Страница 4: ВСН 56-87. Геотермальное теплохладоснабжение жилых общественных зданий и сооружений. Нормы проектирования (46723)

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Рекомендуемое

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ СИСТЕМ ГЕОТЕРМАЛЬНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

А. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ ПРОСТЕЙШИХ СИСТЕМ ГЕОТЕРМАЛЬНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

1. Открытые системы геотермального теплоснабжения

1.1. Открытые системы теплоснабжения, обеспечивающие только горячее водоснабжение.

Схема 1а (рис. 1). В соответствии со схемой геотермальная вода по однотрубной тепловой сети подается непосредственно на водоразбор. Суточная неравномерность потребления горячей воды компенсируется с помощью бака-аккумулятора.

Рис. 1. Открытая однотрубная геотермальная система горячего водоснабжения

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

Недостатком схемы 1а является отсутствие циркуляции теплоносителя в распределительной сети ГВ, в результате чего неизбежно остывание теплоносителя в период отсутствия водоразбора горячей воды (например, ночью). По причине этого недостатка схема может быть рекомендована к применению только при малых расстояниях между термоводозабором и потребителем геотермальной теплоты.

Схема 1б (рис. 2). Схема отличается от схемы 1а наличием двухтрубной распределительной сети, в которой циркулирует геотермальная вода. Подпитка по мере водопотребления осуществляется из однотрубной транзитной тепловой сети. Суточная неравномерность водопотребления уравнивается баком-аккумулятором. Схема может быть рекомендована при сравнительно большом удалении термоводозабора от потребителя геотермальной теплоты.

Рис. 2. Открытая однотрубная геотермальная система горячего водоснабжения с двухтрубной распределительной сетью

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

1.2. Открытые геотермальные системы теплоснабжения с зависимым присоединением отопления. В зависимости от расположения места сброса схема имеет две модификации.

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

Рис. 3. Открытая двухтрубная геотермальная система теплоснабжения

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

Схема 2б аналогична работе схемы 2а, но сброс отработанного геотермального теплоносителя производится вблизи потребителя. Транзитные подающая и сбросная тепловые сети имеют однотрубную прокладку.

Приведенные схемы не могут быть применены при несоответствии геотермальной воды нормативным требованиям на воду питьевую и при ее температуре ,

где  - температура термальной воды на устье скважин, ??С; tтр - снижение температуры воды за счет охлаждения при транспортировании, °С; - нормируемая температура воды в системах горячего водоснабжения, С.

2. Закрытые системы геотермального теплоснабжения

2.1. Закрытые геотермальные системы, обеспечивающие только горячее водоснабжение.

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

Схема 3а (рис. 4). Геотермальная вода подается на теплообменник ЦТПГ, расположенный вблизи термоводозабора, после чего 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 разбирается на горячее водоснабжение. Суточная неравномерность водопотребления уравнивается с помощью бака-аккумулятора. Распределительная сеть выполняется однотрубной. Недостатком здесь также, как и у схемы 2а, является отсутствие циркуляции теплоносителя в период отсутствия водоразбора.

Рис. 4. Однотрубная закрытая геотермальная система горячего водоснабжения с источником питьевой воды, расположенным на термоводозаборе

1 - геотермальные скважины термоводозабора; 2 - сборный бак-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 большом удалении термоводозабора от потребителя целесообразна схема 3б. Она отличается от схемы 3а наличием двухтрубной распределительной сети с баком-аккумулятором, которая полностью аналогична такой же распределительной сети, примененной в схеме 1б (см. рис. 2). Преимуществом системы 3б по сравнению с 3а является возможность осуществления циркуляции в распределительной сети в период отсутствия водоразбора.

Схема 3в (рис. 5). 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 (который расположен вблизи потребителя), после чего сбрасывается. Негеотермальный теплоноситель питьевого качества, циркулируя по двухтрубной распределительной сети, нагревается в теплообменнике ЦТПГ и подается на водоразбор. Подпитка осуществляется из водопровода. Ввиду сравнительно большой протяженности тепловой сети, по которой транспортируется геотермальная вода, схема 3в может быть рекомендована при отсутствии опасности интенсивной коррозии и солеотложения.

