Varmepumpesentralen er delt i to rom med teknisk utrustning basert på varmepumpeteknologi og elektrokjel for leveranse av «ferdig varme» til Statkrafts fjernvarmenett. Varmesentralen mottar spillvarme fra CLog Gardermoen via en spillvarmeledning, og leverer varme til fjernvarmenettet via en fjernvarmeledning.
3.1 Hovedkomponenter
Varmepumpesentralen består av følgende hovedkomponenter:
1. Spillvarmeutstyr
a. Spillvarmepumper b. Trykkholding
2. 4 MW Varmepumper (VP) med ammoniakk som kuldemedium (uavklart type og antall varmepumper) a. Oppstillingsrom VP
b. Ventilasjon og nødventilasjon c. Gassdeteksjon
3. 1 MW elektrokjel (1 stk elementkjel, 400V) 4. Solfangere
5. Fjernvarmeutstyr
a. Oppstillingsrom fjernvarmeutstyr b. Fjernvarmepumper
c. Trykkholding 6. Trafo
7. Tavlerom
a. SRO-system (styring, regulering og overvåkning)
Preliminær planskisse for sentralen er vist i Figur 3.1. Flytskjema er vist i Figur 3.2.
Figur 3.1: Preliminær planskisse for varmepumpesentralen (35131-00001, rev. 31.05.2021)
Figur 3.2 Flytskjema som viser prosessen i varmepumpesentralen.
3.2 Kjemikalieoversikt
En oversikt over varmepumpesentralens kjemikalier er gitt i Tabell 3.1
Tabell 3.1: Oversikt over kjemikalier ved varmepumpesentralen.
Kjemikalie Forbrukssted Mengde Lokasjon
Ammoniakk Varmepumpene <500 kg Oppstillingsrom VP
Olje Varmepumpene XX kg Oppstillingsrom VP
Olje Trafo XX kg Traforom
Smøreolje Pumper Xx kg Fjernvarmerom
3.2.1 Ammoniakk
Ammoniakk er et giftig og brennbart stoff. Ved atmosfærisk trykk og temperatur er ammoniakk i gassfase.
Stoffets giftighet regnes for å være den største faren ved et utslipp. Gassen kan luktes ved lave konsentrasjoner (5-20 ppm), og har en svært ubehagelig lukt ved høyere konsentrasjoner. Dødelighetsgrensen ligger på rundt 1000 ppm ved langtidseksponering (en time). Ammoniakk har en relativt lav egenvekt, og ved
omgivelsestemperatur vil ammoniakk i gassfase ha en naturlig oppdrift. Dette reduserer faren for opphopning av gass på bakkenivå. Ammoniakk har et lavt kokepunkt (-33 ˚C) og er et svært energieffektivt kuldemedium som har minimal miljøpåvirkning med null ODP (ozonnedbrytende potensiale) og null GWP (Global Warming
Potential).
Ammoniakk er et farlig stoff og underlagt Direktoratet for samfunnssikkerhet og beredskaps Forskrift om farlig stoff, ref. /3/, med temaveiledninger om oppbevaring av farlig stoff og om bruk av farlig stoff, del 2 (kulde- og varmepumpeanlegg).
US EPAs «Acute Exposure Guideline Levels» (AEGL), ref. /4/, beskriver menneskers helseeffekter ved eksponering for luftbårne kjemikalier. Tabellen nedenfor viser AEGL-kategoriene for ammoniakk med gitte eksponeringskonsentrasjoner for ulik eksponeringstid og beskrivelse av helseeffekter.
AEGL 2 ppm 220 220 160 110 110 Irreversible eller andre alvorlige, langvarige uønskede helseeffekter eller nedsatt evne til å unnslippe.
AEGL 3 ppm 2700 1600 1100 550 390 Livstruende helseeffekter eller død.
Ammoniakk har følgende relevante brann- og eksplosjonsegenskaper, ref. /5/.
Type Enhet Verdi Forklaring
LEL Vol % 14 Lower Explosion Limit, nedre eksplosjonsgrense. Laveste konsentrasjon av gass, damp, tåke eller støv i luft som ved antennelse kan føre til en eksplosjon. Konsentrasjoner under nedre eksplosjonsgrense er for tynne til å opprettholde forbrenning. Refereres også til som LFL (Lower Flammability Limit).
UEL Vol % 32,5 Upper Explosion Limit, øvre eksplosjons¬grense. Høyeste konsentrasjon av gass, damp, tåke eller støv i luft som ved antennelse kan føre til en eksplosjon. Konsentrasjoner over øvre eksplosjonsgrense er for rike til å opprettholde forbrenning. Refereres også til som UFL (Upper Flammability Limit).
MIE mJ 680 Minimum Ignition Energy, laveste tennenergi. Begrep som angir hvor mye energi, som regel i form av en gnist, som er nødvendig for å antenne en gitt eksplosiv atmosfære.
AIT ℃ 630 Auto Ignition Temperature, selvantennelsestemperatur. Den laveste temperaturen som brennbart materiale vil antenne ved, uten tilstedeværelse av andre tennkilder.
