469 VEGKONTORET I STEINKJER UTFASING AV HKFK (R22)

Transkript

1 469 VEGKONTORET I STEINKJER UTFASING AV HKFK (R22) Skisseprosjekt Mars 2013

2 2 Dokument: 469 UTFASING AV HKFK (R22) Versjon: A Utgivelsesdato: Utarbeidet: OJ, OJG Kontrollert: RR Godkjent: RR

3 3 Innholdsfortegnelse 1 Bakgrunn Sammendrag Anleggsoversikt og dimensjoneringsgrunnlag Anleggsoversikt kuldeanlegg, dagens situasjon Utbedringsalternativer Kjølebehov Oversikt Effektbehov Energibehov Anleggsoversikt og dimensjoneringsgrunnlag Anleggsoversikt varmeanlegg, dagens situasjon Anleggsoversikt ventilasjonsanlegg, dagens situasjon Varmebehov Effektbehov Energibehov Effekt-varighetskurve Distribusjonstemperaturer varme og kjøling Varmedistribusjonssystem Kjøledistribusjonssystem Varmeakkumulering Teknisk/økonomisk vurdering Kuldeanlegg Alternativ Varmeanlegg Grunnvarme Bergvarme Geologiske forhold Dybde til fjell Temperatur Berggrunnens varmeledningsevne Varmesentral basert på varmepumpe med energibrønner Alternativ 2. Overordnet systemløsning... 30

4 Alternativ 3. To trinns varmepumpe kostnadsberegninger alternativ alternativ alternativ Konklusjon Referanser Vedlegg Tabell 1 Effektoversikt varmeanlegg Vestfløy Tabell 2 Effektoversikt varmeanlegg Østfløy Tabell 3 Effektoversikt varmeanlegg Kontrollhall Tabell 4 Effektoversikt varmeanlegg Trafikkstasjon Tabell 5 Effektoversikt varmeanlegg brakke Tabell 6 Effektoversikt varmeanlegg nytt kontorbygg Tabell 7 Effektoversikt varmeanlegg utvidelse kantine Tabell 8 Energiforbruk varmeanlegg Etterfølgende tabeller viser kartlegging av de respektive anleggene etter befaring og opplysninger fra driftspersonale

5 5 1 Bakgrunn Utfasing av kuldemedie HKFK(R22) er et skisseprosjekt som ble startet opp senvinteren Oppdragsgiver har vært Statsbygg og prosjektet er gjennomført av AS Planconsult VVS. I denne rapporten omtales Statsbyggs lokaler ved Vegkontoret avd. Steinkjer. Lokalene ved Vegkontoret avd. Steinkjer benyttes i all hovedsak til kontorformål i tillegg til kontrollhall for kjøretøyer. Totalareal for bygningsmassen anslås til ca m² i dag. Bygningsmassen består av følgende bygg: Trafikkavdeling fra 1967 ca. 704 m², hvorav ca. 420 m² utgjør kontrollhall. Østfløy fra 1967 ca m² Vestfløy fra 1975 ca m² Garasje ca. 173 m² Brakker ca. 200 m² Bygningsmassen er klimatisert og har kjøleanlegg, som består av et isvannsanlegg plassert i Vestfløybygget som dekker komfortkjøling via kjølebaffler i 2. etg, samt komfortkjøling via ventilasjon for hele bygget. Komfortkjøling for østfløy og trafikkavdeling betjenes via ventilasjonsanlegg med lokalt plasserte DX-anlegg. Prosesskjøling av datarom, telesentral, avfallsrom, UPS rom og hovedtavlerom besørges av mindre DX-anlegg som er plassert lokalt ved de respektive rom/installasjoner. Bygningsmassen har vannbåren oppvarming forsynt via 2 stk. oljekjeler på 350 kw hver, samt 1 stk. elektrokjele med effekt 225 kw, som dekker forvarming av varmt tappevann, transmisjon/infiltrasjon, samt varmebatterier for ventilasjon. Bygningsmassen har totalt 7 stk. ventilasjonsanlegg, samt noen mindre rene avtrekkssystemer. Statsbygg planlegger rehabilitering av byggenes fasader de nærmeste årene. Dette innebærer etterisolering og tetting av fasader samt utskiftning av vinduer. Statsbygg planlegger også en utvidelse av bygningsmassen med en nytt bygg på ca.700 m², fordelt på 3 plan, som bygges inn som en forlengelse av østfløybygget. Dette er tenkt å være et rent kontorbygg. Det planlegges også en utvidelse av eks. kantine med et areal på ca. 50 m² (glassbygg). På bakgrunn av dette notatet er det gjennomført et skisseprosjekt for å foreta en videre konkretisering av utfasing av R22 kuldemedie i eksisterende installasjoner, samt aktuelle tiltak for å erstatte disse. I tillegg vurderes løsninger for ny termisk energiforsyning av Statsbyggs bygningsmasse ved Vegkontoret avd. Steinkjer, blant annet med tanke på investerings- og driftskostnader.

6 6 2 Sammendrag Det er gjennomført et skisseprosjekt med utredning av 3 alternative løsninger for utfasing av kjøleanlegg som benytter HKFK kjølemedium (R22) ved Vegkontoret i Steinkjer. Beregninger er sett i sammenheng med et pågående prosjekt for oppgradering av bygningenes fasader til å innfri krav som stilles i TEK 10. De er vurdert tre alternative tekniske løsninger for kjøle og varme distribusjon for byggene: Det rimeligste alternativet: Utskifting av alle anlegg som benytter R22 kjølemedium. Erstattes med tilsvarende anlegg basert på HFK-medium. Foretrukket alternativ med henblikk på også ivareta oppgradering av eksist. varmeanlegg: Utvidelse av varmeanlegg med høylavtemperatur totrinns varmepumpe i nytt teknisk rom inntil eksisterende varmesentral. Anleggets systemtemperatur beholdes og eksisterende kjelanlegg brukes som spisslast. Varmepumpen forsynes fra energibrønner som også benyttes til frikjøling for nytt isvannsanlegg. På bakgrunn av dette anbefales Statsbygg å gå videre med alternativ 3 i et eventuelt forprosjekt/detaljprosjekt.

