Kunnskapsdepartementet har gitt Statsbygg oppdrag med å bygge nye lokaler for Høgskolen i Bergen, drøye tre km sør for sentrum.

Statsbygg har fokus på miljøvennlige og energieffektive bygg, og gir uttrykk for stolthet over det første bygget som kombinerer stor brønnpark, kuldelager og indirekte adiabatisk forkjøling. Dette skjer i det nye høgskolebygget på Kronstad i Bergen. Her er det installert 81 brønner, hver på 220 meter, tre kjølemaskiner/varmepumper og fi re svære kuldelagringstanker på til sammen 250 m3. Fjernvarme fra BKK sitt forbrenningsanlegg i Rådalen er installert for å dekke topplast og reservelast. I tillegg benyttes indirekte adiabatisk forkjøling på ventilasjonsanlegget for å senke energibehovet ytterligere.

- Vannbåren varme fører varmen ut til radiatorer og gulvvarme. Kjøling foregår via ventilasjonsluften og bruk av fancoils, sier Anita Topdal, som er Statsbyggs prosjektleder VVS på det nye Høgskolebygget i Bergen.

Topdal forteller at bygget har et dimensjonerende kjøleeffektbehov på 3.000 kW og et kjøleenergibehov 1. 060.000 kWh. Bygget har et dimensjonerende oppvarmingsbehov på 2.830 kW og varmeenergibehovet til romoppvarming og oppvarming av ventilasjonsluft er 2.600.000 kWh. Setter man dette i perspektiv tilsvarer oppvarmingsbehovet på Høgskolen til en installert effekt i 1000 eneboliger, og kjølebehovet til 4000 kjøleskap.

- Når et vanlig kjøleanlegg er i drift dumpes det mye varme ut av bygget. Ideen med å bruke et varmelager i grunnen er å ta vare på denne varmen og bruke den om vinteren hvor det er varmebehov – ett termisk lager. Dette gjøres ved å reversere funksjonen til kjølemaskinen, slik at den fungerer som en varmepumpe og dermed henter opp den varmen som er blitt lagret i løpet av sommeren, sier Topdal

Den grunnleggende tanken bak designet av de termiske energianleggene på Høgskolen i Bergen er å holde på den energien som er sendt inn i bygget.

- Det betyr å flytte overskuddsenergi, altså fra hvor det blir for varmt, til områder hvor man trenger energi, eller
eventuelt å gjemme energien til det blir kalt og man har et behov. Denne filosofi en er styrende for mange av valgene som er tatt underveis i prosjekteringen, og første tanke som dukker opp er bruk av årstidslagring av energi, sier Gert Nielsen hos Sweco Norge AS. Nielsen har vært sentral i utviklingen av den tekniske løsningen for energianlegget.

Dette kommer av at om sommeren har bygget et kraftig varmeoverskudd, dels fra sol og temperatur ute, men også fordi lys, PC og folk avgir mye varme. Denne varmen må fjernes, og til dette brukes primært ventilasjonsluft.

-  Men hvordan lagre varmen?

- Her kommer bruken av fjellgrunnen under høgskolen inn. Kunne man varme opp grunnen under høgskolen, vil man via en varmepumpe kunne hente den ut igjen om vinteren. Ser man nærmere på dette vil en slik løsning, hvor all overskuddsvarme pumpes ned i grunnen, bety at det skulle bores svært mange hull. For å kunne kvitte seg med varmen trengtes ca. 180 hull a 220 meter, hvor vi bare trengte ca. 80 hull a 220 meter for å kunne fø varmepumpen, forteller Nielsen.

- 180 hull eller 80 - hva er fornuftig?

- Om vi velger 80 hull, vil vi være nødt til å blåse mye varme ut over tak, men 180 hull vil bety en voldsom investering, for en situasjon som vi kun har ca. 50 timer hvert år.

Underveis i prosjekteringen måtte Nielsen stille seg følgende spørsmål: Hvordan får vi til å kunne nøye oss med 80 hull, men likevel ta vare på all overskuddsvarmen?

Svaret er at man er nødt til å bryte bindingen mellom kjølebehov og kuldeproduksjon. Dette gjøres ved å bruke et kuldelager – på HiB 4 store tanker på totalt 250 m3.

- Med andre ord produseres mer kulde enn behovet i noen perioder av døgnet, dette lagres i tankene, “banken”, og når behovet er større enn produksjonskapasiteten trekkes kulde ut av “banken”.

Kjølebehovet i bygget er ca. 3 000 kW, men ved å velge oppbyggingen med kuldelager oppnås at kjølemaskinkapasiteten reduseres til 1 400 kW (53% reduksjon, og at all overskuddsvarmen kan fanges opp i en brønnpark som er tilpasset varmepumpedrift. Ingen stygge og støyende installasjoner på taket.

