Vervanging energiecentrale bij AvL-NKI omvangrijk project

13-08-2019

Het Antoni van Leeuwenhoek/Nederlands Kanker Instituut heeft in 2018 de totale centrale warmte-en koudeopwekking vernieuwd, als onderdeel van de geplande energietransitie van het ziekenhuis. Dit ziekenhuis is daarbij van hoog-temperatuuropwekking naar laag-temperatuuropwekking gegaan en heeft de inzet van gasgestookte CV-ketels tot een minimum beperkt. De belangrijkste drijfveer daarbij is duurzaamheid: hierdoor worden de installaties energiezuiniger en wordt er minder CO₂ uitgestoten. Maar ook kostentechnisch is deze operatie interessant.

De gedachten hierover ontstonden al een aantal jaren geleden bij het AvL. Maar hoe pak je zo’n enorme klus aan? Om het overzichtelijk en behapbaar te houden, is de energietransitie opgeknipt in 24 deelprojecten. Eén van die deelprojecten is het vervangen van de centrale warmte- en koudeopwekking in de energiecentrale, ook wel het ketelhuis genoemd. Hier stonden namelijk bij aanvang nog twee enorme CV-ketels (nog vroeger waren dit er vier). Dit bouwdeel is het technisch hart van het ziekenhuis, waarmee alle energieleverende voorzieningen in de andere gebouwen zijn verbonden. Het is dan ook logisch dat dit project het meest omvangrijke was van de 24 deelprojecten.

Een ander essentieel deelproject, dat al op voorhand door het AvL uitgevoerd was, betrof het verhogen van het elektravermogen door het plaatsen van nieuwe trafo’s. Dit om goed voorbereid te zijn op de overgang van gas naar elektra. Naast deze twee essentiële deelprojecten moesten er diverse installatieaanpassingen in het ziekenhuis plaatsvinden in verband met de wijziging van hoog- temperatuurverwarming naar laag-temperatuurverwarming.

Het voortraject

In juni 2017 vond de aanbesteding van de renovatie van de energiecentrale met WKO-installatie plaats. Deze aanbesteding was gebaseerd op het uitgangspuntendocument van de opdrachtgever, dat tot stand was gekomen met behulp van diverse adviseurs. In dit document werd uitgegaan van de opstelling van nieuwe warmtepompen, met aanvullende conventionele koelmachines. Daarnaast zouden binnen de uitgangpunten van de vraagspecificatie de energieopwekkers worden geplaatst in de bestaande energiecentrale, waarbij het leidingwerk en de transportvoorzieningen gehandhaafd bleven. Daarbij was het wél de verantwoordelijkheid van de installateur dat de pompen gereviseerd werden en/of vervangen moesten worden om de juiste capaciteit te leveren. Om alle installaties in het ketelhuis te kunnen opstellen, was in het uitgangspuntendocument ook een entresolvloer voorzien, waardoor extra oppervlakte gecreëerd werd voor de plaatsing van nieuwe installatievoorzieningen.

“Het nieuwe plan bood namelijk meer dan feitelijk gevraagd”

 

De drie bedrijven die geselecteerd en overgebleven waren op de shortlist moesten het uitgangspuntendocument verder uitwerken in een UAV-GC-contract en financieel aanbieden. Naast de basisaanbieding was het mogelijk om optimalisatievoorstellen en -varianten in te dienen. ULC maakte daarvan graag gebruik en heeft bij deze optimalisaties het basisconcept in de vraagspecificatie behoorlijk overhoop gegooid en de installatie daarmee geoptimaliseerd voor de opdrachtgever. En dat allemaal binnen hetzelfde tijdschema en binnen hetzelfde budget als in het uitgangspuntendocument. Het AvL werd hierdoor in eerste instantie behoorlijk verrast en was tegelijkertijd nieuwsgierig naar de ingediende optimalisaties. Het nieuwe plan bood namelijk meer dan feitelijk gevraagd. Na uitvoerig overleg, presentaties van ULC en verificaties van de uitvraag en de optimalisaties sloeg die verrassing al snel om in een goed gevoel. De gunning aan ULC was daarmee een feit.

