Stavanger kommune Energisentral OK19 Funksjonsbeskrivelse Oppdragsnr.: 5161841 Dokumentnr.: E2-RIV-R1 Versjon:
Oppdragsgiver: Stavanger kommune Oppdragsgivers kontaktperson: Ernst Olsen Rådgiver: Norconsult AS, Vestfjordgaten 4, NO-1338 Sandvika Oppdragsleder: Bjørn Ove Modalsli Fagansvarlig: Vidar Havellen Andre nøkkelpersoner: Fredrik Skaug Fadnes, Henriette Kristiansen Versjon Dato Beskrivelse Utarbeidet Fagkontrollert Godkjent Dette dokumentet er utarbeidet av Norconsult AS som del av det oppdraget som dokumentet omhandler. Opphavsretten tilhører Norconsult. Dokumentet må bare benyttes til det formål som oppdragsavtalen beskriver, og må ikke kopieres eller gjøres tilgjengelig på annen måte eller i større utstrekning enn formålet tilsier. Side 2 av 11
Innhold Overordnet beskrivelse 4 Funksjonsbeskrivelse varme og kjøleproduksjon 5 Dimensjonerende temperaturer 6 System 320.01 Varmeproduksjon 6 System 320.02 Varmedistribusjon 7 System 350.01 Varmepumpekurs 7 Innregulering av pumper på varmepumpekurs 350.01 8 System 370.01 Kjøledistribusjon 8 Energimåling 8 Funksjonsbeskrivelse tappevannsoppvarming OK19 (310.01, 310.02, 310.03). 10 Gråvann (310.02) 10 Solvarme (310.03) 10 Biogass (310.01/320.01) 11 Side 3 av 11
Overordnet beskrivelse Energisentralen i Olav Kyrres gate 19 produserer varme til rom-, ventilasjonsoppvarming og kjøling til Stavanger kommunes tre kommunale bygg, Olav Kyrres gate 19 (OK19), Olav Kyrres gate 23 (OK23) og Rådhuset, samt tappevannsoppvarming til OK19 (alternativ 1). Alternativt leverer sentralen i tillegg varme og kjøling til Straensenteret (alternativ 2). Energisentralens overordnede funksjon forblir uendret om alternativ 1 eller alternativ 2 velges. Energisentralen har følgende system: Tabell 1: Systemnummer og navn energisentral Systemnummer Systemnavn/beskrivelse Medium 310.01 Tappevannsproduksjon Nettvann 310.02 Gråvann Vann/gråvann 310.03 Solvarme Propylenglykol 35 % 320.01 Varmeproduksjon Vann 320.02 Varmedistribusjon Vann 350.01 Varmepumpekurs Etylenglykol 20 % 370.01 Kjøledistribusjon Vann Energisentralens funksjon beskrives for varme- og kjøleproduksjon og for tappevannsoppvarming i henholdsvis kapitel 2 og 3. Side 4 av 11
Funksjonsbeskrivelse varme og kjøleproduksjon Energisentralen har to driftsmodus: Varmeproduksjon (Vinterdrift) Kjøleproduksjon (Sommerdrift) Prinsipp for skifte mellom varmeproduksjon og kjøleproduksjon: Endres på fast dato: o Fra varme- til kjøleproduksjon 15. april. o Fra kjøle- til varmeproduksjon 1. september. Hvis det er varmeproduksjon kobles det over til kjøleproduksjon hvis setpunkt på 370.01- RT402 (+12 C) ikke oppnås i 3 timer og utetemperaturen er høyere enn 18 C. Hvis det er kjøleproduksjon og utetemperaturen er under +12 C i mer enn 24 timer, kobles det over til varmeproduksjon. Beskrivelse av ventilkonfigurasjon for de to driftsmodus er gitt i Tabell 2 under: Tabell 2: Ventilbeskrivelse energisentral Ventiltag Ventiltype Vinterdrift Sommerdrift 320.01-SC401 Motorisert stengeventil Stengt Åpen 320.01-SC402 Motorisert stengeventil Stengt Åpen 320.01-SC403 Motorisert stengeventil Stengt Åpen 