Smart termiskt nät för värme och kyla i Umeå

Universitetssjukhuset i Umeå står inför en mycket stor renovering. Fram till år 2020 satsar landstinget 2,3 miljarder kronor på ny-, till- och ombyggnation av sjukhuset. Landstingets krav är att driftkostnaden, energianvändningen och miljöpåverkan ska sänkas. Samtidigt som lokalerna ska få ett bra klimat och sjukhuset bli driftsäkert och självförsörjande på el, värme, kyla och vatten.

– För att klara dessa krav måste vi titta på helheten, säger Hans Johansson, fastighetsområdeschef på Västerbottens läns landsting, VLL.

Han berättar att de därför jobbar med systemlösningar som fungerar för hela området istället för lokala lösningar. Ett termiskt nät för värme och kyla, som driftsattes för drygt ett år sedan, är ett exempel på en omfattande systemlösning som man har genomfört på sjukhuset.

Täcker 95 procent av sjukhusets kylbehov

I grunden är det termiska nätet ett köldbärarnät men det används för att transportera energi.

– Vi plockar in energi i nätet överallt där vi behöver kyla och plockar ut energi ur nätet där vi behöver värme. De flesta betalar i regel tre gånger för samma kilowattimme; el för utrustning, kyla för att få bort överskottsvärmen och värme till någon annan del av huset. Vi ska bara betala en gång för energin, förklarar Hans Johansson.

Nätet består av tre kylvärmepumpar, två geoenergianläggningar, en kylmaskin för spetslast och det har tre leveranspunkter för fjärrkyla. I nätet finns det även ett antal värmelaster som kan kopplas av och från. Det är gamla kylmaskiner med egna kylmedelkylare, där värmen antingen dumpas in i det termiska nätet eller skickas ut på yttertaket. Om det skulle uppstå en effektbrist i nätet är kyllasterna prioriterade i fyra olika grupper så att det går att styra kylan så att den bara går till det viktigaste.

Idag täcker det termiska nätet 95 procent av sjukhusets kylbehov och en fjärdedel av värmebehovet. Men ju mer kyla som installeras på sjukhuset desto mer värme kan nätet också leverera. Dessutom blir komforten på sjukhuset bättre, påtalar Hans Johansson.

Dubbla borrhålslager effektiviserar anläggningen

I det termiska nätet finns det två stycken geoenergianläggningar, en liten på 20 borrhål och en stor på 125 hål som är upp till 250 meter djupa. Den stora anläggningen togs i drift förra våren och tillsammans är de en av världens 30 största geoenergianläggningar.

Anläggningen hämtar upp både värme och kyla från berget. Den används även som ett energilager där överskottsenergi från olika årstider återladdar borrhålen och lagras för senare användning då behovet är större.

Geoenergianläggningen utmärker sig med sina dubbla borrhålslager, vilket gör kylproduktionen effektivare än vanligt. Tack vare de dubbla lagren kunde man i våras plocka ut 1,7 megawatt frikyla istället för en megawatt som anläggningen är projekterad för. De dubbla borrhålslagren gör att COP-talet, som visar prestandan för anläggningen, varierar mellan 5-40 för frikylan beroende på driftfall.

Höga värmefaktorer tack vare underkylning

Övriga COP-faktorer för geoenergianläggningen är också höga. För värmen är den ungefär fem och för tappvarmvatten så hög som 15. Förklaringen till detta är att kylvärmepumparna är utrustade med underkylare som hämtar upp ytterligare värme ur energilagret utan att öka elanvändningen. Underkylningen används för att förvärma tappvarmvatten. Den används också i en till kylvärmepump som producerar tappvarmvatten och värme.

Den totala COP-faktorn för geoenergianläggningen är ungefär åtta och den ger cirka 7 000 megawattimmar värme och 5 000 megawattimmar kyla per år. Anläggningen kostade 40 miljoner kronor att bygga men den kommer enligt beräkningarna att vara betald inom sju år. Landstinget räknar med att spara cirka 4,5 miljoner kronor per år, vilket är ungefär 12 000 kronor per dag.

Geoenergianläggningen kommer alltså att spara mycket pengar åt landstinget, men det är en utmaning att hålla nätet igång, menar Hans Johansson.

– Det gäller att ha koll på energibalanserna. Så att borrhålslagren är jämnt nedkylda på sommaren och jämnt uppvärmda på vintern. Så att inte något av borrhålslagren har fått för lite energitillskott under sommaren så att det tar slut på värme i det lagret i mars och vi får problem med frysningar och ihopklämda slangar.

Nätet är bara en del av energiarbetet

Det termiska nätet för värme och kyla är bara en del av ett genomgripande och strukturerat energiarbete på Umeå sjukhus. Man jobbar även med "vanliga" renoveringar och energisparåtgärder som klimatskalsåtgärder och byte till effektivare belysning och ventilationsaggregat. Men renoveringarna görs hela tiden med utgångspunkten att de ska stämma överens med helheten, så att det blir så effektivt som möjligt.

– Vi bygger om hela infrastrukturen för tekniken i husen efter systemlösningen som vi valt. Vi sparar ingen gammal teknik, som man gjort tidigare. Nu blir det nya aggregat och schakt. Vi plockar samtidigt fram alla installationer så att de blir synliga och vi undviker dolda installationer.

Läs mer om tekniken i det termiska nätet och geoenergilagret, på sidorna 24-27 i ByggtjänstPM nummer 1 2017.