Wat hielden deze optimalisaties in? ULC heeft de nieuwe installatie zo weten te ontwerpen dat de beoogde nieuwe entresolvloer toch niet nodig was en alle nieuwe installaties op de begane grond van de energiecentrale geplaatst konden worden. Dit nieuwe ontwerp maakte een geheel nieuwe indeling mogelijk, waarbij ongeveer 95% van de bestaande installaties aangepakt en vernieuwd werd. Door het vervallen van de beoogde entresolvloer en door diverse aanpassing van het ontwerp bleef er budget over om een nieuwe CV- en GKW-verdeler met transportgroepen te maken, die hydraulisch geoptimaliseerd is voor de nieuwe installatie. In de loop der jaren waren er namelijk, naast de hoofdverdelers voor CV en GKW, diverse subverdelers ontstaan. Een andere optimalisatie was het volledig vernieuwen van de regelkasten met regeltechniek. Daarbij is een kosten- en risico-afweging gemaakt tussen het handhaven van de bestaande regelkasten met alle interim voorzieningen versus een compleet nieuwe regelkastopstelling, waarbij alleen omgeschakeld hoeft te worden en de kans op storingen nauwelijks aanwezig is. De opbouw van de nieuwe regelkasten is nu een stuk moderner, logischer en ook volledig redundant.

In de periode tussen de gunning en de start van de uitvoering heeft het ontwerpteam van het AvL en ULC het definitieve ontwerp met de optimalisatievarianten verder uitgewerkt tot uitvoeringsniveau. Daarbij werd ook minutieus de planning uitgewerkt, zodat voorafgaand aan de uitvoering niets vergeten kon worden en de energievoorzieningen van het ziekenhuis gewaarborgd waren.

De uitvoering

In januari 2018 kon, onder begeleiding van het projectteam en onder supervisie van de AvL-stuurgroep, de uitvoering starten. Daarbij werd eerst alles wat binnen de muren van het ketelhuis stond eruit gehaald, behalve de twee stoomketels en de bijbehorende regelkast. Dit gebeurde uiteraard gefaseerd, om de bedrijfsvoering niet in gevaar te brengen. Daarnaast mochten de patiënten er geen last van hebben, want die kun je moeilijk naar huis sturen. Ook werd tijdens de verbouwing gebruik gemaakt van tijdelijke voorzieningen die buiten waren opgesteld, zoals CV-ketels en koelmachines. ULC installeerde vier warmtepompen met een beschikbaar warmtevermogen van 5.340 KW en een koelvermogen van 4.980 KW, vier droge koelers in hybride uitvoering, met een totaal beschikbaar vermogen van 5.880 KW en vier relatief kleine CV-ketels met een totaal beschikbaar warmtevermogen van 3.000 KW. De CV-ketels worden alleen gebruikt bij piekbelasting of tijdens calamiteiten. Ook plaatste ULC drie nieuwe buffervaten, met een totale inhoud van 21.000 liter, en bracht alle leidingwerk en de nieuwe verdeler/verzamelaars aan, die de distributie van warmte en koude naar de verschillende panden verzorgen. De installatieonderdelen werden volledig in prefab aangeleverd, waardoor heel snel gewerkt kon worden. “De opdrachtgever stond soms versteld van wat er na een dag weer was gebeurd’’, aldus junior-projectleider Jeroen Schevers van ULC.

Uiteindelijk nam het installeren en testen van de verschillende onderdelen van de centrale warmte- en koudeopwekkingsinstallatie in het ketelhuis zo’n acht maanden in beslag en waren er twaalf overschakelmomenten naar de gebouwdelen. Die begonnen meestal vroeg in de avond, rond een uur of 7, en gingen ook in de nacht door. Daarvoor stond steeds een ploeg klaar van AvL- en ULC-medewerkers. Maar soms moesten ze even wachten. Zoals die keer dat er nog geopereerd werd in één van de OK’s. Op een gegeven moment werd de knoop doorgehakt en de overschakeling uitgesteld tot de volgende dag. En dat was maar goed ook, want de operatie duurde die nacht nog tot 4 uur.

