Rådgivere vælger grundvandskøling på Langelinie
ATP Ejendommes nye kontorhus på Langelinie i København sikres en besparelse på op mod 80 procent i CO2 og strømudgifter til drift af køleanlæg.
Samtidig er der valgt en løsning, hvor saltvand oppumpes fra dybereliggende kalklag, anvendes til køling og efterfølgende ledes ud i havnen – hvilket i den konkrete kontekst har vist sig både teknisk, økonomisk og miljømæssigt som den bedste løsning.
Ifølge Cowi, der er rådgiver på projektet, forventes et elforbrug på cirka 55.000 kWh/år ved et forventet vandbehov på 180.000 m³/år. Sammenlignet med en tilsvarende traditionel køling svarer det til en CO₂-besparelse på 75-80 procent samt en tilsvarende besparelse i driftsudgifterne.
Grundvandets konstante temperatur er ressourcebesparende
Jan Stæhr, markedschef i Cowis vand- og miljødivision fortæller om baggrunden for valget af grundvandskøling:
- I vores indledende vurdering af mulige kølekoncepter sammenlignede vi muligheden for henholdsvis ’traditionel’ køling og havvandskøling op imod en løsning med grundvandskøling. Traditionel køling har et relativt stort energiforbrug og er derfor langt fra bæredygtigt og er tillige dyrt i drift. Havvandskøling ville være det mest naturlige valg grundet husets placering nær havet, men om sommeren, hvor behovet for såkaldt komfortkøling er størst, er havvandet relativt varmt, hvorimod grundvandet har en konstant temperatur på 10-11 grader celsius – og derfor har et væsentligt større kølepotentiale i sommerperioden.
- I vores forundersøgelser af lagene under Pakhuset, hvor vi blandt andet har udviklet og anvender en særlig 3D grundvandsmodel, der dækker de hydrogeologiske forhold for hele Københavnsområdet, kunne vi konstatere, at der er tilstrækkelige grundvandsressourcer lokalt, der bæredygtigt kunne udnyttes til at køle huset. Grundvandet i området består blandt andet af nedsivende salt havvand, så anvendelsen af grundvandet sker således på en miljømæssig helt forsvarlig vis, hvilket har været et af de væsentlige fokuspunkter i udviklingen af projektet.
- Endelig blev valget af grundvandskøling frem for havvandskøling også foretaget ud fra en betragtning om, at der er væsentligt lavere vedligeholdsomkostninger ved et grundvandsanlæg end et havvandsanlæg, forklarer Jan Stæhr.
Skræddersyet løsning har vist sig mest optimal
Cowi kiggede tidligt i processen på forskellige koncepter for den konkrete etablering af grundvandskøleanlægget. Normalt er der krav om 100 procents reinfiltration, dvs. at samme mængde grundvand, der pumpes op, skal pumpes tilbage igen i grundvandsmagasinet – dels for at undgå en uønsket ’sænkning’ af grundvandsstanden, og dels for at sikre balancen i grundvandsressourcerne. I det konkrete tilfælde viste en anden løsning sig dog mulig og mere hensigtsmæssig. Jan Stæhr fortæller:
- De boringer, der skal etableres ved henholdsvis oppumpning og tilbageførsel af vandet, skal have en stor afstand mellem hinanden – ellers er der risiko for, at det opvarmede vand, der ledes tilbage i grundvandsmagasinet til det kolde vand, kortslutter systemet. Dette ville blive en stor udfordring ved Pakhusets forholdsvist begrænsede udenomsarealer på Langelinie. Alternativt skal oppumpning og tilbageførsel af henholdsvis koldt og varmt vand ske til forskellige lag.
