На главную
На главную

ВСН 56-87 «Геотермальное теплохладоснабжение жилых общественных зданий и сооружений. Нормы проектирования»

Обозначение: ВСН 56-87
Название рус.: Геотермальное теплохладоснабжение жилых общественных зданий и сооружений. Нормы проектирования
Статус: действующий
Заменяет собой: ВСН 36-77 «Инструкция по комплексному использованию геотермальных вод для теплоснабжения зданий и сооружений»
Дата актуализации текста: 01.01.2009
Дата добавления в базу: 29.04.2009
Дата введения в действие: 01.07.1988
Разработан: ЦНИИЭП инженерного оборудования Госкомархитектуры 117853, г. Москва, ул. Профсоюзная, 93А
Утвержден: Госкомархитектуры Госстроя СССР (27.10.1987)
Опубликован: Стройиздат № 1989

ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕНОРМЫ

ГЕОТЕРМАЛЬНОЕ ТЕПЛОХЛАДОСНАБЖЕНИЕ ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ ИСООРУЖЕНИЙ

НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ВСН 56-87

ГОСКОМАРХИТЕКТУРЫ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПОАРХИТЕКТУРЕ И ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВУ ПРИ ГОССТРОЕ СССР

МОСКВА 1989

Разработаны ЦНИИЭПинженерного оборудования Госкомархитектуры (канд. техн. наук В. И. Красиков -руководитель темы, ответственный исполнитель).

Внесены ЦНИИЭП инженерногооборудования Госкомархитектуры.

Подготовлены к утверждениюУправлением инженерного, оборудования населенных мест (инж. А.Б. Рубцов) иУправлением по научным исследованиям и нормированию (инж. Т.С. Фомичева)Госкомархитектуры.

С введением в действие ВСН56-87/Госкомархитектуры «Геотермальное теплохладоснабжение жилых и общественныхзданий и сооружений. Нормы проектирования» утрачивает силу «Инструкция покомплексному использованию геотермальных вод для теплохладосабжения зданий исооружений» ВСН 36-77/Госгражданстрой.

Согласовано сМинздравом СССР письмом № 121-4/321-6 от 16.06.87 г.

Государственный комитет по архитектуре и градостроительству при Госстрое СССР (Госкомархитектуры)

Ведомственные строительные нормы

ВСН 56-87
Госкомархитектуры

Геотермальное теплохладоснабжение жилых и общественных зданий и сооружений. Нормы проектирования

Взамен
ВСН 36-77

Содержание

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГЕОТЕРМАЛЬНЫХ ВОД

3. СХЕМЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ГЕОТЕРМАЛЬНЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

4. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ГЕОТЕРМАЛЬНЫХ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ

5. РЕГУЛИРОВАНИЕ ГЕОТЕРМАЛЬНЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

приложение 1 Обязательное Термины и определения

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Справочное Классификация и распространение геотермальных теплоносителей

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Рекомендуемое Принципиальные схемы систем геотермального теплоснабжения

приложение 4 Рекомендуемое Примеры расчета коэффициента эффективности для различных систем геотермального теплоснабжения

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Обязательное Пример подбора отопительных приборов и построение графиков регулирования геотермальных систем отопления

приложение 6 Рекомендуемое Пример расчета комплексной системы геотермального теплоснабжения

ПРИЛОЖЕНИЕ 7 Рекомендуемое Прикладные программы для расчетов элементов геотермальных систем теплоснабжения на микроЭВМ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.Настоящие Нормы распространяются на проектирование вновь строящихся иреконструируемых систем теплохладоснабжения с использованием теплотыгеотермальных вод.

Нормы не распространяются наиспользование геотермальных вод для выработки электрической энергии, вбальнеологии, извлечения из них полезных химических веществ.

1.2.Геотермальные воды, отнесенные в установленном порядке к категории лечебных,должны использоваться, прежде всего, для лечебных и курортных целей. На нуждытеплоснабжения они могут быть использованы только при разрешении органов порегулированию использования и охране водных ресурсов, а также при согласованиис органами здравоохранения и управления курортами.

1.3.С учетом требований п. 1.2 теплота геотермальных вод должна применяться дляотопления, горячего водоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздухажилых, общественных и производственных зданий и сооружений.

1.4. Разработка проектовгеотермальных систем теплоснабжения должна производиться, как правило, наоснове расчетной потребности в теплоте и балансовых запасов геотермальных вод,утвержденных в соответствии с «Классификацией эксплуатационных запасов ипрогнозных ресурсов подземных вод» и «Инструкцией по применению классификацииэксплуатационных запасов подземных вод к месторождениям теплоэнергетическихвод» Государственной комиссии по запасам полезных ископаемых при СоветеМинистров СССР.

Внесены ЦНИИЭП инженерного оборудования Госкомархитектуры

Утверждены приказом Государственного комитета по архитектуре и градостроительству при Госстрое СССР
от 27 октября 1987 г. № 328

Срок введения
в действие
1 июля 1988 г.

1.5.Проектирование и строительство геотермальных систем теплоснабжения допускаетсябез утверждения запасов геотермальных вод, если капитальные вложения при этомне превышают 500 тыс. руб.

1.6.В регионах распространения геотермальных вод, указанных в справочном прил.2, при проектировании вновь строящихся зданий и сооружений долженрассматриваться вопрос об их теплоснабжении за счет геотермального источникатеплоты.

1.7.Разработка проектной документации систем геотермального теплоснабжения должнаосуществляться в две стадии: проект и рабочая документация.

1.8.В случаях, когда осуществление геотермальной системы теплоснабжения включает созданиенового термоводозабора, а также при использовании термоводозабора, которыйранее не использовался в качестве источника теплоты, проектированию должнопредшествовать технико-экономическое обоснование.

1.9.Новые геотермальные скважины, как правило, следует располагать внепосредственной близости от потенциальных потребителей геотермальной теплоты.

2. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯГЕОТЕРМАЛЬНЫХ ВОД

2.1.Технические решения геотермальных систем теплоснабжения должны обеспечивать,возможно, большую глубину срабатывания теплового потенциала геотермальноготеплоносителя и равномерность использования утвержденного максимального дебитатермоводозабора в течение года.

2.2. За расчетный расходгеотермального теплоносителя следует принимать суммарный дебит скважинтермоводозабора, соответствующий утвержденному режиму его эксплуатации.

2.3. За расчетную температуругеотермального теплоносителя, изливаемого одной скважиной, должна приниматьсяего температура при дебите, определенном в соответствии с п. 2.2.

2.4. За расчетную температуругеотермального теплоносителя,  получаемого натермоводозаборе, имеющем две и более скважин, должна приниматьсясредневзвешенная температура термоводозабора, которую следует вычислять поформуле

                                                                                  (1)

где к - количество геотермальных скважинтермоводозабора, шт.; tт1, tт2, ... tтк - температуры на устьяхскважин, °С; Gт1, Gт2, ..., Gтк - дебиты геотермальныхскважин, кг/с.

2.5.При разработке геотермальных систем теплоснабжения необходимо обеспечиватьмаксимальное значение коэффициента их эффективности hгеот при одновременномминимальном удельном расходе геотермальной воды на единицу расчетной тепловойнагрузки.

2.6. Коэффициент эффективностигеотермальной системы теплоснабжения hгеот должен определяться поформуле

hгеот = iZz (1 ‑ dn),                                                                                             (2)

где  - степеньотносительного срабатывания температурного перепада, Z - степень относительногоиспользования максимума нагрузки, определяется по табл. 1; z - степень относительногоувеличения расчетного дебита термоводозабора, принимается по графикам рис. 1; dn - доля пикового догрева вгодовом тепловом балансе системы геотермального теплоснабжения (рис. 2); t¢тг и t¢c - расчетнаятемпература геотермального теплоносителя с учетом пикового догрева и егосбросная температура; t¢т -расчетная температура геотермального теплоносителя, определенная в соответствиис пп. 2.3 или 2.4.

Рис. 1. Графики для определения степени относительного увеличения расчетногодебита термоводозабора

Рис. 2. Графики для определения доли пикового догрева при отоплении

Обозначения в формулах табл. 1:

Tсез. -продолжительность отопительного сезона, ч; jср. от., jср вент. - средние за сезонкоэффициенты отпуска теплоты для систем отопления и вентиляции, определяемые поформуле

jср. = tвtн ср./ tвt¢н,                                                                                     (3)

где tв -температура воздуха в обслуживаемых помещениях, °С, t¢н -расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления иливентиляции, °С; t, tн.ср. - средняя за период работысистем отопления или вентиляции температура наружного воздуха, °С;  - среднегодовой коэффициент использованияскважин термоводозабора, представляющий отношение фактического годового отборагеотермальной воды к максимальному отбору, вычисляемому как произведение 8500 × G¢т, где G¢т - расчетный расходгеотермального теплоносителя (см п. 2.2); Тп - продолжительность работыпикового догрева, ч.

Таблица1

Потребители

Степень использования максимума нагрузки

Коэффициент использования термоводозабора

Системы отопления:

 

 

с зависимым присоединением к геотермальной тепловой сети

 

 

с зависимым присоединением к сети и пиковым догревом

 

Системы вентиляции:

 

 

с зависимым присоединением к геотермальной тепловой сети

 

с зависимым присоединением к сети и пиковым догревом

 

Открытые системы горячего водоснабжения

 

 

Величину Тп, (сут), следует определять по климатологическим данным. Вориентировочных расчетах допускается использовать формулу

,                                                                                                   (4)

где А и В - эмпирические коэффициенты, определяемыесоответственно по графикам на рис 3 и4, , и  - относительныекоэффициенты отпуска теплоты, средние за период работы с момента отключенияпикового источника теплоты до окончания отопительного сезона и подогреваприточного воздуха, определяемые выражением

 = jп + jк /2jп,                                                                                              (5)

jп, jк - коэффициенты отпускатеплоты, соответствующие моментам отключения пикового догрева и окончанияотопительного сезона. Ориентировочные значения jп допускается определять поформулам

для вентиляции jп.вент = ;                                                        (6)

для отопления jп.от = ;                                                   (7)

tсп - температура сброснойгеотермальной воды, соответствующая jп.

Рис. 3. Эмпирический коэффициент А для определения доли пикового догрева

Рис. 4. Эмпирический коэффициент В для определения доли пикового догрева

Примечания: 1 В системах геотермальноготеплоснабжения с независимым присоединением систем отопления и вентиляции приопределении величины i в числителе вместо  следует подставлятьразность (-D), где D - разность температур гревшего и нагреваемого теплоносителяна «горячем конце» противоточного промежуточного теплообменника, принимаемая,как правило, 5 – 10 °С.

2. Примеры определения величины hгеот дляразличных геотермальных систем теплоснабжения приведены в рекомендуемом прил.4.

2.7.Для объектов геотермального теплоснабжения, имеющих нагрузку отопления,вентиляции и горячего водоснабжения, общий коэффициент следует определять по формуле

= [aiотZот (1 ‑ )+ biвент.Zвент. (1 ‑ )giг.вZг.в (1 ‑ )zоб..              (8)

Здесь a, b, g - доли расчетного дебитагеотермальной воды, расходуемые соответственно на отопление, вентиляцию игорячее водоснабжение, рассчитываемые по формулам.

,                                                                                                     (9)

,                                                                                                   (10)

,                                                                                                      (11)

где Q¢от., Q¢вент., Q¢г.в -расчетные нагрузки отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, Вт; с - удельная теплоемкость теплоносителя,Дж/(кг×°С), dt¢от.; dt¢вент.; dt¢г.в; - расчетные перепадытемператур теплоносителя в системах отопления, вентиляции и горячеговодоснабжения, °С,  - удельный расходгеотермальной воды, приходящейся на единицу расчетной тепловой нагрузкиобъекта, кг/Дж, который следует рассчитывать по формуле

,                                                                        (12)

Q¢об. = Q¢от. + Q¢вент. + Q¢г.в - общаятепловая нагрузка объекта геотермального теплоснабжения, Вт; zоб. = f () - степень относительного увеличения расчетного дебитатермоводозабора для объекта в целом, определяемая по графикам, изображенным нарис. 1 в зависимости от средневзвешенной величины коэффициента использованиятермоводозабора:

 = a + b + g;                                                           (13

a + b + g = 1.                                                                                                    (14)

Примечание. Графики на рис. 1 следует применять во всемдиапазоне теплотехнических и гидрогеологических факторов для двухгидродинамических схем - неограниченного и полуограниченного пластов с нулевымрасходом на контуре.