320.01-SC501 Motorisert stengeventil Åpen Stengt 320.01-SB401 Motorisert reguleringsventil Regulerer/spisser varmen til distribusjonsstokk Regulerer/spisser varmen til distribusjonsstokk 320.01-SB501 Motorisert reguleringsventil Ikke i drift Regulerer/sikrer høy nok temperatur tilbake til varmepumper 320.01-SB502 Motorisert reguleringsventil Regulerer temperatur til tappevannsveksler LV001 320.02-SB401 Motorisert reguleringsventil Regulerer, sikrer riktig temperatur på RT401 320.02-SB402 Motorisert reguleringsventil Regulerer, sikrer riktig temperatur på RT402 320.02-SB403 Motorisert reguleringsventil Regulerer, sikrer riktig temperatur på RT403 320.02-SB404 Motorisert reguleringsventil Regulerer, sikrer riktig temperatur på RT404 320.02-SB405 Motorisert reguleringsventil Regulerer, sikrer riktig temperatur på RT405 350.01-SC401 Motorisert stengeventil Stengt Åpen Regulerer temperatur til tappevannsveksler LV001 Regulerer, sikrer riktig temperatur på RT401 Regulerer, sikrer riktig temperatur på RT402 Regulerer, sikrer riktig temperatur på RT403 Regulerer, sikrer riktig temperatur på RT404 Regulerer, sikrer riktig temperatur på RT405 Side 5 av 11
350.01-SC402 Motorisert stengeventil (ventil er medtatt for mulig fremtidig utvidelse) Alltid åpen Alltid åpen 350.01-SC501 Motorisert stengeventil Avhengig av varmebehov Avhengig av kjølebehov 350.01-SC502 Motorisert stengeventil Avhengig av varmebehov Avhengig av kjølebehov 350.01-SC503 Motorisert stengeventil Åpen Stengt 350.01-SC504 Motorisert stengeventil Åpen Stengt 350.01-SC505 Motorisert stengeventil Åpen Stengt 350.01-SC506 Motorisert stengeventil Stengt Åpen 370.01-SB401 Motorisert reguleringsventil Regulerer, frostsikring, temperatur til veksler 350.01-LV001 Regulerer, frostsikring, temperatur til veksler 350.01-LV001 Dimensjonerende temperaturer Varme Energisentral: +60/+40 C OK19 svømmehall: +60/+35 C OK19 kontorer, radiatorkurs: +55/+45 C OK19 kontorer, ventilasjonskurs: +55/+30 C OK19 bassengvarme: +45/+35 C OK23: +60/+40 C Rådhuset: +60/+40 C Straensenteret (kun alternativ 2): +55/+40 C Utekompensert turtemperatur. Kjøling Energisentralen og samtlige kurser er dimensjonert for +12/+17 C. System 320.01 Varmeproduksjon Varmeproduksjon To varmepumper (350.01-IK001 og 350.02-IK002) er koblet i serie. Varmepumpene løfter temperaturen ved dimensjonerende forhold fra +40 C til +52 C. Se Tabell 2 for ventilkonfigurasjon. Varmepumpene styres etter utgående temperatur -RT403 (eller RT401/-RT402??). Settpunkt settes fra SD-anlegget. Varme hentes fra avløpsvarmevekslere. Kapasitet styres automatisk fra varmepumpene. Varmepumpene skal kunne settes i parallelldrift ved varmeproduksjon ved behov. Side 6 av 11
