Området Stavanger Forum. Stavanger Forum Alternativ Energibruk. Området Stavanger Forum ONS

Transkript

1 Stavanger Forum Alternativ Energibruk Bjørn Sollie Rådgivende ingeniør kulde- og energiteknikk Sollie AB, Lund Området Stavanger Forum ONS, en av verden største og viktigste møtesteder for internasjonal olje og gassindustri. Arrangeres hvert 2. år. Neste gang august 2012, Idrettshaller, Ishaller, Hoteller, Næringsbygg, Foreninger, IMI Kirken, ONS Området Stavanger Forum ONS Offshore Northern Seas, Arrangeres hvert annet år, Ble arrangert første gang i 1974, Arrangementets varighet 4 dager, besøkende under ONS 2010, Forventer ca under årets ONS, Utdrag fra reguleringsplan

2 Stavanger Forum. Overordnet vedtak energibruk Eksisterende idrettsanlegg på Stavanger Forum Siddishallen (kunstis) Treningshallen (kunstis) Stavanger Idrettshall Tennishall Ny Ishall Nye bygg på Stavanger Forum Siddishallen renoveres Ny utstillingshall Nøkkeltall Stavanger Ishall Nytt hotell DnB Arena Nytt hotell Nøkkeltall: Samlet bebygget areal ca m2, 4 stk. flater for ishockey, 4 stk. flater for curling, Samlet isbelagt areal ca m2, Areal ishall, m2, Areal curlinghall, m2, Areal garderober, m2, Areal vestibyle, 500 m2, Areal mellombygg mot Siddishallen, 500 m2 Areal P-Hus, m2, Antall P-plasser, 350

3 «De Fire Årstider»

4 Før Nå Kostnader kunstisanlegg Kort om kunstis Av totale akkumulerte kostnader over 20 år, utgjør: Byggekostnader %, Driftskostnader (energi) %. Kilde: Svenska Ishockeyförbundet/ Kommunförbundet

5 Energiforbruk (gjennomsnitt av ishaller i Sverige) Snittforbruk 1310 MWh/år Snitt brukstid 7,5 mån/år Spesifikt energiforbruk 450 kwh/m2 * år Kommentarer: Relativt mange er store arenaer, Relativt mange er tilsluttet fjernvarmenett, Stor forskjell i teknisk standard Kort om kunstis London 1876, verdens første kunstisbane, Oslo 1952, Norges første kunstisbane, Jordal Amfi (OL`52), Ishaller USA/Canada, ca. 5500, Ishaller i Norge, ca. 40, Ishaller i Sverige, ca. 300, Paris 1891 Prisutvikling energi Faktorer som påvirker drift av kunstisanlegg Felles energimarked innebærer tilpasning til Europeisk prisnivå Pool eller [mono]po(o)l?

6 Sesonglengde Opprinnelig kunstissesong; 15/10 15/3, 9 mnd./år, Helårsdrift??? Krav på flere ishaller Økende interesse, Øket fritid, Vellykket rekruttering, Internasjonal fremgang, Sommeråpen kunstisbane, Davos, Schweiz «Det er være eller ikke-være for hockey» «Vi må ha bedre anlegg» «Flere istimer NÅ!!!!!!» Klimaendringer Temperaturstigning, Kraftigere vinder, Høyere luftfuktighet, Komfortkrav Antall sitteplasser, Flerbruksmuligheter, Innetemperatur, Luftfuktighet, Belysning,

7 Løsningen. Tilbake til fortiden..? Energibehov Stavanger Forum KULDEBEHOV Kunstisflater, Avfukting av ishaller, Klimakjøling/luftkjøling messebruk, VARMEBEHOV Bygningsoppvarming, Tappevann, Vann ispreparering, Energiforbruk ishaller Kuldebehov 7% 7% 15% 30% 41% Isproduksjon Oppvarming Belysning Tappevann Andre Konveksjon ( tørr varmeoverføring), Skyldes temperaturforskjell mellom luft og is Latent varme (kondensering av vann), Deler av luftens vanninnhold kondenserer på isflaten Langbølget strålvarme, Skyldes temperaturforskjell mellom is og tak/vegger/innventar Kortbølget stråling; Synlig lys (sol) Ispreparering, Skyldes vannets frysevarme (332 kj/kg)

