Varmepumper i fjern- og nærvarmeanlegg. Om varmeopptak 04 november 2010Om varmeopptak. 04.november 2010

Daniel Kristensen. ABK AS

Om ABK Klimaprodukter pETABLERT: 1991. Juridisk navn. ABK AS.

JOBBER MED: Varmepumper, varmeopptak, klimakjøling, datakjøling og support  

HOLDER TIL: 4500 m2 lokaler på Brobekk i Oslo. Salgskontor i Stavanger   

ANTALL  ANSATTE: 52 hvorav  13 ingeniører og 15 teknikere.    

OMSETNING 2009: 212 MNOK. 

Vår  avdeling for varmeopptak er ledende i Norge og vi er involvert med leveranser og 

sparring i de fleste større brønnparkprosjekter Vi tilbyr et komplett varespekter tilsparring i de fleste større brønnparkprosjekter.  Vi tilbyr et komplett varespekter til 

brønnborere og flere løsninger for varmeopptak fra jord, sjø og vann.   

Geotermisk: DefinisjonerGeotermisk: Definisjoner Varmepumpene benytter primært lagret solvarme som kildkilde:

Fjell Grunnvann Grunnvann Sjø Luft  

I tillegg kan varme hentes fra industriell spillvarme og kloakk/avløpsvann. 

Grunnvannsresovoar.10-15 GWh

Brønnparker Det er boret flere større brønnparker i Norge . 

pp g

Den største er  A‐hus prosjektet  i Lørenskog med 228 brønner hver på 200 meter . 

Nydalen i Oslo med 180 brønner  hver på 200 meter og 9 MW varme og 7 MW frikjøling. 

Slangekvalitet Kollektorslanger er typisk produsert av Polyeten (PE) og i dimensjon 2 x 40 mm. Slangen kan med fordel leveres rillet hvor rilleretning endrer hver ½ meter

gSlangen kan med fordel leveres rillet hvor rilleretning endrer hver ½ meter .  

Fordeler  med rillete kollektorer i forhold til glatte rør er flere: 

Økt stivhet opprettholder i større grad den ideelle, sirkulære formen og med det mindre risiko for deformering med medførende økt trykkfall. 

Økt varmeovergangsflate sammenlignet med glatte rør.

Turbulente strømninger oppnås ved lavere vannhastigheter. Lavere hastighet betyr redusert trykkfall og redusert energi til pumpedrift. 

Slangekvalitet I prosjekter hvor frikjølingskapasitet er dimensjonerende vil det være spesielt ønskelig med størst mulig varmevekslerflate

gvære spesielt ønskelig med størst mulig varmevekslerflate.  

I så tilfelle kan det benyttes 4 x32 mm. kollektorer . 

Varmevekslerflaten økes dermed fra ca. 22‐ til 37,5 m² pr. 100 meter kollektor.  

Når et varmepumpe/ frikjølingssystem skifter fra varme til kjøledrift  kan det skje at temperaturen i slanger nærmest  ventilasjons‐batteriet momentant stiger med 30K. Siden trykk‐klassing av polyetenslanger er temperaturavhengig , bør en i slike tilfelle vurdere en oppgradering til plastkvalitet PE100+  (erstatter nå utgåtte Borealis ME‐0909) 

Ved 4x32 mm. kollektorer kan det bores standard 115 mm. (4") hull  

Slangekvalitet I prosjekter med artesiske brønner og/eller hvor den termiske responstesten har vist at berggrunnen har spesielt høy

gresponstesten har vist at berggrunnen har spesielt  høy kapasitet, kan det benyttes 4x40 mm. kollektorer. 

Varmevekslerflaten er ca. 44 m2  pr. 100 meter kollektor. Varmevekslerflaten er ca. 44 m2  pr. 100 meter kollektor. Med Δ3K  kan en forvente et varmeuttak/leveranse på hele 80‐100 Watt/ bormeter.  

4x40 mm. kollektorer krever boring av 140 mm. (5 1/2¨) hull 

Varmeopptak i hele brønnenppEn god grunnvannsbevegelse er viktig for et godt varmeopptak. 

Den ”tørre” delen av energibrønnen over vannspeilet kan fylles med ThermoSeal® ‐medvannspeilet kan fylles med ThermoSeal   med λ‐verdi 2.0, for dermed å utnytte borehullet i sin fulle lengde. 

Vil o så sør e for forbedret armeopptakVil også sørge for forbedret varmeopptak gjennom løsmasser og foringsrør. 