Technische bijzonderheden

Bij de geplaatste technische installaties in het ketelhuis zijn de warmtepompen van de nieuwste generatie, met een speciaal milieuvriendelijk koelmiddel, dat een GWP heeft dat bijna gelijk is aan die van CO₂. Het AvL is het eerste ziekenhuis in Nederland dat dit koelmiddel voor warmtepompen gebruikt. In totaal is er 8 MW aan verwarming en koelvermogen geïnstalleerd. Aan de opstelling van droge koelers op het dak van de energiecentrale waren strenge geluidseisen gesteld. Om hieraan te kunnen voldoen, heeft ULC hier zogenaamde hybride droge koelers geplaatst. Bijzonder zijn ook de twee verwarmingsnetten, met een lage en zeer lage temperatuur. Daardoor is het mogelijk om nog eens zo’n extra 30% op de verwarmingsenergie te besparen. De geheel nieuw gerealiseerde installaties zijn gekoppeld aan de bestaande openbodemenergieopslag. De meet- en regeltechniek is volledig redundant uitgevoerd, zowel wat betreft de regelkasten, regelcomponenten als de circulatiepompen. Daardoor is bij een mogelijke storing van een regelkast of van een component de juiste werking van de installatie altijd gewaarborgd. Twee van de vier warmtepompen en de primaire componenten vanuit de regeltechniek zijn aangesloten op de noodstroomvoorziening van het ziekenhuis. Hierdoor wordt ook bij een algehele stroomuitval voorzien in de benodigde warmte- en koudevoorziening. De bedrijfszekerheid is dus van een hoog niveau.

Bouwkundige werkzaamheden

Daarnaast was ULC verantwoordelijk voor bouwkundige werkzaamheden. Zo moest de bestaande bouwkundige draagconstructie van het ketelhuis op diverse posities worden verzwaard met stalen balken. Dit in verband met het plaatsen en vullen van de buffervaten en het ophangen van het leidingwerk aan het betondek. Het betondek mocht namelijk niet meer doorbuigen dan 60 mm. Voor het opstellen van de droge koelers op het dak van het ketelhuis is een complete staalconstructie geplaatst. Voor het overbrengen van de krachten van deze separate staalconstructie moest ook een aanvullende constructie in de bestaande bouwkundige draagconstructie aangebracht worden.

“De grootste uitdaging bij deze ‘open-hartoperatie’ was dat de energieopwekking ‘gewoon’ moest blijven doorgaan”

 

Daarnaast bleek al vrij snel dat de vloer van het ketelhuis zwaar aangetast was door chloride en daardoor minder draagvermogen had. Het betonrot in deze vloer pakte het AvL in eigen beheer adequaat en voortvarend op. Het herstel van de vloer kostte heel wat hak- en breekwerk, maar gelukkig kon dit relatief gemakkelijk in twee fasen worden opgelost.

Grootste uitdagingen

De grootste uitdaging bij deze ‘open-hartoperatie’ was dat de energieopwekking ‘gewoon’ moest blijven doorgaan. En dat is gelukt. Ook het halen van de planning was een uitdaging, mede door onvoorziene problemen met de draagconstructie van het ketelhuis en de te herstellen betonvloer. Maar ook die werd gehaald. Een andere uitdaging was het in stand houden van de koeling tijdens de bloedhete zomermaanden van 2018 met de tijdelijk opgestelde gehuurde koelmachines. Een buitentemperatuur van 36 graden was toen geen uitzondering. Dit kostte weliswaar de nodige zweetdruppels en leverde ook wat kopzorgen op bij de betrokken medewerkers van zowel het AvL als ULC, maar het is gelukt. Ook het ‘in de kruiwagen houden van alle kikkers’ was gezien de omvang van het project en de hoeveelheid betrokkenen hierbij niet altijd eenvoudig. Projectleider Carla van Bezu van het AvL was de ‘linking pin’ tussen het AvL en ULC en weet daar alles van: “Techneuten zijn heel betrokken mensen met veel inhoudelijke kennis, maar ze zijn soms ook behoorlijk eigenwijs en overtuigd van hun eigen gelijk. Op zich is dat goed, want daarmee tonen ze aan dat ze ergens voor staan. Maar het is ook heel belangrijk om open te staan voor elkaar en naar elkaar te luisteren. Daar hebben we dan ook veel aandacht aan besteed.’’

