Использование геотермальных вод для теплоснабжения зданий.

Перспективным источником тепловой энергии для теплоснабже­ния рекреационных объектов являются геотермальные воды, представляющие собой природные подземные воды с повышенной температурой. Полезный эффект от использования геотермальных вод для теплоснабжения зданий заключается в экономии топливно-энергетических ресурсов, необходимость которой приобретает все большую актуальность в связи с исчерпанием их доступных месторождений и постоянным удорожанием основных видов топлив. Важен также экологический эффект от снижения загрязнения атмосферы, водоемов и земли выбросами теплогенерирующих установок, использующих традиционные виды топлива. Отдельно следует отметить, что при использовании теплоты геотермальных источников применяется традиционное теплотехническое оборудование и схемотехнические решения, апробированные в теплоэнергетических установках, работающих на ископаемых видах топлива.

Возможность использования геотермальных вод определяется размещением их месторождений и их потенциалом.

Необходимо учитывать, что геотермальные воды, отнесенные в установленном порядке к категории лечебных, представляют собой ценный природный ресурс и должны использоваться, прежде всего, для лечебных и курортных целей. На нужды теплоснабжения они могут быть использованы только при разрешении соответствующих государственных органов по регулированию использования и охране водных ресурсов.

В зависимости от условий образо­вания геотермальных вод их свойства в различных месторождениях существенно различаются по температуре, степени минерализации, общей жесткости, кислотности, газовому составу и газонасыщенности. Сочетание указанных характеристик определяет возможность и целесообразность исполь­зования геотермальных вод для теплоснабжения.

Значитель­ные запасы геотермальных вод имеются на Юге России, особенно в Краснодарском крае.

Специфические особенности геотермальных вод по сравнению с традиционным теп­лоносителем - обработанной водой заключается в:

- одноразовости применения, так как охлажденная вода закачива­ется обратно в пласт или сбрасывается. Это приводит к необходимос­ти максимально полного использования теплового потенциала гео­термальных вод;

- повышенной агрессивности, обусловленной значительной, в большинстве случаев, минерализацией и жесткостью;

- различной температуре воды, в зависимости от которой ге­отермальные воды подразделяют на слаботермальные — до 40 ⁰С, термальные — 40—60 ⁰С, высокотермальные — 61—100 ⁰ С и перегретые - более 100 ⁰С;

- постоянстве температуры, что затрудняет качественное регули­рование отпуска теплоты;

- фиксированности местоположения геотермального источника, в отличие от котельной, расположение которой может выбираться в центре тепловой нагрузки или в непосредственной близости от нее.

Использование геотермальных вод в систе­мах теплоснабжения осуществляется по зависимым (открытым) схемам с подачей потребителям горячей воды непосредственно из геотермального источника и независимым (закрытым) схемам, при которых горячая вода из геотермального источника нагревает в промежуточных теплообменниках воду питьевого качества, которая подается потребителям. Закрытые системы более сложны в техническом отношении и более затратны, поэтому они применяются в тех случаях, когда вода в геотермальных источниках не соответствует требованиям к питьевой воде.

Практические схемы геотермального теплоснабжения отличаются большим разнообразием, что обусловлено как условиями теплоснабжения различных по назначению объектов, так и свойствами воды в геотермальных месторождениях. Ниже приводятся некоторые, наиболее простые схемы геотермального теплоснабжения,

При низкой степени минерализации геотермальных вод их можно подавать в системы отопления и горячего водоснабжения непо­средственно. Это наиболее технически простой и дешевый способ использования геотермальных вод. В этом случае теплопотребители присоединяются к тепловым сетям геотермальных вод по за­висимой схеме. Охлажденную в системах отопления воду сбрасывают или закачивают обратно в пласт. Так как по всем элементам системы теплоснабжения транспортируется геотермальная вода, срок службы подобной системы теп­лоснабжения зависит от степени минерализации воды, ее кислотности, жесткости, газонасыщенности и ряда других свойств.