Kan med fordel også benyttes for bedret varmeopptak i brønner med stillestående vann. 

λ‐verdi på vann er 0,6 W/m2K 

λ‐verdi på ThermoSeal® er 2,0 W/m2K 

Koaxial‐ kollektorer

En koaxialkollektorer kan bestå av:

A) Et sentrumsrør omgitt av en slange som ligger tett mot borehullsveggen eller:

B) Et sentrumsrør omgitt av periferisk plasserte væskekanaler.

Den store overflaten langs borehullsveggen gir denne kollektortypen bedre termisk kontakt mot varmekilden enn tradisjonelle kollektorervarmekilden enn tradisjonelle kollektorer.

”Problemet” med denne kollektortypen er at de er kostbare i anskaffelse og kompliserte å montere.kostbare i anskaffelse og kompliserte å montere. Liten benyttet i Skandinavia med forholdsvis dype brønner. 

Test av CO2 kollektorer

Foreløpige rapporter tyder på at effektuttaket kan ligge på hele60 – 70 Watt/ bormeter . Dette vil kunne halvere borelengden i tilfeller hvor det 

t i ll tt k t h tpotensielle varmeuttaket er høyt.

CO2 kollektorer er basert på selvsirkulasjon uten behov for elektriske drevne pumperuten behov for elektriske drevne pumper. 

Trykkområde typisk på 30‐45 BAR. 

Utvikles og testes i Østerrike og Sverige. Se også www.energy.kth.se/energibrunnarOg : ”Distributed TemperatureOg :  Distributed Temperature Measurements on a U‐pipe ThermosyphonBorehole Heat Exchanger With CO2.

Simulering av parker over tid g p

For energiparker er det vesentlig å beregne hvordanvesentlig å beregne hvordan kollektorene skal være plassert i forhold til hverandrehverandre. 

Frikjølingseksempel: Lillehammer j g p60 kW frikjølesystem for datakjøling med VP somdatakjøling med VP som energi‐gjenvinner. 

Prefabrikkerte kummer Standard brønntopp for enkeltbrønner

Kummer skreddersys for 2‐22 brønner.

Med ’’FlowGuard’’ /TA‐ventil og kuleventil for hver brønn. Utlufting og kjøresterkt kumlokk.  brønn. Utlufting og kjøresterkt kumlokk.  

Kollektor i jordsmonnet jPlastrør Ø:40 opptil 500 meters lengde/kurs. Typisk 10‐ til 30 W uttak pr meter slange. Best effekt ved fuktig jordsmonn som leire, matjord, myr.  

Legges fra 80‐120 cm dyp og minst 1.5 meters innbyrdes avstand.  

Fjæra i Bjugn: 20.000 meter kollektorer 

Sjøvann jDirekte med pumpe inn påDirekte med pumpe inn på fordamper eller via sekundærkrets. 

Mest benyttet på store lvarmepumpeanlegg.  

Temperatur: Sjøvann p j

Ferskvann Aluminiumskollektor i tjern på Stord. 140 kW varmepumpe

Gråvann

Sjøvannstromler jIndirekte opptak med slanger eller pp gtromler. 

Lite groing grunnet lav temperatur.   

Sjøvannstromler jVarmekapasitet i sjøvann mellom 6‐100 kW pr. trommel. Noen større leveranser: 

Halden Brygge 3 x CWX10   330 kWSlippen Porsgrunn 3 x CWX10 300 kWForsvarsbygg Sortland:  5 x CWX10  370 kWForsvarsbygg Ramsund: 12 x CWX8 660 kW  

Sjøvanns tromler jTromlene kan leveres med beskyttelsesplater og med ferdige anordninger for feste til fundamentfundament.  

Ved grunn montasje og/eller lite gjennomstrømning kan det monteres en «ispropell» midt i trommelen.    

Sjøvannstromler jEt tilbakevendende spørsmål er knyttet til groing. CWX tromlene har vært på markedet i over 10 år uten reklamasjoner Som varmeopptak vil tromler være kalderemarkedet i over 10 år uten reklamasjoner. Som varmeopptak vil tromler være kaldere enn omgivelser og lite attraktiv som biotop .    

Haugesund. Trommel på land etter 5 års drift. Rusten stålrør.  Ukjent fabrikat

Bunnefjorden Oslo. Trommel på land etter 3 års drift.  Dreggskade.  Gml kamrørs‐veksler nå benyttet til varmeopptakveksler nå benyttet til varmeopptak

TakkTakk