2.8.Повышенные значения коэффициента эффективности hгеот и сокращение удельногорасхода геотермальной воды следует обеспечивать путем использования системотопления с увеличенным расчетным перепадом температур теплоносителя, пиковогодогрева, тепловых насосов, комплексного использования геотермальноготеплоносителя с последовательным присоединением разнородных потребителей,предпочтительным использованием геотермальной теплоты на горячее водоснабжение,систем воздушного отопления, сезонных потребителей геотермальных вод. Указанныеспособы могут комбинироваться.

2.9.В южных районах страны геотермальную воду, используемую зимой на отопление, влетний период допускается использовать для выработки холода.

2.10.С уменьшением тепловой нагрузки отопления, как правило, следует предусматриватьиспользование высвобождающейся геотермальной теплоты в плавательных бассейнах,банях, прачечных и т.п.

2.11.При использовании в бальнеологических целях геотермальных вод, имеющихтемпературу выше 50 °С, их охлаждение донеобходимых в бальнеологии температур допускается производить в закрытыхсистемах теплоснабжения зданий.

2.12.При технико-экономических расчетах в качестве базисного следует приниматьвариант, обеспечивающий покрытие заданной тепловой нагрузки традиционнойсистемой с учетом реальных условий и ближайших перспектив развитиятеплоснабжения данного населенного пункта.

2.13.Сравнение вариантов традиционной и геотермальной систем теплоснабжения,различающихся продолжительностью строительства (свыше 1 года) илираспределением капитальных вложений по годам строительства, следует производитьприведением капитальных вложений более поздних лет к базисному году.

2.14.Приведение капитальных вложений Кпр, осуществляемых в разные сроки,и текущих затрат, изменяющихся во времени, следует производить по формуле

Кпр. =Кт [1/(1+ Ен.п)т],                                                                                       (15)

где Кт - затраты в Т году; Т -период времени приведения в годах, принимаемый равным разности между годом Т ибазисным годом, к которому производится приведение затрат. При этом затратыбазисного года строительства приведению не подлежат; Ен.п = 0,1 - норматив для приведения разновременныхзатрат.

2.15.В геотермальных системах теплоснабжения с расчетным сроком службы 20 лет приведениезатрат по вариантам согласно требованиям п. 2.14 настоящих Норм производится сучетом всего срока службы этих систем.

2.16.Сопоставимость базисного варианта с геотермальной системой теплоснабжения,обеспечивающей частичное покрытие расчетной тепловой нагрузки, производитсявведением экономических показателей традиционной системы, рассчитываемых сучетом разности тепловых нагрузок

DQ = Qоб. = Qгеот.,                                                                                              (16)

где Qоб. - общая расчетная тепловаянагрузка всех потребителей, МВт (см п 27); Qгеот. - расчетная нагрузка,обеспечиваемая геотермальной системой теплоснабжения, МВт.

Аналогично должнопроизводиться сравнение вариантов геотермальных систем теплоснабжения сразличными показателями тепловых нагрузок.

2.17.При наличии в сравниваемых вариантах систем элементов, имеющих равныепоказатели капитальных вложений и эксплуатационных расходов, расчет показателейприведенных затрат по этим вариантам допускается производить на «разность»(расчет «нетто»), т.е. с исключением из расчета указанных элементов.

2.18.Дополнительную экономию тепловой энергии при комплексном использованиитермоводозабора (например, при наличии сезонных потребителей геотермальнойводы) в технико-экономическом расчете следует учитывать соответствующимувеличением эксплуатационных затрат в базисном варианте.

2.19.При технико-экономическом сравнении геотермального и базисного вариантовсистемы теплоснабжения следует учитывать экономию водопроводной воды в случаеиспользования геотермальной воды на соответствующие нужды.

2.20.Амортизационные отчисления на реновацию по тем элементам систем геотермальноготеплоснабжения, которые за пределами расчетного срока функционированиягеотермальных скважин не могут быть использованы, следует определять с учетомэтого срока.

2.21.В технико-экономических расчетах должна учитываться необходимость расширенияили нового строительства сооружений для обработки отработанной геотермальнойводы перед ее сбросом или обратной закачкой.

3. СХЕМЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ГЕОТЕРМАЛЬНЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

3.1.Принципиальные схемы геотермальных систем теплоснабжения должны выбираться сучетом температуры и химического состава геотермального теплоносителя,характера возможного потребления геотермальной теплоты, условий сбросаотработанной геотермальной воды, наличия источника питьевой воды, взаимногорасположения термоводозабора, потребителя, места сброса и источника водыпитьевого качества, а также расстояний между ними (см. обязательное прил.1 и рекомендуемое прил.3).

3.2.Оборудование геотермальных систем теплоснабжения должно выбираться с учетомданных по химическому и газовому составам геотермального теплоносителя, а такжеиспытаний его на агрессивность и склонность к отложению солей (см.рекомендуемое прил.3).

3.3.В качестве исходных данных по запасам, физическим и химическим свойствамгеотермального теплоносителя следует принимать данные, полученные оторганизаций, эксплуатирующих термоводозабор или производивших разведкуместорождения геотермальных вод.

3.4.На термоводозаборе, как правило, следует предусматривать сборную емкостьгеотермальной воды, установку которой, а также прокладку сборных тепловых сетейследует производить с учетом рельефа местности и допустимой величины противодавления.

3.5.Избыточное давление скважин, как правило, следует использовать только дляподачи геотермального теплоносителя в сборную емкость. Подача его потребителюдолжна производиться насосами.

При отсутствиигидрогеологических противопоказаний допускается использовать избыточноедавление скважин для осуществления циркуляции геотермального теплоносителя втепловой сети.

3.6.Объем сборной емкости следует, как правило, принимать в размере не менее 1часового дебита термоводозабора.

3.7.При эксплуатации, термоводозабора в режиме обратной закачки принципиальнаясхема системы геотермального теплоснабжения должна обеспечивать возврат, какправило, всего объема добытой геотермальной воды на насосную станцию обратнойзакачки после использования ее теплового потенциала.

3.8.Температура и качество геотермальной воды, поступающей на насосную станциюобратной закачки после использования, должны быть согласованы с организацией,эксплуатирующей термоводозабор.

3.9.Сброс отработанных геотермальных вод в открытые водоемы после использования ихтеплового потенциала должен производиться в соответствии с требованиями «Правилохраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами».

3.10.При проектировании сбросных трубопроводов следует обеспечивать предотвращениезамерзания сбросной геотермальной воды при транспортировании.

3.11.При проектировании систем геотермального теплоснабжения необходимо учитыватьохлаждение теплоносителя при транспортировании до потребителя.

3.12.При соответствии слаботермального и термального (см. справочное прил.2), геотермального теплоносителя требованиям действующих норм на водупитьевую допускается создание однотрубных открытых систем горячеговодоснабжения зданий и обеспечением отопления их от другого источника теплоты(см. рекомендуемое прил.3).

3.13.Геотермальные системы теплоснабжения на базе месторождений высокотермальных иперегретых вод (см. справочное прил.2) питьевого качества должны, как правило, представлять собой однотрубнуюоткрытую систему теплоснабжения с зависимым присоединением отопления (см.рекомендуемое прил.3).

3.14.При использовании природных теплоносителей непитьевого качества следует, какправило, применять закрытые геотермальные системы теплоснабжения с зависимымили независимым присоединением систем отопления. При этом для размещениятеплообменного оборудования системы теплоснабжения должны включать центральныегеотермальные тепловые пункты (ЦТПГ).

3.15.Проектирование ЦТПГ должно производиться в соответствии с требованиями СНиП2.04.07-86 «Тепловые сети. Нормы проектирования».

3.16.ЦТПГ следует размещать таким образом, чтобы до минимума сократить протяженностьтрубопроводов, по которым циркулирует геотермальный теплоноситель.

3.17.При сбросе отработанной геотермальной воды близ термоводозабора илиэксплуатации последнего методом обратной закачки ЦТПГ следует размещать внепосредственной близости от термоводозабора При этом распределительнаятепловая сеть негеотермального теплоносителя должна быть, как правило,двухтрубной. При обосновании допускается применение четырехтрубных распределительныхсетей.

3.18.При отсутствии обратной закачки и размещении места сброса отработаннойгеотермальной воды вблизи потребителя допускается размещать ЦТПГ внепосредственной близости от последнего. При этом транзитная (магистральная)тепловая сеть геотермального теплоносителя, как правило, должна бытьоднотрубной, а распределительная тепловая сеть - четырехтрубной.

3.19.Термоводозаборы открытых геотермальных систем теплоснабжения должны иметьобустройство и зону санитарной охраны в соответствии с требованиями СНиПа попроектированию наружных сетей и сооружений водоснабжения.

3.20.Не допускается проектирование открытых геотермальных систем теплоснабжения втом случае, когда геотермальная вода способна оставлять осадок, портящийэстетический вид поверхности ванн, раковин и другого санитарно-техническогооборудования.

3.21.Технические решения открытых геотермальных систем теплоснабжения необходимосогласовывать с органами санитарного надзора. Этими же органами принеобходимости должны определяться меры по улучшению качества геотермальноготеплоносителя, подаваемого на водоразбор, а также методы и периодичностьконтроля их качества.

3.22.В геотермальных системах горячего водоснабжения допускается пониженнаятемпература теплоносителя в точках водоразбора (но не ниже 45 °С) при условии соответствияпоказателей этого теплоносителя нормам питьевой воды.

3.23.При наличии (или проектировании) геотермальных систем теплоснабжения тепличныхкомбинатов, расположенных вблизи населенных мест, следует, как правило,использовать комплексную схему, обеспечивающую полностью или частично тепловыенагрузки коммунальных и промышленных потребителей (см. рекомендуемое прил.3).

3.24.При повышенной коррозионной активности и склонности к солеотложениямгеотермального теплоносителя следует применять коррозионно-стойкоеоборудование, а также реагентные и другие методы обработки геотермальной воды.

3.25.Применение коррозионно-стойких материалов, а также химических реагентов дляантикоррозионной и антинакипной обработки геотермальной воды открытых системтеплоснабжения должно быть согласовано с органами санитарного надзора.

3.26.Выбор оборудования геотермальных систем теплоснабжения следует, как правило,производить в соответствии с рекомендациями, изложенными в справочном прил.3.

3.27.Конструкции элементов геотермальных систем теплоснабжения, как правило, должныисключать контакт геотермальной воды с атмосферным воздухом. Такой контактдопускается при обосновании с учетом возможного повышения при этом коррозионнойагрессивности геотермальной воды.

3.28.Опорожнение геотермальных систем теплоснабжения или их элементов должнопроизводиться на минимально необходимое для производства ремонтных работ время.

3.29.На обратных трубопроводах геотермальной воды систем теплоснабжения следует предусматриватьустройства, обеспечивающие поддержание статического давления во всех точкахсистемы, исключающих ее непредусмотренное опорожнение.

3.30.Качество геотермального теплоносителя, поступающего на догрев в водогрейныекотлы, должно соответствовать действующим нормам проектирования котельныхустановок.

3.31.Догрев геотермального теплоносителя, не соответствующего действующим нормампроектирования котельных установок, должен производиться в теплообменныхаппаратах.

3.32.Допускается использовать теплонасосные установки, утилизирующие теплотусбросной геотермальной воды, в качестве пиковых источников теплоты.

3.33.Срок службы систем геотермального теплоснабжения должен устанавливаться равнымне менее 20 лет. При экономическом обосновании допускается предусматриватьзамену отдельных узлов и элементов геотермальных систем теплоснабжения поистечении срока службы менее 20 лет.

4. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ГЕОТЕРМАЛЬНЫХ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ

4.1. Технические решениягеотермальных систем отопления должны обеспечивать возможно более глубокоесрабатывание теплового потенциала геотермального теплоносителя, что достигаетсясозданием повышенного расчетного перепада его температур, характеризующегосявысоким (близким к 1) значением расчетного коэффициента степени срабатываниятеплового потенциала теплоносителя t¢, который следует вычислятьпо формуле

t¢ = ,                                                                                           (17)

где , ,  - расчетные температурыгорячей, обратной воды отопительного прибора и внутреннего воздуха, °С.

4.2.При использовании радиаторов или конвекторов требования п. 4.1 следуетвыполнять путем максимально возможного по технико-экономическим, эстетические иконструктивным соображениям увеличения поверхности этих приборов.

4.3.В геотермальных системах отопления следует, как правило, применять отопительныеприборы повышенных теплоплотностей: «Универсал С», «Универсал О», радиаторы МС140-108 и другие, имеющие такую же или большую теплоплотность. Применениеприборов с меньшей теплопотностью допускается при обосновании.

4.4.Подбор отопительных приборов, устанавливаемых в помещениях, следует выполнятьпо формуле

,                                                                                                (18)

где Q - расчетнаятепловая мощность отопительного прибора, Вт; Qн - требуемый номинальный тепловой поток отопительныхприборов, устанавливаемых в данном помещении, Вт;

¾                                                                                                  (19)

относительный безразмерный среднестепеннойтемпературный напор отопительного прибора;

 ¾                                                                                                (20)

расчетный среднестепенной температурный напоротопительного прибора, °С;

q1 =  - расчетный температурныйнапор, на входе в отопительный прибор, °С;

q2 =  - расчетный температурный напорна выходе из отопительного прибора, °С;

п = т‑1 - показатель степени, характерный для каждого типа отопительныхприборов;

т -паспортный показатель степени для расчета данного типа отопительных приборов,определенный опытным путем (выбирается по справочным данным);

 = Gn/0,1 —                                                                                                   (21)

относительный безразмерный расход теплоносителячерез отопительный прибор;

Gn - расход теплоносителя черезотопительный прибор, кг/с;

Р -паспортный показатель степени для данного типа отопительных приборов,определенный опытным путем при Gn ³ 0,025 кг/с.

4.5.При t¢£0,4 допускается пользоватьсярасчетной формулой для традиционных систем отопления вида

,                                                                                                (22)

где

 -                                                                                         (23)

относительный среднеарифметический температурный напор.

При этом, когда Gn <0,025 кг/с, номинальный тепловой поток выбранного типоразмера отопительногоприбора следуетуточнить с помощью вычисления по формуле

=  × 0,25Р1‑Р2,                                                                                          (24)

где Qн1 - паспортный номинальныйтепловой поток данного типоразмера отопительного прибора при Gn ³ 0,025 кг/с, Р1, P2 - паспортныепоказатели степени при G ³ 0,025 и Gn < 0,025 кг/с (Пример см.в обязательном прил.5)

4.6.В геотермальных системах отопления, имеющих зависимое присоединение к тепловойсети, на расчетный размер устанавливаемых отопительных приборов допускаетсявводить коэффициенты, равные: для радиаторов - 1,02 ¸ 1,03, для конвекторов -1,05 ¸ 1,1, учитывающие возможноеухудшение теплопередачи из-за солеотложения. При отсутствии данных дляобоснованного выбора величины этих коэффициентов следует принимать ихмаксимальные значения.

4.7.При гидравлическом расчете трубопроводов систем отопления, имеющих зависимоеприсоединение к геотермальной тепловой сети, значение коэффициентаэквивалентной шероховатости следует принимать равным 0,5 мм.

Нарасчетные потери давления в таких системах допускается вводить коэффициент 1,1- 1,5, учитывающий возможное зарастание трубопроводов. При отсутствии данныхдля обоснованного выбора величины этого коэффициента следует принимать егомаксимальную величину (1,5), а на вводе системы предусматривать установкуарматуры для гашения избыточного давления.

4.8.При проектировании систем отопления, присоединяемых к геотермальным тепловымсетям по зависимой схеме, следует предусматривать:

возможность раздельной продувкикаждого участка (стояка, ветви);

минимальное количестворезьбовых соединений.

4.9.В зависимых геотермальных системах отопления при соответствующемтехнико-экономическом обосновании допускается применение труб и отопительныхприборов из цветных металлов, коррозионно-стойких сплавов с антикоррозионнымипокрытиями, а также неметаллических труб и отопительных приборов.

4.10.Геотермальные системы отопления, как правило, следует проектироватьоднотрубными по бифилярной схеме или двухтрубными.

4.11.При температурах геотермального теплоносителя ниже 60 °С следует, как правило, применятьпотолочно-напольные радиационные системы отопления.

4.12.Перевод существующих систем отопления на геотермальный источник теплоты долженпроизводиться с перерасчетом и конструктивным изменением элементов этих системв соответствии с требованиями пунктов 4.1 -4.11 настоящих Норм.

4.13.Для охлаждения помещений жилых и общественных зданий в теплый период года врайонах с сухим жарким климатом допускается применять комбинированныепотолочно-напольные системы радиационного отопления - охлаждения,присоединяемые к системам геотермального теплоснабжения с тепловыми насосами.

4.14.Выбор минимальных температур хладоносителя для радиационных систем охлажденияпроизводится по графику рис. 5.

Рис. 5. Зависимость температуры хладоносителя от относительной влажностивнутреннего воздуха jвн

dу - условный диаметр труб, мм; d -толщина слоя тяжелого бетона, по нейтральной оси которого замоноличены трубы,мм.

4.15.Допустимая по гигиеническим требованиям средняя температура охлаждающейповерхности потолка tпов. должна определяться поформуле

tпов. ³ 23 ‑ 5/jобл.,                                                                                              (25)

где jобл. - коэффициент облученностипанели со стороны человека.

4.16.Значение коэффициента облученности панели со стороны человека jобл. следует определять поформуле

jобл. = 1 ‑ 0,8(Dh/lср.),                                                                                        (26)

где Dh = (hпом. ‑ 1,7), м; hпом. - высота помещения от поладо потолка, м; lср. - средний размерохлаждающей панели, равный корню квадратному из ее площади, м.

4.17.Определение средней температуры охлаждающей поверхности потолка следуетпроизводить по графику на рис. 6.

Рис. 6. Температура охлажденной поверхности

S -шаг замоноличенных труб, мм; tв, tх - температуры внутреннего воздуха ихладоносителя соответственно; tпов. -температура поверхности.

4.18.Выбор расчетной температуры теплоносителя для радиационных системпотолочно-напольного отопления - охлаждения в зависимости от температурыхладоносителя и тепловых нагрузок следует производить по графику на рис. 7.

Рис. 7. Зависимость температуры теплоносителя от температуры хладоносителя исоотношения холодо- и теплонагрузок для радиационных систем отопления

4.19.Относительное увеличение расчетных потерь давления yл в радиационных системахотопления - охлаждения при работе их в режиме охлаждения следует определять поформуле

,                                                                                              (27)

где Q¢от., и Q¢охл. - тепловые нагрузки врежиме отопления и охлаждения. Вт; dt¢от., dt¢охл. -расчетные перепады температур в системе в режиме отопления и охлаждениясоответственно, °С.

4.20.При необходимости уменьшения потерь давления в радиационных системах отопления- охлаждения следует применять схему с дополнительными стояками, изображеннуюна рис. 8.

Рис. 8. Система отопления - охлаждения сдополнительными стояками

1- задвижка на перемычке, открытаязимой и закрытая летом; 2 - дополнительные стояки для режима охлаждения.

5. РЕГУЛИРОВАНИЕ ГЕОТЕРМАЛЬНЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

5.1.Регулирование отопительной нагрузки геотермальных систем теплоснабжения снезависимым присоединением отопления, имеющих четырехтрубную распределительнуюсеть, следует производить на ЦТПГ путем изменения расхода геотермальноготеплоносителя через отопительный теплообменник (количественное регулирование).

5.2.Регулирование отопительной нагрузки двухтрубных открытых геотермальных системтеплоснабжения с зависимым присоединением отопления, а также закрытых систем сдвухтрубной распределительной сетью следует, как правило, производить наиндивидуальных тепловых пунктах путем подмешивания обратной воды (качественноерегулирование).

5.3.При бифилярных системах отопления, присоединенных к тепловым сетям по зависимойсхеме, может предусматриваться количественное регулирование отопительнойнагрузки.

5.4.При построении графиков количественного регулирования по п. 5.3. следуетпользоваться расчетными зависимостями вида:

,                                                                            (28)

где j - коэффициент отпускатеплоты на отопление; G и G¢ -текущий и расчетный расходы теплоносителя.

Показатель степени c должен вычисляться по формуле

;                              (29)

текущая температура обратнойводы равна:

tо = tв + (t¢оtв) jc,                                                                                           (30)

где t¢г, t¢о -расчетные температуры горячей и обратной воды в тепловой сети, °С (пример расчета см. в прил.5).

Построение графиковкачественного регулирования специфики не имеет.

приложение 1
Обязательное

Термины и определения

1. Месторождение геотермальныхвод - часть водоносной системы, в пределах которой имеются благоприятныеусловия для отбора геотермальных вод в количестве, достаточном для ихтеплоэнергетического использования.

2. Термоводозабор - одна илинесколько объединенных между собой трубопроводами скважин, пробуренных наместорождении геотермальных вод, специально обустроенных и предназначенных дляподачи геотермального теплоносителя на нужды теплоснабжения зданий исооружений.

3. Открытая системагеотермального теплоснабжения - система, в которой геотермальная воданепосредственно подается на водоразбор горячего водоснабжения.

4. Закрытая системагеотермального теплоснабжения - система, в которой на водоразбор горячеговодоснабжения подается негеотермальная вода, нагретая за счет геотермальнойтеплоты.

5. Геотермальная систематеплоснабжения с зависимым присоединением систем отопления - система, в которойгеотермальная вода подается непосредственно в отопительные приборы отопительныхустановок.

6. Геотермальная систематеплоснабжения с независимым присоединением систем отопления - система, вкоторой в отопительные приборы подается негеотермальный теплоноситель, нагретыйв теплообменнике за счет геотермальной теплоты.

7. Транзитные геотермальныетепловые сети - трубопроводы от термоводозаборов до устройств перехода надругой температурный график, а при едином температурном графике - до первогоответвления к потребителям.

8. Магистральныегеотермальные тепловые сети - трубопроводы от границы транзитных сетей, а приих отсутствии или протяженности менее 1 км - от термоводозаборов до ответвленийк жилым микрорайонам (кварталам), промышленным или сельскохозяйственнымпредприятиям.

9. Распределительныегеотермальные тепловые сети - трубопроводы от границ магистральных сетей доузлов присоединения зданий.

10. Сборные сбросныетрубопроводы (сети) - трубопроводы от узлов присоединения зданий до мест врезкив магистральные сбросные сети.

11. Магистральные сбросные сети - трубопроводы от узлов границысбросных трубопроводов до места сброса или обратной закачки, а при расстояниидо этих мест более 1 км - до места врезки последнего сборного трубопровода.

12. Транзитные сбросные сети- трубопроводы от границы магистральных сбросных трубопроводов (сетей) до местсброса или обратной закачки.

13. Сбросный пункт (СП) -пункт водоподготовки сбросной геотермальной воды для обеспечения сброса безущерба для окружающей среды с соответствующим набором оборудования.