Duurzaamheid vergroot

Door het vervangen van de vorige centrale warmte- en koudeopwekkingsinstallatie is een installatie gerealiseerd met een zeer hoog rendement. De doelstelling van deze nieuwe installatie is het behalen van een zo hoog mogelijke COP-waarde van de warmtepompen en een zo gunstig mogelijke SPF-waarde van de gehele installatie. De daadwerkelijke rendementen en cijfers zullen de komende jaren inzichtelijk worden aan de hand van de monitoring van de installaties. Naast hoge installatierendementen, die een behoorlijke verlaging van het gebruik van de primaire energie als gevolg hebben, zit de winst in een zeer sterke reductie van het gasverbruik en de algehele verbetering van de energieopwekking. Uiteraard is er nu wél sprake van een groter elektraverbruik dan voorheen, maar de hiervoor benodigde elektra wordt door het ziekenhuis als groene stroom ingekocht.

Door het koppelen van de nieuwe installatie met de bestaande openbodemenergieopslag kan de ondergrondse broninstallatie ook vele malen optimaler worden benut. In het verleden was deze opslag namelijk alleen gekoppeld op de centrale luchtbehandelingskasten van het ziekenhuis en werden de bronnen alleen geladen via deze kasten. Hierdoor was er altijd sprake van een onbalans in de ondergrondse broninstallatie. De eerste resultaten van deze nieuwe aanpak zijn na de winterperiode van eind 2018/begin 2019 al zichtbaar: er is in deze periode al meer koude geladen dan in alle voorgaande jaren.

Beheer en optimalisatie

De WKO-installatie in het ketelhuis moet zich nu gaan bewijzen. Sinds oktober 2018 is ULC voor een periode van drie jaar verantwoordelijk voor het beheer en de optimalisatie hiervan. Directeur bouwbureau Robert Clement van het AvL maakt daarbij een vergelijking met een Formule-1-wagen: “Je moet daar eerst een paar rondjes mee rijden en dat weet je hoe je ‘m moet instellen voor een topprestatie.’’ Door ULC hiervoor verantwoordelijk te stellen, wordt voorkomen dat er verschillende kapiteins op het ‘beheerschip’ zijn. Voor de periode van drie jaar is bewust gekozen. Annette van Rijthoven, hoofd gebouwbeheer bij het AvL, zegt hierover: “We willen een aantal jaren alle seizoenen doorlopen. Het eerste jaar komen de meeste perikelen eruit, het tweede jaar kan ULC finetunen en in het derde jaar zou de installatie vlekkeloos moeten lopen.’’ De eigen technici van het AvL lopen alvast mee met ULC bij het onderhoud, maar moeten nog van de ‘knoppen’ afblijven en mogen geen temperatuurinstellingen of responstijden aanpassen. Dat is soms best lastig, want het liefst hebben ze alle installaties in eigen hand. Maar daar komt het vanzelf van, als de periode van drie jaar is afgesloten.

Terugblik

Beide organisaties kijken positief terug op het project. Het AvL geeft aan dat de kwaliteit van het uitgevoerde werk goed is en uit veel waardering voor de engineering van ULC: ‘’Het is zeker niet de eerste de beste installateur. Ze hebben veel verder gedacht dan ons bestek. Zelf waren we niet op de door hen aangedragen verbeteringen gekomen.’’ Ook worden het geduld, de flexibiliteit en het improvisatievermogen van ULC genoemd. Technisch adviseur Safet Sendic van ULC is vanaf de calculatie en het ontwerp betrokken bij dit project en vindt het zetten van nét dat stapje extra niet meer dan logisch: “We nemen onze verantwoordelijkheid en lossen zaken op. Zodat de installaties niet alleen op papier werken, maar ook in het echt. Want daar gaat het om.’’

Het UAV-GC-contract bij de voorbereiding en aanbesteding is goed bevallen. Als toen gewerkt was met een gewoon contract, had veel meer uitgeschreven moeten worden en was er geen ruimte geweest voor optimalisatievarianten. Bij de uitvoering was de UAV-GC-contractvorm echter niet haalbaar en ook niet wenselijk, omdat het bij het ketelhuis niet om zomaar een gebouw gaat, maar om een gebouw met de primaire installaties van het ziekenhuis.

Last but not least, is de samenwerking als tóp ervaren. Er was echt sprake van een gezamenlijk belang; iedereen was heel betrokken en ging ervoor. Ook buiten kantoortijden, als de omschakelingen en testen plaatsvonden, was de teamspirit hoog. En ook bij het optimalisatie- en beheertraject staat een goede samenwerking, met wederzijds een ‘open mind’, voorop.