u0t00
t
Figur 7 StyringsprinciP
13. DRIFT OG VEDLIGEHOLDELSE
13.1 Driftomkostninger
Energimessigt er der potentielt mange kWh og dermed penge at spare ved at etablere havvandsk6ling og opvarmning. Man skal dog huske p3 at derogsS er relative store driftsudgiftertil
rensning og vedligehold af et havvandssystem. De i havvandssystemet indgSende komponenter
udsettes for et aggressivtmiljo korrosionsmassigt men ogsS biologisk, hvor aflejringer og begroninger ofte er med til at reducerer de anvendte komponenters funktionalitet og levetid.
13.2 Vedligeholdelse af sYstem
procedurer for vedligeholdelse af anlegget b\r ve,re skerpet fra opstart af anleg og kan senere
lettes afhengig af de elfaringer driftspersonalet fEr. Funktionen af grov og fin filtre samt pumper
barf1lges ngje iopstarts fasen. Trykfald over havvandsvekslere bQr desuden logges med jevne
mellemrum.
Brugeren skal vere opmerksom pE at forholdende omkring havvandsindtagene hurtigt kan andres, da endrede stromningsforhold forsaget af tidevand og vindpSvirkning hurtig kan give andrede belastninger pB filtresystemerne da f. eks. tang og Slegres i store mengder kan blive tilfort havvandsindtagene.
13.2.1 Brgnde og
indtag.
Kontrof og rensning b@r udf1res sSledes at inspektion er umiddelbar mulig. Dette indeberer typisk at havvandsbr6nden skal kunne afsperres mod indtagssiden og eftefOlgende drenes hvorefter inspektion og reng6ring af bronden kan udfores. Bronde bar udfores s3 store at en mand
kan arbejde i bronden. Rengoring og inspektion baseret p3 dykkere mv. skal undgSs da rengoring
af bronde i spidsbelastningsperioder skal foretages relativt ofte.
Ved anvendelse af flere parallelle indtagsbrgnde kan den ene br@nd t@mmes for vand og derefter
renses, medens anlegget stadig er i drift'
13.2.2Rensning
Bronde og vekslere renses for slam og biofilm.
Rensning kan foretages med slamsugning. Skal evt. bortskaffes som miljoaffald.
13.2.3Pumper
javne mellemrum bor dykpumperne optages og kontrolleres, hvilket indeberer at evt. pumpebronde udfsres sSledes at dette umiddelbart er muligt.
Ved
13.2.4Veksler
Kontrol af tilsmudsning af vekslere bor jevnligt foretages da det er vigtigt for korrekt og optimal
drift af hele systemet.
Rensning af vekslere foretages dels mekanisk ved adskillelse af vekslere og dels med CIP rensning som er en kemisk og mekanisk rensning med vandflowet back-flush. Udstyr for CIP rensning kan lejes hos vekslerfabrikanter.
13.2.5 Ror
Afrensning af rgrene fra indtag/udl@b til br6ndene foretages via klaprist, mekanisk indvendigt i
rorene ved hjeelp af en split eller pigging system.
Ved pigging system sender man en s8t<atdt gris igennem og renser rorene af indvendigt' Det er
ved projektering af de fleste pigging systemer n@dvendigt at udf@re et specielt rOrsystem med
Launcher (pig afskydning) og pig receiver (pig modtager)". Endvidere skal afsparringsventiler
vare kugfeventiler med fuld SUnlng i rorstorrelse, s3 piggen kan komme igennem, og aflevere sit
afrensede slam.
rr Se evt. www.taprogge,com.
14. TJEKLISTE
Programmering
Kole- og varmebehov
-
fordeling af de to behov over Sret
mulighed for variation i fremlobstemperatur, f.eks udetemperatur korrektion
Anlegstype
-
beregningsmodel
Energiforhold
-
Be06
Forundersogelser
Recipienttype (salt- eller ferskvand)
Anleggets placering (afstand) i forhold til recipient
Muligheder for rorforing til/fra recipient
Havva ndstem peratu r
Vanddybder
Stromningsforhold
Temperatur
Krav
set og min. / max. flow
til redundans - hvordan
Mynd
i
g
hed er
hSndteres fejl og service pB havvandssystemet
I miljot orhol d
Generelt
-
tilladelser
ejerforhold, omgivende arealer og recipient
Procedure
-
(tidlig) kontakt til myndigheder og private lodsejere
Krav
Lovgivning og regler
Tinglysning
Hawandsindtag
Indtag/udlob
-
type; indvindingsboring i bund eller frit indtag
vandYbder
indbyrdes placering i forhold til strommens retning
indbYrdes afstand
Filtrering
-
grovfilter
finfilter
Pumper
-
dimensionering
pumPetyPer
Vekslere
-
dimensionering
materialer
rensnlng
Qvrige komponenter
-
havvands bestandighed
Styring
-
energiokonomisk styring og regulering af pumper
sikring mod oversvommelse
motionering af ventiler og pumper mv'
energiregistrering
Drift og vedligeholdelse
-
lobende opsyn og vedligehold skalforventes
pAvirkning af havvandssystemet i perioder med kraftig biologisk vakst
sikre og servicevenlige adgangsforhold til brgnde og filtre