ВСН 56-87. Ведомственные строительные нормы геотермальное теплохладоснабжение жилых и общественных зданий и сооружений


Подобные системы могут быть применены в тех случаях, когда геотермальный теплоноситель не отличается повышенной коррозионной активностью, но его качество не соответствует требованиям, предъявляемым к питьевой воде. При этом источником питьевой воды служит водопровод населенного пункта.

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

При расположении места сброса близ потребителей геотермальной теплоты ЦТПГ может быть расположен в населенном пункте. Однако такое его расположение удлиняет протяженность тепловой сети, по которой циркулирует геотермальный теплоноситель, что нежелательно из-за распространенной повышенной коррозионной активности геотермальной воды. Создание систем, аналогичных приведенным, возможно также при независимом присоединении системы отопления тепличного комбината.

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

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

Рис.17. Комплексная однотрубная закрытая геотермальная 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

с наступлением отопительного периода до включения пикового догрева ( дебит термоводозабора регулируется в зависимости от нагрузки отопления и полностью обеспечивает геотермальной теплотой потребности отопления и ГВ;

при низких температурах наружного воздуха () дебит термоводозабора постоянен, равен максимальному и обеспечивает полностью потребность в теплоте отопления теплиц, в то время как на нужды ГВ теплоты не хватает. Нехватка геотермальной теплоты на нужды ГВ компенсируется пиковым догревом. Регулирование производится изменением тепловой мощности пикового источника теплоты.

При проектировании комплексных систем геотермального теплоснабжения, обеспечивающих отопление теплицы и ГВ зданий, за расчетные условия следует принимать расчетный режим эксплуатации системы отопления теплицы, т.е. при коэффициенте отпуска теплоты на отопление =1.

Установленная тепловая мощность пикового источника теплоты определяется при этом по формуле

(16)

где

с -

удельная теплоемкость геотермального теплоносителя, Дж/кг · °С;

-

среднесуточный расход питьевой воды в системе ГВ, кг/с;

-

расчетная начальная температура водопроводной воды в системе ГВ после пикового догрева, °С;

расчетная температура водопроводной воды системы ГВ после сетевого теплообменника, °С;

расчетная температура обратной воды в сети после системы отопления теплицы, °С;

разность температур теплоносителей на "горячем" конце противоточного теплообменника в расчетном режиме (рекомендуется выбирать

=510°С).

Значение коэффициента отпуска теплоты , соответствующее включению (выключению) пикового догрева, следует определять по формуле

(17)

где

(18)

ориентировочный коэффициент эффективности теплообменного аппарата системы ГВ в расчетном режиме;

расчетная температура водопроводной воды, поступающей в систему ГВ на подпитку, °С;

расчетная температура геотермальной воды, °С.

Температура наружного воздуха , соответствующая при которой должен включаться (выключаться) пиковый догрев, определяется по формуле

(19)

где

температура внутреннего воздуха теплиц, °С;

расчетная температура наружного воздуха, °С.

График регулирования тепловой мощности пикового источника теплоты , МВт, следует строить, пользуясь зависимостью

(20)

где

текущий коэффициент отпуска теплоты.

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

(21)

где

текущий расход геотермальной воды, кг/с;

коэффициент теплопередачи в расчетном режиме (Вт/°С) и площадь поверхности нагрева теплообменного аппарата ГВ ().

Для этого, подставляя в (21) значения текущего расхода получим соответствующие значения . Затем, отложив по оси абсцисс вычисленные значения , а по оси ординат - принятые значения , получаем искомый график. При этом расход теплоносителя в летнем режиме (при =0) определяется графически.

Произведение KF характеризует конструктивные особенности и размеры теплообменного аппарата и вычисляется по формуле

при (22)

или

при (23)

График температуры сбросной геотермальной воды (необходимый для определения количества теплоты, возвращаемой в водоносный пласт при обратной закачке) следует строить по следующим расчетным зависимостям:

для систем с пиковой котельной в режиме максимального дебита термоводозабора и работы пикового догрева (т.е. при )

(24)

для тех же систем в режиме регулирования дебита термоводозабора (т.е. при , а также для систем с ТНУ во всем диапазоне изменения

(25)

для любого пикового источника теплоты при выключенной системе отопления теплиц (=0);

(26)

Во всех случаях текущий расход теплоносителя определяется по графику, построенному по формуле (21). Примеры укрупненного расчета описанных комплексных геотермальных систем теплоснабжения изложены в рекомендуемом прил.6.