Pumpene -JP501/-JP502 skal innreguleres på ca 50% sirkulert mengde i forhold til parallelldrift (innregulering av turtall) og pumper over kondensatorene til leveranse eller i retur via akkumulatortanker -NU001/-NU002. Eksisterende gasskjel IC401 spisser varmen til nødvendig nivå ved lave utetemperaturer. Kjelen har kapasitet for dekning av hele varmebehovet og kan regulere ned til minimum 25 % (250 kw). Sirkulasjon over gasskjel med pumpe JP401. Akkumulering i tank NU003. Ventil SB401 sikrer utgående temperatur etter temperaturføler RT407. Settpunkt to grader under varmepumpens setpunkt. Utekompensert settpunkt. Gasskjel leverer varme til tappevannsoppvarming. Pumpe JP402 kan gå på redusert turtall når 310.01-RT501 > 65 C, ventil SB502 regulerer etter setpunkt på 310.01-RT409. El-kjel IE401 er ren backup-kjel og skal ikke være i drift uten at en varmepumpene er ute av drift. Kjøleproduksjon: De to varmepumpene (350.01-IK001 og 350.02-IK002) settes i kjølemodus og styrer etter utgående temperatur på 350.01-RT403, og er koblet i parallell. Overskuddsvarme fra kjøling dumpes mot akkumulatortanker NU001/-NU002 og avløpsvarmeveksler via veksler 350.01-LV002. Pumpene - JP501/-JP502 gir full mengde og halv løftehøyde og pumper over kondensatorene og til dumpeveksler 350.01-LV002. Ventil SB501 sikrer høy nok temperatur tilbake til varmepumpene, minimum +25 C. Setpunkt må kunne endres i SD-anlegget. Gasskjel IC401 leverer til tappevannsoppvarming og kan levere til varmedistribusjon 320.02 ved behov. System 320.02 Varmedistribusjon Det etableres varmefordelerstokk uten primærpumper, hver enkelt kurspumpe skal pumpe nødvendig vannmengde via akkumulatortankene. Samtlige varmekurser har egne pumper som henter varme fra stokken. Det er fordelerventiler (-SB401 til SB405) på alle kurser, bortsett fra kursene til OK23 og Rådhuset, som er dimensjonert med samme tur/retur-temperaturer som energisentralen. Det kan leveres varme fra til fordelerstokk i driftsmodus kjøleproduksjon. Differansetrykkstyring på pumpene på de respektive kursene. System 350.01 Varmepumpekurs Varmeproduksjon Pumpene -JP501/-JP502 pumper varme over IK001/-IK002 og henter varme fra avløpsvarmeveksler. Egne pumper til avløpsvarmveksleren JP401/-JP402, styrer etter differansetrykk gitt av RD001. Motorventiler -SC503 og SC504 er åpne. Motorventil SC401 er stengt. Side 7 av 11
Innreguleringsventiler SV501 kan benyttes til å lede en liten mengde over kjøleveksler LV001, for leveranse av kjøling til kontinuerlige behov, i perioder uten kjøleproduksjon. Motorventil SC402 skal alltid være åpen og skal kun kunne lukkes manuelt i SD-anlegget. Kjøleproduksjon Ved kjøleproduksjon regulerer varmepumpene -IK001/-IK002 etter utgående temperatur målt på temperaturføler -RT403, normalt settpunkt +10 C. Varmepumpene har internt settpunkt på +8 C, og skal stanse når kun en maskin er i drift og går på laveste kapasitet. Startsignal gis når returtemperaturen (-RT501 eller RT502) har steget til 16 C. Motorventil SC401 er åpen. Motorventilene SC503 og SC504 er stengt. Pumpene JP501/-JP502 pumper over akkumulatortank NU001 og over kjøleveksler LV001 før det går i retur til varmepumpene. Overskuddsvarme produsert i kjølemaskiner overføres til avløpsvarmeveksler via varmeveksler- LV002. Pumpe JP503 styres fra -RD001 Motorventil SC402 skal alltid være åpen og skal kun kunne lukkes manuelt i SD-anlegget. Innregulering av pumper på varmepumpekurs 350.01 Systemet 350.01 bygges opp slik at sirkulasjon av medium til/fra de enkelte kursene besørges