Vernieuwde wko bij Nijmeegse universiteit is nu vooral een buffer

De warmte-koudeopslaginstallatie (wko) van de Radboud Universiteit in Nijmegen onderging vier jaar geleden een ingrijpende transformatie. Daarmee ging de efficiëntie omhoog en verminderde het koudeoverschot. De koude en warme bronnen fungeren nu vooral als een soort buffer, die bijspringt als de onderlinge uitwisseling tussen de gebouwen niet voldoet in de behoefte.

Tekst: Tijdo van der Zee
Dit artikel werd gepubliceerd in Gawalo op vrijdag 30 mei 2014

De Radboud Universiteit koos in 2003 voor een warmte-koudeopslagsysteem voor het nieuwe Huygensgebouw, waar de faculteit Natuurwetenschappen, Wiskunde en Informatica zijn intrek nam. Het systeem werd gevoed door vijf warme en vijf koude bronnen van ongeveer vijftig meter diep met een debiet van maximaal 90 m3 per uur. Dat betekent een verwarmingscapaciteit van 4,5 MW en een koelvermogen van 8 MW. Enkele jaren later werd ook het Linnaeus-gebouw op het systeem aangesloten, waar ondersteunende diensten huizen zoals het Universitair Vastgoed Bedrijf.

Ontwerpfouten

Twee ‘ontwerpfouten’ van de installatie leidden echter tot een ondermaats presteren van de wko. Ten eerste was het systeem ingeregeld per seizoen. Dat betekent dat in de lente geput werd uit de koude bronnen. In de herfst schakelde het systeem om en werden de warme bronnen aangeboord. Dat maakte het systeem inflexibel: als een gebruiker koude nodig had in de winter, moest het systeem de koeltorens op het dak aanspreken. En bij benodigde warmte in de zomer, moesten de ketels bijspringen, zo legt Wim Kapel, energiecoördinator bij de Radboud Universiteit, uit. Een ander probleem was dat er geen toerenregelaars op de bronpompen waren geïnstalleerd. Dat betekende dat er alleen maar in grote stappen van telkens 90 m3 per uur kon worden bij- of afgeschakeld. Hierdoor werd er eigenlijk altijd teveel bronwater verpompt en dat leidde weer tot lage temperatuurverschillen tussen de koude en warme bronnen. Dit verschil was op een gegeven moment nauwelijks hoger dan 2 graden. Een bijkomende complicatie was dat de twee aangesloten gebouwen jaarlijks netto meer warmte vroegen dan koude, waardoor er uiteindelijk een koudeoverschot ontstond. Dat overschot bouwde zich in de jaren geleidelijk op. Een dieptepunt werd bereikt in de winter van 2011, toen het overschot piekte op 17.000 GJ. “Maar we hebben met de provincie afgesproken dat de balans in de bodem hersteld wordt en daarover rapporteren we ieder kwartaal”, aldus Kapel.

Buiten gebruik

De problemen die de Radboud Universiteit tegen kwam staan zeker niet op zichzelf. Dat wko’s in Nederland vaak niet optimaal presteren mag geen verrassing heten. Om een indicatie te geven van de omvang van het probleem een kleine statistiek van de Omgevingsdienst van het Noordzeekanaalgebied. Met de Wet Milieubeheer in de hand nam deze dienst wko’s van tientallen bedrijven in de regio onder de loep . In 85 procent van de gevallen is er “echt iets aan de hand is”, zo luidde de uitkomst. Zo’n 10 procent van de wko’s is zelfs helemaal buiten gebruik gesteld. Daar staat tegenover dat slechts 5 procent echt op orde is. Eind vorig jaar hield installatie-adviesbureau DWA in Bodegraven een wko-manifestatie. Daar stelde Patrick Teunissen, betrokken bij de wko-analyse in het Noordzeekanaalgebied, dat het tijd is om een boekwerk te publiceren met probleemgevallen. “Om lering uit te trekken. We hebben niets aan juichverhalen, als de schaduwkanten nooit belicht worden”, aldus Teunissen. Bij diezelfde manifestatie stelde DWA-directeur Hans Buitenhuis dat er lang verkeerd gekeken is naar wko’s. Vaak is de installatie de basis en allesbepalende factor van het klimaatsysteem in een gebouw. Buitenhuis wil deze zienswijze omdraaien en hij pleit dan ook voor een ‘integrale aanpak’ bij gebouwen. Daarbij worden de gebouwschil, het afgiftesysteem, de energiecentrale met wko en de ondergrondse opslag integraal in het ontwerp meegenomen. Kern van dit denken is dat de wko reageert op de energievraag van het gebouw en niet andersom. “De onderlinge samenhang tussen de elementen wordt hierbij nadrukkelijk van meet af aan meegenomen in ontwerp en in de uitvoering”, aldus Buitenhuis. Volgens Buitenhuis was de Radboud Universiteit met zijn seizoensgeregelde wko eerder uitzondering dan regel. “Zulke wko’s worden nauwelijks meer toegepast in de utiliteitsbouw. Het is toch echt wel gebruikelijk dat een koel-verwarmingscentrale met wko reageert op de vraag naar koude of warmte.” Overigens kan een seizoensgeregelde wko voor bijvoorbeeld middelbare scholen een prima oplossing zijn, zegt Buitenhuis: “Maar voor grootschaliger gebouwen met allerlei functies erin, moet je er als ontwerper rekening mee houden dat het gebouw op elk moment in het jaar warmte of koude kan vragen. Daar moet je dan ook het geschikte systeemconcept met wko bij selecteren en uitwerken.”