Приложение 4

Рекомендуемое

Примеры расчета коэффициента эффективности для различных

систем геотермального теплоснабжения

В рассматриваемых ниже примерах доли расчетного дебита геотермальной воды, расходуемой соответственно на отопление , вентиляцию и горячее водоснабжение , принимаются исходя из условных соотношений нагрузок.

Общие исходные данные для рассматриваемых примеров:

температура геотермальной воды =65°С;

расчетная температура воды, идущей на отопление,

расчетная температура обратной воды после систем отопления 40°С;

расчетная температура наружного воздуха для отопления =-13°С;

продолжительность отопительного сезона = 160 сут;

месторождение пластового типа, пласт полуограниченный с = 5 км;

расчетная нагрузка на отопление =0,81 МВт;

расчетная нагрузка на горячее водоснабжение = 0,35 МВт;

центральное регулирование температуры теплоносителя в тепловых сетях - качественное, путем подмешивания сбросной воды к горячей.

А. Открытая двухтрубная геотермальная система теплоснабжения с присоединением систем ГВ к подающему трубопроводу (т.е. параллельная подача геотермального теплоносителя на отопление и горячее водоснабжение)

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

кг/с.

2. Доля расчетного дебита геотермальной воды, расходуемой на отопление, определяется по формуле (9) Норм

То же, на горячее водоснабжение получим из формулы (14) Норм:

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

где

-

среднеотопительный коэффициент отпуска теплоты, определяемый по формуле (3) п.2.6 Норм.

Пусть =0,52, тогда =(160·24·0,52)/8500=0,23;

на горячее водоснабжение

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

для горячего водоснабжения

5. Средневзвешенная величина коэффициента использования скважины по формуле (13) Норм

6. Степень относительного увеличения расчетного дебита скважины в целом для объекта определяется при известном =0,28 для полуограниченного пласта с =5 км по рис.1 - =1,55.

7. Степень относительного срабатывания температурного перепада определяется по формулам:

на отопление

=(65-40)/(65-5)=0,417;

на горячее водоснабжение =1 (так как

8. Коэффициент эффективности геотермального теплоснабжения для данной схемы определяется по формуле (8) Норм

Б. Зависимая система отопления с пиковым догревом

геотермального теплоносителя

1.

2.

3. Коэффициент отпуска теплоты, соответствующий моменту отключения пикового догрева, определяется по формуле (7) Норм

4. Пусть коэффициент отпуска теплоты, соответствующий моменту окончания отопительного сезона =0,27.

5. Ориентировочная продолжительность работы пикового догрева (сут) определяется по формуле (4) Норм:

где

А и B -

эмпирические коэффициенты, определяемые соответственно по графикам рис.3 и 4. При А=0,04; В=0,6. Тогда сут.

6. Относительный коэффициент отпуска теплоты определяется по формуле (5) Норм

7. Температура сбросной воды, соответствующая моменту отключения пикового догрева, приближенно определяется по формуле

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

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

и

10. Степень относительного срабатывания температурного перепада:

для систем отопления

для систем горячего водоснабжения

11. Средневзвешенная величина коэффициента использования скважины определяется по формуле (13) Норм (см. предыдущий пример).

12. По рис.1 определяем

13. Коэффициент эффективности геотермального теплоснабжения объекта равен

Приложение 5

Обязательное

Пример подбора отопительных приборов и построение графиков

регулирования геотермальных систем отопления

Ниже приведен пример расчета требуемого номинального теплового потока отопительного прибора геотермальной системы отопления, устанавливаемого в помещении.

Исходные данные:

расчетная мощность прибора =1000 Вт;

расчетная температура горячей воды

расчетная температура внутреннего воздуха в помещении

1. Зададимся расчетной температурой обратной воды

2. Определяем расчетную степень срабатывания теплового потенциала теплоносителя при заданных условиях по формуле (17) =(80-35)/(80-18)=0,73.

Поскольку >0,4, расчет следует вести по формуле (18).

3. Определим расчетный расход теплоносителя через отопительный прибор

кг/с.

4. Выбираем тип отопительного прибора - конвектор КН-20 "Комфорт" ( ) и по формуле (20) вычисляем расчетный среднестепенной температурный напор.

Для вычисления можно также воспользоваться программой 1 прил.7.

Рис.1. График расхода теплоносителя

при количественном регулировании

отопительной нагрузки

Рис.2. График температуры обратной

воды при количественном регулировании

отопительной нагрузки

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 поток отопительного прибора, который необходимо установить в данном помещении: Вт.

Сопоставление полученного результата с паспортными данными на КН-20 показывает, что в данном случае для покрытия 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.