7 7 3 Anleggsoversikt og dimensjoneringsgrunnlag 3.1 Anleggsoversikt kuldeanlegg, dagens situasjon Trafikk avd Garasje Garasje/Ves tfløy SB Avfallsrom 1 Lunit Hermeticue Opptatt effekt (kw) 2 Ciat CS ,8 R22 1 Ciat CS ,3 R22 1 Ciat CS ,2 R22 SB Hallkontor 1 Mitsubishi MUZ- FD25 VABH CAE 9470 ZMHR Bruker UPS rom 1 Daikin FVXS- 25F Bygg Eier Benyttes til: Antall Fabrikat Type Årstall Kjøleeffekt (kw) Østfløy SB Ventilasjon Østfløy SB Ventilasjon Østfløy SB Ventilasjon Østfløy SB Hovedtavlerom 1 SX Airwell GC 12N 410RC Østfløy Bruker Telesentral 1 SX Airwell GC 18DC INV Trafikk SB Ventilasjon 1 Kac KACavd Kuldemedie ,63 1,115 R410A ,46 R410A ,7 R407C ,5 0,485 R410A ,45 0,74 R ,9 R410A Brakke SB Ventilasjon 1 Ciat CS ,3 R Vestfløy Bruker IT-avd(kontor) 1 Aermec CK ,2 R22 Vestfløy Bruker Datarom 3.etg 1 Daikin R ,6 2,6 R407C AV1 Vestfløeurop Bruker Datarom 3.etg 1 Wian- MTZ ,5 R22 JH6BUE Vestfløy SB Ventilasjon tilluft møterom 1 Ciat CS ,3 R22 Vestfløy 1 Ciat LD350 (Kjølemaskin) Isvann Isvann fra LD350 Vestfløy SB Ventilasjon + kjølebaffler. SB Ventilasjon etg R407C 31 Vestfløy Vestfløy Vestfløy Sum: SB SB SB Ventilasjon etg. Ventilasjon etg.+ møterom 5.etg. Kjølebaffler 2. etg. Isvann fra LD350 Isvann fra LD350 Isvann fra LD ,9 Som det fremkommer i oversikt over er det flere mindre DX-anlegg av eldre årgang som benytter R22 som er et HKFK kuldemedie. I sammenheng med at brakkebygg skal rives ser vi bort fra dette anlegget. Det bemerkes at for datarom i 3.etg så må backupanlegget inn regelmessig da hovedenhet alene ikke klarer å takle kjølebehovet. Her må man vurdere å installere en større enhet. Totalt er det da snakk om 7 stk. mindre enheter fordelt på 5 stk. for Statsbygg og 2 stk. for bruker, med samlet kjøleeffekt på 68 kw med variasjon fra 6 til 17 kw per enhet. Disse anleggene er det da naturlig å erstatte sett opp i mot myndighetskrav om utfasing av R22 som kuldemedie.

8 8 3.2 Utbedringsalternativer Man ser for seg tre alternative løsninger til utbedringer som omtales nærmere i kapittel 3, men nevnes her. Alternativ 1 Skifte ut de 7 eksisterende kuldeanlegg (DX) som benytter R22 kuldemedium. Fordelt på 5 stk. for Statsbygg, og 2 stk. for bruker. Alternativ 2 og 3 I sammenheng med at man ser for seg utfasing av eksisterende oljekjeler på sikt, så må man også se på andre alternativer vedr. energiforsyning. Da kan det være et reelt alternativ å vurdere en løsning med varmepumpe med energibrønner som kan dekke store deler av kjølebehovet med frikjøling, og resten dekkes av varmepumpen. Dette medfører at man kan erstatte lokale DXanlegg som betjener komfortkjøling via ventilasjon med isvann. Vurdering av å medta brukeres anlegg til et sentralt isvannsanlegg. Vi har vurdert om brukernes kjøleanlegg bør medtas på et utvidet isvannsanlegg sett i sammenheng med at det etableres varmepumpeanlegg omtalt i kapittel 3(Alt 2 og Alt.3). Vi konkluderer med at dette kan bli vanskelig å forsvare rent investeringsmessig sett i sammenheng med at det er såpass liten kjøleffekt det her er snakk om, totalt 22,6 kw installert effekt og med en backupenhet i datarom 3.etg Vestfløy på 13 kw. Samtidig er de aktuelle arealene spredt i bygningsmassen både i Vestfløy, garasje og østfløy, slik at det vil bli forholdsvis lange rørtracer frem til hver enhet som igjen har kjøleffekter i størrelsesorden fra 5 til 7,6 kw. Samtidig bør det etableres reserve kjøleløsninger. Når man også tar med at DX-anleggene som betjener disse arealene er fra nyere dato( ) med nyere kuldemedie, så mener vi at det vil være lite å hente på å konvertere disse anleggene til et isvannsanlegg. Dette er lagt til grunn for videre vurderinger av kjøleanlegg i bygningsmassen ved Vegkontoret.

9 9 3.3 Kjølebehov Oversikt I dagens bygningsmasse er det installert 1 stk. isvannsanlegg for komfortkjøling, kjølemaskin med tørrkjøler som er plassert på tak, 5.etg vestfløy. Komfortkjøling benyttes vanligvis når utetemperaturen er høyere enn ca. +15 C. Vestfløybygget har kjølebaffler i hele 2. etg, samt komfortkjøling via ventilasjon for alle etasjer fra 1.etg t.o.m 5.etasje fra ventilasjonssystem 36.03, og Man dekker komfortkjøling via ventilasjon for Østfløybygget fra system som har flere DXanlegg plassert lokalt. Det samme gjelder for Trafikkavdeling som betjenes fra system som også har et lokalt DXanlegg. Prosesskjøling av datarom, telesentral, UPS rom, hovedtavlerom og avfallsrom besørges av mindre DX-anlegg som er plassert lokalt ved de respektive bygg Effektbehov Installert kjøleeffekt i bygningsmassen er fordelt slik i dag: DX-anlegg 118,9 kw Isvannsanlegg 100,0 kw Sum: 218,9 kw Effektfordeling på komfortkjøling er fordelt slik i dag: Østfløy System (DX) 40,0 kw Vestfløy System 36.03, 36.04, 36.05, kjølebaffler(isvann/dx) 109,0 kw IT-avd(kontor) (DX) 6,0 kw Trafikkavdeling System (DX) 17,7 kw Hallkontor (DX) 2,5 kw Kontrollhall Har ikke kjøling Brakke System (DX) 9,0 kw Sum installert effekt komfortkjøling for østfløy, vestfløy, trafikkavdeling og brakke: 184,2 kw For følgende arealer er det et konstant behov for prosesskjøling: Effektfordeling på prosesskjøling er fordelt slik i dag: Østfløy Hovedtavlerom 3,63 kw Telesentral 5,0 kw Vestfløy Datarom 3.etg 7,6 kw + 13kW(Backup) 20,6 kw Garasje UPS rom 4,0 kw Avfallsrom 1,45 kw Sum installert effekt prosesskjøling: 34,68 kw

10 10 Komfortkjøling situasjon per i dag, effekt per m²: Østfløy fra W/1 860 m² =21,50 W/m² Vestfløy fra W/2 720 m² =42,27 W/m² Trafikkavdeling fra 1967(kontordel) W/286 m² =70,62 W/m² Brakke W/200 m² =45,00 W/m² I sammenheng med at det skal etableres et nytt kontorbygg på ca. 700 m² fordelt på 3. etasjer, skal dagens brakkebygg rives. I tillegg skal dagens kantine i Østfløy utvides med ca. 50 m²(glassbygg). Dette medfører at vent.system 36.06, tilhørende varmebatteri, kjølebatteri og Dx-system som betjener brakkebygg demonteres. Dette medfører et fradrag på 9 kw kjøleffekt. Samtidig tilkommer estimert installert kjøleeffekt for komfortkjøling på ca. 28 kw for nytt kontorbygg, samt ca. 2,5 kw for utvidelse av kantine. Totalt netto tilskudd ca.22 kw Estimert effektbehov komfortkjøling: Nybygg kontorbygg W/700 m² =40,00 W/m² Utvidelse kantine 2 500W/50 m² =50,00 W/m² Effektfordeling på komfortkjøling etter utvidelse av bygningsmassen, og riving av brakker: Østfløy System (DX)Konverteres til isvann 40 kw Vestfløy System 36.03, 36.04, 36.05, kjølebaffler(isvann/dx) 109 kw IT-avd(kontor) (DX) 6 kw Trafikkavdeling System (DX)Konverteres til isvann 17,7 kw Hallkontor (DX) 2,5 kw Nybygg kontorbygg System (Isvann) 28,0 kw Utvidelse kantine System Eksist.(DX)Konverteres til isvann 2,5 kw Sum installert effekt komfortkjøling for østfløy, vestfløy, trafikkavdeling, nybygg: 205,7 kw Komfortkjøling samlet for alle bygg inkl. utvidelse: W/5 616 m² =36,62 W/m² Prosesskjøling samlet for alle bygg: W/5 616 m² = 6,18 W/m² Sum: = 42,80 W/m²