8 Tis Konveksjon Latent varme q [W/m²] Värme tillförd pga konvektion m/s Lufthastighet [m/s] 4 m/s 4 m/s 3 m/s 2 m/s 1 m/s Varmeoverføring fra luft til isflate pga temperaturforskjell Tluft q [W/m²] Värme tillförd pga kondensering q [W/m²] Varme tillført Varme Kylning avgis pga sublimasjon sublimation 4 m/s 3 m/s 2 m/s 1 m/s LATENT VÄRMEPÅKÄNNING VARME ISFLATE PÅ ISYTA VED SOM FÖLJD AV LATENT VÄRME ISTEMPERATUR -2 C VID ISTEMPERATUR -2 C Lufthastighet [m/s] Latent varme; deler av luftens vanninnhold kondenseres på isflaten. Ved kondensering avgis varme (2260 kj/kg) Tis Vatteninnehåll Vanninnhold C -6 C -4 C C Istemperatur +8 Lufttemperatur [ C] +10 Lufttemperatur [ C] Varmestråling Direkte solstråling Ulike typer stråling: Strålning med relativt lang bølgelengde (varmestråling; ikke-synlig lys) Stråling med relativt kort bølgelengde (synlig lys) Kjennetegnes ved: Størst effekt i februar/mars Større effekt ved økende solhøyde Gir høy påkjent belastning Tis Rim/frost eller malt isflate gir en viss refleksjon Effekt ca 300 W/m 2 vid 60 N kl 1200 i mars Våt isflate absorberer ca 90 % av tilført effekt

9 Stråling fra varme objekter utendørs Stråling fra varme flater innendørs Direkte sollys går over til... Direkt soljus övergår till... langbølget långvågig varmestråling värmestrålning Tis Kjennetegnes ved: Påvirker uansett årstid Gir høye verdier over lang tid (døgnvis) Rim/frost eller malt isflate gir ingen refleksjon Direkte sollys går over til... Direkt soljus övergår till... langbølget varmestråling långvågig värmestrålning Kjennetegnes ved: Uavhengig av årstid Avhengig av temperatur på innvendige konstruksjoner (tak) og materialvalg Gir høye verdier over lang tid (døgnvis) Rim/frost eller malt isflate gir ingen refleksjon Kulde/varme Stavanger Forum, Isflater Kondensator Ishaller Isbelagt areal [m2] Varmebelastning is Siddishallen (26 x 56 meter) Moderat Stavanger Ishall Lav/moderat DnB Arena (26 x 61 meter) Høy Sum Tis Trør Pumpe Strupeventil Fordamper Kompressor Innebærer total kuldeytelse omkring kw om hver hall betjenes fra separat kuldeanlegg, Innebærer et kuldeanlegg med ytelse omkring kw ved felles kuldeanlegg og utnyttelse av samtidighetsfaktor

10 Kuldebehov Avfuktning Kuldebehov Klimakjøling Ishaller kw Siddishallen 150 Stavanger Ishall 250 DnB Arena (26 x 61 meter) Eget anlegg Sum 400 Ishaller kw kw Siddishallen 350 Stavanger Ishall 650 DnB Arena 550 Ny Utstillingshall 550 Hotell Felt A 550 Samlet ved ONS arrangement > kw Sum Kuldeteknisk infrastruktur kunstis Anlegg/system/rutine Kuldeanlegg Driftsorganisasjon Sikkerhetssystemer sikkerhetskurs Lokaler Strømforsyning Kan benyttes til.. Andre driftsformer Klimakjøling varm årstid Som del av varmeforsyning vià varmepumpe Viktig om energibruk Oppvarming: benytt lavest mulige temperatur ( lav energikvalitet ), Kjøling: benytt høyest mulige temperatur, Utgør store deler av større varmepumpesystem Sollie Kuldeteknisk prosjektering og konstruksjon Sollie Kuldeteknisk prosjektering og konstruksjon