14. Насосная станцияобратной закачки (НСОЗ) - насосная станция для закачки отработанной геотермальнойводы в водоносный пласт.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное

Классификация и распространение геотермальных теплоносителей

В зависимости от температурына устье скважины, химического и газового состава геотермальные воды условноклассифицируются:

по температуре t¢т, °С:

слаботермальные.............................. t¢т £ 40

термальные........................................ 40 < t¢т £ 60

высокотермальные........................... 60< t¢т £ 100

перегретые.........................................t¢т > 100

по минерализации, С, г/л:                       сухой остаток

ультрапресные.................................. С £ 0,1

пресные............................................. 0,1 < С £ 1

слабосолоноватые........................... 1 < С £ 3

сильносолоноватые......................... 3 < С £ 10

соленые............................................ 10 < С £ 35

рассольные...................................... С > 35

по общей жесткости, Жомг×экв/л:

очень мягкие................................... Жо£ 1,2

мягкие ..............................................1,2< Жо£ 2,8

средние............................................ 2,8 < Жо£ 5,7

жесткие............................................ 5,7< Жо£ 11,7

очень жесткие................................. Жо > 11,7

по кислотности, рН:

сильнокислые................................. рН £ 3,5

кислые............................................. 3,5 < рН £ 5,5

слабокислые................................... 5,5 < рН £ 6,8

нейтральные................................... 6,8 < рН £ 7,2

слабощелочные.............................. 7,2 < рН £ 8,5

щелочные........................................ рН > 8,5

по газовому составу:

сероводородные

сероводородно-углекислые

углекислые

азотно-углекислые

метановые

азотно-метановые

азотные

по газонасыщенности, Г, мг/л

слабая............................................. Г £ 100

средняя........................................... 100< Г £ 1000

высокая.......................................... Г > 1000

Распространение геотермальных вод на территории СССР

(данные по некоторымместорождениям)

Регион

Месторождение геотермальной воды

Температура на устье скважины, °С

Минерализация, г/л

Примечание

Краснодарский край

Майкопское

74-80

До 10

 

Вознесенское

98-107

1,5-3

 

Южно-Вознесенское

81-97

1,4

 

Мостовское

70-78

1-2

 

Лабинское

29

13,0

 

Ново-Ярославское

88

2,3

Фенолы - 1,28 мг/л

Абадзехское

64

5,4

Фенолы - 0,77 мг/л

Ульяновское

75

1,9

Фенолы - 0,057 мг/л

Советское

86

28

 

Южно-Советское

87

4-30

 

Бесскорбненское

87

1,5

 

Победа

63

36

 

Самурское

60-70

37-50

 

Ставропольское

78

9 /11

 

Кучугурское

86-100

6,5-8

 

Кукуловское

70-36

10-13

 

Некрасовское

73

21

 

Крымский полуостров Чечено-Ингушская АССР

Новоселовское

60

5-10

 

Ханкальское

90

1,5

 

Гойтинское

85

2,5

 

Дагестанская АССР

Махачкалинское

60

2-10

 

Грузинская ССР

Зугдидское

90

1

 

Узбекская ССР

Ташкентское

60

1

 

Таджикская ССР

Душанбинское

60

5

 

Джиладинское

70

1

 

Иссык-Атинское

41-55

0,3

 

Казахская ССР

Панфиловское

95

1-2

 

Ханты-Мансийский национальный округ

Тобольское

70

17

 

Омская область

Омское

70

25

 

Томская область

Колпашевское

60-70

1-3

 

Бурятская АССР

Ирканинское

50

0,5

 

Могойское

80

0,5

 

Сейюйское

55-60

0,5

 

Горячинское

55

0,6

 

Аллинское

75

0,5

 

Селенгинское

60-70

1-2

 

Питателевское

60-70

1-2

 

Полуостров Чукотка

Чаплинское

80-85

18

 

Магаданская область

Таватумское

60

15

 

Тальское

90

0,5

 

Полуостров Камчатка

Таланское

95

1

 

Киреунское

100

1-3

 

Семлячинское

150-200

2-3

 

Малкинское

80-85

1

 

Малычевское

75-80

4-5

 

Больше-Банное

130-270

2-3

 

Паратунское

85

1-2

 

Жировское

150

2-5

 

Паужетское

150-200

3-5

 

Остров Сахалин

Северо-Сахалинское

50-70

10-15

 

Паропайское

50-70

10

 

Сусунайское

50-70

10

 

Остров Кунашир

Горячий пляж

150-200

2-5

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Рекомендуемое

Принципиальные схемы систем геотермального теплоснабжения

А. Принципиальные схемыпростейших систем геотермального теплоснабжения

1. Открытые системы геотермальноготеплоснабжения

1.1.Открытые системы теплоснабжения, обеспечивающие только горячее водоснабжение.

Схема 1а (рис. 1). В соответствии сосхемой геотермальная вода по однотрубной тепловой сети подается непосредственнона водоразбор. Суточная неравномерность потребления горячей воды компенсируетсяс помощью бака-аккумулятора.

Рис. 1. Открытая однотрубная геотермальнаясистема горячего водоснабжения

1 - геотермальная скважина; 2 - бак-аккумулятор; 3 - сетевой насос; 4 - водоразборный кран ГВ.

Недостатком схемы 1а является отсутствие циркуляциитеплоносителя в распределительной сети ГВ, в результате чего неизбежноостывание теплоносителя в период отсутствия водоразбора горячей воды (например,ночью). По причине этого недостатка схема может быть рекомендована к применениютолько при малых расстояниях между термоводозабором и потребителемгеотермальной теплоты.

Схема 1б (рис. 2). Схема отличается отсхемы 1а наличием двухтрубной распределительной сети, в которой циркулируетгеотермальная вода. Подпитка по мере водопотребления осуществляется изоднотрубной транзитной тепловой сети. Суточная неравномерность водопотребленияуравнивается баком-аккумулятором. Схема может быть рекомендована присравнительно большом удалении термоводозабора от потребителя геотермальнойтеплоты.

Рис. 2. Открытая однотрубная геотермальнаясистема горячего водоснабжения с двухтрубной распределительной сетью

1 - геотермальные скважины термоводозабора; 2 - сборныйбак-аккумулятор геотермальной воды; 3 - сетевой насос; 4 -бак-аккумулятор распределительной сети; 5 - двухтрубнаяраспределительная сеть, 6, 7, 8 - сетевой циркуляционный и подпиточныйнасосы распределительной сети; 9 - водоразборный кран; 10 -регулятор слива, 11 - регулятор подпитки.

1.2.Открытые геотермальные системы теплоснабжения с зависимым присоединениемотопления. В зависимости от расположения места сброса схема имеет двемодификации.

Схема 2а (рис. 3).Геотермальная вода параллельно подается на отопление и горячее водоснабжение.После отопительных систем вода сбрасывается вблизи термоводозабора. Транзитнаятепловая сеть имеет двухтрубную прокладку.

Рис. 3. Открытая двухтрубная геотермальная систематеплоснабжения

1 - геотермальная скважина; 2 - бак аккумулятор; 3 - сетевой насос; 4 - отопительные приборы; 5- водоразборный кран.

Схема 2б аналогична работе схемы 2а, но сброс отработанного геотермальноготеплоносителя производится вблизи потребителя. Транзитные подающая и сброснаятепловые сети имеют однотрубную прокладку.

Приведенные схемы не могутбыть применены при несоответствии геотермальной воды нормативным требованиям наводу питьевую и при ее температуре t¢т < t¢г.в + dtтр,

где t¢т -температура термальной воды на устье скважин, °С; dtтр - снижение температуры воды за счет охлаждения при транспортировании,°С; t¢г.в - нормируемая температура воды в системах горячего водоснабжения, °С.

2. Закрытые системы геотермальноготеплоснабжения

2.1.Закрытые геотермальные системы, обеспечивающие только горячее водоснабжение.

В зависимости от расположения места сброса иисточника питьевой воды могут быть использованы три вида схемного решения:

Схема 3а (рис. 4). Геотермальная водаподается на теплообменник ЦТПГ, расположенный вблизи термоводозабора, послечего сбрасывается или закачивается в пласт через скважину обратной закачки.Вода из источника питьевой воды (например, холодной артезианской скважины)нагревается в теплообменнике, транспортируется до потребителя и там разбираетсяна горячее водоснабжение. Суточная неравномерность водопотребления уравниваетсяс помощью бака-аккумулятора. Распределительная сеть выполняется однотрубной.Недостатком здесь также, как и у схемы 2а, является отсутствие циркуляциитеплоносителя в период отсутствия водоразбора.

Рис. 4. Однотрубная закрытая геотермальная системагорячего водоснабжения с источником питьевой воды, расположенным натермоводозаборе

1 - геотермальные скважинытермоводозабора; 2 - сборныйбак-аккумулятор геотермальной воды; 3 -сетевой насос геотермальной воды; 4 -сетевой насос питьевой воды; 5 -сетевой теплообменник; 6 -однотрубная транзитная теплотрасса; 7 -водоразборный кран

При сравнительно большомудалении термоводозабора от потребителя целесообразна схема 3б. Она отличаетсяот схемы 3а наличием двухтрубной распределительной сети с баком-аккумулятором,которая полностью аналогична такой же распределительной сети, примененной всхеме 1б (см. рис. 2). Преимуществомсистемы 3б по сравнению с 3а является возможность осуществления циркуляции враспределительной сети в период отсутствия водоразбора.

Схема 3в (рис. 5). Применение этой схемыцелесообразно при расположении места сброса отработанной геотермальной водывблизи потребителя геотермальной теплоты. В соответствии со схемойгеотермальный теплоноситель по однотрубной транзитной тепловой сети подается втеплообменник ЦТПГ (который расположен вблизи потребителя), после чегосбрасывается. Негеотермальный теплоноситель питьевого качества, циркулируя подвухтрубной распределительной сети, нагревается в теплообменнике ЦТПГ иподается на водоразбор. Подпитка осуществляется из водопровода. Ввидусравнительно большой протяженности тепловой сети, по которой транспортируетсягеотермальная вода, схема 3в может быть рекомендована при отсутствии опасностиинтенсивной коррозии и солеотложения.

Рис. 5. Однотрубная закрытая геотермальная система горячего водоснабжения

1 - геотермальные скважинытермоводозабора; 2 - сборныйбак-аккумулятор геотермальной воды; 3 -однотрубная транзитная теплотрасса; 4 -сетевой теплообменник; 5 - сетевыенасосы; 6 - водоразборный кран; 7 - двухтрубная распределительнаятеплосеть; 8 - сбросная теплосеть; 9 - расширительный бак

Приэксплуатации термоводозабора методом обратной закачки или расположении местасброса вблизи продуктивной скважины целесообразна схема 3г.Эта схема в основном аналогична схеме 3в. Различие их заключается в том, чтоЦТПГ в схеме 3г расположен вблизи термоводозабора, а распределительная сеть(так же, как и в 3в - двухтрубная) имеет транзитный участок, связывающийтермоводозабор с потребителем. Преимуществом данной схемы является малаяпротяженность трубопроводов геотермальной воды, что делает систему менееуязвимой в части коррозии и солеотложения.

2.2.Закрытые геотермальные системы теплоснабжения, обеспечивающие отопление игорячее водоснабжение.

Расположение места сбросавблизи потребителя, а также отсутствие повышенной коррозионной активности исолеотложения делает возможным создание системы с однотрубной транзитнойтепловой сетью для транспортирования геотермальной воды до ЦТПГ, расположенногорядом с потребителем. После ЦТПГ геотермальная вода сбрасывается.Распределительная сеть после ЦТПГ, в зависимости от качества и температуры геотермальноготеплоносителя, может быть четырехтрубной с зависимым присоединением отопления [схема4а (рис. 6)] четырехтрубной снезависимым присоединением отопления [схема 4б (рис. 7)] либо с двухтрубной распределительной сетью инезависимым присоединением отопления (схема 4в).

