Transcript Tungregnesenteret – kjøleanlegg

Kombinert kjølemaskin/varmepumpe – Tungregnesenteret, NTNU
750 kW kjølemaskin med høytemperatur
varmegjenvinning – Tungregnesenteret,
Gløshaugen, NTNU
1
POWERPOINT PRESENTATION
Kombinert kjølemaskin/varmepumpe – Tungregnesenteret, NTNU
Tungregnesenteret – kjøleanlegg
› Tungregnesenteret – NTNU
› Kjøling av CRAY-maskiner i "Byggteknisk"
NTNU Gløshaugen
› Dagens kjølebehov – konstant ca. 500 kW
› Temperaturnivå isvannskrets – 10/17 °C
› Kjøling leveres i dag først og fremst fra store kjølemaskiner 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 høytemperatur varmepumpe som kan varme vann
opp mot ca. 80 °C
2
Byggteknisk
Kombinert kjølemaskin/varmepumpe – Tungregnesenteret, NTNU
Tungregnesenteret – kjøleanlegg
100
› Dagens situasjon
› NTNUs interne fjernvarmenett er
direkte koblet til Statkraft Varme
sitt primærnett, >100 °C
90
Vanntemperatur [⁰C]
(°C)
Vanntemperatur
80
› Umulig å gjenvinne overskuddsvarme til fjernvarmenettet 
70
60
Turtemperatur
50
Returtemperatur etter
Bygningsteknisk
40
› Bygging av ny varmevekslersentral
ved NTNU mot primærnettet gir
bl.a. mye lavere temperaturnivå
› Diagrammet viser estimert tur- og
returtemperatur for "Byggteknisk"
etter 2012
30
20
-20
-15
-10
-5
0
5
Utetemperatur [⁰C]
Utetemperatur
(°C)
3
› Ombygging
10
15
› Høytemperatur varmepumpe
(80 °C) kan levere varme til nettet
det meste av året – gir meget høy
varmegjenvinningsgrad 
Kombinert kjølemaskin/varmepumpe – Tungregnesenteret, NTNU
Tungregnesenteret – kjøleanlegg
› NTNUs fjernvarmenett –
varmeeffektbehov
› Målt ca. 14 MW effektbehov
ved dimensjonerende
utetemperatur (-19 °C)
Effekt-varighetskurve
Effekt-varighetskurve
› Målt ca. 1 MW effektbehov
sommerstid = beredning av
varmtvann samt nettap
14
12
12
Varmebehov
14
10
10
› 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 energiforbruk til kjøling – Grønn IT
4
66
Oppvarming NTNU Gløshaugen
Varmebehov
Kjøling Tungregnesenteret
Kjølebehov
Varmeleveranse Kjølemaskin
Kond.varme
44
22
00
-2
-2
Kjølebehov
› Installasjon av kombinert
kjøle-/varmepumpeanlegg
[MW]
EffektEffekt
[MW]
88
-4
-4
-6
-6
0
50
100
150
200
250
Døgn[døgn]
Varighet
300
350
Kombinert kjølemaskin/varmepumpe – Tungregnesenteret, NTNU
Tungregnesenteret – kjøleanlegg
› Høytemperatur kjøle- og
varmepumpeanlegg
› To-trinns anlegg med ammoniakk
(R717) som arbeidsmedium – 50
bar skruekompressorer
› Maksimalt utgående vanntemperatur ca. 80 °C
› Ammoniakk som kuldemedium
› 100% miljøvennlig, dvs.
GWP = 0
› Egner seg i meget godt
høytemperatur anlegg
› Gir høyere prosesseffektivitet enn konvensjonelle
kuldemedier
› Giftig – krever særskilte
sikkerhetstiltak
5
Kombinert kjølemaskin/varmepumpe – Tungregnesenteret, NTNU
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
6
Kombinert kjølemaskin/varmepumpe – Tungregnesenteret, NTNU
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
(-)
7
Kombinert kjølemaskin/varmepumpe – Tungregnesenteret, NTNU
Tungregnesenteret – kjøleanlegg
› Ammoniakk-anlegg – utfordringer
› Plassering av kjøle-/varmepumpeanlegget i
transportsonen under bygget
› Ammoniakk (R717, NH3) er et giftig kuldemedium. 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
8