11 Energibehov vs kuldebehov Felles energisentral Energibehov oppvarming Tilgjengelig kondenseringsenergi Ekstremt kuldebehov messebruk ONS Utformes for å dekke områdets behov for: Kulde (kunstis) Kulde (klimakjøling) Oppvarming Forbruksvann Oppvarmet vann for ispreparering Sollie Kuldeteknisk prosjektering og konstruksjon Tradisjonell energibruk i ishaller Ispreparering Avløp Avløp Energi Energi Energi fjernes med hjelp av kuldeanlegg Energi

12 Ispreparering Naturlig smelting Aktiv smelting Aktivitet kwh Aktivitet kwh Oppvarming vann fra C 43 Oppvarming vann fra C 43 Nedkjøling fra C 49 Nedkjøling fra C 49 Frysevarme 65 Frysevarme 65 Underkjøling av is 2 Underkjøling av is 2 Sum per preparering 159 Smelting av avskrapet is 65 Sum per 9 mnd. og 8 prep/24h Sum 224 Vannmengde 700 liter per preparering, Sum per 9 mnd. og 8 prep/24h Vannets frysevarme 332 kj/kg, Gjennomsnittlig kuldefaktor Q/P kuldeanlegg 2,5, Festen er over, sesongen er slutt Areal m2, Istykkelse 5 cm, Gir 90 m3 is, dvs. ca kg Som representerer > kwh Videre: Typisk intervall 7-10 prepareringer per 24 timer, Alternativ energibruk v/varmeoverskudd Alternativ energibruk v/varmebehov

13 BASSENG 1 Volum 630 m3. Lokal energilagring AKKUMULATOR Lagring av is Lagres i.. Is fra Benyttes til BASSENG 1 Is fryses på rør, «Isbank» Store kuldebehov ved messebruk BASSENG 2 Is fjernet ved ispreparering Avfukting av ishall BASSENG 2 Is fjernet etter sesongavslutning Store kuldebehov ved messebruk 1 BASSENG 2 Volum 450 m3 2 Akkumulering av varmt vann Borehull; Funksjon ved energibehov Vann varmes med varmepumpe, Varmepumpe utnytter hetgassvarme og bergvarme, Gir gode driftsvilkår for varmepumpe, dvs. redusert antall start/stopp, Muliggjør store effektuttak Varmepumpe Temperatur +8,5.+20 C

14 Borehull; Funksjon ved overskudd energi Områder for borehull Kuldeanlegg Temperatur +8,5.+2 C Per dato: 86 hull, Boredybde 250 meter, U-rørs kollektorer, Skråborede hull i randsonen gir større volum Prosess to-trinns drift, mellomkjøler Situasjon: energioverskudd ved +25 C Ammoniakk!!!!!!!!! «Hvorfor, det er jo farlig?» Sollie Kuldeteknisk prosjektering og konstruksjon