Рис. 6. Закрытая однотрубная геотермальная систематеплоснабжения с зависимым присоединением отопления (распределительная сетьчетырехтрубная)

1 - геотермальные скважины; 2 - сборный бак-аккумуляторгеотермальной воды; 3 - сетевой насос;4 - однотрубная транзитнаятеплотрасса; 5 - теплообменникгорячего водоснабжения, 6 - регуляторподпитки; 7 - отопительный прибор; 8 - водоразборный кран, 9 - расширительный бак

Рис. 7. Закрытая геотермальная систематеплоснабжения с независимым присоединением отопления

1 - геотермальные скважины; 2 - сборный бак-аккумулятор; 3 - сетевой насос геотермальной воды; 4 - транзитная однотрубная теплосеть; 5 - транзитная сбросная теплосеть; 6 - водоподогреватель горячеговодоснабжения; 7 - отопительныйтеплообменник; 8 - сетевой насосраспределительной сети отопления; 9 -сетевой насос горячего водоснабжения; 10- водоразборный кран; 11 -отопительный прибор; 12 - расширительныйбак

В случае обратной закачкиили возможности сброса вблизи термоводозабора применима схема 4г (рис. 8). Здесьгеотермальная вода поступает в ЦТПГ, расположенный вблизи термоводозабора, гдеотдает свою теплоту негеотермальному теплоносителю в теплообменных аппаратах,после чего закачивается в пласт или сбрасывается. Подготовленныйнегеотермальный теплоноситель транспортируется от потребителя до ЦТПГ и обратнопо двухтрубной распределительной сети, имеющей транзитный участок. В даннойсхеме (как и у всех схем с расположением ЦТПГ вблизи термоводозабора)положительной является малая протяженность трубопроводов тепловой сети,соприкасающихся с геотермальной водой.

Рис. 8. Закрытая двухтрубная геотермальная систематеплоснабжения

1 - геотермальные скважинытермоводозабора; 2 - сборныйбак-аккумулятор геотермальной воды; 3 -сетевой теплообменник; 4 - сетевойнасос геотермальной воды; 5 - сетевойнасос водопроводной воды; 6 -бак-аккумулятор водопроводной воды, 7- регулятор подпитки; 8 -водоразборный кран ГВ; 9 - отопительный прибор

2.3.Закрытые геотермальные системы теплоснабжения, обеспечивающие только отопление.

Принепитьевом качестве геотермального теплоносителя и отсутствии воды питьевогокачества возможно применение систем теплоснабжения, обеспечивающих толькоотопление зданий и сооружений.

Схема 5а (рис. 9). Эта схема двухтрубной системы с зависимымприсоединением отопления применима при отсутствии угрозы интенсивной коррозии исолеотложения. Система обеспечивает только отопление.

Рис. 9. Геотермальная система теплоснабжения сзависимым присоединением отопления (ГВ отсутствует)

1 - геотермальные скважины; 2 - промежуточный бак-аккумуляторгеотермальной воды; 3 - сетевойнасос; 4 - отопительные приборы

При расположении местасброса в отдалении от термоводозабора применима схема 5б. Эта схема отличается от 5а наличием однотрубных подающейи сбросной транзитных тепловых сетей. Распределительная сеть двухтрубная. Системаобеспечивает только отопление.

Предварительный выборпринципиальной схемы с учетом перечисленных факторов может быть произведен спомощью табл. 1. Оборудование этихсистем может быть подобрано с помощью табл.2.

Таблица1

Исходные данные проектирования

Характеристика геотермального теплоносителя

Сброс вблизи объекта теплоснабжения

Обратная закачка или сброс вблизи термоводозабора

Источник питьевой воды - водопровод в населенном пункте

Расположение источника питьевой воды

водопровод в населенном пункте

Вблизи термоводозабора

Характер теплопотребления

ГВ

ГВ и отопление

отопление

ГВ

ГВ и отопление

отопление

ГВ

ГВ и отопление

отопление

Вода:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

питьевого качества

 

 

 

 

непитьевого качества

 

 

4б 4в

 

 

 

 

 

 

 

Таблица2

Оборудование

Свойства геотермального теплоносителя

общие

частные

случайная исходная температура, однократное использование и необходимость сброса

малое устьевое давление и недостаточный дебит скважин

сравни­тельно низкая температура

наличие взве­шенных частиц горных пород

высокое газосо­держание

высокая коррозионная активность

интенсивное солеотложение в трубопрово­дах и обору­довании

наличие вредных веществ выше ПДК

Отопительные приборы повышенной теплоплотности

+

 

 

 

 

 

 

 

Водовоздушные теплообменники

+

 

 

 

 

 

 

 

Теплонасосные установки (ТНУ)

+

 

 

 

 

 

 

 

Промежуточные баки-аккумуляторы геотермальной воды

 

+

 

 

+

 

 

 

Погружные скважинные насосы

 

+

 

 

 

 

 

 

Пиковые котельные

 

 

+

 

 

 

 

 

Гидроциклоны

 

 

 

+

 

 

 

 

Дегазаторы

 

 

 

 

+

 

 

 

Теплообменники водоводяные в антикоррозионном исполнении

 

 

 

 

 

+

 

 

Трубы и арматура в антикоррозионном исполнении

 

 

 

 

 

+

 

 

Дозаторы химреагентов

 

 

 

 

 

+

+

 

Ультразвуковые антинакипные установки

 

 

 

 

 

 

+

 

Установки для обработки сбросной воды

 

 

 

 

 

 

 

+

Б. Принципиальные схемыгеотермальных систем теплоснабжения с повышенной эффективностью использованиягеотермальной теплоты

1. Бессливная система геотермальноготеплоснабжения

При соответствии качествагеотермального теплоносителя требованиям на питьевую воду может быть примененабессливная система геотермального теплоснабжения (рис. 10), обеспечивающая минимальный расходгеотермальной воды на единицу расчетной отопительной нагрузки, равныйсреднечасовому расходу горячего водоснабжения. В этой системе при наименьшемудельном расходе воды (по сравнению со всеми другими схемами) имеют местонаибольшая мощность пикового источника теплоты и наибольший расход топлива.Регулирование отопительной нагрузки системы производится путем постепенногосокращения доли пикового догрева, работающего большую часть отопительногосезона с последующим переходом на пропуски. Эффективность такой системы темвыше, чем больше доля ГВ в суммарной тепловой нагрузке.

Рис. 10. Принципиальная схема бессливной системыгеотермального теплоснабжения

1 - скважина; 2 - система отопления; 3 -система горячего водоснабжения; 4 -пиковая котельная; 5 -бак-аккумулятор; 6 - насос; 7 - регулятор постоянства расхода; 8 - регулятор постоянства температуры; 9- элеватор.

Система работает следующимобразом. Геотермальная вода по однотрубной магистрали от скважины 1 подается к пиковой котельной. Расходэтой воды равен среднечасовому расходу на горячее водоснабжение Gг.в, ав подающем трубопроводе двухтрубной распределительной сети среднечасовой расходсоставляет

Gд.г = Gг.в + Gдоб.,                                                                                              (1)

где Gдоб. - добавочный расходтеплоносителя, равный расходу в обратном трубопроводе распределительной сети иопределяемый по формуле

Gдоб. = .                                                                                 (2)

В пиковой котельной 4 суммарный расход воды Gд.г догревается до t¢т.г и подается в системыотопления 2 через регуляторпостоянства расхода 7 и элеватор 9,а также в системы ГВ 3. Суточнаянеравномерность водопотребления ГВ уравнивается баком-аккумулятором 5, установленным на обратномтрубопроводе распределительной сети, циркуляция в этой сети создается насосом 6.

Возможны три вариантасоотношений между температурой геотермальной воды и нормируемой температуройтеплоносителя в системах ГВ:

а)                                        t¢т < t¢г.в.

Вся отопительная нагрузка ичасть нагрузки ГВ при этом покрывается пиковой котельной. Доля нагрузкигорячего водоснабжения gп, покрываемая пиковойкотельной в расчетном режиме, подсчитывается по формуле

gп = (t¢г.в t¢т)/ (t¢г.в ‑5).                                                                                    (3)

Расчетнаятеплопроизводительность пиковой котельной равна

Q¢п = Q¢об.(a + gпg),                                                                                           (4)

где Q¢об. - расчетная тепловаянагрузка объекта; a, g - доли отопления и горячего водоснабжения врасчетный период.

Пиковая котельная работаеткруглый год. Величина  = 1, значение  определяется по уравнению

,                                                                        (5)

где  - доля нагрузкигорячего водоснабжения, покрываемая пиковой котельной в летнем режиме:

 = (t¢г.в t¢т)/ (t¢г.в tл),                                                                                   (6)

где tл - температура водопроводнойводы летом:

б)                                        t¢т = t¢г.в.

Пиковая котельнаяподбирается на расчетную отопительную нагрузку, т.е. Q¢п = Q¢об. = a и работает в течение всегоотопительного сезона.

Величина = 1, величина  = 0;

в)                                        t¢т > t¢г.в.

В этом случае пиковый догревобеспечивает часть отопительной нагрузки

Q¢п = Q¢об.aс Gг.в(t¢т t¢г.в),                                                                            (7)

Доля пикового догрева дляотопления  определяется по формуле

= .                                                                                                 (8)

Величина  = 0.

Работа пиковой котельнойпродолжается до тех пор, пока вносимое геотермальное водой количество теплотыне станет равным необходимой теплопроизводительности отопительной системы, т.е.

jн = .                                                                                             (9)

2. Геотермальная систематеплохладоснабжения с тепловыми насосами

При технико-экономическомобосновании экономии геотермальной теплоты рекомендуется геотермальная систематеплоснабжения с применением теплонасосных установок (ТНУ). В летний периодтакая система может работать в режиме хладоснабжения.

Теплонасосные установки следуетразмещать на обратной линии геотермальных систем. На рис. 11 показана упрощенная схема с пиковой котельной иТНУ.

Рис. 11. Принципиальная схема системы геотермальноготеплоснабжения с применением пикового догрева и тепловых насосов

1 - скважина; 2 - система отопления; 3 -система горячего водоснабжения; 4 -пиковая котельная; 5 - теплонасоснаяустановка; 6 - бак-аккумулятор; 7 - насос; 8 - конденсаторы; 9 -испарители

Системы геотермальноготеплохладоснабжения могут выполняться централизованными илидецентрализованными.

2.1.Система централизованного теплохладоснабжения с компрессионными тепловыминасосами.

Принципиальная схема системыизображена на рис. 12.

Рис. 12. Система централизованноготеплохладоснабжения с тепловыми насосами

1 - источник; 2 - дегазация; 3 -насосная станция; 4 - транзитнаятеплосеть; 5 - пиковая котельная; 6 - агрегаты теплового насоса; 7 - конденсаторы; 8 - испарители; 9 -циркуляционный насос; 10 - абонентысистемы отопления; 11 - абонентыгорячего водоснабжения; 12 -смеситель системы отопления; 13 -смеситель горячего водоснабжения; П, О - прямая и обратная вода системыотопления; Г - линия горячего водоснабжения; В - вентили (задвижки)

В этой системе при работе в режиме теплоснабжения:

а) трехтрубная тепловая сеть- открыты вентили В1, В9, В11, B12, B6, В3, В147, B10, В17; закрыты вентили В4, B5, B8, B13, B15, B16. Вентиль В2закрыт в период работы пиковой котельной;

б) двухтрубная тепловая сеть- открыты вентили В1, В9, В11, B12, B6, В3, В7,B13,B17;закрыты вентили В4, B5, B8, В10, B14, B15, B16.

При работе в режимехладоснабжения открыты вентили В4, В5, B17, B8, B11, В14, B10, (или B14, B15); закрыты вентили B1, B15 (или В10), B12, B13, В6, В3,B7,B916.

При работе в режиметеплоснабжения с низкотемпературными источниками теплоты (t¢т < t¢о), открыты вентили B1, B9, В11, B12, B13, B16, B6, В3, B177; закрыты вентили В10, B15, В14, В4,B5,B8.

Примечание: При достаточном дебите термоводозабора возможен режимработы с закрытым вентилем В12.

2.2.Система децентрализованного теплохладоснабжения с компрессионными тепловыминасосами.