11 Energibehov Nåværende energiforbruk ved bygningsmassen. Estimert årlig energibehov prossesskjøling(dx), med forutsetning kontinuerlig drift hele året med estimert gjennomsnitt for kompressor-/viftedrift per døgn. (Termostatstyrte anlegg): Kjøleytelse Oppttatt effekt Kwh/år Østfløy Hovedtavlerom 3,63 kw 1,115kW = kwh Telesentral 5,0 kw 1,46 kw = kwh Vestfløy Datarom 3.etg 7,6 kw +13,0 kw(backup) 2,6 kw = kwh Garasje UPS rom 4,0 kw 0,9 kw = kwh Avfallsrom 1,45 kw 0,74 kw = kwh Sum: = kwh Dette gir følgende energiforbruk per m²: kwh/5066 m² =5,89 kwh/ m² Estimert årlig energibehov komfortkjøling(dx) med forutsetning drift i tidsrom mars-oktober. Kjøleytelse Oppttatt effekt Kwh/år Østfløy Ventilasjon 40,0 kw 15,1 kw = kwh Trafikkavd. Ventilasjon 17,7 kw 6,5 kw = kwh Hallkontor 2,5 kw 0,485 kw = 745 kwh Brakke Ventilasjon 9,0 kw 3,3 kw = kwh Vestfløy IT-avd(kontor) 6,0 kw 2,2 kw = kwh Sum: = kwh Dette gir følgende energiforbruk per m²: kwh/5066 m² =8,34 kwh/ m² Estimert årlig energibehov komfortkjøling(isvann med forutsetning drift i tidsrom mars-oktober. Kjøleytelse Oppttatt effekt Kwh/år Vestfløy Ventilasjon/baffler 100,0 kw 50,0 kw = kwh Dette gir følgende energiforbruk per m²: /2 720 m² =28,17 kwh/ m² Sum energiforbruk kjøling alle bygg per i dag: = kwh Sum energiforbruk kjøling alle bygg per m², per i dag: kwh/5 066 m² = 29,36 kwh/ m²

12 12 Fremtidig energiforbruk ved utvidelse av bygningsmassen. Det skal etableres nytt kontorbygg på ca. 700 m² fordelt på 3. etasjer, og riving av dagens brakkebygg. I tillegg skal dagens kantine i Østfløy utvides med ca. 50 m²(glassbygg). Dette medfører at vent.system 36.06, tilhørende varmebatteri, kjølebatteri og Dx-system som betjener brakkebygg demonteres. Dette medfører et fradrag på 9 kw installert kjøleffekt. Samtidig tilkommer estimert installert kjøleeffekt for komfortkjøling på ca. 28 kw for nytt kontorbygg, samt ca. 2,5 kw for utvidelse av kantine. Totalt netto tilskudd ca.22 kw Estimert årlig energibehov komfortkjøling for utvidelse av bygningsmassen, samt riving av brakkebygg med forutsetning drift i tidsrom mars-oktober. Kjøleytelse Oppttatt effekt Kwh/år Nytt kontorbygg Ventilasjon/baffler 28,0 kw 10,4 kw = kwh Utvidelse kantine Ventilasjon 3,0 kw 1,1 kw = kwh Riving brakkebygg Ventilasjon 9,0 kw 3,3 kw = kwh Sum: = kwh Sum energiforbruk kjøling inkl.utvidelse samt riving av brakkebygg: = kwh Sum energiforbruk kjøling alle bygg per m²: kwh/5 616 m² =28,62 kwh/ m² Dette samsvarer rimelig bra med sammenlignbare kontorbygg i denne regionen, hvor man har et netto spesifikt kjølebehov på ca. 25 kwh/m² år.

13 Anleggsoversikt og dimensjoneringsgrunnlag Anleggsoversikt varmeanlegg, dagens situasjon Bygningsmassen har per i dag vannbåren oppvarming forsynt via 2 stk. oljekjeler på 350 kw hver, samt 1 stk. elektrokjele med effekt 225 kw plassert i eget fyrrom, som dekker forvarming av varmt tappevann, transmisjon, samt varmebatterier for ventilasjon. Kurser fra fyrrom/varmesentral, overslag effekter. Bygg Fasade Kurs til: Stk Effekt (kw) Effekt varmebatteri (kw) Vestfløybygget har i dag helelektrisk oppvarming via panelovner for 4. og 5. etg med estimert effekt ca. 40 kw. Brakke har i dag helelektrisk oppvarming via panelovner med estimert effekt ca. 12 kw, samt vent.system har elektrisk varmebatteri med effekt 6 kw. Dette bygget skal rives i sammenheng med at det etableres et nytt tilbygg Anleggsoversikt ventilasjonsanlegg, dagens situasjon Oversikt over installerte ventilasjonsanlegg ved bygningsmassen Bygg: System: Luftmengder: (m3/h) Stk Effekt kjølebatteri (kw) Effekt varmebatteri (kw) Gjenvinner type Systemtemperatur Østfløy Hele Berederanlegg /60 C 1967 bygget Østfløy Nord Radiatorer /60 C 1967 Østfløy Sør Radiatorer/vent /60 C Vestfløy Hele Radiatorer =203 80/60 C 1975 bygget etg. Vent 36.03,36.04, Trafikkavd 1.etg Radiatorer/Vent /60 C Kontroll 1.etg Varmluftsvifter/ /60 C -hall Vent SUM: = 540 kw Trafikkavd / ,4 (DX) 16 Roterende 1967 Østfløy / (DX) 35 Roterende 1967 Vestfløy / (Isvann) 80 Glassrør 1975 Vestfløy / (Isvann) 105 Glassrør 1975 Vestfløy / (Isvann) 18 Roterende 1975 Brakker / (DX) 6 (Elektrisk) Roterende Kontroll / Har ikke 27 Plateveksler -hall kjølebatteri SUM: / ,4 287 (281)