Рис. 5. 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

При эксплуатации термоводозабора методом обратной закачки или расположении места сброса вблизи продуктивной скважины целесообразна схема 3г. Эта схема в основном аналогична схеме 3в. Различие их заключается в том, что ЦТПГ в схеме 3г расположен вблизи термоводозабора, а распределительная сеть (так же, как и в 3в - двухтрубная) имеет транзитный участок, связывающий термоводозабор с потребителем. Преимуществом данной схемы является малая протяженность трубопроводов геотермальной воды, что делает систему менее уязвимой в части коррозии и солеотложения.

2.2. Закрытые геотермальные системы теплоснабжения, обеспечивающие отопление и горячее водоснабжение.

Расположение места сброса вблизи потребителя, а также отсутствие повышенной коррозионной активности и солеотложения делает возможным создание системы с однотрубной транзитной 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 [схема 4а (рис. 6)] четырехтрубной с независимым присоединением отопления [схема 4б (рис. 7)] либо с двухтрубной распределительной сетью и независимым присоединением отопления (схема 4в).

Рис. 6. Закрытая однотрубная геотермальная система теплоснабжения с зависимым присоединением отопления (распределительная сеть четырехтрубная)

1 - геотермальные скважины; 2 - сборный бак-аккумулятор геотермальной воды; 3 - сетевой насос; 4 - однотрубная транзитная теплотрасса; 5 - теплообменник горячего водоснабжения, 6 - регулятор подпитки; 7 - отопительный прибор; 8 - водоразборный кран, 9 - расширительный бак

Рис. 7. Закрытая геотермальная система теплоснабжения 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 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

В случае обратной закачки или возможности сброса вблизи термоводозабора применима схема 4г (рис. 8). Здесь геотермальная вода поступает в ЦТПГ, расположенный вблизи термоводозабора, где отдает свою теплоту негеотермальному теплоносителю в теплообменных аппаратах, после чего закачивается в пласт или сбрасывается. Подготовленный негеотермальный теплоноситель транспортируется от потребителя до ЦТПГ и обратно по двухтрубной распределительной сети, имеющей транзитный участок. В данной схеме (как и у всех схем с расположением ЦТПГ вблизи термоводозабора) положительной является малая протяженность трубопроводов тепловой сети, соприкасающихся с геотермальной водой.

2.3. Закрытые геотермальные системы теплоснабжения, обеспечивающие только отопление.

При непитьевом качестве геотермального теплоносителя и отсутствии воды питьевого качества возможно применение систем теплоснабжения, обеспечивающих только отопление зданий и сооружений.

Рис. 8. Закрытая двухтрубная геотермальная система теплоснабжения

1 - геотермальные скважины термоводозабора; 2 - сборный бак-аккумулятор геотермальной воды; 3 - сетевой теплообменник; 4 - сетевой насос геотермальной воды; 5 - сетевой насос водопроводной воды; 6 - бак-аккумулятор водопроводной воды, 7 - регулятор подпитки; 8 - водоразборный кран ГВ; 9 - отопительный прибор

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

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

1 - геотермальные скважины; 2 - промежуточный бак-аккумулятор геотермальной воды; 3 - сетевой насос; 4 - отопительные приборы

При расположении места сброса в отдалении от термоводозабора применима схема 5б. Эта схема отличается от 5а наличием однотрубных подающей и сбросной транзитных тепловых сетей. Распределительная сеть двухтрубная. Система обеспечивает только отопление.

Предварительный выбор принципиальной схемы с учетом перечисленных факторов может быть произведен с помощью табл. 1. Оборудование этих систем может быть подобрано с помощью табл. 2.

Б. Принципиальные схемы геотермальных систем теплоснабжения с повышенной эффективностью использования геотермальной теплоты

1. Бессливная система геотермального теплоснабжения

При соответствии качества геотермального теплоносителя требованиям на питьевую воду может быть применена бессливная система геотермального теплоснабжения (рис. 10), обеспечивающая минимальный расход геотермальной воды на единицу расчетной отопительной нагрузки, равный среднечасовому расходу горячего водоснабжения. В этой системе при наименьшем удельном расходе воды (по сравнению со всеми другими схемами) имеют место наибольшая мощность пикового источника теплоты и наибольший расход топлива. Регулирование отопительной нагрузки системы производится путем постепенного сокращения доли пикового догрева, работающего большую часть отопительного сезона с последующим переходом на пропуски. Эффективность такой системы тем выше, чем больше доля ГВ в суммарной тепловой нагрузке.

Таблица 1

Таблица 2