3 Использование геотермальных источников (вопрос 31)
Для использования геотермальных источников пригодны, те у которых температура воды не ниже (50–60) °С и в зависимости от её химического состава различают два основных варианта схемы водоснабжения:
схема при сильной минерализации воды;
схема при слабой минерализации воды.
В первом случае используются источники с температурой воды не ниже 80 °С, так как в системе водоподготовки необходимо применение теплообменных аппаратов и потребляемая чистая вода должна быть с температурой не ниже 60 °С. Типичная схема такой системы тепловодоснабжения приведена на рисунке 3.1. Вода из скважины (1) поступает в теплообменник системы отопления (2) и далее в последовательно включённый теплообменник первой ступени горячего водоснабжения (3). Параллельно этой ветви включена ветвь, содержащая теплообменник горячего водоснабжения второй ступени (4), в которой потребляемая вода подогревается до необходимой температуры. Охлажденная до (37–38) °С минерализованная геотермальная вода либо сливается, либо используется в ваннах больнолечебниц, так, как это, например, практикуется на курорте «Нальчик».
Рисунок 3.1 – Принципиальная схема геотермального теплоснабжения с теплообменниками: 1 – скважина; 2 – теплообменник системы отопления; 3 – теплообменник горячего водоснабжения (г.в.) 1-й ступени; 4 – то же, 2-й ступени; 5 – система отопления
Во втором случае возможно применение геотермальной воды с температурой (50–60) °С и при этом различают следующие разновидности схемных решений:
схема с пиковым подогревом воды;
схема бессливного теплоснабжения;
схема с тепловым насосом;
схема совмещённого применения теплового насоса и теплового подогрева.
Рисунок 3.2 – Принципиальная схема геотермального теплоснабжения с параллельной подачей геотермальной воды на отопление: 1 – скважина; 2 – пиковый догреватель; 3 – система отопления; 4 – бак-аккумулятор; 5 – трубопровод
Термальная вода (1) поступает в ветвь отопления (3) и в ветвь горячего водоснабжения, в которой включён пиковый подогреватель воды (2) и бак-аккумулятор (4). При бездействии подогревателя он шунтируется трубопроводом (5).
Схема бессливного теплоснабжения представлена на рисунке 3.3.
отопление
горячее
водоснабжение
Рисунок 3.3 – Принципиальная схема бессливной системы геотермального теплоснабжения: 0 – скважина; 1 – дегазатор; 2 – химводоочистка; 3 – водонагреватель; 4 – смеситель; 5 – система отопления; 6 – система горячего водоснабжения; 7 – бак-аккумулятор; 8 – котельная; 9 – обводной путь
Геотермальная вода из скважины (0) поступает в котельную (8), проходит по греющему пути в подогреватель (3). Далее вода поступает в дегазатор (1) и химводоочиститель (2). Из водоподогревателя вода поступает в систему отопления (5) и, пройдя её, смешивается в смесителе (4) с сетевой водой, идущей из водоподогревателя (3). Смесителем (4) осуществляется регулирование температуры результирующего потока воды, и она направляется в систему горячего водоснабжения (6). Эта система снабжена аккумулирующим баком (7).
Если температура геотермальной воды достаточна, то котельная гасится, а водоподогреватель шунтируется по обводному пути (9). Отключение отопления при горячем водоразборе осуществляется смесителем (4). Циркуляция воды в системе отопления при отсутствии горячего водоразбора происходит под действием разности давления, возникающей вследствие конвективного теплообмена.
Схема с тепловым насосом изображена на рисунке 3.4.
Горячая вода из скважины (1) подаётся в испаритель теплового насоса (2), где происходит передача её тепла быстроиспаряющемуся рабочему телу. Образующиеся пары сжижаются компрессором (3) и направляются в конденсатор (4).
Рисунок 3.4 – Принципиальная схема геотермального теплоснабжения с применением теплового насоса: 1 – скважина; 2 – испаритель; 3 – компрессор; 4 – конденсатор; 5 – вентиль
Различные схемы теплоснабжения зданий с помощью теплового насоса показаны на рисунках 3.5 а и 3.5 б [6].
а)
б)
Рисунок 3.5 (а, б) – Использование теплового насоса в схемах теплоснабжения зданий