Islager håller koll på temperaturen
På natten fryser isen runt rören i islagret, för att sedan tina upp igen på dagen och avge kyla till varma kontor och lokaler. I Stockholm Waterfront är islagret en viktig del i lösningen för att minska husets energianvändning.
Stockholm Waterfronts fasad som vetter mot Klara sjö och Stadshuset utmärker sig redan i stadsbilden. Snart ska fastigheten som inrymmer hotell, kontor och en konferensanläggning med kongresshall för 3000 personer stå klar. Receptionen på Klarabergsviadukten vid Stockholms central är färdigbyggd, men i resten av huset pågår fortfarande febril byggaktivitet.
Ingmar Holmström, projektansvarig för projektering av VVS- och teknikanläggningar från konsultbolaget Creanova, guidar runt på en snabbtur genom de tre husdelarna, över golv fortfarande täckta med skyddspapper och genom nymålade trapphus.
Utanför den gigantiska kongresshallen består fasaden av glas. Här strålar som mest in, under den varma delen av året, en megawatt sol mot den ventilerade dubbelglasfasaden, som kan ta upp 250 kilowatt till energisystemet. Fasaden ventileras kontinuerligt, så att den inte blir för het. Som högst avges temperaturer runt 60 grader. Värmen är förstås välkommen på vintern, men under sommaren kan det i stället behövas kylning.
Lösningen på det finns några trappor ner. Där finns dels en sjövattentank, med 78 kubikmeter vatten från Klara sjö, dels islagret som fungerar som en buffert av energi som kompletterar värmeväxlingen med sjövattnet med hjälp av vätskekylaggregat, VKA.
Is produceras – eller smälts
Om kvarteret har ett större kylbehov än vad vätskekylaggregaten kan klara så smälts is och värmen sparas i islagret. Har huset stort värmebehov och litet kylbehov produceras is i stället – om inte sjövattentemperaturen är tillräckligt hög så att det blir möjligt med värmeproduktion därifrån.
– Vi kan leverera ut tre megawatt kyleffekt från det här kvarteret utan att ha kylmaskinerna i drift – när det är varmt i sjön. Man kan alltså hämta köldbärare direkt från isackarna, säger Ingmar Holmström.
Fasomvandlingen från vatten till is och tillbaka är ett energieffektivt sätt att lagra värme och kyla. Tekniken används redan på ett flertal platser i världen. Det största islagret, med en kapacitet på 232,3 megawattimmar, finns i centrala Chicago i USA. Det näst största, på 103 megawattimmar, servar sex fastigheter vid Cosmo Square i japanska Osaka. En anläggning i London har lett till pris för den mest energieffektiva fastigheten i Storbritannien. Tack vare det islagret har staden sluppit kostnaden för att förstärka hela London Citys kraftnät.
I Sverige fanns tidigare Nordens största islager, på 23 megawattimmar, i kvarteret Blåmannen i centrala Stockholm, men det togs bort i samband med en renovering. Inomhusklimatet och datorkylningen vid Stockholmsbörsen, OMX, får också hjälp av ett islager liknande det under Stockholm Waterfront.
250 ton vatten
Det nya islagret har en kapacitet på 13 megawattimmar. Totalt innehåller det 250 ton vatten som kan omvandlas till is och tillbaka efter behov. På en datorskärm i maskinrummet ser Ingmar Holmström hur kylprocessen fungerar för tillfället.
– Just nu ser vi att islagernivån är nio procent och köldbäraren som går ut i byggnaden är 5,9 grader.
Islagret som levererats av amerikanska företaget Baltimore Aircoil, BAC, ser ut som en container och innehåller ett system av flera 100 meter stålrör. Isen bildas och fryser utanpå rörledningarna som omges av vanligt vatten. Inuti rören finns etylenglykollösning som reglerar isbildningen. Lösningen kommer från vätskekylaggregaten och är också medium för köldbäraren till byggnaden.
Ingmar Holmström är nöjd med islagret, men poängterar samtidigt att det bara är en del i systemet som gör fastigheten så energieffektiv.
– Islagret är bara latent energi och med hjälp av beräkningar av största dygnskylbehov och optimering av mekanisk kyleffekt får man fram hur stora kylmaskiner och isackumulatorer man behöver.
Stora marginaler
Hela Stockholm Waterfronts koncept bygger på att sänka driftkostnaderna. Creanova ska ansvara för den tekniska förvaltningen i två år och se till att fastigheten levererar den energi som förväntas.