Twee ontwerpfouten van de installatie leidden tot ondermaats presteren van het wko-systeem van de Radboud Universiteit in Nijmegen. (Foto: Radboud Universiteit Nijmegen)

Maatregelen

Terug naar de Radboud Universiteit. In 2011 kreeg Installatieadviesbureau Deerns daar de opdracht om een systeem te engineeren dat beter werkt dan het oude. Imtech werd in het vervolgtraject verantwoordelijk voor de werktuigbouwkundige installaties en voor de meet- en regeltechnische installaties. De beperkte regelbaarheid van de wko werd teruggebracht. De bronnen zijn nu onderdeel geworden van een campusbreed energiesysteem, waarbij gewillig wordt gereageerd op de vraag van de aangesloten gebouwen. Drie maatregelen hebben de wko weer zover gekregen dat er plezier aan te bele

ven is, zo blijkt duidelijk uit de rondleiding die Wim Kapel langs de vernieuwde installaties geeft. Ten eerste is de seizoensinstelling losgelaten. Voorheen stroomde het water in één richting, afhankelijk van het seizoen. Om gelijktijdig van warmte en koude gebruik te kunnen maken, is er een tweepijpssysteem geïnstalleerd: een warme en een koude leiding. Daarbij bepaalt het gebouw door middel van een nieuwe pomp (geplaatst op de plek waar eerst een ketel gepland stond) van welke leiding het gebruik wil maken. De pompe

n bij de bronnen reageren desgewenst op de vraag uit de gebouwen door water in de bodem te injecteren dan wel eruit te onttrekken.

Op deze manier houdt het systeem zichzelf op druk. Maatregel twee is het toevoegen van toerenregelaars bij de bronpompen. Hierdoor kan er elke gewenste hoeveelheid water de bodem in dan wel uit, wat de efficiëntie verhoogt. Voor deze maatregel was het ook nodig om een regelafsluiter in combinatie met een drukhandhavingstoestel te plaatsen. Door deze combinatie kan het debiet over de bronnen gelijk verdeeld worden en ontstaat er geen drukverschil voor en achter de regelafsluiter, waardoor cavitatie (gasvorming) op zou kunnen treden, die de werking van het systeem aantast. Met bovengenoemde maatregelen werd de bruikbaarheid en efficiëntie van de wko wellicht verbeterd, maar het probleem van de onbalans werd er nauwelijks mee opgelost. Een uitkomst was dan ook de aansluiting van het HFML-gebouw, waarin het magenetenlab is gevestigd, in de zomer van 2012. Deze magneten moeten hun warmte kwijt. Die werd eerst afgefakkeld op het dak, maar kan nu in de leidingen geïnjecteerd worden.

Koudeoverschot

Door de toevoeging van het magnetenlab in het wko-netwerk, werd het ook mogelijk voor de gebouwen om hun warmte en koude onderling uit te wisselen, een mogelijkheid die inmiddels uitbundig benut wordt. Bij tijd en wijle hoeven de bronpompen zelfs helemaal niet te werken. Ze fungeren meer en meer als een soort buffer, die bijspringt als de onderlinge uitwisseling tussen de gebouwen niet voldoet in de behoefte. De koeltorens op het dak van het HFML-gebouw kunnen desgewenst ingezet worden om periodieke balans van de bronnen te bewerkstelligen. Inmiddels is het temperatuurverschil tussen de bronnen opgelopen naar 7 graden. Met die balans gaat het inmiddels redelijk de

goede kant op. Het grote koudeoverschot dat in tien jaar tijd is ontstaan zal de komende jaren niet onmiddellijk zijn weggewerkt, maar de Radboud Universiteit is er wel in geslaagd het niet verder te laten oplopen. Door nieuwe overheidsregels is een koudeoverschot sinds juli 2013 ook voor grote open systemen in principe toegestaan. De universiteit heeft afgesproken met de provincie Gelderland dat de balans in 2015 binnen de vergunningsgrenzen zal blijven

Nieuw gebouw

Dit jaar komt er een nieuw gebouw gereed op de Nijmeegse campus: het Grotiusgebouw voor de faculteit rechten. Ook dit gebouw krijgt een aansluiting op de warmte- en koudeleidingen op het terrein. De vraag rijst wel of dit gebouw, dat een netto warmtevraag zal hebben, de onbalans weer groter zal maken. Volgens Wim Kapel kunnen de warmte van de magneten en de inzet van (dry)koelers de energiebalans in evenwicht brengen, ook bij toevoeging van nieuwe gebouwen. “Het koudeoverschot is nu nog niet opgeheven. Dit jaar gaan we hier mee verder. Maar de ontwikkelingen brengen we eerst graag naar de provincie.”

 

Advertenties

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s