Ammoniakk er å betrakte som en gass som er vanskelig å antenne, fordi den krever en høy antennelsesenergi sammenlignet med andre brennbare gasser som for eksempel metan og propan.
3.3 Spillvarme
Spillvarme ledes fra Clog til varmepumpesentralen gjennom spillvarmerør. På innsiden av bygningen i varmepumpesentralen sitter hovedstengeventilene for spillvarme. Spillvarmetemperaturen er 25-29 ℃.
Trykkholdesystemet til spillvarmerørene står i fjernvarmerommet i sentralen.
3.4 Varmepumper
Varmepumpene i sentralen prosjektereres av Multiconsult. Det forutsettes i denne ROS-analysen at
retningslinjer i Norsk Kulde- og varmepumpenorm, ref. /2/ samt relevante standarder og lovkrav følges ved prosjekteringen. Videre følger en grov beskrivelse av relevante anleggsdeler.
Varmepumperommet vil designes med full oppsamling. Det legges fall i gulvet mot et sluk med lokk over slik at eventuelle lekkasjer av ammoniakk kan samles og fjernes.
Det installeres varmepumper med samlet effekt på 4 MW. Det er uvisst nøyaktig hvilken type varmepumpe som til slutt velges. Varmepumpene vil benytte ammoniakk som kuldemedium, og ammoniakken vil foreligge i både væske- og gassfase inni maskinene. Det estimeres at fyllingsgraden vil ligge på rundt 100 kg ammoniakk pr.
varmepumpe. Temperaturen på spillvarmen skal heves til ca. 80 °C (max 85°C) vha. varmepumpene.
Oppstillingsrommet (maskinrommet) for varmepumpene er mekanisk ventilert med luftinntak ca. 1m over gulvnivå og luftavkast over tak. Det benyttes jethette for å øke hastigheten på luftavkastet. Sikkerhetsventiler på varmepumpene ledes også over tak.
Det er gassdeteksjon i oppstillingsrommet. Ved en lekkasje skal nødventilasjon iverksettes for å øke
fortynningen av en eventuell lekkasje. Utstyr som ikke er beregnet for å stå i ex-sone gjøres spenningsløst ved deteksjon. Visuell og akustisk alarm aktiveres. Ventilasjonsviften er beregnet for å stå i ex-sone 2. Sluk i rommet er tett, for å sikre at en lekkasje ikke spres gjennom disse.
Nødstopp for anlegget plasseres utenfor oppstillingsrommet. Det er to rømningsveier i to ulike retninger ut av rommet.
Det etableres passende brannslukkingsutstyr samt deteksjon og varsling i rommet. Rommet er en egen branncelle iht. gjeldende regelverk for oppstillingsrommet.
I fjernvarmerommet etableres temperert nøddusj, mens det i oppstillingsrommet for varmepumpene også etableres lokal mulighet for øyeskyll.
3.5 Elektrokjel
Det skal installeres en lavspent (400 V) elektrokjel (elementkjel) med ca. 1 MW effekt. Størrelsen er foreløpig ikke kjent. Elkjelen skal heve vanntemperaturen fra varmepumpene til mellom 75 og 105 °C (ikke avklart enda) for leveranse ut på fjernvarmenettet. Fjernvarmenettet er designet for 120 °C, og dette vil også gjelde for elkjelen.
3.6 Solfangere
Den sydvendte fasaden på varmesentralen skal utstyres med et solfangeranlegg, bestående av sylindriske vakuumrør som monteres vertikalt på vegg.
Solfangeranlegget skal levere høytemperert solvarme direkte til fjernvarmenettet og/eller til
spillvarme-ledningen. Anlegget skal leveres med nødvendig måleutstyr for analyse, overvåking og energimåling, slik at krav til rapportering av energiresultat til Enova tilfredsstilles. Utstyret skal være tilrettelagt for fjernavlesing.
Solvarmeanlegget er et pilot- og demonstrasjonsanlegg som forventes å kunne levere en årsproduksjon på 12 500 kWh/år med varmeleveranse til fjernvarmenettet/spillvarmeledning. Det forutsettes et areal på ca.
50 m² med en installert effekt på 35 kWh og en produksjon på 250 kWh/m².
3.7 Fjernvarmeutstyr
Elkjel og øvrig fjernvarmeutstyr plasseres i fjernvarmerommet, som vil inneholde:
Fjernvarmepumper (2x100%)
Spillvarmepumper (2x100%)
Trykkholdesystem fjernvarme som skal fungere ved seksjonering av nettet
Trykkholdesystem spillvarme
3.8 Trafo
Det installeres to oljefylte trafoer i eget rom på bakkeplan. Disse følger anvisninger fra Elvia og gjeldende regelverk. Rommet prosjekteres som egen branncelle (både vegger og tak), med oppsamling av eventuelle oljelekkasjer. Lufteluker benyttes som avlastningsflater i tilfelle eksplosjon.
3.9 Tavlerom
På taket av traforommet etableres et tavlerom med kontorpult og PC, med mulighet for lokal styring av varmepumpesentralen.