15 Kalde fakta I Egenskap R 717 HCFC 22 HFC 134a R 404A Kokepunkt v/1 bar(a) C -33,33-40,81-26,07-46,6 Molvekt kg/mol 0,017 0,086 0,102 0,098 Fordampningsvarme v/-10 C kj/kg ,5 Densitet væske v/-10 C kg/m Densitet gass v/-10 C kg/m3 2,39 15,34 10,04 22,05 Egenskap R 717 HFC 134a Varmeledningstall væske W/mK 540,5 98 Viskositet Pa s 196,8 326,8 Stavanger Forum Tidslinje felles energisentral System Betjener Leverer År KULDE 1 Isflater Ny Ishall Kald saltløsning 2/2012 KULDE 2 Luftkjøling Ny Ishall Kald glykol/vann 2/2012 KULDE 3 Isflate DnB Arena Kald saltløsning 9/2012 VARME 1 Samtlige Hetvann via varmepumpe 1 10/2012 KULDE 4 Luftkjøling DEL 1 Kaldt vann for klimakjøling sommer 5/2013 KULDE 5 Isflate Siddishallen Kald saltløsning 8/2013 VARME 2 Samtlige Gjenvinning energi fra borehull 12/2013 KULDE 6 ONS Messe DEL 1 Kaldt vann for klimakjøling sommer 5/2014 KULDE 7 ONS Messe DEL 2 Kaldt vann for klimakjøling sommer 5/2016 Oppsummering hovedløsninger 1. Konsentrert plassering av flere ishaller, 2. Mindre baneflater, 26 x 56 og 26 x 61 meter, 3. Bruk av lav-emitterende innertak (Ishall + Siddishallen) 4. Etablering av felles energisentral, 5. Etablering av systemer for energilagring, 6. Varmepumper for utnyttelse av hetgassvarme og bergvarme, 7. Spesialbygget kulde/varmepumpeanlegg med spesiell vekt på høy virkningsgrad, Konsentrert plassering Utnyttelse av samtidighetsfaktor gir totalt mindre størrelse på tekniske anlegg, Redusert investering forsyningsanlegg (el, VA), Enklere å bygge opp god driftskompetanse (idrettslig og anleggsteknisk),

16 Mindre baneflater 26 x 56 meter, 1450 m2 i forhold til 1800 m2 (30 x 60 meter) dvs. 20 % arealminskning, Hallens bredde kan reduseres med tilsvarende 4 meter på bredde og lengde, Lav-emitterende innertak Reduserer varmebelastning (W/m2) på isflaten dvs. redusert kuldebehov, Gir vesentlig større lysutbytte, Muliggjør senket halltemperatur uten kondensering på bygningskonstruksjoner Direkte sollys går over til... Direkt soljus övergår till... langbølget långvågig varmestråling värmestrålning Etablering av felles energisentral Varmepumper Utnyttelse av samtidighetsfaktor gir totalt mindre tekniske anlegg, Forenklet og effektivere energigjenvinning, Reduserte kostnader sikkerhetssystemer, Stor leveransesikkerhet, Varmepumpe 1; utnyttelse av hetgassvarme fra kuldeanlegg, Varmepumpe 2; utnyttelse av bergvarme,

17 Energilagring Systemer for kort- og langtidslagring av energi Hetvannsakkumulator for døgnvariasjoner, Innvendig isakkumulering og lagring av isavskrap, Borehull for månedsvis energilagring av kondenseringsvarme, Spesialbygget kulde/varmepumpeanlegg med spesiell vekt på høy virkningsgrad, Industriell utforming Lang levetid, Høy virkningsgrad, Kompressorkapasitet utnyttes ved forskjellige temperaturer (kunstis alt. klimakjøling) Kunstis, sommer/tidlig høst (overskudd energi)

18 Kunstis, vinter (energibehov) Sommer, stort kuldebehov luftkjøling Varmevekslinger Istykkelse og temperaturfall T kondensering dt fra kuldemedium til varmebærer (ved indirekte system) T luft dt fra varmebærer til luft Temp.diff. [K] NØDVENDIG TEMPERATURFALL GJENNOM IS 10 Istykkelse12 cm Istykkelse 6 cm 4 3 Istykkelse 4 cm 2 Istykkelse 2 cm 1 q [W/m²] T is dt gjennom islag dt gjenom banekonstruksjon, f.eks. betonglag T lake dt gjennom rør T fordampning dt gjennom fordamper

19 Kostnader Bygningsdel Millioner inkl. Mva. Ny Ishall 252 Parkeringsanlegg U1 og U2 120 Energisentral Trinn 1 25,5 Energisentral Trinn 2 47,2 Utvendige borehull inkl. Ytre rørledninger fjernvarme, fjernkulde (vann + saltlake) 21,7 Sum 466,4