BOUWonderWIJS.pagina.nl

De ARCHI~FKAST

CD- / INTERNET BOUWPROJECTEN OVERZICHT

 

 

 

 

Project: StaBib

 

(Klik HIER voor de overige beschikbare informatie betreffende dit bouwproject)

(Klik HIER voor meer ARCHI~formulieren ook van andere bouwprojecten- gesorteerd op onderwerp)

 

 

KLIMAATINSTALLATIES; KOELING

 

 

 

 

 

 

KOELINSTALLATIE

 

Algemeen

 

De opwekking van de koude voor de luchtbehandeling van het Stadhuis en Bibliotheekgedeelte van het complex vindt plaats op twee manieren:

  1. met behulp van koelmachines (figuur 3) (koelvermogen ca. 2600 kW)
  2. met behulp van bodemopslagsysteem (seizoenopslag van koude) (figuur 10) (koelvermogen ca. 3500 kW)

 

Het maximaal benodigde koelvermogen ten behoeve van het Stadskantoor en de Bibliotheek bedraagt 4500 kW 5000 kW. De koelmachines staan opgesteld op de technische verdiepingen van het Stadskantoor, op de bovenste bouwlaag met uitzondering van de koelmachine ten behoeve van het archief en de berging Bibliotheek (bouwlaag 1) deze staat in de fietsenkelder (bouwlaag 1).

 

Standaard wordt s zomers gebruik gemaakt van het bodemsysteem voor koeling van de ventilatielucht alleen bij piekbelastingen , dat wil zeggen indien het buiten s zomers warmer is dan ca. 25C kan het bijzetten van de koelmachine(s) nodig zijn. Dit geldt ook tijdens de oplaadperiode van het bodemsysteem.

Ook is voor specifieke koelsituaties een separate eigen aanpak gekozen, een en ander bijvoorbeeld indien extra ontvochtiging van de buitenlucht vereist is.

 

Bodemopslag (figuur 10, 11 en 12)

 

Hoe wordt het bodemopslagsysteem gebruikt?

Het Stadhuis/Bibliotheekcomplex te Den Haag is, zoals eerder vermeld, voorzien van een koud en warm water seizoenopslagsysteem in de bodem. Het systeem dient s zomers voor het koelen en s winters voor het (voor) verwarmen van de verse buitenlucht die, nadat stadse verontreinigingen in de luchtbehandelingkasten uitgefilterd zijn via mechanische toevoer naar alle verblijfsruimten, kantoren e.d. wordt getransporteerd.

Ook wordt dit systeem benut voor koeling van dacom- en andere ruimten waarin veel computerachtige apparatuur staat en waar het, zonder de aanwezige recirculatieapparatuur, veel te warm zou worden vanwege de door de apparatuur afgegeven warmte.

 

Koude-vraag

's Zomers zal voor het Stadskantoor en Bibliotheek de koudevraag ca. 4500 5000 kW bedragen. De capaciteit van het bodemopslagsysteem bedraagt maximaal ca. 3500 kW. Dit koude vermogen wordt bereikt na de opstartfase van 1 2 winters, waarin de koude bronnen de gewenste watertemperatuur (6 8C) bereiken. Ten behoeve van de, bij zeer hoge buitentemperaturen, benodigde aanvullende koelcapaciteit (1300 kW), zijn de twee conventionele zuigerkoelmachines, voorzien van drycoolers, opgesteld. Ook is het met behulp van deze koelmachines, die een uitgaande gekoeld watertemperatuur hebben van 5 6C, mogelijk om 's zomers bij een hoge R. V. extra te ontvochtigen, zoals bijvoorbeeld in de dacom en dergelijke ruimten nodig is. Immers bij het bodemopslagsysteem zal de temperatuur van het beschikbare gekoeld water hoger liggen; gedacht kan worden aan 8 11C.

 

Besparing energieverbruik/positieve milieu-effecten

Gemiddeld zal het bodemopslagsysteem, nadat het systeem 1 2 seizoenen in gebruik is, een besparing geven van 50-80% procent aan elektriciteitskosten. Dit leidt dus tot een verlaging van de exploitatiekosten.

Ten opzichte van koeling met convectionele koelmachines voor het Stadhuis zal 160.000 250.000 kWh elektriciteit bespaard worden.

Ook is het een groot voordeel dat koeltorens en/of luchtgekoelde condensors die anders in grote aantallen nodig zouden zijn op de daken nu weggelaten kunnen worden.

 

Waterbuffers

Op grotere diepte bevinden zich kilometerslange en tientallen meters hoge waterbuffers in zandlagen die in principe als sta-tisch kunnen worden beschouwd. Deze buffers zitten ingeklemd tussen klei- en dergelijke lagen (figuur 10). De horizontale waterstroming is slechts enkele centimeters per jaar. Normaliter is de watertemperatuur daar ca. 14C.

"Vroeger" werd het water uit deze waterbuffers nog wel eens gebruikt om warmte van mechanische koelmachines af te voeren. Het water werd daarna in het riool gepompt of weer in de bodem gebracht.