av pumpen i kursen. Det skal tilstrebes å unngå trykkdifferanse i de ulike kursene mellom retur (nedstrøms pumpe) og tur (oppstrøms veksler/fordamper). Trykkfallet som følge av friksjonstap holdes lavt og bruk av reguleringsventiler unngås. System 370.01 Kjøledistribusjon Det etableres kjølefordelerstokk uten primærpumper Samtlige kjølekurser monteres med egne pumper som henter kjøling fra stokken. Ventil SB401 regulerer etter behov på RT402 for å holde +12 C. Differansetrykkstyring på pumpene på de respektive kursene. Energimåling Anlegget skal kunne måle energibruk på samtlige energikilder. Effekter skal vises online, mens måleverdier (kwh) skal aggregeres på time, døgn, uke, måned og år og presenteres i egnede rapporter. Målerverdier skal være tilgjengelig på server. COP per varmepumpe skal beregnes og lagres og vises på skjermbilder. Strømforbruk skal måles separat på begge varmepumpene. Side 8 av 11
Strømforbruk skal måles på el-kjel. COP for hele anlegget skal beregnes. Gassforbruk til gasskjel. Samlet strømforbruk til pumper, vifter og annet utstyr som ikke måles spesifikt skal måles på fellesmåler. Energimålere oppsummeres i Tabell 3 Tabell 3: Oversikt energimålere. Energimåler System og tag 310.01-OE001 310.02-OE001 320.01-OE001 320.01-OE002 320.01-OE003 320.01-OE004 320.01-OE005 320.02-OE001 320.02-OE002 320.02-OE003 320.02-OE004 320.02-OE005 320.02-OE006 320.02-OE007 320.02-OE008 370.01-OE001 370.01-OE002 370.01-OE003 Måler Solvarme levert til tappevannsoppvarming Gråvannsgjenvinning levert til forvarming av tappevann Varmeproduksjon: Produsert varme varmepumpe 350.01-IK001 Kjøleproduksjon: Overskuddsvarme til dumpeveksler 350.01-LV001 Varmeproduksjon: Produsert varme varmepumpe 350.01-IK002 Kjøleproduksjon: Overskuddsvarme til dumpeveksler 350.01-LV001 Spisslastvarme fra gasskjel 320.01-IC401 til varmedistribusjon Tappevannsvarme fra gasskjel 320.01-IC401 til veksler 320.01-LV001 Produsert varme til varmedistribusjonsstokk Produsert varme levert til OK19 svømmehall Produsert varme levert til OK19 kontorer, radiator Produsert varme levert til OK19 kontorer, ventilasjon Produsert varme levert til OK19 kontorer, basseng Produsert varme levert til OK23 Produsert varme levert til Rådhuset Produsert varme levert til Straensenteret Solvarme til bassengoppvarming. Produsert kjøling til OK19 Produsert kjøling til OK23 Produsert kjøling til Rådhuset Side 9 av 11
Funksjonsbeskrivelse tappevannsoppvarming OK19 (310.01, 310.02, 310.03). Tappevann skal forvarmes med gjenvunnet energi fra gråvann og med solvarme. Tappevannet kan forvarmes fra varmepumpene gjennom akkumulatortanker (320.01-NU001/-NU002). Gasskjel 320.01- IC401 benyttes til spissing av tappevannet. Kaldtvann som blandes med utgående varmtvann fra tappevannsberedere skal være legionellabehandlet. Tappevannssystemet har to driftsmodus, drift med bidrag fra sol og drift uten bidrag fra sol. I Tabell 4 under oppsummeres ventilenes virkemåte i de ulike driftsmodusene. Tabell 4: Ventilbeskrivelse tappevannsoppvarming Ventiltag Ventiltype Drift med bidrag fra sol Drift uten bidrag fra sol 310.01-SC401 Motorisert stengeventil Åpen Stengt 310.01-SC501 Motorisert stengeventil Stengt Åpen 310.01-SC502 Motorisert stengeventil Åpen Stengt 310.01-SB401 Termostatisk blandeventil Uavhengig solvarme Uavhengig solvarme 310.01-SB402 Motorisert reguleringsventil Regulerer om solvarmen går til tappevannsoppvarming eller til varmeanlegget. 