Геотермальные воды, используемые в теплоснабжении, можно условно разбить на три группы:
– геотермальные воды, которые могут непосредственно использоваться у потребителя и догреваться без каких-либо отрицательных последствий, то есть воды наиболее высокого качества;
– геотермальные воды, которые могут непосредственно использоваться у потребителя на отопление, но не могут подвергаться нагреву из-за увеличения агрессивных свойств;
– геотермальные воды повышенной минерализации и агрессивности, которые нельзя использовать непосредственно у потребителя.
Принципиальные схемы геотермальных систем теплоснабжения должны выбираться с учетом температуры и химического состава геотермального теплоносителя, характера возможного потребления геотермальной теплоты, условий сброса отработанной геотермальной воды, наличия источника питьевой воды, взаимного расположения термоводозабора, потребителя, места сброса и источника воды питьевого качества, а так же расстояний между ними.
Экономичность геотермального теплоснабжения можно повысить путем увеличения перепадов температуры теплоносителя, применения комплексных систем теплоснабжения, пиковых котельных, теплонасосных установок, утилизации сбросной воды и другими способами. При использовании геотермальных вод с температурой около 600С на нужды отопления перспективными являются отопительные элементы, замоноличенные в панели перекрытия, что позволяет создать повышенные перепады температур и решить проблемы размещений отопительных приборов в отапливаемых помещениях.
Принципиальные схемы простейших систем геотермального теплоснабжения представлены в виде открытых (рис. 1), закрытых систем (рис. 2, 3), а также систем с повышенной эффективностью использования геотермальной теплоты (рис. 4).
В открытой системе теплоснабжения, обеспечивающей только горячее водоснабжение, геотермальная вода по однотрубной тепловой сети подается непосредственно на водозабор. Суточная неравномерность потребления горячей воды компенсируется с помощью бака-аккумулятора. Недостатком таких схем является отсутствие циркуляции теплоносителя в распределительной сети ГВ, в результате чего неизбежно остывание теплоносителя в период отсутствия водозабора горячей воды (например, ночью). По причине этого недостатка схема может быть рекомендована к применению только при малых расстояниях между термоводозабором и потребителем геотермальной теплоты.
Скрытые геотермальные системы теплоснабжения с зависимым присоединением отопления имеют две модификации [1]:
- Геотермальная вода пар аллельно подается на отопление и горячее водоснабжение (рис. 1). После отопительных систем вода сбрасывается вблизи водозабора. Транзитная сеть имеет двухтрубную прокладку.
- Схема аналогичная (рис. 1), но сброс отработанного теплоносителя производится вблизи потребителя. Транзитная подающая и сбросная тепловые сети имеют однотрубную прокладку.
Рис. 1. Открытая двухтрубная геотермальная система теплоснабжения: 1-геотермальная скважина; 2-бак-аккумулятор; 3-сетевой насос; 4-отопительные приборы; 5-водоразборный кран.
Закрытые геотермальные системы, обеспечивающие только горячее водоснабжение. В зависимости от расположения места сброса и источника питьевой воды могут быть использованы по трем видам схемного решения. Одна из таких схем — однотрубная, закрытая, геотермальная система горячего водоснабжения показана на рисунке 2. Применение этой схемы целесообразно при расположении места сброса отработанной геотермальной воды вблизи потребителя геотермальной теплоты. В соответствии со схемой геотермальный теплоноситель по однотрубной транзитной тепловой сети подается в теплообменник ЦТПГ (центральный геотермальный тепловой пункт), который расположен вблизи потребителя, после чего сбрасывается.
Рис. 2. Однотрубная закрытая геотермальная система горячего водоснабжения: 1-геотермальные скважины термоводозабора; 2-сборный бак-аккумулятор геотермальной воды; 3-однотрубная транзитная теплотрасса; 4-сетевой теплообменник; 5-сетевые насосы; 6-водоразборный кран; 7-двухтрубная распределительная теплосеть; 8-сбросная теплосеть; 9-расширительный бак
Рис. 3. Закрытая геотермальная система теплоснабжения с независимым присоединением отопления: 1-геотермальные скважины; 2-сборный бак-аккумулятор; 3-сетевой насос; 4-транзитная однотрубная теплосеть; 5-транзитная сбросная теплосеть; 6-водоподогреватель горячего водоснабжения; 7-отопительный теплообменник; 8-сетевой насос распределительной сети отопления; 9-сетевой насос горячего водоснабжения; 10-водоразборный кран; 11-отопительный прибор; 12-расширительный бак
Не геотермальный теплоноситель питьевого качества, циркулируя по двухтрубной распределительной сети, нагревается в теплообменнике ЦТПГ и подается на водозабор. Подпитка осуществляется из водопровода. Ввиду сравнительно большой протяженности тепловой сети, по которой транспортируется геотермальная вода, схема (рис. 2) может быть рекомендована при отсутствии опасности интенсивной коррозии и солеотложения.
Закрытые геотермальные системы теплоснабжения, обеспечивающие отопление и горячее водоснабжение. Расположение места сброса вблизи потребителя, а так же отсутствие повышенной коррозионной активности и солеотложения дает возможное создание системы с однотрубной тепловой сетью для транспортирования геотермальной воды до ЦТПГ, расположенного рядом с потребителем. После ЦТПГ геотермальная вода сбрасывается. Распределительная сеть после ЦТПГ в зависимости от качества и температуры геотермального теплоносителя может быть четырехтрубной с зависимым присоединением отопления (рис. 3), либо двухтрубной распределительной сетью и не зависимым присоединением отопления.
При соответствии качества геотермального теплоносителя требованиям теплоносителя требованиям на питьевую воду, может быть применена бессливная система геотермального теплоснабжения (рис. 4), обеспечивающая минимальный расход геотермальной воды на единицу расчетной отопительной нагрузки, равный среднечасовому расходу горячего водоснабжения. В этой схеме при наименьшем удельном расходе воды (по сравнению со всеми другими схемами) имеют место наибольшая мощность источника теплоты и наибольший расход топлива.
Рис. 4. Принципиальная схема бессливной системы геотермального теплоснабжения: 1-скважина; 2-система отопления; 3-система горячего водоснабжения; 4-пиковая котельная; 5-бак-аккумулятор; 6-насос; 7-регулятор постоянного расхода; 8-регулятор постоянства температуры; 9-элеватор.
Регулирование отопительной нагрузки системы производится путем постепенного сокращения доли пикового догрева, работающего большую часть отопительного сезона с последующим переходом на пропуски. Эффективность такой системы выше, чем больше доля ГВ в суммарной тепловой нагрузке.
Литература:
- Кодылев А. В. Геотермальное теплоснабжение жилых и общественных зданий и сооружений. Казань: КазГАСУ, 2010. -70с.