На рис. 12.13 приведена схема геотермального теплоснабжения систем водяного отопления и горячего водоснабжения.

Рис. 12.13. Открытая двухтрубная геотермальная система теплоснабжения. 1 -геотермальная скважина; 2 -бак-аккумулятор; 3 - сетевой насос; 4 -отопительные приборы; 5 -водоразборный кран.

Геотермальная вода от геотермальной скважины 1 под собственным напором поступает в бак-аккумулятор геотермальной воды 2, после чего вода сетевым насосом 3 подается в здание, используется в системе отопления, отдавая теплоту в отопительных приборах 4, и разбирается на горячее водоснабжение через водоразборные краны 5. Вода, остывшая в отопительных приборах системы водяного отопления, возвращается к месту термоводозабора по обратному трубопроводу тепловой сети и сбрасывается или закачивается обратно в пласт. Тепловая сеть выполнена двухтрубной.

Недостатком открытой геотермальной системы отопления является повышенный риск интенсивной коррозии и солеотложений в всех элементах системы, в том числе трубопроводах, отопительных приборах и запорно-регулирующей арматуре. Вторым недостатком данной системы является трудность регулирования теплоотдачи отопительных приборов, обусловленная постоянством температуры в подающей магистрали системы.

Для объектов круглогодичного действия применяются закрытые геотермальные системы теплоснабжения, покрывающие тепловые нагрузки на отопление и горячее водоснабжение. На рис. 12.14 представлен один из вариантов закрытой схемы геотермального теплоснабжения систем отопления и горячего водоснабжения. Ее характерной особенностью является применение различных теплообменников для нагрева вторичных теплоносителей систем отопления и горячего водоснабжения. Это обеспечивает гидравлическую и тепловую независимость данных систем.

Рис.12.14. Геотермальная система теплоснабжения с независимым присоединением систем отопления и горячего водоснабжения. 1 - геотермальные скважины; 2 -сборный бак-аккумулятор; 3 -сетевой насос геотермальной воды; 4 -транзитная однотрубная теплосеть; 5 - сброснойтрубопровод; 6 - теплообменник 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.

Геотермальная вода из геотермальной скважины 1 поступает под собственным напором в бак-аккумулятор геотермальной воды 2, после чего сетевым насосом геотермальной воды 3 по однотрубной теплосети 4 поступает в центральный тепловой пункт геотермального теплоснабжения (ЦТПГ). В ЦТПГ геотермальная вода отдает свою теплоту в теплообменных аппаратах 6 и 7, вторичным теплоносителям систем горячего водоснабжения и отопления соответственно, после чего закачивается в пласт или сбрасывается. Нагретая вода транспортируется от ЦТПГ до систем отопления и горячего водоснабжения зданий по разным трубопроводам, что позволяет обеспечить требуемый температурный график регулирования температуры воды на входе в системы отопления. Для обеспечения циркуляции воды в контурах отопления и горячего водоснабжения прокладываются отдельные обратные трубопроводы теплосетей, обслуживающих данные системы. Обеспечение циркуляции воды в контуре систем отопления обеспечивается сетевым насосом 8. Циркуляция воды в контуре горячего водоснабжения осуществляется сетевым насосом 9. Для компенсации теплового расширения воды и удаления воздуха из системы отопления здания в верхней части системы устанавливается расширительный бак 8.

Данная схема геотермального теплоснабжения достаточно затратна, однако ее использование позволяет обеспечить требуемые эксплуатационные характеристики систем горячего водоснабжения и отопления, как в течение отопительного сезона, так и в летний период.

Выбор рациональной схемы использования геотермальных вод для отопления и горячего водоснабжения потребителей производится на основе сравнения технико-экономических показателей различных вариантов организации системы геотеплоснабжения. При этом важнейшее значение имеет обеспечение надежности теплоснабжения потребителей, в том числе предотвращение осаждения солей в трубопроводах и их устойчивость к коррозионному воздействию со стороны геотермальных вод.