6.1.2. Розрахунок об’єму видобування термальної води для забезпечення теплового навантаження системи з догріванням від пікової котельні

Загальноприйняту температуру мережевої води 95…70 С забезпечити в наших широтах від геотермального теплоносія майже неможливо. Найчастіше застосовують роботу термальної свердловини паралельно з піковою котельною. Для визначення об’єму добутку гідротермального теплоносія застосовують таку методику (табл. 6.2):

– виконують побудову сумісного графіка теплового навантаження та температур мережевої води для систем теплопостачання;

– будують додатковий графік теплового навантаження, що забезпечується від геотермального джерела;

– за результатами попередніх побудов визначають належний об’єм добутку термальних вод.

У разі побудови сумісного графіка теплового навантаження та температур термальної води вводять обмеження, що характеризують місцеві умови:

• теплова потужність систем опалення відповідає традиційним системам;

• теплове навантаження систем гарячого водопостачання виконується згідно з нормативною документацією;

• тривалість опалення визначають згідно з місцевими кліматичними умовами;

• температурний напір в теплообмінниках, що використовуються для обігрівання мережної води від гідротерм, дорівнює 7 С;

• температурний графік систем теплопостачання 95…70 С;

• система гарячого водопостачання закрита, середня температура води у водозабірних стояках – 50 С;

• гаряче водопостачання цілодобово забезпечується від геотермального джерела.

Графік будують у такій послідовності (рис. 6.1):

– на осі ординат відкладають теплове навантаження системи опалення (наприклад, 1 МВт);

– на осі абсцис відкладають тривалість стояння температур зовнішнього повітря протягом опалювального періоду.

Рис. 6.6. Сумісний графік теплового навантаження та температури мережевої води (температура термальної води на виході із свердловини 55 С)

– для довільно вибраних значень температур зовнішнього повітря (в межах кліматичних умов місцевості) обчислюють розрахункову теплову потужність, необхідну для покриття поточного значення опалювального навантаження:

де N_р – розрахункове значення опалювального навантаження за відповідного значення температури зовнішнього повітря;

N_оп – максимальне значення опалювального навантаження за мінімальної (розрахункової) температури зовнішнього повітря;

Т_вн – температура повітря в опалюваному приміщенні;

Т_з – поточне значення температури зовнішнього повітря;

Т_р – розрахункова температура зовнішнього повітря (визначають за довідковими даними);

– для побудови графіка температур мережевої води в другому квадранті розбиваємо вісь абсцис на температури, що відповідають температурам опалювального сезону певної місцевості (наприклад, 18 С). Для цього на осі Т_мер відкладаємо значення температури в подавальному трубопроводі (95 С), а на осі температур, за якої вмикається система опалення (наприклад, +8 С), , значення температури води за відповідної розрахункової температури, що визначають за довідковими таблицями (в цьому разі 44,6 С, табл. 6.3). Ці точки з’єднуються. В такій самій послідовності визначають температуру у зворотному трубопроводі (точка 37,7 С, табл. 6.4);

– побудова графіка теплового навантаження, забезпечуваного від геотермальним джерелом, здійснюється на основі величини максимальної температури прямої мережевої води, отримуваної від нього. Вона становить

де – максимальна температура мережевої води, отримуваної від геотерми; Т – температура термальної води; Т – середній температурний напір у теплообміннику.

У цьому разі Т = 55 С, Т = 7 С. Тоді = 48 С. Відкладаємо це значення на осі і проводимо пряму до перетину з графіком теплового навантаження, точка А, координати якої відповідають максимальному тепловому навантаженню системи опалення, що можна забезпечити за допомогою геотермального джерела (0,385 МВт). Визначення інших точок проводиться на основі принципу пропорційності зміни температури речовини та кількості енергії, витраченої на її отримання. Тобто в будь-який час зміна температури мережевої води становитиме

Т = Т_п.к + Т_гт,

де Т – різниця температур прямої та зворотної води; Т_п.к – різниця температур прямої та зворотної мережевої води, що покривається за рахунок теплоти від пікової котельні; Т_гт – різниця прямої та зворотної мережевої води, що покривається геотермом.

Відповідно, теплове навантаження системи опалення становитиме

,

де N – теплове навантаження системи опалення; N_п.к – частина теплового навантаження системи опалення, що покривається від пікової котельні; N_гт.оп – частина теплового навантаження системи опалення, що покриваєть­ся від геотермального джерела.

Зіставимо рівняння й отримаємо:

Наприклад, якщо потрібно визначити, яку потужність забезпечить цей геотерм за 2000-годинного опалювального періоду, слід провести лінію до перетину з графіком теплового навантаження (точка В) і визначити співвідношення Т_п.к / Т_гт. У наведеному прикладі це становитиме (40,52)/12 = 0,173 МВт. Відкладемо це значення і отримаємо точку С. Точка D відповідає величині опалювального сезону, відрахованому від значення Т_гт = 0 Точка Е відповідає мінімальній кількості енергії, що може бути забезпечена від геотермального джерела.

Отже, частина графіка, розміщеного праворуч від лінії AD, показує забезпечення від геотермального джерела.

У методиці цього розрахунку не враховано втрат температури теплоносія в трубопроводі, якщо джерело та споживач розташовані в різних місцях, а також втрати в теплообмінних приладах споживачів.

Тоді об’єм видобутої термальної води становитиме

де  – коефіцієнт тепловтрат; с – питома теплоємність термальних вод; Т – температурний перепад термальних вод.