Системы геотермального отопления
В качестве теплоисточника низкотемпературных систем отопления может использоваться теплота подземных нагретых вод или горных пород. Такое отопление называют геотермальным.
Наша страна имеет большие запасы геотермальных вод, температура которых значительно выше температуры воздуха. Вместе с тем геотермальные воды содержат большое количество растворенных минеральных солей, вызывающих коррозию металлов, а также зарастание труб и аппаратов, что обусловливает особенности конструирования и эксплуатации систем отопления, использующих такую воду.
По степени минерализации геотермальные воды разделяют на две группы: с низкой минерализацией (до 10 г/л) и высокой (свыше 10 г/л). По данным специалистов, запасы нагретых вод оцениваются как эквивалентные в год 4—5 млн. тонн условного топлива (т у. т.) при фонтанной добыче, 30—40 — при насосном водозаборе и 130—140 млн. т у. т. при возвращении отработавшей воды для поддержания внутри пластового давления.
При подаче геотермальной нагретой воды из скважины в тепловую сеть системы отопления присоединяют к сети в основном по двум схемам — зависимой и независимой. Независимую схему присоединения применяют при высокой степени минерализации геотермальной воды, при этом качество геотермальной воды не влияет на выбор и эксплуатацию систем отопления.
Геотермальные воды со степенью минерализации до 10 г/л можно использовать непосредственно в системах отопления и горячего водоснабжения. В этом случае системы отопления присоединяют к тепловым сетям геотермальных вод по зависимой схеме с центральным регулированием температуры воды, а также со смешением в тепловых пунктах зданий, если температура воды в сети выше, чем требуется для системы отопления. Охлажденную в системах отопления воду, как правило, сбрасывают или закачивают обратно в пласт.
При зависимом присоединении систем отопления к сетям геотермального теплоснабжения срок их службы снижается до 15 лет. Учитывая образование накипи, рекомендуется при расчете принимать заниженные на 30% коэффициенты теплопередачи отопительных приборов и труб.
Если температура геотермальной воды недостаточна для нагревания воды в системе отопления, то систему низкотемпературного отопления устраивают комбинированной (§ 20.1). При этом дополнительное «пиковое» нагревание используют как в геотермальной теплосети, так и непосред-
Рис. 20 11. Бесслнвиая комбинированная геотермальная система теплоснабжения С тиковым» догревом 1 — скважина; 2 — дополнительный теплоисточник (котельная); 3 — смесительный вентиль; 4 — регуляюр температуры; 5 — водоструйный элеватор; 6 — отопительные приборы; 7 — циркуляционный насос; 3 — бак<аккумулятор отработавшей воды |
Рис 20.12. Схема геотермальной теплосети с централизованным повышением температуры теплоносителя с помощью теплового иасоса и закачкой отработавшей Воды в пласт 7 — скважина; 2 — тепловой насос; 3 — потребители теплоты; 4 — геотермальная теплосеть; 5 — циркуляционные иасосы |
Ственно в системе отопления. Дополнительное нагревание геотермальных вод осуществляют в периодически действующих паровых котлах с пароводяными теплообменниками, в водогрейных котлах, электрических теплообменниках.
Наиболее экономична бессливная система теплоснабжения с геотермальными водами и «пиковым» догреванием (рис. 20.11). В систему включен бак-аккумулятор отработавшей воды, откуда она забирается для смешения с горячей водой при центральном регулировании температуры. Вместимость бака-аккумулятора устанавливается в зависимости от дебита скважины, температуры нагретой геотермальной воды, требуемой температуры воды в подающем трубопроводе системы отопления. Баки-аккумуляторы выполняют в виде железобетонных резервуаров, заглубленных в землю.
Повышение температуры геотермальных вод с помощью тепловых насосов (§§ 14.4, 19.2 и 20.1) возможно по двум схемам: централизованного повышения температуры воды для всей геотермальной теплосети (рис. 20.12) и местного повышения температуры воды для отдельных потребителей. Вторую схему применяют обычно при присоединении к тепловой сети различных по назначению и параметрам систем (например, когда температура геотермальных вод достаточна для системы горячего водоснабжения, но недостаточна для системы отопления).
Работа тепловых насосов на геотермальной воде высоко эффективна, так как температура нагретых вод постоянна в течение всего отопительного сезона. Регулирование тепловой мощности, а также температуры нагретой воды может осуществляться дроссельным вентилем теплового насоса путем подмешивания обратной воды из системы отопления к подаваемой и ступенчатого отключения групп цилиндров у компрессора теплового насоса.