Forundersøgelserne viste, at der lokalt var vandførende lag, som var velegnet til formålet, og at vandet kunne oppumpes bæredygtigt uden at reducere grundvandsressourcen. Undersøgelserne bekræftede således, at grundvandet i området består af saltvand, og der vil blive en balance imellem den vandmængde, der pumpes op, og det grundvand, der lokalt skabes via lækage til overliggende lag. Når der pumpes fra boringerne, vil der derfor kun forekomme begrænsede sænkninger dybt i grundvandsmagasinet lokalt under havnen, indtil ovennævnte balance er etableret, ligesom der ikke vil forekomme terrænnære påvirkninger. Derfor har det i dette tilfælde kunnet lade sig gøre at lede vandet tilbage til havnen – uden risiko for uønskede sænkninger, og derimod med en række driftsmæssige og således også økonomiske fordele til følge.
- Alt i alt har vi vurderet, at den pågældende skræddersyede løsning med grundvandskøling, er både driftsmæssigt, miljømæssigt og økonomisk mest attraktiv – både nu og på lang sigt, afslutter Jan Stæhr.
Den bæredygtige løsning for køling af Pakhuset er et led i ATP Ejendommes målsætning om at skabe et hus, der fra A til Z tager hensyn til klimaet og øvrige forhold af betydning for miljøet samtidig med, at driften af huset er økonomisk rentabel.
Mere om kølekonceptet for Pakhuset:
(Kilde: Cowi)
Grundvands-cyklussen:
Konceptet bygger på, at der fra dybtliggende vandførende lag kan oppumpes salt grundvand, der har en konstant temperatur på 10-11 grader celsius, også om sommeren. Der er behov for køling hele året til teknik- og serverkøling mv., men det er ikke mindst om sommeren, at der især kan være et stort behov for såkaldt komfortkøling. Her er det en fordel, at grundvandet har en konstant og relativt lav temperatur i modsætning til vand i selve havnen, hvor temperaturen er høj om sommeren. Grundvandet pumpes op fra dybe boringer i et lukket rørsystem, kølingen tages herfra og føres over i et lukket rørsystem i huset, hvorefter det let opvarmede grundvand udledes til havnen.
Boringer:
Boringerne er 115 meter dybe og tager primært vandet fra vandførende kalklag 90-115 meter under terræn. Der er etableret 4 dybe boringer, men ved den almindelige drift ventes det kun, at der skal anvendes 2-3 boringer, således at der til stadighed er en reservekapacitet i systemet.
Køling (og opvarmning) via termoaktive betonetagedæk:
Selve kølingen inde i huset foregår via såkaldte termoaktive betonetagedæk med indstøbte køleslanger, således at temperaturen i bygningen primært styres via etagedækkene. Betonetagedæk med indstøbte slanger har en vis buffer i kølekapaciteten, således at køling af etagedækkene om natten kan bidrage til en god komfortkøling om dagen i sommerperioden. Som supplement til de termoaktive betonetagedæk er der for at undgå kuldenedfald fra vinduer installeret konvektorer/radiatorer til opvarmning, når udetemperaturen er under frysepunktet.
Produktionen af varme og køling foregår på flere forskellige måder. Kølingen leveres først og fremmest af grundvandskøling. Dette gælder både serverkøl og komfortkøl. I spidsbelastningsperioder leveres yderligere køling fra en kølemaskine, som også er tilknyttet grundvand. Varmen leveres fra fjernvarme og suppleres med varmen fra aftræksluften og køleproduktionen, der udnyttes via en varmepumpe. Denne varmepumpe er den samme som kølemaskinen og den ekstra omkostning ved at indføre denne mulighed er ganske lille.
Bygningen forsynes således med varme og køling ved en kombination af fjernvarme, varmepumpe/kølemaskine og grundvandskøling. Varmepumpen/kølemaskinen er designet, så den kan levere både varme og køling til bygningen, endda på samme tid. Om vinteren vil maskinen især blive benyttet som varmepumpe koblet til afkastluften fra den hybride ventilation. Dette skyldes, at der så ikke er behov for at bruge grundvand til varmepumpen, og samtidig giver afkastluftens højere temperatur (ca. 22-24 °C) en mere effektiv drift af varmepumpen. Dette svarer til, at der anvendes en varmegenvinding på afkastluften, som i øvrigt også er et krav i Bygningsreglementet. Sideløbende med dette anvendes direkte frikøling fra grundvandet til serverkøling., hvilket samlet set giver lavest muligt vandforbrug og mindst muligt energibehov. Der er således en stor frihed i det faktiske valg af drift af anlægget, som i praksis muliggør en billig, driftssikker og fleksibel drift, som samtidig er så miljøvenlig som muligt. Muligheden for fleksibel drift i bygningen viser også, hvordan vi i fremtiden opnår et optimalt samspil mellem fjernvarme og varmepumpe.