- Kjølemaskinene er mye bedre tilpasset optimal drift som varmepumpe. Anlegget har også mulighet til frikjølingssystem, da kan vi veksle direkte mot brønnparken og trenger ikke kjølemaskinene, sier Nielsen.

- Ved å benytte kuldelagring på Høgskolebygget tar Statsbygg i bruk en velkjent løsning fra industrien og planter
over i bygg – og anleggsbransjen. Metoden som har vært brukt i mange år i industriell kjøling, hvor man har veldig
kraftige kortvarige behovspulser, sier Topdal.

I tillegg er teknologien mer utbredt i sørlige deler av Europa der eltariffene varierer i løpet av døgnet, og man anvender teknikken med kuldelagringstanker slik at kulden produseres om natten, hvor strømmen er billigst, for
etterpå å bli brukt om dagen. Kuldelagringstankene reduserer installert kjøleeffekt betydelig. Dette gir samfunnsmessig betydning i forhold til mindre tilført energi til bygget, overføringskapasitet og infrastruktur, samt reduserte rørinstallasjoner inne i bygg.

- En energibrønn er et borehull i bakken som benytter fjellgrunnen som energikilde. Brønnene er 220 meter dype,
og er plasserte i rektangulær formasjon med 7, 2 meters mellomrom for å skape ett varmelager i berggrunnen, sier Topdal.

Hun understreker at temperaturen i grunnen er stabil gjennom hele året.

Vann/glykol sirkulerer gjennom doble kollektorer/rør som er plassert som en slynge ned i brønnene. Her varmeveksler vannet med omgivelsene nede i brønnen og transportere bergvarmen opp til varmepumpe/kjølemaskin.

- Om man i større bergvarmesystemer ikke sørger for tilskudd av varme vil brønnparken bli utarmet, eller tappet for så mye varme i løpet av få år, at gevinsten ved å bruke varmeopptaksbrønner forsvinner, sier Topdal.

Varmepumpe og kjølemaskin er samme maskin, som navnet tilsier kalles det kjølemaskin i kjølemodus og overskuddsvarmen inne i bygget dumpes ned i brønnene, og varmepumpe når denne varmen hentes opp igjen. Det er installert tre kjølemaskiner på totalt 1 400 kW, med en varmeCOP på 4,2.

- Det vil si at for hver 1 kW elektrisitet man tilfører kjølemaskinen får man ut 4,2 kWh varme ut fra varmepumpen, påpeker han/hun, og legger til at sesongenergilager gjør at varmepumpen har bedre COP om vinteren.

Kuldelagertankene inneholder ca. 11 000 kWh, og når behovet er størst vil man trekke ca. 1 600 kW ut til å dekke
det behovet som kjølemaskinene ikke kan dekke. Kuldelagringstankene inneholder smeltestoff som smelter ved 10 °C. Ved å bruke kuldelagringstankene har vi mer enn halvert installert kjøleeffekt, forteller Nielsen.

Adiabatisk kjøling er inkludert i 14 aggregater for å redusere nødvendig installert kjøleeffekt i anlegget. I alle
moderne ventilasjonsaggregater finnes det nokså effektive varmegjenvinnere, som overfører varme fra avtrekksluften
til den friske luften på vei inn. Ved å bruke indirekte adiabatisk forkjøling bruker man disse, bare med motsatt fortegn.

Nielsen synes det er en svært spennende løsning som er valgt for kjøling på ventilsjonsaggregatene: Vi senker temperaturen på avtrekksluften ved å tilføre fuktighet til luften. Denne blir da kaldere enn den friske luften, og ved å bruke varmegjenvinneren vil friskluften bli avkjølt. Denne installasjon vil ytterligere senke behovet for mekanisk produsert kulde, i dette tilfelle reduserer vi behovet med ca. 40 % på kuldeeffekten og ca. 30% på kuldeenergien.

Statsbygg har lagt opp til aktiv oppfølging av energiforbruket. Bygget blir også utrustet med en rekke energimålere slik at energipostene skal kunne dokumenteres i henhold til NS3031. På denne måten får driftspersonalet et godt verktøy for å kunne følge opp energibruken i byggene.

Tomten som skal bygges ut, har tidligere tilhørt NSB og ligger mellom Inndalsveien og Sankt Olavs vei.
Byggeprosjektet er på hele 51.000 kvadratmeter og er ventet å være ferdig i august 2014. Kostnadsrammen er 2,44 milliarder kroner (prisnivå per januar 2012).

PROSJEKTLEDELSE OG ENTREPRENØRER
Prosjektsjef, Statsbygg: Arne Solberg
Prosjektleder VVS, Statsbygg: Anita Topdal
Prosjektering VVS: Sweco Norge AS
Entreprenører for energianleggene
K204 Grunnarbeider (brønnparken): Fyllingen maskin AS
K302 Varme- og kjøleanlegg: Vestrheim AS
K305 Kuldeanlegg: Utstyr & Kjøleservice AS