Принципиальная схема этойсистемы изображена на рис. 13. Приработе в режиме теплоснабжения открыты вентили B1, В11, B12,B63, B10, В7; закрыты вентили В8, В4,B5,B9;вентиль В2 закрыт в период работы пиковой котельной. При работе врежиме хладоснабжения открыты вентили B1, B8, B5,B9, В4; закрыты вентили B6, В3, В710, В11, B12.

Рис. 13. Система децентрализованноготеплохладоснабжения с тепловыми насосами

1 - источник; 2 - дегазация; 3 - насоснаястанция; 4 - транзитная теплосеть; 5 -пиковая котельная; 6 - агрегатытеплового насоса; 7 - конденсаторы; 8 - испарители; 9 - насос; 10 - системаотопления и охлаждения; 11 - системагорячего водоснабжения; 12 -смеситель системы отопления; 13 - смесительсистемы горячего водоснабжения; П, О - прямая и обратная вода системыотопления; Г - линия горячего водоснабжения;В - вентили (задвижки)

Распределительные сети вцентрализованных системах при работе только в режиме теплоснабжения являются2-трубными. При работе по летнему режиму - 3-трубными (прямая и обратная линиихолодной воды и линия горячего водоснабжения) или 4-трубными (с циркуляционнойлинией ГВ).

Распределительные сети вдецентрализованных системах представляют собой в основном однотрубнуюпрокладку, за исключением участков между абонентами, если ТНУ установлены нагрупповом вводе.

Эффективность работытепловых насосов возрастает при использовании низкотемпературных отопительныхсистем, а также за счет последовательно-противоточного включения несколькихагрегатов.

Соотношение расходовнагреваемой в конденсаторах ТНУ воды Gк и сбрасываемой черезиспарители Gи определяется по формуле

,                                                                                           (10)

где t¢к и t¢c - расчетные температуры водына выходе из конденсаторов и испарителей (сброс), °С; величина t¢cпринимается 5 - 25 °С; t¢о - расчетнаятемпература обратной воды в тепловой сети после систем отопления, °С; m - отопительный коэффициентТНУ, при ориентировочных расчетах принимается m = 3¸4.

Ориентировочнаяустановленная мощность ТНУ Nт.н и годовой расходэлектроэнергии Рт.нопределяются по формулам:

Nт.н = (vт.н q¢от.)/m                                                                                              (11)

и

Рт.н = (q¢от.Тсез.jср.)/mср.                                                                              (12)

где vт.н и  - доля расчетной и среднегодовой тепловоймощности теплового насоса соответственно; mср. - среднегодовойотопительный коэффициент ТНУ; Тсез.- продолжительность отопительного сезона; jср. - среднегодовой коэффициентотпуска теплоты, который можно вычислить по формуле (3) п. 2.6. Норм.

3. Открытая геотермальная система с комбинациейводяного и воздушного отопления

При исходных условияхпроектирования аналогичных предыдущему пункту и высоком качестве геотермальнойводы может быть рекомендована открытая геотермальная система теплоснабжения споследовательным включением водяного и воздушного отопления (рис. 14).

Рис. 14. Принципиальная схема системыгеотермального теплоснабжения с комбинированным использованием систем водяногои воздушного отопления

1 - геотермальная скважина; 2 - пиковая котельная; 3 - система водяного отопления; 4 - система воздушного отопления; 5 и 6- калориферы первой и второй ступени подогрева; 7 - водоразборный кран ГВ; 8- бак-аккумулятор ГВ

В соответствии со схемойгеотермальная вода из скважины 1направляется параллельно в системы ГВ 7и отопления. Вода, поступающая на отопление, проходит пиковый догрев 2 и затем подается в системы водяногоотопления 3 и параллельно вкалориферы второго подогрева 6системы воздушного отопления 4.Обратная вода после калориферов второго подогрева 6 и систем водяного отопления 3поступает в калориферы первого подогрева 5и затем сбрасывается. Наличие пикового догрева в схеме не является обязательными зависит от величины t¢т.

Регулирование системыпроизводится путем уменьшения доли пикового догрева с переходом на пропуски приего отключении. Если пиковаякотельная отсутствует или нежелательно переходить на ранние пропуски, то можетпроизводиться качественное регулирование путем подмешивания обратной воды. Сучетом циркуляционной линии ГВ распределительные сети имеют четырехтрубнуюпрокладку.

Уравнение теплового балансаотопительных установок системы описывается выражением

(1 ‑ aв) q¢от+ q¢в = с (G¢в + G¢2п) (t¢т.г t¢с),                                                    (13)

где aв - доля систем воздушного отопления в общейрасчетной отопительной нагрузке объекта; q¢от- расчетная отопительная нагрузка объекта, МВт; q¢в - расчетнаятеплопроизводительность систем воздушного отопления, МВт;

G¢в =  ¾                                                                                           (14)

расчетный расход геотермальной воды в водяныхсистемах отопления;

G¢2п =  ¾                                                                                          (15)

расчетный расход воды через калориферы второгоподогрева; Q¢2п - расчетная нагрузка итемпература обратной воды калориферов 2-го подогрева.

Применение схемы,представленной на рис. 14. возможно только при t¢т ³ t¢г.в + dt, где dt - снижение температурыгеотермального теплоносителя из-за теплопотерь при транспортировании. Принизкой t¢т схема может применяться безГВ.

4. Комплексные геотермальные системытеплоснабжения

Комплексные геотермальныесистемы теплоснабжения могут охватывать отопление гражданских зданий и,например, весенних теплиц, отопление гражданских, промышленных зданий иобеспечение технологических нужд производств(автомойки, прачечные и пр.) а также отопление теплиц и горячее водоснабжениегражданских и производственных зданий; они способны обеспечить существенноеповышение технико-экономических показателей термоводозаборов с одновременнымдостижением дополнительного социального эффекта.

Выбор принципиальной схемыкомплексной системы теплоснабжения, как и у всякой геотермальной системы,зависит от ряда исходных природных данных, уже рассмотренных ранее.

4.1.Комплексные геотермальные системы теплоснабжения, обеспечивающие отоплениетеплиц и горячее водоснабжение (ГВ) гражданских и промышленных зданий.

Принципиальные схемыкомплексных систем, обеспечивающих отопление теплиц и горячее водоснабжениедругих объектов (в том числе и на технологические нужды), изображены на рис. 15 и 16.

Рис. 15. Комплексная двухтрубная геотермальнаясистема теплоснабжения с пиковой котельной

1 - геотермальные скважины; 2 - промежуточная сборная емкость; 3 - насосная станция; 4 - отопление тепличного комбината; 5 - насосная станция обратной закачки; 6 - скважины обратной закачки; 7 - сетевой теплообменник; 8 - сетевые насосы; 9 - подпиточный насос; 10- регулятор подпитки; 11 - сетевойбак-аккумулятор; 12 - водоразборныйкран; 13 - пиковая котельная; 14 - регулирующие задвижки; 15 - регулятор

Рис. 16. Комплексная двухтрубная геотермальнаясистема теплоснабжения с ТНУ

1 - геотермальные скважины; 2 - промежуточная емкость; 3 - насосная станция; 4 - отопление тепличного комбината; 5 - насосная станция обратной закачки; 6 - скважины обратной закачки; 7 - сетевой теплообменник; 8 - испарители ТНУ; 9 - конденсаторы ТНУ; 10 -сетевые насосы; 11 - подпиточныйнасос; 12 - регулятор подпитки; 13 - водоразборный кран; 14 - сетевой бак-аккумулятор; 15 - регулирующие задвижки; 16 - регулятор

Наличие транзитного участкараспределительных двухтрубных сетей связано с необходимостью расположения ЦТПГна термоводозаборе ввиду обратной закачки (в другом случае это может быть местосброса). Системы различаются лишь видом пикового источника теплоты. В схеме на рис. 15 таким источником служит пиковаякотельная, работающая на органическом топливе и расположенная в населенномпункте вблизи потребителя ГВ. В схеме рис.16 эту функцию выполняет теплонасосная установка (ТНУ), необходимостьрасположения которой на термоводозаборе при данных условиях сброса (обратнойзакачке) очевидна.

Подобные системы могут бытьприменены в тех случаях, когда геотермальный теплоноситель не отличаетсяповышенной коррозионной активностью, но его качество не соответствуеттребованиям, предъявляемым к питьевой воде. При этом источником питьевой водыслужит водопровод населенного пункта.

При других исходных условияхвозможны и другие схемные решения подобных комплексных систем. Например,возможно создание закрытой комплексной системы с однотрубной тепловой сетью ГВ(рис. 17) при наличии вблизитермоводозабора источника питьевой воды и места сброса.

Рис. 17. Комплексная однотрубная закрытаягеотермальная система теплоснабжения с ТНУ.

1 - геотермальные скважины; 2 - промежуточная емкость; 3 - сетевая насосная станция; 4 -тепличный комбинат; 5 - насосная станция обратной закачки; 6 - скважины обратной закачки; 7 - сетевой теплообменник ГВ; 8 и 9- испарители и конденсаторы ТНУ; 10 -однотрубная транзитная теплосеть; 11 -сетевой бак-аккумулятор; 12 и 13 - сетевой и циркуляционный насосы; 14 - водоразборный кран; 15 - регулирующие задвижки; 16 - регулятор

При расположении местасброса близ потребителей геотермальной теплоты ЦТПГ может быть расположен внаселенном пункте. Однако такое его расположение удлиняет протяженностьтепловой сети, по которой циркулирует геотермальный теплоноситель, что нежелательноиз-за распространенной повышенной коррозионной активности геотермальной воды.Создание систем, аналогичных приведенным, возможно также при независимомприсоединении системы отопления тепличного комбината.

Учитывая регулированиеотопительной нагрузки тепличного комбината (см. разд. 5 Норм),в годовом цикле работы изображенных комплексных схем можно выделить три режимаэксплуатации в зависимости от коэффициента отпуска теплоты на отопление j:

в летний период (j = 0) термоводозабор имеет постоянный дебитгеотермальной воды, обеспечивающий тепловую нагрузку ГВ;

с наступлением отопительногопериода до включения пикового догрева (j < jп) дебит термоводозаборарегулируется в зависимости от нагрузки отопления и полностью обеспечиваетгеотермальной теплотой потребности отопления и ГВ;

при низких температурахнаружного воздуха (j ³ jп) дебит термоводозаборапостоянен, равен максимальному и обеспечивает полностью потребность в теплотеотопления теплиц, в то время как на нужды ГВ теплоты не хватает. Нехваткагеотермальной теплоты на нужды ГВ компенсируется пиковым догревом.Регулирование производится изменением тепловой мощности пикового источникатеплоты.

При проектированиикомплексных систем геотермального теплоснабжения, обеспечивающих отоплениетеплицы и ГВ зданий, за расчетные условия следует принимать расчетный режимэксплуатации системы отопления теплицы, т.е. при коэффициенте отпуска теплотына отопление j = 1.

Установленная тепловаямощность пикового источника теплоты Q¢п определяется при этом поформуле

Q¢п = с Gг.в(t¢г.в tрг.в),                                                                                                (16)

где с - удельнаятеплоемкость геотермального теплоносителя, Дж/кг×°С); Gг.в - среднесуточный расход питьевой воды в системе ГВ,кг/с; t¢г.в - расчетная начальнаятемпература водопроводной воды в системе ГВ после пикового догрева, °С; tрг.в = t¢оDt¢т.о - расчетная температураводопроводной воды системы ГВ после сетевого теплообменника, °С; t¢о -расчетная температура обратной воды в сети после системы отопления теплицы, °С, Dt¢т.о - разность температуртеплоносителей на «горячем» конце противоточного теплообменника в расчетномрежиме (рекомендуется выбирать Dt¢т.о = 5¸10°С).

Значение коэффициентаотпуска теплоты jп, соответствующее включению(выключению) пикового догрева, следует определять по формуле

jп = ,                                                                                         (17)

где

e =  ¾                                                                                                 (18)

ориентировочный коэффициент эффективноститеплообменного аппарата системы ГВ в расчетном режиме; tвод - расчетная температураводопроводной воды, поступающей в систему ГВ на подпитку, °С; t¢т - расчетная температурагеотермальной воды, °С.