 

Bij nieuwe systemen mag dit niet meer (milieueisen van de Provincie). Om het grondwater te mogen benutten, is een vergunning nodig van de Provincie in het kader van de grondwaterwet. Uitgangspunt voor het benutten van deze buffers is tegenwoordig:

- Een bijdrage aan een energiezuinige/-besparende bedrijfsvoering.

- Het milieu mag (ook op grotere diepte) niet verontreinigen dat wil zeggen:

- Evenveel water uit de buffer halen als erin terugpompen (waterverlies voor het spuien van de installatie is toegestaan).

- Over langere tijd (bijvoorbeeld 1 jaar) het systeem thermisch in balans houden, dat wil zeggen het water evenveel afkoelen als opwarmen.

- Geen stoffen aan het bronwater worden toegevoegd.

 

Wel kan het verpompen van water in het uit de bronnen invloed hebben op het grondwaterpeil op de nabije omgeving van de bronnen. Bij het Stadhuis/Bibliotheekcomplex zou de grondwaterstand plaatselijk enkele meters kunnen variren. Deze stijgingen of dalingen zullen alleen voorkomen als langere tijd achter elkaar het maximum debiet genjecteerd of onttrokken wordt aan de bodem. Het is bij projecten in een stadsomgeving wel noodzakelijk na te gaan of in de directe nabijheid van de bronnen houten paalkoppen zijn gebruikt. Bij het langdurig droog staan van houten paalkoppen zal immers rotting optreden.

De verandering van de temperatuur van het grondwater zal bij de kleine wijzigingen ervan, die bij dit project optreden, zeer kleine (verwaarloosbare) veranderingen hebben qua samenstelling van het water. Het gehalte aan micro-organismen in het grondwater in Nederland is zo laag dat geen problemen verwacht worden voor een goede werking van het systeem. 's Zomers wordt maximaal 390 m3/h water verplaatst.

 

Toepassing van het bodemopslagsysteem bij het Stadhuis/Bibliotheekcomplex (figuur 11 en 12)

Het bodemopslagsysteem is te splitsen in een primair en secundair deel. De scheiding ervan ligt bij de warmtewisselaars (2 stuks) (bouwlaag -1). Het primaire deel ligt onder maaiveld en bestaat uit een groep van drie "koude" bronnen en een groep van vier "warme" bronnen. De bronnen liggen in de eerste aquifer (zandlaag) op een diepte tussen 25 en 65 meter onder het maaiveld. De bronnen zijn gesitueerd in deze aquifer (de aanzuig is gesitueerd op + 65 meter onder maaiveld). De grens tussen zoet en brakwater bevindt zich op 80 meter diepte. In principe zal dan ook geen zout water in de bronnen komen (in het systeem is een "zoutwachter" opgenomen). Het opgepompte water wisselt warmte uit met het secundaire systeem via de reeds eerder vermelde warmtewisselaars op bouwlaag -1. De watercircuits zijn dan ook primair en secundair gescheiden.

 

Zowel primair als secundair is de bedrijfswijze 's zomers en 's winters verschillend. Om het systeem flexibel c.q. energiebesparend te kunnen inzetten en benutten, bestaan een negental bedrijfswijzen. Deze bedrijfswijzen worden normaliter automatisch via het gebouwbeheersysteem geschakeld. Hiermee wordt op allerlei invloeden, zoals wisselende buitentemperaturen, een varirende koude-vraag, het tijdstip (dag-nacht) en de temperatuur in het gekoeld watersysteem geanticipeerd.

Hierna wordt in het kort ingegaan op een tweetal bedrijfswijzen, te weten;

- De zomersituatie: waarbij de primaire taak van het systeem is, op energiezuinige wijze de ventilatielucht naar de gebruiksruimten te koelen. Zo wordt bijvoorbeeld bij een buitentemperatuur van 24C de mechanisch toegevoerde verse buitenlucht in de verblijfsruimte geblazen met een temperatuur van 16 18C. Hierdoor worden te hoge binnentemperaturen en een daardoor onbehaaglijk binnenklimaat voorkomen (beperkte koeling met als basis een temperatuursoverschrijdingberekening) .

- De wintersituatie: waarbij met behulp van het systeem de aan de verblijfsruimten mechanisch toegevoerde verse buitenlucht wordt voorverwarmd. Zo kan deze ventilatielucht bij een buitentemperatuur van bijvoorbeeld -5C voorverwarmd worden tot 12 14C, zodat bij een toevoertemperatuur van ca. 17C nog maar weinig warmte extra toegevoegd moet worden met behulp van een naverwarmer. Het belangrijkste doel is 's winters echter het weer afkoelen van het 's zomers opgewarmde bronwater.

 

Op deze twee belangrijkste bedrijfswijzen wordt hierna nader ingegaan.