310.03-SC401* Motorisert stengeventil Åpen Stengt 310.03-SC402* Motorisert stengeventil Åpen/stengt Åpen/stengt *Se egen skriftlig beskrivelse senere i kapitelet. Gråvann (310.02) Det er etableres en varmeakkumulator (oppsamlingsbasseng) for gråvannet. Oppsamlingsbassenget for gråvann tar opp variasjoner i tilgang på varmt gråvann. Gråvannet pumpes med gråvannsvannpumpe -JP401 fra tanken til et prefabrikkert gråvannsaggregat, som består av en motstrøms rørvarmeveksler for varmeoverføring til kaldtvann, med gråvann på rørsiden. Rørvarmeveksleren er utformet med helautomatisk rengjøring på gråvannsiden. Automatisk rengjøring ved bruk av porøse rensekuler som kjøres gjennom rørene og skrubber disse rene. En innebygget fireveisventil sørger for at gråvannet (med rensekuler) skifter retning ved rensedrift og går medstrøms gjennom varmeveksleren. Smusspartikler og slam som skrubbes av rørflatene føres til sluk, mens rensekulefangere sørger for at rensekulene forblir i rørsystemet. Det kalde vannet pumpes over aggregatet med intern pumpe JP502 i gråvannsaggregatet. Solvarme (310.03) Solvarme skal benyttes til videre temperaturheving av forvarmet tappevann og til bassengoppvarming. Side 10 av 11
Solvarme skal alltid prioriteres før eventuell spissing av tappevannet. Ventil 310.01-SB402 sikrer at solvarmen går til tappevannsoppvarming i stedet for forvarmet vann fra varmepumpene. Ventilen kan samtidig benyttes til å dumpe solvarme mot akkumulatortankene i varmeanlegget. Betingelse: Når 310.01-RT005 er 5 grader lavere enn 310.03-RT401. Pumpe 310.01-JP401 starter. Solvarmen overføres til tappevannet via veksler 310.01-LV001. Som sikring mot for høye temperaturer i solvarmesystemet, skal varmen kunne dumpes mot system 320.02 når det er overskuddsvarme fra solfangerne, dvs. at varmtvannsberederne er fulladede. Temperatur på 310.01-RT404 er 80 C Solvarme som ikke benyttes til tappevannsoppvarming, dumpes til svømmebassengveksler, via veksler 310.03. Solvarmen prioriteres til tappevannsoppvarming: Ventil 310.03 SC401 åpen. Ventil 310.03 SC402 stengt. Solvarmen dumpes til basseng: Ventil 310.03-SC401 stengt. Ventil 310.03-SC402 åpen. Begge ventilene skal ved behov kunne være åpne, leveranse både til tappevannsoppvarming og basseng. Biogass (310.01/320.01) Tappevannet skal hele året spisses med varme produsert i gasskjel 320.01-IC401. Spissing via veksler 320.01-LV001. Ved soldrift er motorventil SC501 stengt og SC502 åpen. Tankene NW001 til -NW005 lades fra solveksler LV001. Tankene NW006 til -NW009 lades fra gasskjel. Ved drift uten sol er motorventil SC501 åpen og SC502 stengt. Alle tankene lades fra gasskjel. Setpunkt på RT405 skal være 70 C. Når temperatur på RT408 er lik temperatur på RT501 og lik setpunkt 70 C, stopper pumpe JP501. Side 11 av 11