14 Varmebehov Effektbehov Termisk effektbehov omfatter transmisjons- og infiltrasjonstap for hele bygningsmassen, ventilasjonstap samt varmtvannsvarming. Varmeeffekter ved bygningsmassen er fordelt slik i dag: Østfløy Radiatorer etc. 98 kw Ventilasjon, system kw Vestfløy Radiatorer etc. (1-3. etg) 68 kw Ventilasjon, system 36.03, 36.04, kw Trafikkavdeling Radiatorer etc. 18 kw Ventilasjon, system kw Kontrollhall Varmluftsvifter etc. 50 kw Ventilasjon, system kw Hele bygningsmassen Varmt tappevann 25 kw Sum estimert installert effekt i dag for østfløy, vestfløy, trafikkavdeling, kontrollhall: 540 kw Overslag vannbåren installert effekt til oppvarmingsformål for hele bygningsmassen i dag er estimert til ca. 540 kw fordelt på ca m² som er areal som er dekket med vannbåren oppvarming (fradrag for garasje, brakkebygg og vestfløy 4. og 5. etg) som er areal som er dekket med elektrisk oppvarming. Installer effekt, effekt per m²: W/4480 m²: 120,5 W/m² Dette er installert effekt, behovet anses å være mindre blant annet pga. overdimensjonerte varmebatterier og dårlig gjenvinningsgrad på anlegg og Fremtidig effektbehov ved utvidelse av bygningsmassen. I sammenheng med at det skal etableres et nytt kontorbygg på ca. 700 m² fordelt på 3. etasjer, skal dagens brakkebygg rives. I tillegg skal dagens kantine i Østfløy utvides med ca. 50 m²(glassbygg). Dette medfører at vent.system 36.06, med tilhørende elektrisk varmebatteri som betjener brakkebygg demonteres. Kapasitet 6 kw. Dette får ingen innvirkning på effekt fra det vannbårne varmeanlegget da det er et elektrisk varmebatteri. Samtidig tilkommer estimert installert varmeeffekt for transmisjon/infiltrasjon på ca.21 kw, varmt tappevann 2,5 kw, ventilasjon på ca. 22 kw for nytt kontorbygg med overslag luftmengder +/-8400 m³/h. 2,5 kw for transmisjon/infiltrasjon, samt ca. 3,5 kw for ventilasjon med overslag luftmengder +/-1000 m³/h for utvidelse av kantine. Totalt netto tilskudd ca. 51,5 kw Estimert effektbehov nybygg: Nybygg kontorbygg W/700 m² 65,00 W/m² Utvidelse kantine 6 000W/50 m² 120,00 W/m²

15 15 Samlet effekt vannbåren oppvarming: Samlet effekt vannbårne ventilasjonsvarmebatterier: Samlet effekt varmt tappevannn: Sum installert effekt for østfløy, vestfløy, trafikkavdeling, kontrollhall og nybygg: Termisk effektbehov, effekt per m² inkl. nybygg: W/5 230 m²: 257,5 kw 306,5 kw 30,0 kw 594,0 kw 113,5 W/m² Sammenligner man med normtall for eldre bygg før 1987(se tabell 1 ), så er termisk effektbehov for kontorbygg i denne klimasonen oppgitt til 105 W/ m². Altså ligger man noe over gjennomsnittet her. Dette har sammenheng med overkapasitet på varme avgivere på ventilasjonsanlegg vestfløy. Bakgrunnsvurdering for varmeeffekter ved bygningsmassen. I denne sammenhengen har vi noen kjente verdier for effektfordelingen vedr. varmeinstallasjoner ved bygningsmassen, samt at noe er estimert for eksist.anlegg, samt at vi har estimert effekt for fremtidig utvidelse av bygningsmassen som dimensjoneringsgrunnlag for løsning med varmepumpe som ny energikilde. Se vedlagte tabeller. Oppvarming av ventilasjonsluft via vannbårne varmebatterier Bygningsmassens totale ventilasjonsluftmengde med riving av brakker, inkl. nytt tilbygg og utvidelse av kantine er estimert til ca m³/h. Midlere temperaturvirkningsgrad for varmegjenvinnere av varierende typer og årgang er skjønnsmessig vurdert til ca %. Dimensjonerende varmeeffekt for varmebatteriene: Romoppvarming radiatorer Bygningsmassens totale effekt til oppvarming via radiatorer etc.er estimert til: 306,5 kw 257,5 kw. Varmtvannsberedning Det er installert 1 stk. varmtvannsbereder OSO 18 R 400 liter indirekte oppvarmet og eller kjeloppvaring med 15 kw el.kolbe. Det er lagt til grunn 3 W/m² for varmtvannsberedning i henhold til dimensjoneringskriterier fra OSO Hotwater AS. Dimensjonerende effektbehov til varmtvannsberedning: 30 kw

16 Energibehov Totalt årlig samlet energibehov ved Statsbyggs bygningsmasse ved Vegkontoret i Steinkjer er målt til ca kwh/år i gjennomsnitt for de siste 8 årene( ), for et areal på m², som tilsvarer gjennomsnittlig samlet energiforbruk på ca. 219 kwh/m²/år. Dette samsvarer rimelig bra med hva normtall for kontorbygg i klimasone 5 for eldre bygg før Her oppgis det et gjennomsnittlig samlet energiforbruk på totalt 225 kwh/m²/år. Termisk energiforbruk til vannbåren oppvarming er i gjennomsnitt målt til kwh/år for et areal på 4480 m²(fradrag for garasje, brakkebygg og vestfløy 4. og 5. etg) de siste 8 årene, som tilsvarer gjennomsnittlig energiforbruk på ca. 94 kwh/m²/år. Det termiske energibehovet til oppvarming i bygg fordeler seg på energi til romoppvarming, oppvarming av ventilasjonsluft og varmtvann. Disse har svært ulike effektprofiler i løpet av et år. Oppvarming av varmtvann er uavhengig av uteklima, mens de øvrige varierer med uteklima. Statsbygg planlegger rehabilitering samt utvidelse av bygningsmassen. Som det fremkommer av planer fremover, så skal følgende gjennomføres: Østfløy rehabiliteres med etterisolering av hele bygget, samt at man skal skifte ut vinduer. Vestfløy rehabiliteres med utskifting av vinduer. Mulig etterisolering, Statsbygg avgjør her omfang. Ved Trafikkstasjon rehabiliteres østfasade med etterisolering samt utskifting av vinduer. Videre er det planer om å etablere et nybygg på ca. 700 m², fordelt på 3 plan, som bygges inn som en forlengelsen av østfløybygget. Dette er tenkt å være et rent kontorbygg. Utvidelse av eksisterende kantine, ca. 50 m²(glassbygg). Bygningsmessig oppgradering bør minimum tilfredsstille dagens forskriftskrav. Det er i denne utredningen tatt utgangspunkt i at bygningsmassen skal innfri krav satt i TEK2010. Effekt- og energibehov til romoppvarming og oppvarming av ventilasjonsluft vil reduseres som følge av dette. Skisseprosjektet bygger videre på at rehabilitering av fasadene gjennomføres.

