Case Arlanda

Världens största energilager vid Arlanda Airport drar nytta av Retermias teknik

Arlanda Airport konsumerade lika mycket energi som en stad med 25.000 innevånare.

För att spara energi och för att uppnå ambiösa miljömål valdes en unik lösning: världens största underjordiska energilager ”Akvifär” som nu producerar nästan all kylenergi som behövs för att kyla flygplatsens fastigheter. Värmeenergin i Akvifären används för att smälta snön vid flygplanens uppställningsplatser och för att förvärma ventilationsluften vintertid.

En underjordisk termos

Akvifärens funktion kan liknas med en gigantisk termos. Under sommaren pumpas kallt vatten från Akvifären via värmeväxlare som försörjer kylsystemen i flygplatsens fastigheter. Kylenergin överförs från flygplatsens kylsystem till Retermias system där inkommande luft kyls i Retermias nålrörsväxlare.

Det då uppvärmda vattnet pumpas tillbaka till en annan del av Akvifären där det lagras till vinterns värmebehov. Vintertid överförs värmen från marken till förvärmning av ventilationsluften och för att smälta snön på flygplanens uppställningsplatser.

Akvifären vintertid: värmen överförs från marken till förvärmning av ventilationsluften och för att smälta snön på flygplanens uppställningsplatser.

Akvifären sommartid: kyleffekt överförs från marken för att kyla ventilationsluften i flygplatsens byggnader.

 

Kylbehov med god nytta

Vintertid används samma nålrörsväxlare för att förvärma ventilationsluften som sommartid används för att kyla luften. Returvattnet från de inre byggnadernas kylsystem tillförs också till Retermias system för förvärmning ventilationsluften. Med hjälp av nålrörsväxlaren kan alltså det kylbehov som finns i de inre delarna av byggnaderna vintertid överföras som värmeenergi till byggnadens yttre områden för uppvärmning. Med andra ord ger systemet möjlighet att överföra kyla och värme inom byggnaden och mellan årstiderna.


Principritning för Retermias system vintertid. Det varma returvattnet från byggnadens kylsystem kommer till god användning i Retermiasystemet genom att förvärma intagsluften. Ytterligare värme tillförs från akvifären för att komplettera behovet av intagsluftens förvärmning. Returvattnets temperatur från nålrörsväxlarna styrs till 1 – 8°C genom att justera vätskeflödet i Retermiasystemet.

 

Flexibilitet den avgörande faktorn

Det underjordiska energilagret med tillhörande system är designat av SWECO och förverkligat av Swedavia.

Arlanda var ett mycket intressant projekt: helt ny typ av system utan existerande standardlösningar för dimensionering. Den optimala lösningen hittades med hjälp av Retermias RECAL program: – Vi simulerade funktion av olika typ av nålvärmeväxlar- lösningar vid varierade luft- och vätskeflöde och även vid varierade utelufttemperaturer, förklarar civ. ing. Markus Castrén. Den optimala lösningen togs fram i samarbete med SWECO.
Nålrörsväxlaren installerades som en förfilter och värmeväxlarvägg i luftintagskammaren. Värmeväxlarväggen består av 15 moduler.

Nålrörsvärmeväxlarvägg för luftflödesområde 30 – 50 m3/s. Batteriväggen består av 15 enheter.

 

Nålrörsvärmeväxlarväggen är installerad i befintlig intagskammare. Bilden till vänster visar värmeväxlarna från intagssidan, kalla sidan. Bilden till höger visar varma sidan där luften har passerat nålvärmeväxlarna. Nålrörsväxlaren fungerar också som ett F3-klass filter och förhindrar att huvudfiltren blir våta.

Den effektiva funktionen med nålväxlaren är dess förmåga att hantera stora flödesvariationer både på luft- och vätskesida, vilket var nyckeln till det goda resultatet. Vätskeflödet kan varieras mellan 9 – 55 l/s, beroende av önskad returtemperatur.
Till skillnad från traditionella värmeväxlare har nålrörsväxlaren en lineär konduktans som funktion av luft- och vätskeflödet, nålrörsväxlaren har inte en så kallad laminär punkt där förmågan att överföra energi plötsligt faller. Dessa kvaliteter tillsammans med låga tryckfall på luftsidan var avgörande för val av värmeväxlare.
Retermia har levererat nålrörsväxlare till Arlanda vid tre tillfällen. Den första leveransen var system VÅ1 till Terminal 5 under 2007. Under 2011 levererades två identiska system till Sky City. Alla etapper är på vardera 50 m3/s.

Stora besparingar och respekterade miljöutmärkelser

– Vår erfarenhet av systemen är mycket bra, berättar Håkan Tollbring, automationsingenjör vid Arlanda Energi. Systemen på Sky City har varit i full drift sen mitten av December 2011 och producerar ca. 1,1 MW kyl / värmeeffekt vid -3°C utetemperatur.

– Systemet VÅ301 i Terminal 5 har enligt vår uppskattning sparat 5800 MWh värmeenergi och lika mycket kylenergi sedan 2008, avslutar Tollbring.

Arlanda Akvifär har reducerat elförbrukningen med ca. 4 GWh och värmeförbrukningen med ca. 10 GWh. Totalt har alltså energiförbrukningen reducerats med 14 GWh, vilket motsvarar förbrukningen för 1000 enfamiljshus.
Arlanda Airport har erhållit flera utmärkelser för sitt miljöarbete, bland annat Eco  Innovation Award by Airports Council International, samt Stora Energipriset i Sverige år 2009.
De nya finska energiföreskrifterna som gäller från 2012 uppmuntrar till användandet av system som Arlandas lösning, som känns rätt både ekonomiskt och ekologiskt.
De nya finska föreskrifterna har ändrats från att trycka på värmeväxlarens verkningsgrad till att starkt betona förbrukningen av köpt energi till byggnaden.
Det här beskrivna systemet vid Arlanda Airport har ingen verkningsgrad traditionellt sätt då det inte återvinner energin ur frånluften.