Температура наружноговоздуха tп.н, соответствующая jп, при которой долженвключаться (выключаться) пиковый догрев, определяется по формуле

tп.н = ,                                                                                      (19)

где tв -температура внутреннего воздуха теплиц, °С; t¢н -расчетная температура наружного воздуха, °С.

График регулированиятепловой мощности пикового источника теплоты Qп, МВт, следует строить, пользуясь зависимостью

Qп = Q¢п = e с Gг.в(1 ‑ j)(t¢тt¢о),                                                                    (20)

где j - текущий коэффициент отпуска теплоты.

График общего расхода геотермального теплоносителяв режиме регулирования дебита термоводозабора следует строить по формуле

j = ,                           (21)

где Gт -текущий расход геотермальной воды, кг/с; Ки F -коэффициент теплопередачи в расчетном режиме (Вт/м2×°С) и площадь поверхности нагреватеплообменного аппарата ГВ (м2).

Для этого, подставляя в (21)значения текущего расхода Gт£ G¢т, получим соответствующиезначения j £ jп. Затем, отложив по осиабсцисс вычисленные значения j, а по оси ординат -принятые значения Gт, получаем искомый график. При этомрасход теплоносителя в летнем режиме (при j = 0) определяется графически.

Произведение KF характеризует конструктивныеособенности и размеры теплообменного аппарата и вычисляется по формуле

 при Gг.в / G¢т ¹ 1.                                              (22)

или

 при Gг.в / G¢т = 1.                                                                          (23)

График температуры сброснойгеотермальной воды tс(j) (необходимый для определения количестватеплоты, возвращаемой в водоносный пласт при обратной закачке) следует строитьпо следующим расчетным зависимостям:

для систем с пиковойкотельной в режиме максимального дебита термоводозабора и работы пиковогодогрева (т.е. при jп £ j)

tс = t¢тj (tт t¢о) ‑ {e [t¢тtвод.j (t¢т t¢о)]} -                                        (24)

для тех же систем в режиме регулирования дебитатермоводозабора (т. е. при j < jп), а также для систем с ТНУво всем диапазоне изменения j

tс = t¢т [jG¢т (t¢т t¢о) + Gг.в (t¢г.в tвод.)] ¾                                              (25)

для любого пикового источника теплоты при выключеннойсистеме отопления теплиц (j = 0);

tс = t¢т (t¢г.в tвод.).                                                                                    (26)

Во всех случаях текущийрасход теплоносителя определяется по графику, построенному по формуле (21). Примеры укрупненного расчетаописанных комплексных геотермальных систем теплоснабжения изложены в рекомендуемомприл.6.

приложение 4
Рекомендуемое

Примеры расчета коэффициента эффективности для различных системгеотермального теплоснабжения

В рассматриваемых нижепримерах доли расчетного дебита геотермальной воды, расходуемой соответственнона отопление a, вентиляцию b и горячее водоснабжение g,принимаются исходя из условных соотношений нагрузок.

Общие исходные данные длярассматриваемых примеров:

температура геотермальнойводы t¢т =65 °С;

расчетная температура воды,идущей на отопление, t¢г = var;

расчетная температураобратной воды после систем отопления t¢о =40 °С;

расчетная температуранаружного воздуха для отопления t¢н = ‑13 °С;

продолжительностьотопительного сезона Тсез. = 160 сут;

месторождение пластовоготипа, пласт полуограниченный с lп = 5 км;

расчетная нагрузка наотопление Q¢от = 0,81 МВт;

расчетная нагрузка нагорячее водоснабжение Q¢г.в = 0,35 МВт;

центральное регулированиетемпературы теплоносителя в тепловых сетях - качественное, путем подмешиваниясбросной воды к горячей.

А. Открытая двухтрубная геотермальная систематеплоснабжения с присоединением систем ГВ к подающему трубопроводу (т.е.параллельная подача геотермального теплоносителя на отопление и горячееводоснабжение)

1. Удельный расходгеотермальной воды, приходящей на 1 МВт расчетной тепловой нагрузки,определяется по формуле (12) Норм

= 7,9 кг/с.

2. Доля расчетного дебитагеотермальной воды, расходуемой на отопление, определяется по формуле (9) Норм a = 0,7 × 103/4,19 × 7,9 (65 ‑ 40) = 0,85.

То же, на горячееводоснабжение получим из формулы (14)Норм: g = 1 - 0,85 = 0,15.

3. Степень относительногоиспользования максимума нагрузки определяется по формулам табл. 1 Норм: на отопление

,

где jсp.от. - среднеотопительныйкоэффициент отпуска теплоты, определяемый по формуле (3) п 2.6 Норм.

Пусть jсp.от.= 0,52, тогда Zот. = (160 × 24 × 0,52)/8500 = 0,23;

на горячее водоснабжение Zг.в = (5500 +0,35 × 160 × 24)/8500 = 0,805.

4. Коэффициент использованияскважины определяется по формулам табл. 1Норм: для отопления

 = 0,173;

для горячего водоснабжения  = (6800 +0,2 × 160 ´ 24)/8500 = 0,89.

5. Средневзвешенная величинакоэффициента использования скважины по формуле (13) Норм  = 0,85 × 0,17 + 0,15 ´ 0,89 = 0,28.

6. Степень относительногоувеличения расчетного дебита скважины в целом для объекта определяется приизвестном  = 0,28 дляполуограниченного пласта с lп =5 км по рис. 1 - zoб.= 1,55.

7. Степень относительногосрабатывания температурного перепада определяется по формулам:

на отопление

iот. = (t¢г t¢о)/ (t¢т ‑ 5), t¢г = t¢т = 65 °С;

iот. = (65 ‑40)/ (65 ‑ 5) = 0,417;

на горячее водоснабжение iг.в = 1 (так как t¢г.в = t¢т).

8. Коэффициент эффективностигеотермального теплоснабжения для данной схемы определяется по формуле (8) Норм = (0,85 × 0,417 × 0,23 + 0,15 × 1 × 0,805) 1,55 = 0,31.

Б. Зависимая система отопления с пиковымдогревом геотермального теплоносителя

t¢т.г = 100 °С,

1                                                                 = 4 кг/с,

2.                                                                 = 0,7,

g = 1 ‑ 0,7 = 0,3.

3. Коэффициент отпускатеплоты, соответствующий моменту отключения пикового догрева, определяется поформуле (7) Норм jп.от. = (65 ‑ 18 ‑5)/(100 ‑ 18 ‑ 5) = 0,545.

4. Пусть коэффициент отпускатеплоты, соответствующий моменту окончания отопительного сезона jк = 0,27.

5. Ориентировочнаяпродолжительность работы пикового догрева Тп(сут) определяем по формуле (4) Норм:

,

где А и В - эмпирические коэффициенты, определяемыесоответственно по графикам рис. 3 и 4. При t¢н = ‑13°С; А = 0,04; В = 0,6. Тогда Тн = (1 ‑ 0,545)1/0,6/0,04= 57,5 сут.

6. Относительный коэффициентотпуска теплоты определяется по формуле (5)Норм  = (0,545 + 0,27)/(2 × 0,545) = 0,75.

7. Температура сброснойводы, соответствующая моменту отключения пикового догрева, приближенноопределяется по формуле

tсп = jп (t¢о tв ‑ 5) + (tв + 5),

tсп = 0,545 (40 ‑ 18 ‑ 5) + (18 + 5) = 32,3°С.

8. Коэффициент использованияскважины при отоплении определяется по формуле из табл. 1 Норм

 = 0,365;

9. Доля пикового догрева наотопление определяется по графикам рис. 2Норм. При

 = 0,45

и

t¢т.гt¢с = 100 ‑ 40 = 60 °C,

dн = 0,11.

10. Степень относительногосрабатывания температурного перепада:

для систем отопления iот. = (100 ‑ 40)/(65 ‑5) = 1;

для систем горячего водоснабженияiг.в = 1.

11. Средневзвешеннаявеличина коэффициента использования скважины определяется по формуле (13) Норм  = 0,7 × 0,365 + 0,3 × 0,89 = 0,523, = 0,89 (см. предыдущий пример).

12. По рис. 1 определяем zoб.= 1,16.

13. Коэффициентэффективности геотермального теплоснабжения объекта равен  = [0,7 × 1 × 0,23(1 ‑ 0,11) + 0,3 × 1 ´ 0,805] 1,16 = 0,446.

ПРИЛОЖЕНИЕ5
Обязательное

Пример подбора отопительных приборов и построение графиковрегулирования геотермальных систем отопления

Ниже приведен пример расчетатребуемого номинального теплового потока отопительного прибора геотермальнойсистемы отопления, устанавливаемого в помещении.

Исходные данные:

расчетная мощность прибора Q = 1000 Вт;

расчетная температурагорячей воды  = 80 °С;

расчетная температуравнутреннего воздуха в помещении tв =18 °С.

1. Зададимся расчетнойтемпературой обратной воды  = 35 °С.

2. Определяем расчетнуюстепень срабатывания теплового потенциала теплоносителя при заданных условияхпо формуле (17) t¢= (80 ‑ 35) / (80 ‑18) = 0,73.

Поскольку t¢ > 0,4, расчет следуетвести по формуле (18).

3. Определим расчетныйрасход теплоносителя через отопительный прибор

 кг/с.

4. Выбираем типотопительного прибора - конвектор КН-20 «Комфорт» (n = 0,35; p =0,07) и по формуле (20) вычисляемрасчетный среднестепенной температурный напор.

 °C.

Для вычисления Dtст можно также воспользоваться программой 1 прил.7.

5. Определим значения  и  по формулам (21) и (19):

 = 0,005/0,1 = 0,05;  = 33,9/70 = 0,48.

6. Определим по формуле (18) номинальный тепловой потокотопительного прибора, который необходимо установить в данном помещении: Qí = 1000/0,481,35× 0,050,07= 3322 Вт.

Сопоставление полученногорезультата с паспортными данными на КН-20 показывает, что в данном случае дляпокрытия расчетных теплопотерь следует установить 3 прибора КН-20 - 2,0,имеющих длину оребренной части 700 мм или 2 прибора кн-20 - 2,9 с длиной оребренной части 1000 мм.

7. В тех случаях, когдаполученное в результате расчета количество приборов по конструктивнымсоображениям в помещении размещено быть не может, расчет следует повторить,увеличив расчетную температуру обратной воды: 40; 45; 50 °C и т.д.

Примечание: Номинальный тепловой поток Qнотопительного прибора, который необходимо установить в помещении, можно такжеопределять, пользуясь программой № 2 рекомендуемого прил.7.

Для построения графика количественногорегулирования отопительной нагрузки вначале определим величину c, воспользуясь формулой (29) или программой 3 рекомендуемого прил.7.

 

Далее, пользуясь формулой (28) или программой 4, а также формулой(30), построим графики расходатеплоносителя и температуры обратной воды системы отопления (см. рис. 1 и 2).

Рис. 1. График расхода теплоносителя при количественном регулированииотопительной нагрузки ( = 80°С,  = 35°С, tв = 18°С)

Рис. 2. График температуры обратной воды при количественномрегулировании отопительной нагрузки ( = 80 °С,  = 35°С, tв = 18 °С)

приложение 6
Рекомендуемое

Пример расчета комплексной системы геотермального теплоснабжения

Определим основныетехнические показатели комплексной системы геотермального теплоснабжения,обеспечивающей отопление теплицы и горячее водоснабжение зданий (см. рис. 15-16рекомендуемого прил. 3), которые необходимы для технико-экономических расчетов.

Исходные данные:

температура термальной воды t¢т = 90 °C;

расчетная температураобратной воды системы отопления теплицы t¢o = 50 °C;

расчетная температуранаружного воздуха t¢н = ‑ 22°С;

температура водопроводнойводы tвод. = 10 °C;

температура внутреннеговоздуха в теплице tв =18°С;

расчетный дебитгеотермальной воды термоводозабора G¢т = 139 кг/с;

расчетная начальнаятемпература нагреваемой воды в системе ГВ после ЦТПГ t¢г.в = 62 °C;

расчетный среднесуточныйрасход воды в системе ГВ Gг.в = 75 кг/с.

