Энергосберегающие технологии Системы теплоснабжения Развитие нетрадиционной энергетики Устройство ветроэлектрической установки Солнечные коллекторы Активные гелиосистемы отопления зданий. Геотермальная энергия

Энергосберегающие технологии Развитие нетрадиционной энергетики

Проектирование систем геотермального теплоснабжения

Теплота геотермальных вод может использоваться для отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, кондиционирования воздуха. При проектировании систем геотермального теплоснабжения необходимо определить расчётную потребность в теплоте, а также учесть запасы геотермальных вод и их протезируемые ресурсы для заданного района.

В случаях, когда осуществление геотермальной системы теплоснабжения включает создание нового термозабора, проектированию должно предшествовать технико-экономическое обоснование. Если температура геотермальной воды ниже потребной для системы отопления или горячего водоснабжения, в систему теплоснабжения следует включить тепловые насосы.

Необходимо, чтобы скважины располагались возможно ближе к потенциальным потребителям теплоты.

В процессе проектирования выполняется расчет и разрабатываются чертежи. В общем случае разработка проектной документации систем геотермального теплоснабжения должна осуществляться в две стадии: проект и рабочая документация.

Выбор расчетных параметров

Проектируемая система должна обеспечивать максимально возможное срабатывание теплового потенциала геотермального теплоносителя и равномерность использования максимального дебита термоводозабора в течение года.

За расчетный расход геотермального теплоносителя следует принимать суммарный дебит скважин термоводозабора.

За расчетную температуру геотермального теплоносителя, изливаемого одной скважиной, следует принимать его температуру при дебите, соответствующем утвержденному режиму его эксплуатации.

За расчетную температуру геотермального теплоносителя tm при термоводозаборе из двух и более скважин принимается средневзвешенная температура термоводозабора, определяемая по формуле

, (2.1)

где K – количество геотермальных скважин термоводозабора, шт.; tm1 , tm2 ,…, tmK – температура в устьях скважин, °С; Gт1, Gт2 ,..., GтK – дебит геотермальных скважин, кг/с.

Исходными данными для расчета являются:

 Температура воздуха в помещении для жилых, общественных и административных зданий измеряется в градусах Цельсия; значение tn выбирается в соответствии c СНиП-ІІ-79.

В помещении для крупного рогатого скота – в соответствии с ОНТП-2-85, в зданиях птицеводческих предприятиях – в соответствии с ОНТП-4-85, для сооружений защищенного грунта – в соответствии с ОНТП-СХ- 10-85;

  t΄n – расчетная температура наружного воздуха, °С, для проектирования систем вентиляции или отопления принимается по СНиП 2.04.05-86;

 tn – средняя температура наружного воздуха, за период работы системы отопления продолжительность работы пикового догрева, которая принимается по климатическим данным, ч;

  Данные о потребности теплоты для проектируемой системы теплоснабжения.

Определение коэффициента эффективности

геотермальной системы теплоснабжения

При проектировании необходимо добиваться максимального значения коэффициента эффективности ηгеом , вычисляемого по формуле

, (2.2)

где  – степень относительного срабатывания температурного перепада; Z – степень относительного использования максимума нагрузки, определяется по табл. 2.1;  – степень относительного увеличения расчетного дебита термоводозабора, принимаемаемая по графикам рис. 2.1.; dn – доля пикового догрева в годовом тепловом балансе системы геотермального теплоснабжения; t΄мг и t΄c – расчетная температура геотермального теплоносителя с учетом пикового догрева и его сбросная температура; – расчетная температура геотермального теплоносителя.

Коэффициент отпуска теплоты для систем отопления и вентиляции опре­деляется по формуле

, (2.3)

где tв , – температура воздуха в обслуживаемых помещениях, °С; t΄н– расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления или вентиляции, °С; t΄н.ср. – средняя за период работы систем отопления или вентиляции температура наружного воздуха, °С; τ΄скв – среднегодовой коэффициент использования скважин термоводозабора, представляющий отношение фактического годового отбора геотермальной воды к максимальному отбору, вычисляемому как произведение 8500·G΄r, где G'r – расчетный расход геотермального теплоносителя; Тn – продолжительность работы пикового догрева, ч.