17 17 Fremtidige tiltak som vil bedre energisparingspotensialet. Hvis man isolert sett ser på endringer i spesifikt energiforbruk for eldre bygg oppført før 1987 og bygg oppført i dag i h.h.t TEK 10 krav så vil energiforbruk ligge ca kwh/m 2 år lavere. Se tabell 1 til tabell 3. For at dette skal kunne oppnås så må man også se på en oppgradering av eksisterende tekniske anlegg, og ikke bare på en bygningsmessig oppgradering. Dette gjelder flere av ventilasjonsanleggene som er fra opprinnelig byggeår. Nevner noen tiltak under som kan være aktuelle tiltak å gjennomføre. For Vestfløybygget har dette bygget oppvarming av 4 og 5.etg med panelovner, da dette er påbygde etasjer fra 1985, hvor det var vanlig å benytte helelektrisk oppvarming med panelovner. På sikt vil det bli aktuelt å konvertere fra panelovner over til vannbåren oppvarming via radiatorer. Vedrørende de 3. stk ventilasjonanleggene, system 36.03, og som ventilerer vestfløyen, så bør man vurdere på sikt om man skal oppgradere anleggene, sett i sammenheng med at system og er nærmere 40 år, tilstand til anleggene, samt en lav energivirkningsgrad på gjenvinnere, med tilhørende store varmebatteri. Tiltaket vil medføre en betydelig reduksjon av energiforbruket. Energibudsjett samt energiforbruk, som kan dekkes av et vannbårent sentralvarmeanlegg, er vist i Tabell 1 til Tabell 3. Tabell 1 Dagens situasjon uten rehabilitering av fasader. Estimert spesifikt energibehov (kwh/m 2 år) forkontorareal ved Statsbyggs bygningsmasse Vegkontoret i Steinkjer etter Enøk Normtall for eldre bygg før Omfang av areal er per i dag ca m². Enøk Normtall Midt-Norge, innland Kontorbygg Klima: Midt-Norge, innland Eldre kwh/m 2 W/m 2 kwh/m 2 W/m 2 kwh/m 2 W/m 2 1. Oppvarming Ventilasjon Varmtvann Vifter & pumper Belysning Diverse Kjøling Total

18 18 Som referanse er beregnet energibruk iht. til TEK10 med netto energibehov på 150 kwh/m2 år, der 57 kwh/m2 av disse går til å dekke termisk energibehov altså romoppvarming, ventilasjon og varmtvann, se tabell 2 og 3. Forutsetning for at disse verdier kan oppnås er at oppgradering av eksisterende tekniske anlegg bli utført, og ikke bare på en bygningsmessig oppgradering. Fordeling på energibærere er TEK-krav om 60 % fornybarandel på oppvarming. Referansebygg i prosjektet bruker derfor 60% varmepumpe og 40% el til romoppvarming, ventilasjon og varmtvann. Tabell 2 Situasjon med rehabilitering av fasader. Estimert spesifikt energibehov (kwh/m 2 år) for rehabilitert kontorareal ved Statsbyggs bygningsmasse Vegkontoret i Steinkjer etter krav i TEK2010. Omfang av areal er per i dag ca m². Nr: Energipost: Spesifikt energibehov Energibehov kwh/år TEK 10 kwh/m²/år 1 Oppvarming Ventilasjon Varmtvann Vifter og pumper Belysning Teknisk utstyr Kjøling Spesifikt energiforbruk rammekrav kontorbygg: Tabell 3 Situasjon med rehabilitering av fasader, samt utvidelse av bygningsmassen. Estimert spesifikt energibehov (kwh/m 2 år) for rehabilitert kontorareal ved Statsbyggs bygningsmasse Vegkontoret i Steinkjer etter krav i TEK2010. Omfang av areal vil være ca m² inkl. tilbygg og kontrollhall, med fradrag for riving av brakkebygg. Nr: Energipost: Spesifikt energibehov Energibehov kwh/år TEK 10 kwh/m²/år 1 Oppvarming Ventilasjon Varmtvann Vifter og pumper Belysning Teknisk utstyr Kjøling Spesifikt energiforbruk rammekrav kontorbygg:

19 19 Termisk varmebehov Energipost for ventilasjon, transmisjon, infiltrasjon og varmt tappevann (kwh/år) År Energiforbruk før/etter rehabilitering Energiforbruk uten rehabilitering Figur 1Potensiell årlig varmeleveranse fra energisentrale for rehabilitering av bygg etter TEK2010 (grønn kurve). Blå kurve viser framtidig årlig energileveranse uten rehabilitering av bygningene. For årene 2010 til 2012 er det benyttet målte verdier. For årene 2013 er det benyttet verdi for gjennomsnittlig forbruk de siste 8 årene. For årene er det benyttet estimerte verdier i sammenheng med rehab.av fasader. Termisk varmebehov Energipost for ventilasjon, transmisjon, infiltrasjon og varmt tappevann (kwh/år) År Energiforbruk før/etter rehabilitering med bygningsmessig utvidelse Energiforbruk uten rehabilitering med bygningsmessig utvidelse Figur 2Potensiell årlig varmeleveranse fra energisentrale for rehabilitering av bygg etter TEK2010 med utvidelse av bygningsmasse (grønn kurve). Blå kurve viser framtidig årlig energileveranse uten rehabilitering av bygningene med utvidelse av bygningsmassen. For årene 2010 til 2012 er det benyttet målte verdier. For årene 2013 er det benyttet verdi for gjennomsnittlig forbruk de siste 8 årene. For årene er det benyttet estimerte verdier i sammenheng med rehab.av fasader og utvidelse av bygningsmasse.

20 Effekt-varighetskurve Estimert effekt-varighetskurve for et varmepumpeanlegg ved Vegkontoret i Steinkjer etter gjennomført fasaderehabilitering (TEK2010) er vist i Figur 3. Varighetsdiagram Figur 3Prinsipiell effekt-varighetskurve for oppvarmingsbehovet i en bygning(døgnmiddelverdi) for rehabilitert bygningsmasse. Basert på varighetsdiagram kan ca. 90 % av energidekningen foretas av varmepumpen, og med en effektdekningsgrad på ca % for varmepumpen. Dimensjonering av varmepumpeanlegg Et varmepumpesystem som benyttes til oppvarming av større bygninger i norsk klima dimensjoneres vanligvis for 40 til 70 % av maksimalt netto effektbehov, avhengig av bl.a. klimasone, byggtype/bruksmønster og byggeår. Forutsetning er at eksisterende kjelsystem dekker spisslastbehovet på årets kaldeste dager, og benyttes også som reservelast ved behov. Dette gir et billigere anlegg med høyere energisparing enn hvis varmepumpeanlegget dimensjoneres for å dekke det maksimale effektbehovet.

21 Distribusjonstemperaturer varme og kjøling Dimensjonerende tur/-returtemperaturer for vannbårne varme- og kjøleanlegg ved Statsbyggs bygningsmasse for Vegkontoret i Steinkjer Varmedistribusjonssystem Temperaturnivået i varmedistribusjonssystemene påvirker utnyttelsesgraden av lavtemperatur spillvarme/overskuddsvarme samt effektfaktoren (COP) for et eventuelt varmepumpeanlegg. Jo lavere temperaturnivå, desto større utnyttelse av spillvarme og desto høyere COP for en eventuell varmepumpe. For varmeanlegget i dag er systemtemperaturene som følger: Radiatorer, varmluftsvifter. 80/60 C Ventilasjon, varmebatterier 80/60 C Berederanlegg: 80/60 C Ved etablering av nytt kontorbygg så bør man tilstrebe å etablere et lavtemperaturanlegg for både oppvarming via gulvvarme, radiatorer, samt for varmebatterier i ventilasjonsanlegg. (Varmepumpeanlegg Kap.3, Alt.2) Forslag til systemtemperaturer: Gulvvarme(deler av bygget, f.eks 1.etg) 40/35 C Radiatorer. 50/30 C Ventilasjon, varmebatterier 50/30 C Med henblikk på at dagens anlegg benytter systemtemperatur 80/60 C til både radiatoranlegg og til varmebatterier på ventilasjonsanlegg, så må man i sammenheng ved en konvertering til et evt. varmepumpeanlegg med lavtemperaturer(varmepumpeanlegg Kap.3, Alt.2) konvertere varmebatterier i eks. ventilasjonsanlegg til lavtemperaturbatterier. I sammenheng med at man skal fasaderehabilitere bygningsmassen, så må eksisterende radiatorer demonteres. Da bør man i denne sammenheng se på om man skal oppgradere til nye radiatorer med større heteflate tilpasset ny systemtemperatur ved etablering av varmepumpeanlegg(varmepumpeanlegg Kap. 3, Alt. 2) Lav returtemperatur er gunstig med tanke på økt mulighet for utnyttelse av lavtemperatur spillvarme. Installasjon av gulvvarmeanlegg er derfor gunstig i denne sammenheng. Bruk av returvann for varmeleveranse til gulvvarme gir mulighet for å senke returtemperaturen mot energisentralen ytterligere, og dermed oppnå økt utnyttelse av spillvarme.