Målet är att fastigheten ska hålla sig på 41 procent av BBR-kravet på energianvändning, men marginalerna är stora. Hur stora vill inte Ingmar Holmström säga.
– Men det är mycket bättre än 41 procent! Den mesta energin går till kylmaskinerna, så det gäller att de ska gå så lite som möjligt.
Investeringen i fastigheten blir totalt 15 miljoner kronor mer än om man hade valt att använda fjärrkyla och -värme. Men på sikt kommer fastighetsägarna att tjäna på huset. Med islagret som buffert av kyla går det att kapa kortvariga eleffekttoppar. Notan till Fortum för den största effekt som nyttjas blir därmed avsevärt lägre än vid en normal lösning.
– Dessutom får det här huset hyresgäster som är beredda att betala högre hyra för att huset är energisnålt.
Inte standard höjer notan
Att installationen blir dyr beror på att tekniken inte är någon standardlösning. Däremot bygger den på standardkomponenter som sätts ihop, som islager och kylmaskiner. Ingmar Holmström har varit drivande bakom införandet i Sverige.
– Det handlar ju mest om sunt förnuft: Ska man köpa energi från fjärrdistributörer eller lösa det själv?
Varför är det då fortfarande så få användare?
– Ett problem är att det inte är någon som marknadsför det här, och förvaltare och byggentreprenörer förstår inte vad vi tekniker kan göra. De sitter på fiolerna, men om rådgivarna inte tar upp tekniken – hur ska byggarna då veta vad de kan göra?
Speciellt för Stockholm Waterfront är tillgången till sjövatten, som också används för värmning och kylning av fastigheten.
– Det var viktigt att vattendomen hängde med när de köpte huset, om vi inte haft den hade vi fått dumpa 1,8 megawatt värme någon annanstans.
Fjärrvärme behövs
Kvarteret klarar sig helt utan fjärrvärme så länge det finns sjövatten kallare än sex grader. Fjärrvärme behövs dock för eftervärmning av varmvattnet till duschar och kök. Islagret hjälper till med energiutjämning efter olika belastningar på huset.
– Har vi en kongress kan vi hämta hem värme från luftbehandlingssystemet tills det är cirka minus fem grader ute.
– Egentligen är det ganska enkelt: Vi minimerar inköpen av fjärrvärme och el. Sedan transporterar vi energin. Samtidigt har vi en spetsvaktfunktion som tar vid om eleffekten plötsligt sticker iväg en varm sommardag för att de börjar laga mat i tre olika kök eller sätter igång dataverksamheten. Då känner systemet av att nu drar kåken mer eleffekt. Det kan till exempel stänga av kylmaskinerna en kort stund, vilket sparar kanske 100 kilowatt eleffekt. På ett år blir bara det 40 000 kronor i minskad effektkostnad.
Stockholm Waterfront består av 78 000 kvadratmeter uppvärmd yta och har en luftbehandling på 156 kubikmeter per sekund. Kvarteret beräknas förbruka cirka 8000 megawattimmar vardera av kyla och värme, vilket klaras med 1800 megawattimmar tillförd el och 100 megawattimmar fjärrvärme.
– Det motsvarar vad som är vanligt för ett mycket mindre hus på cirka 2 000 kvadratmeter.
Marie Granmar, Energi & Miljö nr 10/10 sid 26
- FAKTA: Så fungerar islagret på sommaren
Ett vätskekylaggregat, VKA, producerar kall etylenglykollösning på natten och fryser is i ackumulatorerna. Isen blir till ett lager av kall energi. Produktionen styrs utifrån behovet av återladdning. Temperaturen under infrysningsförloppet sjunker ju mer is som bildas på grund av att isen isolerar mellan rör och etylenglykollösning.
På dagen tar man först ut så mycket kyleffekt som vätskekylaggregatet klarar, och om den effekten inte räcker för husets behov smälts mer is genom att glykol med en temperatur över isens smältpunkt kommer till ackumulatorerna. Temperaturen från ackumulatorerna vid urladdning är 3 till 3,5 grader Celsius.
Sjövatten nyttjas dels för att avge den värmeenergi som inte nyttjas för uppvärmning sommartid och för att få frikyla med direktväxling mellan köldbärarreturen, KBR, då sjön är kallare än KBR eller för upptagning av värme under värmesäsongen. Den värme som inte kan avges till sjövatten – som mest 2,25 megawatt – dumpas i byggnadens avluftssystem.
Eftersom Stockholm Waterfront har mindre mekanisk kyleffekt för kylmaskiner än vad som är vanligt, är samtidigt behovet att bli av med överskottsvärme hälften av normalt.