(Kilde: Cowi)
Grundvands-cyklussen:
Konceptet bygger på, at der fra dybtliggende vandførende lag kan oppumpes salt grundvand, der har en konstant temperatur på 10-11 grader celsius, også om sommeren. Der er behov for køling hele året til teknik- og serverkøling mv., men det er ikke mindst om sommeren, at der især kan være et stort behov for såkaldt komfortkøling. Her er det en fordel, at grundvandet har en konstant og relativt lav temperatur i modsætning til vand i selve havnen, hvor temperaturen er høj om sommeren. Grundvandet pumpes op fra dybe boringer i et lukket rørsystem, kølingen tages herfra og føres over i et lukket rørsystem i huset, hvorefter det let opvarmede grundvand udledes til havnen.
Boringer:
Boringerne er 115 meter dybe og tager primært vandet fra vandførende kalklag 90-115 meter under terræn. Der er etableret 4 dybe boringer, men ved den almindelige drift ventes det kun, at der skal anvendes 2-3 boringer, således at der til stadighed er en reservekapacitet i systemet.
Køling (og opvarmning) via termoaktive betonetagedæk:
Selve kølingen inde i huset foregår via såkaldte termoaktive betonetagedæk med indstøbte køleslanger, således at temperaturen i bygningen primært styres via etagedækkene. Betonetagedæk med indstøbte slanger har en vis buffer i kølekapaciteten, således at køling af etagedækkene om natten kan bidrage til en god komfortkøling om dagen i sommerperioden. Som supplement til de termoaktive betonetagedæk er der for at undgå kuldenedfald fra vinduer installeret konvektorer/radiatorer til opvarmning, når udetemperaturen er under frysepunktet.
Produktionen af varme og køling foregår på flere forskellige måder. Kølingen leveres først og fremmest af grundvandskøling. Dette gælder både serverkøl og komfortkøl. I spidsbelastningsperioder leveres yderligere køling fra en kølemaskine, som også er tilknyttet grundvand. Varmen leveres fra fjernvarme og suppleres med varmen fra aftræksluften og køleproduktionen, der udnyttes via en varmepumpe. Denne varmepumpe er den samme som kølemaskinen og den ekstra omkostning ved at indføre denne mulighed er ganske lille.
Bygningen forsynes således med varme og køling ved en kombination af fjernvarme, varmepumpe/kølemaskine og grundvandskøling. Varmepumpen/kølemaskinen er designet, så den kan levere både varme og køling til bygningen, endda på samme tid. Om vinteren vil maskinen især blive benyttet som varmepumpe koblet til afkastluften fra den hybride ventilation. Dette skyldes, at der så ikke er behov for at bruge grundvand til varmepumpen, og samtidig giver afkastluftens højere temperatur (ca. 22-24 °C) en mere effektiv drift af varmepumpen. Dette svarer til, at der anvendes en varmegenvinding på afkastluften, som i øvrigt også er et krav i Bygningsreglementet. Sideløbende med dette anvendes direkte frikøling fra grundvandet til serverkøling., hvilket samlet set giver lavest muligt vandforbrug og mindst muligt energibehov. Der er således en stor frihed i det faktiske valg af drift af anlægget, som i praksis muliggør en billig, driftssikker og fleksibel drift, som samtidig er så miljøvenlig som muligt. Muligheden for fleksibel drift i bygningen viser også, hvordan vi i fremtiden opnår et optimalt samspil mellem fjernvarme og varmepumpe.