22 Kjøledistribusjonssystem Temperaturnivået i kjøledistribusjonssystemene påvirker effektfaktoren (COP) for kjølemaskiner samt utnyttelsesgraden av eventuell frikjøling. Jo høyere temperaturnivå, desto høyere COP for kjølemaskiner og desto større andel av årlig kjølebehov kan dekkes med direkte varmeveksling (frikjøling). For kjøleanlegget i dag er systemtemperaturene som følger: Vestfløy Ventilasjon, eks.kjølebatterier(36.03, 36.04, 36.05) isvannsystem 7/12 C Vestfløy 2. etg, kontaktsenter eks. kjølebaffler, isvannssystem 14/17 C Ved å sette inn større kjølebatterier i ventilasjonsaggregatene (større varmevekslerflater) kan temperaturkravet (tur-/returtemperaturen) ved dimensjonerende forhold økes til f.eks. 10/15 C. Dette vil gi økt utnyttelsesgrad ved eventuell frikjøling, noe som bør avklares nærmere i et detaljprosjekt. 3.7 Varmeakkumulering Hvis man vurderer akkumulatortank i systemet så gir dette mulighet for utjevning av effektbehovet i anlegget gjennom døgnet. Energireduserende tiltak som nattsenkning av romtemperatur gir effekttopper ved oppstart av anleggene som vil være dimensjonerende for anlegget. Akkumulatortank åpner for neddimensjonering av kjelinstallasjoner samtidig som disse kan utnyttes bedre gjennom døgnet. Resultatet kan være redusert behov for spisslastdekning. En akkumulatortank kombinert med elektrokjel åpner for å redusere maksimalt effektuttak parallelt som prisforskjell på elektrisitet på dag og natt kan utnyttes. En akkumulatortank er best egnet mot lavtemperatur varmeanlegg. Tankens maksimale energiinnhold er gitt av totalt vannvolum samt temperaturdifferansen mellom maksimal ladetemperatur og laveste brukstemperatur. Det bør benyttes varmeveksler mellom sentralvarmeanlegget og akkumulatortank, trykkskille, p.g.a tanken vanligvis har en trykklasse på ca. 1 bar. Pr. i dag er det ikke kjent at tariffregimet i området medfører at varmeakkumulering er driftsøkonomisk lønnsomt.

23 23 4 Teknisk/økonomisk vurdering Fra er det ihht forskriftskrav forbud mot å etterfylle KFK og HKFK kuldemedie i kjøleinstallasjoner. I tillegg har stortinget bedt regjeringen om å innføre forbud mot fyring med fossile energikilder i husholdninger og til grunnlast i øvrige bygg fra Dette er en innstilling og ikke et vedtak. Denne rapporten skal derfor omhandle en totalvurdering av de tekniske installasjoner på bygget. Dette innebærer tilpasninger til eksisterende varmesentral i østfløy. I tillegg må eksisterende installasjoner som radiatoranlegg og varmebatterier, samt rørnett, med ventiler og pumper ol., vurderes for å sikre funksjonalitet etter overgang til nytt anlegg. Disse vurderingene gjøres med bakgrunn i pågående prosjekter med oppgraderinger av bygningsfasader og utskifting av vinduer. 4.1 Kuldeanlegg. Det er til sammen 15 kjøleanlegg på bygget. Av disse er 8 dx-anlegg som bruker R22 kuldemedium. Dette fordeler seg på 2 stk. anlegg for prosesskjøling, som eies av leietaker, og 6 stk. anlegg for klimakjøling, som tilhører Statsbygg. Et av disse betjener system 36.06, som utgår når brakken rives. Etter riving av brakkebygg er det da igjen 7 stk. dx-anlegg som benytter HKFK medium, og av disse er 5 stk. anlegg for prosesskjøling. 2 av disse er igjen eid av leietaker. De resterende 6 dx-anlegg er anlegg av nyere dato som benytter HFK kuldemedie. Det er også en isvannsmaskin på 100 kw som er plassert på tak ved vestfløy Alternativ 1. Det enkleste alternativet er å skifte ut alle dx-baserte anlegg som bruker R22 med nye anlegg basert på HFK kuldemedium. Foretrukket medium er i denne sammenhengen er R410A eller R407C. I tillegg er et av leietaker sine anlegg, som betjener datarom i 3. etasje underdimensjonert slik at reserve anlegg går unødvendig hyppig. Dette anlegget er imidlertid ikke et av R22 anleggene, men vi tar med opsjonspris på å oppgradere dette. 4.2 Varmeanlegg Byggets plassering gjør at tilknytning til eksisterende fjernvarmenett i Steinkjer er lite aktuelt. Biobrenselanlegg er ikke ønsket av oppdragsgiver og det har nok sammenheng med at denne typen anlegg har en del praktiske og miljømessige utfordringer i forhold til tilgang på råvarer, transport og i tillegg driftssikkerhet og drifting av anlegg. Pellets -/biobrensel anlegg vil ikke utredes videre i dette prosjektet. Statsbygg ønsker fortrinnsvis at kjølemaskiner skal benytte naturlige kjølemedium og hvor ammoniakk (NH3) er foretrukket. Ammoniakk anlegg medfører en del tekniske utfordringer i og med at ammoniakk er et giftig kuldemedium. Utforming og drift av anlegget skal være i hht. Europeisk standard (NS-EN 378). Anlegget må bygges inn i gasstett kabinett og det må være gassdetektorer tilknyttet alarm. Det stiller også krav til ventilasjon, to trinns ventilasjonsanlegg med avkast på tak ved lekkasje føres ammoniakk-gassen til en såkalt «scrubber» som vasker ut ammoniakken ved hjelp av finfordelt vann (vannspraysystem).