Тсез – продолжительность отопительного сезона, ч; φср.от , φср.вент – средние за сезон коэффициенты отпуска теплоты для систем отопления и вентиляции (табл. 2.1).


Таблица. 2.1

Степень относительного использования максимума нагрузки

Потребители

Степень

использования максимума

нагрузки

Коэффициент использования

водозабора

Система

отопления с зависимым присоединением к геотермальной тепловой

сети;

с зависимым присоединением к сети и пиковым догревом

Система

вентиляции:

с зависимым присоединением к геотермальной тепловой

сети;

с зависимым присоединением к сети и пиковым

догревом

Открытые системы

горячего водоснабжения

Величину Тn (сут.), следует определять по климатологическим данным. В ориентировочных расчетах допускается использовать формулу

, (2.4)

где А и В – эмпирические коэффициенты; φот и φвент. – относительные коэффициенты

Рис. 2.1. Графики для определения степени относительного

увеличения расчетного дебита термоводозабора

, (2.5)

где  – тепловая нагрузка объекта геотермального теплоснабжения, Вт;  – степень относительного увеличения расчетного дебита термоводозабора для объекта в целом, определяемая по графикам, на (рис. 2.1) в зависимости от средневзвешенной величины коэффициента использования термоводозабора:

; (2.6)

. (2.7)

Повышенные значения коэффициента эффективности ηгеот и сокращение удельного расхода геотермальной воды следует обеспечивать путем использования систем отопления с увеличенным расчетным перепадом температур теплоносителя, пикового догрева, тепловых насосов, комплексного использования геотермального теплоносителя с последовательным присоединением разнородных потребителей, предпочтительным использованием геотермальной теплоты на горячее водоснабжение, систем воздушного отопления, сезонных потребителей геотермальных вод. Указанные способы могут комбинироваться.

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

, (2.8)

где Кт – затраты в т году; т – период времени приведения в годах, принимаемый равным разности между годом т и базисным годом, к которому производится приведение затрат. При этом затраты базисного года строительства приведению не подлежат; Eн.п. = 0,1 – норматив для приведения разновременных затрат.

Сопоставимость базисного варианта с геотермальной системой теплоснабжения, обеспечивающей частичное покрытие расчетной тепловой нагрузки, производится введением экономических показателей традиционной системы, рассчитываемых с учетом разности тепловых нагрузок:

, (2.9)

где Qоб. – общая расчетная тепловая нагрузка всех потребителей, МВт, Qгеом. –расчетная нагрузка, обеспечиваемая геотермальной системой теплоснабжения, МВт.

Аналогично должно производиться сравнение вариантов геотермальных систем теплоснабжения с различными показателями тепловых нагрузок.

При наличии в сравниваемых вариантах систем элементов, имеющих равные показатели капитальных вложений и эксплуатационных расходов, расчет показателей приведенных затрат по этим вариантам допускается производить с исключением из расчета указанных элементов.

Дополнительную экономию тепловой энергии при комплексном использовании термоводозабора (например, при наличии сезонных потребителей геотермальной воды) в технико-экономическом расчете следует учитывать соответствующим увеличением эксплуатационных затрат в базисном варианте.

При технико-экономическом сравнении геотермального и базисного вариантов системы теплоснабжения следует учитывать экономию водопроводной воды в случае использования геотермальной воды на соответствующие нужды.

Амортизационные отчисления на реновацию по тем элементам систем геотермального теплоснабжения, которые за пределами расчетного срока функционирования геотермальных скважин не могут быть использованы, следует определять с учетом этого срока.

В технико-экономических расчетах должна учитываться необходимость расширения или нового строительства сооружений для обработки отработанной геотермальной воды перед ее сбросом или обратной закачкой.


Проектирование активных систем солнечного горячего водоснабжения