1. Зададимся расчетнойтемпературой водопроводной воды после теплообменного аппарата

 = 50 ‑ 5 = 45 °С

(см. рекомендуемое прил.3).

2. Требуемый коэффициентэффективности теплообменного аппарата ГВ определим по формуле (18) рекомендуемого прил. 3.

e = (45 ‑ 10)/(50 ‑ 10) = 0,88.

3. Произведение KF, характеризующееконструкцию и размеры теплообменного аппарата, в соответствии с формулой (22) рекомендуемого прил. 3 равно:

 = 1,01 × 106 Вт/°С

(т.е. например при К = 1000 Вт/(м2×°С), F = 1010 м2).

4. Установленная тепловаямощность пикового источника теплоты определяется по формуле (16) рекомендуемого прил. 3. Q¢п = 4,19 × 103× 75 [62 ‑ 10 ‑0,88 (50 ‑ 10)] = 5,2 МВт.

5. Значение коэффициентаотпуска теплоты, соответствующее включению (отключению) пикового догрева,определяется по формуле (17)рекомендуемого прил. 3.

jп = ,

а соответствующая jп температура наружноговоздуха tн.п по формуле (19) того же приложения

tп.н =  = -2,7 °С.

6. В соответствии с даннымиклиматологии (г. Грозный Чечено-Ингушской АССР) продолжительность работыпикового догрева (при tн £ ‑2,7 °С) составит 1457 часов » 61 сут.

Годовую выработку теплотыдля пикового догрева можно установить, определив площадь, описанную графикомгодовой выработки теплоты (рис. 1), которая в данном случае равна 8100 ГДж/год.При среднем к. п. д. пиковой котельной 0,7 для выработки этого количестватеплоты потребуется 1421 т у. т. В системе с теплонасосной установкой расход электроэнергиив ТНУ при среднем коэффициенте преобразования 3,5 составит Э = 8100/3,5 = 2314ГДж/год.

Рис. 1. График продолжительности тепловой нагрузки пикового источникатеплоты

Годовой расходгеотермального теплоносителя можно определить, установив площадь, описаннуюграфиком продолжительности расхода геотермального теплоносителя (см. рис. 2),который построен на основании графика регулирования Gт(j) по формуле (21)рекомендуемого прил. 3. В рассматриваемом случае годовой расход теплоносителясоставляет 2,6 × 106 т/год.

Рис. 2. График продолжительности расхода геотермального теплоносителя

График температуры сброснойгеотермальной воды (необходимый для расчета пластовой циркуляционной системы),построенный по соответствующим зависимостям, приведенным в рекомендуемом прил.3, представлен на рис. 3. Температура сбросной воды в летний периодэксплуатации равна 16,1 °С, в расчетный период всистеме с пиковой котельной t¢с =31°С, в системе с ТНУ - 22 °С.

Рис. 3. Температура сбросной геотермальной воды

¾¾¾ комплексная система с пиковой котельной; ¾ ¾ ¾ то же сНТУ.

ПРИЛОЖЕНИЕ 7
Рекомендуемое

Прикладные программы для расчетов элементов геотермальных системтеплоснабжения на микроЭВМ

Ниже приведены программы и инструкции к ним длявычислений по некоторым расчетным зависимостям данных норм намикрокалькуляторах Б3-34, МК-54, МК-56 и МК-61. Отдельные операции,обозначенные на этих типах машин по-разному, с целью унификации даны вобозначениях машины Б3-34.

1. Вычисление расчетного среднестепенноготемпературного напора (формула 20)

Программа 1

Адрес

Команда

Код

Адрес

Команда

Код

Адрес

Команда

Код

00

ИП1

61

12

ИП5

65

24

-

11

01

ИП2

62

13

Fxy

24

25

ИП4

64

02

-

11

14

П5

45

26

¸

13

03

ИП0

60

15

ИП2

62

27

F1/X

23

04

X

12

16

ИП3

63

28

П7

47

05

П4

44

17

-

11

29

ИП0

60

06

ИП1

61

18

П6

46

30

1

01

07

ИП3

63

19

ИП0

60

31

+

10

08

-

11

20

/ - /

0L

32

F1/X

23

09

П5

45

21

ИП6

66

33

ИП7

67

10

ИП0

60

22

Fxу

24

34

Fxу

24

11

/ - /

0L

23

ИП5

65

35

С/П

50

Инструкция к программе 1

Содержание

Набрать число

Выполнить команду

Результат

п. 1. Ввести программу 1

 

 

 

п. 2 Занести в память исходные

п

П0

 

данные

П1

 

 

П2

 

 

tв

П3

 

п. 3. Вычислить Dtст.

 

В/О С/П

Значение Dtст. в регистре Х

2. Вычисление номинальноготеплового потока отопительных приборов геотермальных систем отопления

Программа 2

Адрес

Команда

Код

Адрес

Команда

Код

Адрес

Команда

Код

00

ИП1

61

21

ИП6

66

42

ИП7

67

01

ИП2

62

22

Fxу

24

43

Fxу

24

02

-

11

23

ИП5

65

44

П7

47

03

ИП0

60

24

-

11

45

ИП8

68

04

X

12

25

ИП4

64

46

0

00

05

П4

44

26

¸

13

47

 

0-

06

ИП1

61

27

F1/X

23

48

1

01

07

ИП3

63

28

П7

47

49

¸

13

08

-

11

29

ИП0

60

50

П4

44

09

П5

45

30

1

01

51

ИП9

69

10

ИП0

60

31

+

10

52

ИП4

64

11

/ - /

0L

32

F1/X

23

53

Fxу

24

12

ИП5

65

33

ИП7

67

54

ИП7

67

13

Fxу

24

34

Fxу

24

55

X

12

14

П5

45

35

7

07

56

ИПа

6

15

ИП2

62

36

0

00

57

¸

13

16

ИП3

63

37

¸

13

58

F1/X

23

17

-

11

38

П7

47

59

СП

50

18

П6

46

39

ИП0

60

 

 

 

19

ИП0

60

40

1

01

 

 

 

20

/ - /

0L

41

+

10

 

 

 

Инструкция к программе 2

Содержание

Набрать число

Выполнить команду

Результат

п. 1. Ввести программу 2

 

 

 

п. 2 Занести в память исходные

п

П0

 

данные

П1

 

 

П2

 

 

tв

П3

 

 

Gп

П8

 

 

p

П9

 

 

Q

Па

 

п. 3. Вычислить Qн

 

В/О С/П

Значение Qн в регистре Х

3. Вычисление показателя c для построения графиковколичественного регулирования отопительной нагрузки

(формула 29)

Программа 3

Адрес

Команда

Код

Адрес

Команда

Код

Адрес

Команда

Код

00

ИП1

61

24

ИП8

68

48

¸

13

01

ИП2

62

25

Fxу

24

49

F1/X

23

02

+

10

26

П7

47

50

Fln

18

03

2

02

27

ИП1

61

51

Пс

4C

04

¸

13

28

ИП2

62

52

1

01

05

/ - /

0L

29

-

11

53

ИП4

64

06

ИП0

60

30

П6

46

54

-

11

07

+

10

31

ИП9

69

55

F1/X

23

08

П5

45

32

ИП6

66

56

ИПс

6C

09

ИП0

60

33

Fxу

24

57

X

12

10

ИП1

61

34

Па

4-

58

ИП5

65

11

-

11

35

ИП7

67

59

+

10

12

ИП5

65

36

-

11

60

F1/X

23

13

¸

13

37

Пв

4L

61

Пс

4C

14

F1/X

23

38

ИП9

69

62

0

00

15

Fln

18

39

0

00

63

,

0-

16

П5

45

40

,

0-

64

5

05

17

ИП0

60

41

5

05

65

Fln

18

18

ИП2

62

42

Fxу

 

66

ИПс

6C

19

-

11

43

ИПа

6-

67

Х

12

20

П8

48

44

Х

12

68

С/П

50

21

ип3

63

45

ИП7

67

 

 

 

22

/ - /

0L

46

-

11

 

 

 

23

П9

49

47

ИП6

66

 

 

 

Инструкция к программе 3

Содержание

Набрать число

Выполнить команду

Результат

п. 1. Ввести программу 3

 

 

 

п. 2 Занести в память постоянные

t¢г

П0

 

исходные данные

t¢о

П1

 

 

tв

П2

 

 

п

П3

 

 

p

П4

 

п. 3. Вычислить c

 

В/О С/П

c в регистре Х

4. Построение графика расходатеплоносителя при количественном регулировании отопительной нагрузки (формула 28)

Программа 4

Адрес

Команда

Код

Адрес

Команда

Код

Адрес

Команда

Кол

00

П0

40

09

ИП2

62

18

/ - /

0L

01

ИП1

61

10

ИП3

63

19

ИП6

66

02

ИП2

62

11

-

11

20

+

10

03

-

11

12

П7

47

21

ИП5

65

04

П5

45

13

ИП4

64

22

¸

13

05

ИП1

61

14

ИП0

60

23

F1/X

23

06

ИП3

63

15

Fxу

24

24

ИП0

60

07

-

11

16

ИП7

67

25

X

12

08

П6

46

17

X

12

26

С/П

50

Инструкция к программе 4

Содержание

Набрать число

Выполнить команду

Результат

п. 1. Ввести программу 4

 

 

 

п. 2. Занести в память постоянные

t¢г

П1

 

исходные данные

t¢о

П2

 

 

tв

П3

 

 

c

П4

 

п. 3. Определить очередное значение

очередное значение j

В/О С/П

c в регистре Х

п. 4. Для определения следующего значения  - к п. 3

 

 

 

5. Построение графикарегулирования расхода геотермальной воды в комплексной системе геотермальноготеплоснабжения (формула 21рекомендуемого прил. 3)

Программа 5

Адрес

Команда

Код

Адрес

Команда

Код

Адрес

Команда

Код

00

П9

49

21

¸

13

42

X

12

01

ИП7

67

22

х

16

43

/ - /

OL

02

ИП5

65

23

Пс

4С

44

ИПа

6-

03

-

11

24

ИП5

65

45

+

10

04

ИП9

69

25

ИПб

66

46

Пd

05

X

12

26

-

11

47

01

01

06

ИП0

60

27

ИП0

60

48

ИПс

6С

07

X

12

28

X

12

49

-

11

08

Па

4-

29

ИП3

63

50

Пв

4L

09

ИП3

63

30

х

12

51

ИП7

67

10

F1/X

23

31

Пd

52

ИП8

68

11

Пв

4L

32

ИП7

67

53

-

11

12

ИП9

69

33

ИП6

66

54

ИП0

60

13

F1/X

23

34

-

11

55

Х

12

14

ИПв

6L

35

ИП0

60

56

ИП4

64

15

-

11

36

х

12

57

Х

12

16

ИП1

61

37

ИП9

69

58

ипв

6L

17

X

12

38

Х

12

59

х

12

18

ИП2

62

39

ИПd

60

ИПd

19

X

12

40

-

11

61

¸

13

20

ИП0

60

41

ИПс

6C

62

F1/X

23

 

 

 

 

 

 

63

С/П

50

Инструкция к программе 5

Содержание

Набрать число

Выполнить команды

Результат

п. 1. Ввести программу 5

 

 

 

п. 2. Занести в память постоянные

с

П0

 

исходные данные

К

П1

 

 

F

П2

 

 

Gг.в

П3

 

 

G¢т

П4

 

 

t¢г.в

П5

 

 

tвод.

П6

 

 

t¢т

П7

 

 

t¢o

П8

 

п. 3. Определить очередное значение j

очередное значение Gт

В/О С/П

j в per. Х

п. 4. Для определения следующего значения j - к п. 3

 

 

 

 

3
Мне нравится
Комментировать Добавить в закладки

Комментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи.

Пожалуйста зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.