24 24 Det stilles i tillegg krav om risiko og sårbarhetsanalyse (ROS) ved installasjon av ammoniakkanlegg. NH3 har størst utbredelse for bruk i rene kuldeanlegg, og ettersom vi i det videre arbeidet anbefaler å gå for en systemløsning der en kombinerer varmepumpens muligheter både som varme og kjøledistributør, så ser vi det slik at kjølemaskin med NH3 er mindre aktuelt. Våre undersøkelser viser også at varmepumper med NH3 som kulde/varmemedium har begrenset utbredelse i mindre skala men er ofte brukt i store, høytemperatur, gjenvinneranlegg i industrien, og i fjernvarmesentraler. Dette er et prosjekt som har som hoved oppgave å fase ut kuldeanlegg som benytter HKFK kuldemedium, og parallelt vurdere løsninger som oppgraderer eksisterende varmeanlegg hvor man utnytter overskuddsvarme fra kjøleanlegg. Da står vi igjen med løsninger for både kjøle og varmeinstallasjoner hvor væske/vann varmepumpe er det mest reelle alternativet. Luft/vann varmepumpe er i en kontinuerlig teknisk utvikling og benyttes i økende grad, også i litt større anlegg. Dette er imidlertid prisgunstige varmeløsninger som bør utredes nærmere i et forprosjekt/detaljprosjekt. I sammenheng med at det tekniske anlegget også skal ivareta bygningsmassens kjølebehov gir en løsning med luft/vann varmepumpe behov for å installere separate kjølemaskiner. Det kan nevnes at for denne type anlegg er det kjent problematikk rundt dette med riming på fordamperdel og at det derfor må legges inn reverserte sykluser for avriming, noe som reduserer varmepumpens virkningsgrad. Dette problemet er økende med varmebehovet og i Steinkjers typiske innlandsklima utgjør det en vesentlig faktor. Anbefalt systemløsning: - Grunnlast: Ny varmepumpe væske/vann med energibrønner som lavenergikilde. - Spisslast: Eksisterende varmesentral beholdes som den er slik at eksisterende elektrokjel og en eller begge oljekjeler benyttes til spisslast. Denne løsningen gir også sikkerhet mot avbrudd på grunn av evt. feil på varmepumpe. - Isvannsanlegg med frikjøling direkte mot energibrønner, for å ivareta kjølebehov ut over det som er dekkes av eksisterende isvannsmaskin. Eksisterende isvannsmaskin på 100 kw beholdes. - Lokalt plasserte dx-anlegg for å ivareta behovet for prosesskjøling. Løsninger for oppvarming og kjøling er basert på at eksisterende varmesentral kan beholdes og at distribusjon av varme og kjøleenergi kan skje innvendig i lokaler og at eksisterende rørnett dermed kan beholdes. Eksisterende plassering av varmesentralen gir nærhet til de områdene av tomten som er mest aktuelle for plassering av energibrønner. NTE`s trafostasjon er plassert på nabotomta mot nord, og derfra går høyspenttraseer, i grunn gjennom store deler av tomta vest for garasjer. Etablering av energibrønner her er derfor mindre aktuelt. Ut fra eksisterende geotekniske rapporter datert må man anta at det er relativt dypt ned til fast fjellgrunn og at ekstra kostnader i forbindelse med dette må påregnes. I tillegg må kostnader for prøveboring og testing av borehull inkluderes.

25 Grunnvarme Grunnvarme handler om å utnytte energi lagret i jord, berg eller grunnvann og blir sett på som kanskje det mest miljøvennlige alternativet. Med bruk av varmepumpe kan varmen fra grunnen brukes til oppvarming. Med den stabile temperaturen i fra berg gir dette over året gode driftsbetingelser for varmepumpen. Anslagsvis kan ca. 70% av varmen som fordeles i bygget komme fra grunnen, mens de resterende 30% er elektrisitet som må til for å drive varmepumpen. Større bygg har også behov for kjøling. Ved å hente varme fra grunnen om vinteren og kulde fra grunnen om sommeren får man spesielt gunstige anlegg med lave investeringskostnader og kort inntjeningstid. Det er verdt å merke seg at det i denne sammenheng er snakk om såkalte væske til vann varmepumper som forutsetter at bygget har vannbåren infrastruktur (vannbåren radiatorer, gulvvarme og vannbårne varmebatterier) Bergvarme Bergvarme utnytter varmen som er lagret i fjellet og er den vanligste formen for grunnvarme. Figur 4. Prinsippskisse bergvarme. Energibrønn i fjell med lukket kollektor. Energibrønner benyttes for å hente lagret varme fra fjellet. En energibrønn er et borehull på ca 14 centimeter i diameter, og boredybde fra m. En kollektorslange av plast monteres i borehullet og fylles med frostsikker væske. Kollektorvæsken sirkulerer rundt i borehullet og henter opp energi som tas ut i varmepumpen.

26 26 Indirekte (lukkede) systemer I indirekte (lukkede) grunnvarmesystemer overføres varmen mellom varmekilden og varmepumpens fordamper ved hjelp av en frostvæske (sekundærmedium), som sirkulerer i en lukket krets (kollektorsystem) bestående av helsveiste PEM plastslanger. Aktuelle varmekilder er: o Fjell/grunnvann o Jord Tidligere var etylenglykol/vann enerådende som frostvæske i kollektorsystemer for grunnvarmeanlegg, men på grunn av mediets giftighet har det blitt erstattet av denaturert sprit samt biologisk nedbrytbare kaliumsalter som kaliumformat (Hycool) og kaliumkarbonat (pottaske). Indirekte grunnvarmeanlegg - termisk energilager for oppvarming og kjøling I større bygninger, som både har varme- og kjølebehov, kan energibrønner i fjell brukes som et termisk energilager der varme hentes ut eller tilbakeføres avhengig av varme- og kjølelastene i bygget. Figuren nedenfor viser et prinsipielt eksempel på utforming av et varmepumpeanlegg tilknyttet er termisk energilager. Figur 5 Prinsipielt eksempel på utforming av et varmepumpeanlegg tilknyttet et termisk energilager i fjell.

27 27 I perioder med overordnet varmebehov i bygningen fungerer energibrønnene som varmekilde for varmepumpen, og brønnene samt varmepumpens fordamper har nok kapasitet til å dekke eventuelle kjølebehov. I disse periodene vil det være et netto uttak av termisk energi fra energilageret, og temperaturen vil gradvis synke. Frikjøling I perioder hvor bygningen har et overordnet kjølebehov, dekkes kjølebehovet i størst mulig grad med frikjøling mot energibrønnene. Hvis kjølebehovet er større enn det som kan dekkes med frikjøling mot brønnene, reguleres varmepumpen for å dekke kjølebehovet, og overskuddsvarmen avgis til brønnene. I disse periodene vil det være en netto tilførsel av termisk energi til brønnene, og temperaturen øker Geologiske forhold Det er tre geologiske forhold som påvirker investeringskostnaden for grunnvarme anlegg. Dette er: 1. Tykkelsen på løsmassedekket over fjelloverflaten 2. Temperaturen i grunnen 3. Berggrunnens varmeledende egenskaper Dybde til fjell Dette er et av de vanligste grunnvarmerelaterte spørsmål. For store og små bergvarmeanlegg er det ofte tykkelsen på løsmassene over fjelloverflaten som er avgjørende for om løsningen med bergvarme og energibrønn blir valgt. Ved boring i løsmasser må det settes ned fôringsrør i stål for å stabilisere løsmassene. Dette er omlag fire ganger så dyrt som boring i fast fjell. I Norge er generelt tykkelsen av løsmasser lav, men i dalfører og deler av Østlandet, Trøndelag, Jæren og Finnmark kan tykkelsen av løsmassene være betydelig. Mange tettsteder er lokalisert i områder med løsmasseavsetninger. Bortsett fra i områder med fjell i dagen, kan det ofte være vanskelig å vite tykkelsen av løsmassene. I så tilfelle kan man undersøke i NGUs kart og databaser: Database for løsmassegeologi gir i utgangspunktet en oversikt over jordartstyper, men har også et temakart der jordartene er delt inn i tykt og tynt løsmassedekke.

