POWERPOINT PRESENTATION1

Kombinert kjølemaskin/varmepumpe – Tungregnesenteret, NTNU

750 kW kjølemaskin med høytemperatur varmegjenvinning – Tungregnesenteret, Gløshaugen, NTNU

2

› Tungregnesenteret – NTNU› Kjøling av CRAY-maskiner i "Byggteknisk"

› Dagens kjølebehov – konstant ca. 500 kW

› Temperaturnivå isvannskrets – 10/17 °C

› Kjøling leveres i dag først og fremst fra store kjøle-maskiner i Realfagbygget (sentrifugalmaskiner)

› Oppdraget› Nye CRAY-maskiner med økt kjølebehov – 750 kW

› NTNU ønsker nå gjenvinning av overskuddsvarme til fjernvarmenett på Gløshaugen (maks. 95 °C)

› Standard kjølemaskiner er helt uegnet for formålet

› Ny innovativ "high-tech" løsning› Installasjon av kombinert kjøleanlegg og høy-

temperatur varmepumpe som kan varme vann opp mot ca. 80 °C

Tungregnesenteret – kjøleanlegg

Bygg-teknisk

Kombinert kjølemaskin/varmepumpe – Tungregnesenteret, NTNU

NTNU Gløshaugen

3

Tungregnesenteret – kjøleanlegg

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15

Vann

tem

pera

tur [

⁰C]

Utetemperatur [⁰C]

Turtemperatur

Returtemperatur etter Bygningsteknisk

› Dagens situasjon› NTNUs interne fjernvarmenett er

direkte koblet til Statkraft Varme sitt primærnett, >100 °C

› Umulig å gjenvinne overskudds-varme til fjernvarmenettet

› Ombygging› Bygging av ny varmevekslersentral

ved NTNU mot primærnettet gir bl.a. mye lavere temperaturnivå

› Diagrammet viser estimert tur- og returtemperatur for "Byggteknisk" etter 2012

› Høytemperatur varmepumpe (80 °C) kan levere varme til nettet det meste av året – gir meget høy varmegjenvinningsgrad

Utetemperatur (°C)

Van

nte

mp

era

tur

(°C

)

Kombinert kjølemaskin/varmepumpe – Tungregnesenteret, NTNU

4

Tungregnesenteret – kjøleanlegg

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

0 50 100 150 200 250 300 350

Effek

t [M

W]

Døgn

Effekt-varighetskurve

Oppvarming NTNU Gløshaugen

Kjøling Tungregnesenteret

Varmeleveranse Kjølemaskin

Varm

ebeh

ovKj

øleb

ehov

Effekt-varighetskurve

VarmebehovKjølebehovKond.varme

Eff

ekt

[MW

]

1412

0

2

4

6

8

10

-2

-4

-6

Varighet [døgn]

› NTNUs fjernvarmenett – varmeeffektbehov

› Målt ca. 14 MW effektbehov ved dimensjonerende utetemperatur (-19 °C)

› Målt ca. 1 MW effektbehov sommerstid = beredning av varmtvann samt nettap

› Installasjon av kombinert kjøle-/varmepumpeanlegg

› Ca. 1,1 MW tilgjengelig kondensatorvarme

› Anlegget kan levere all overskuddsvarme til NTNU fjernvarmenett det meste av året – ca. 7 GWh/år

› Meget lavt netto energifor-bruk til kjøling – Grønn IT

Kombinert kjølemaskin/varmepumpe – Tungregnesenteret, NTNU

5

Tungregnesenteret – kjøleanlegg

› Høytemperatur kjøle- og varmepumpeanlegg

› To-trinns anlegg med ammoniakk (R717) som arbeidsmedium – 50 bar skruekompressorer

› Maksimalt utgående vann-temperatur ca. 80 °C

› Ammoniakk som kuldemedium

› 100% miljøvennlig, dvs. GWP = 0

› Egner seg i meget godt høytemperatur anlegg

› Gir høyere prosesseffek-tivitet enn konvensjonelle kuldemedier

› Giftig – krever særskilte sikkerhetstiltak

Kombinert kjølemaskin/varmepumpe – Tungregnesenteret, NTNU

6

Tungregnesenteret – kjøleanlegg

› Fordamper› Tilkoplet isvannskrets mot

Tungregnesenteret

› Kondensator› Tilkoplet returledningen etter

"Byggteknisk"

› Tørrkjøler› Plasseres før kondensatoren

› Avgir overskuddsvarme og forhindrer at temperaturen blir høyere enn maks. utgående temperatur fra anlegget

› Akkumulator› Fjernvarmenettet fungerer

som akkumulator

› Forutsetter bypassventil(er) på primærkrets

Kombinert kjølemaskin/varmepumpe – Tungregnesenteret, NTNU

7

Tungregnesenteret – kjøleanlegg

Nytt anlegg Ekst. anlegg

Total investering, alt inkl. [kr] 23 660 000 (-)

Årskostnad [kr] 5 660 000 9 470 000

Spesifikk energipris [kr/kWh] 0,39 0,58

Inntjeningstid [år] Ca. 4,5 (-)

Høyeste tillatte investering [kr] 35 000 000 (-)

Kombinert kjølemaskin/varmepumpe – Tungregnesenteret, NTNU

8

› Ammoniakk-anlegg – utfordringer

› Plassering av kjøle-/varmepumpeanlegget i transportsonen under bygget

› Ammoniakk (R717, NH3) er et giftig kulde-medium. Utforming og drift av anlegget skal være i hht. Europeisk standard (NS-EN 378)

› Innbygging av anlegget i gasstett kabinett

› Gassdetektorer tilkoblet alarm osv.

› 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)

› Krav til risiko- og sårbarhetsanalyse (ROS) ved installasjon av ammoniakk-anlegg

› Detaljprosjektering – studentanlegg› Detaljprosjektering av COWI juni-august 2012

› Anlegget vil brukes som studentanlegg ved NTNU

Tungregnesenteret – kjøleanleggKombinert kjølemaskin/varmepumpe – Tungregnesenteret, NTNU