 

Zomer (figuur 12)

In de zomerperiode wordt het koude bronwater (temperatuur is 6 9˚C) uit de koude bronnen gepompt. In de warmtewisselaar wordt warmte opgenomen uit het secundaire circuit. Deze warmte wordt door verschillende warmtebronnen aan het systeem afgegeven, de belangrijkste zijn:

- De koeling van ventilatielucht naar de ruimte.

Bij buitentemperaturen boven 16C wordt gedurende werktijd de aan de verblijfsruimten toegevoerde verse buitenlucht, namelijk enigszins afgekoeld zodat ook 's zomers in de verblijfsruimten een behaaglijk klimaat blijft bestaan en het niet te warm wordt.

- Koeling van dacom- e.d. ruimten.

In dacom- e.d. ruimten wordt door computerachtige apparatuur veel warmte afgegeven. Om toch te zorgen voor een niet te hoge temperatuur in deze ruimte, wordt plaatselijk recirculatielucht-apparatuur opgesteld waarmee deze warmte wordt weggekoeld. In het gebouw is daartoe voorzien in een gekoeld waterleidingsysteem waarop deze recirculatielucht-apparatuur kan worden aangesloten. Deze dacom- e.d. ruimten zijn veelal nabij de schachten gesitueerd waarin deze gekoeld waterleidingen zijn opgenomen.

 

Winter (figuur 11)

Primair wordt 's winters water opgepompt uit de warme bron en na afkoeling in de warmtewisselaar (dezelfde warmtewisselaar als in de zomer wordt gebruikt) in de koude bron gepompt.

's Winters wordt bij buitentemperaturen lager dan ca. 3C water uit de warme bron gepompt naar de koude bron. In de warmtewisselaar wordt dit primaire water afgekoeld. De temperatuur van het water daalt daarbij van ca. 16C tot ca. 6 9C. Aan de secundaire zijde (in het gebouw) wordt water naar de luchtbehandelingkasten gepompt die zich op het dakniveau bevinden. In deze luchtbehandelingkasten wordt de verse buitenlucht behandeld alvorens het naar de verblijfsruimten wordt getransporteerd. Behandelen houdt in: filteren en zonodig koelen, verwarmen en/of het toevoegen van vocht in droge winterperioden.

Het secundaire water wordt via een warmtewisselaar deze luchtbehandelingkasten gepompt; dit heeft een dubbel positief effect, namelijk de aan de verblijfsruimten toe te voeren verse buitenlucht wordt opgewarmd waardoor het secundaire water afkoelt.

 

Regeneratie van de putten

Er zijn, zoals gezegd, 3 koude bronnen en 4 warme bronnen. Tussen de bronnen en de warmtewisselaars zijn putten gemaakt in de bodem, waarin de regelapparatuur, pompen en leidingen zijn aangebracht. Verstoppingsproblemen van de putten zullen bij dit systeem vrijwel niet voorkomen, en wel om twee redenen.

De stromingsrichting van de bronnen wordt halfjaarlijks omgekeerd en er wordt van grondwater gebruik gemaakt in plaats van oppervlaktewater.

Putverstopping kan het gevolg zijn van gasbellen en fijne deeltjes meegevoerd met water (slib, corrosieproducten e.d.). Bij een verstopping van mechanische aard zal een mechanische reiniging voldoende zijn.

Het reinigen van de putten geschiedt middels het spuien van de installaties. Het vervuilde spuiwater wordt afgevoerd naar het gemeenteriool.

 

4.4.3 Koeling in de Dacomruimten

 

In de zogenaamde dacomruimten die veelal nabij de kernen (beide verticale schachten) gesitueerd zijn, wordt veel compute-rapparatuur opgesteld. Het gevolg is ruimten met een zeer hoge interne warmtebelasting. Toch moeten ter bescherming van de apparatuur en de werking ervan te hoge binnentemperaturen en te hoge relatieve vochtigheden in de ruimten worden voorkomen. De ruimten zijn aangesloten op een normale verwarmings- en ventilatiesysteem van de standaard kantoorverdiepingen. Vanwege deze hogere interne warmtebelastingen en de eis die gesteld wordt, dat de maximum binnen temperatuur en de relatieve vochtigheid niet te hoog mag oplopen, is in de ruimte recirculatielucht-apparatuur opgesteld. Deze recirculatielucht-apparatuur wordt aangesloten op een gekoeld waterleiding, die standaard in de schacht aanwezig is en die aftakkingen heeft op elke verdieping. Zowel 's zomers als 's winters stroomt gekoeld water door deze verticale transportleidingen. Gedurende de winterperiode wordt dit water rechtstreeks, met behulp van buitenlucht gekoeld. Deze gebruikssituatie heet vrije koeling. Gedurende tussenseizoenen en 's zomers wordt "gekoeld water" verzorgd met behulp van het koude- opslagsysteem in de bodem. De koelmachines worden ingeschakeld wanneer het in de dacomruimten te vochtig dreigt te worden. Door het verlagen van de gekoeld watertoevoertemperatuur van 9 10C naar 5 6C kan de lucht in de ruimte namelijk beter ontvochtigd worden.