28 28 For dette konkrete prosjektet har vi gått inn i NGU sin database og funnet følgende kart med oversikt over løsmasser ved Vegkontoret I Steinkjer. Man ser av kartutsnittet at området er definert som tykk havavsetning, og at man må anta et relativt tykt løsmasselag. Figur 6. Løsmasseoversikt over Statsbyggs eiendom Vegkontoret i Steinkjer. Brønndatabasen til NGU inneholder detaljopplysninger om borebrønner til energi- og vannforsyningsformål, blant annet dyp til fjell. For dette konkrete prosjektet så viser eksisterende geotekniske rapporter datert hvor man må anta at det er relativt dypt ned til fast fjellgrunn, antatt gjennomsnittlig 10 m, og at ekstra kostnader i forbindelse med dette må påregnes. I tillegg må kostnader for prøveboring og testing av borehull inkluderes.

29 Temperatur Ved dimensjonering av bergvarmeanlegg øker kravet til nøyaktighet med økende anleggsstørrelse. Som en tommelfingerregel kan man si at temperaturen i grunnen er 1-2 C høyere enn årsmiddeltemperaturen på stedet. Variasjonen er blant annet avhengig av antall dager med snødekke. For Steinkjer sitt vedkommende er årsmiddeltemperaturen 4,4 C (Kilde:Meteorologisk institutt) Antatt grunntemperatur mellom 5,4 6,4 C kan antas Berggrunnens varmeledningsevne Berggrunnens varmeledningsevne varierer gjerne mellom 2-4,5 W/m K (watt per meter Kelvin) og er et mål på hvor godt berget leder varme (varmetransport) inn til borehullet. De varmeledende egenskapene til berggrunnen er i hovedsak knyttet til innholdet av mineralet kvarts. Ren kvarts kan ha en varmeledningsevne på over 6 W/m K. Videre er det slik at lagdelte bergarter leder varmen best langs lagdelingen, og dårligst på tvers av lagdelingen. I berggrunn med høy varmeledningsevne hentes varmen fra større avstander enn om berget har lavere varmeledningsevne, og man får høyere varmeuttak per boremeter. For varmedrift vil typiske tall for effektoverføring, som da avhenger av temperatur og berggrunnens varmeledningsevne, være W/m aktivt borehull der variasjonsområdet er fra W/m. For kjøledrift er effektoverføringen høyere, typisk 90 W/m aktivt borehull. Med aktivt borehull menes den vannfylte delen av borehullet. Grunnvannsnivået varier med terrenget, men befinner seg som regel 1-10 meter under terrengoverflaten. På en bakketopp kan det være lenger ned til grunnvannsnivået. I tillegg til temperatur og berggrunnens varmeledningsevne, kan områdets grunnvannsbevegelse i spesielle tilfeller ha betydning for energiuttaket fra energibrønnen. Dette kan forekomme for brønner i hellende terreng hvor berggrunnen er oppsprukket og permeabel. Termisk responstest Ved dimensjonering av større bergvarmeanlegg, gjerne kombinasjonsanlegg med både oppvarming og kjøling, kan det være nyttig å utføre en såkalt termisk responstest. Testen bør utføres tidlig i prosjektperioden og gir informasjon om berggrunnens virkelige varmeledningsevne og termiske motstand. To faktorer som er viktige å ta hensyn til for å oppnå optimal dimensjonering av anlegget.

30 Varmesentral basert på varmepumpe med energibrønner Alternativ 2. Overordnet systemløsning Varmeanlegget dimensjoneres slik at varmepumpen dekker en grunnlast på ca % av max effektbehov. Dette gir en varmepumpe med effekt på Ca. 250 kw. Da vil varmepumpen dekke Ca. 90% av byggets totale energi behov. Eksisterende elektrokjel og en av oljekjelene vil dermed være nok til å dekke behovet for spisslast. Dette forutsetter imidlertid at varmeanlegg må oppgraderes med nye varmebatterier i ventilasjonsanlegg pga. temperaturnivå og nye radiatorer på grunn av behovet for økt varmeflate ved overgang til lavtemperaturanlegg(alt.2 varmepumpe). Sett i sammenheng med overordnet systemløsning som også omfatter varmeanlegg, så ligger det til rette for å fjerne Statsbyggs dx-anlegg som benyttes til komfortkjøling og dermed få all klimakjøling over på isvannsanlegg. Bygningsmassens kjølebehov dekkes med at eksisterende kjølemaskin beholdes i vestfløy. Dx-anlegg tilknyttet ventilasjonsanlegg i østfløy og kjøretøy avd. fjernes og erstattes av isvannsnett som utnytter frikjøling mot energibrønnnene. Dette anlegget forsyner også nytt areal i tilbygg. I tillegg kan varmepumpen kjøres i kjølemodus når utetemperaturen er over C. og dumpe overskuddsvarme i energibrønner via en egen veksler. Altså ikke reversibel varmepumpe. Totalt effektbehov for komfortkjøling er på 206 kw. 110 kw av dette er i vestfløy og dekkes av eksisterende isvannsmaskin. For østfløy, ny kontorfløy, kantineutvidelse og kjøretøy avd. er det altså et kjølebehov på ca. 96 kw. Dette dekkes opp ved frikjøling via det nye isvannsanlegget. I tillegg installeres/beholdes 2 stk dxanlegg for prosesskjøling med samlet kjølebehov på 19 kw. Dette forutsetter at eksisterende dxanlegg for kjøling av ventilasjonsluft i anlegg og erstattes med sentrale isvannsbatteri. Møterom i 5. etasje på vestfløy har i dag kanalmontert lokalt dx-batteri som erstattes med kjølebafler tilknyttet isvannsanlegget. Statsbyggs anlegg for prosesskjøling er alle av ny dato og anbefales beholdt som de er. Det samme kan sies om leietakers dx-anlegg på HFK-medium, de er av ny dato og kan beholdes, men to anlegg må altså skiftes ut da de bruker R22. Denne løsningen gir et ryddig avtalemessig forhold mellom Statsbygg som byggeier og leietaker, både i forhold til investering og i forhold til drift av anleggene Alternativ 3. To trinns varmepumpe To trinns varmepumpe, tilpasset systemtemperatur på 80/60 C. gir en høyere investeringskostnad, men gir også et innsparingspotensiale med tanke på at eksisterende installasjoner som radiatorer og varmebatterier kan beholdes. Varmepumpen bruker HFK kuldemedium. Nå leveres det varmepumper med tilsvarende effekt og høyere turtemperaturer, slik at også større bygninger med høytemperatur varmefordelingssystemer (radiatorer og ventilasjonsvarmebatterier for temperaturer i området 65 C til 80 C) kan ombygges med denne fornybare varmeteknikken. Ved den energitekniske saneringen av store bygninger er monteringen av f.eks. nye radiatorer med større heteflater, ofte ikke mulig (historiske fasader) eller for dyrt. Flere leverandører har utviklet og bygget varmepumper, som kan yte den nødvendige høye turtemperaturen på opptil 80 C og som kan installeres i de bestående varmefordelingssystemene.