6.1.1. Принципові схеми систем геотермального теплопостачання
У геотермальному теплопостачанні використовують води з мінералізацією до 35 г/л. У разі використання звичайних радіаторних опалювальних приладів температура термальних вод у середніх кліматичних умовах не має бути нижчою від 90…75 С. У панельних системах опалювання мінімальна температура знижується до 60…70 °С. Набутий досвід геотермального підлогово-стельового опалювання підтверджує можливість використання вод із температурою 40…50 °С. У системах гарячого водопостачання застосовують термальні води з температурою 60 і навіть 40 °С за мінералізації не більше 10 г/л. Її зниження до 5 г/л дає змогу догрівати ці води у звичайних паливних котельнях.
Різноманітність споживачів теплоти, широкий діапазон температури та мінералізації використовуваних термальних вод вимагають застосування різних схем геотермального теплопостачання. Пряме використання геотермального теплоносія можливе за достатньо високої його температури й низької мінералізації. За низької мінералізації і низького рівня температурного градієнта можливе догрівання теплоносія, а в разі підвищеної мінералізації – його попереднє очищення й комбінування підлогово-стельової системи геотермального опалювання з радіаторами від котельних або теплових насосів. У разі високої (понад 35 г/л) мінералізації схеми теплопостачання ускладнюються за рахунок застосування проміжних або магістральних теплообмінників.
Відкрита система геотермального теплопостачання – це система, в якій геотермальна вода безпосередньо подається на водозабір гарячого водопостачання (рис.6.1).
Рис. 6.1. Відкрита однотрубна геотермальна система гарячого водопостачання: 1 – геотермальна свердловина; 2 – бак-акумулятор; 3 – мережевий насос; 4 – водозабірний кран гарячої води
За наведеною схемою геотермальна вода однотрубною тепловою мережею подається безпосередньо споживачу. Добову нерівномірність споживання гарячої води регулюють за допомогою бак-акумулятора. До недоліків цієї схеми належить брак циркуляційного насоса, що призводить до охолодження води в період її розбору. Цю схему рекомендовано застосовувати тільки за умови малих відстаней між джерелом води та споживачем.
Для порівняно довгих трас рекомендовано схему з двотрубною розподільною мережею (рис. 6.2). Підживлення здійснюється за однотрубною транзитною мережею залежно від споживання. Добова нерівномірність споживання гарячої води регулюється за допомогою бака-акумулятора.
Рис. 6.2. Відкрита однотрубна геотермальна система гарячого водопостачання із двотрубною розподільною мережею 1 – геотермальна свердловина; 2 – бак-акумулятор; 3 – мережевий насос; 4 – бак-акумулятор розподільної мережі; 5 – двотрубна розподільна мережа; 6, 7, 8 – мережевий циркуляційний та підживлювальний насоси розподільної мережі; 9 – водозабірний кран; 10 – регулятор зливання; 11 – регулятор підживлення.
У разі застосування відкритих систем і для опалення вони мають таку конфігурацію (рис. 6.3).
Рис. 6.3. Відкрита двотрубна геотермальна система теплопостачання:
1 – геотермальна свердловина; 2 – бак-акумулятор; 3 – мережевий насос; 4 – опалювальні прилади; 5 – водозабірний кран
Геотермальна вода паралельно подається на опалення та гаряче водопостачання. Після опалювальних систем вода скидається біля термозабора. Транзитна теплова мережа має двотрубну прокладку.
Наведені схеми не можуть бути застосовані у разі невідповідності води нормативним вимогам до питної води та за втрати теплоти під час транспортування від джерела до споживача.
Закрита система геотермального теплопостачання – це система, в якій на водозабір подається не геотермальна вода, а вода, що нагрілась за рахунок геотермальної теплоти (рис. 6.4).
Рис. 6.4. Однотрубна закрита геотермальна система гарячого водопостачання: 1 – геотермальна свердловина; 2 – бак-акумулятор геотермальної води; 3 – однотрубна транзитна теплотраса; 4 – мережевий теплообмінник; 5 – мережеві насоси; 6 – водозабірний кран; 7 – двотрубна розподільна тепломережа; 8 – скидна тепломережа; 9 – розширювальний бачок
Застосування цієї схеми доцільне в разі розташування місця скидання геотермальних вод поблизу споживача. Геотермальний теплоносій за однотрубною транзитною тепловою мережею подається в теплообмінник центрального геотермального теплового пункту (ЦТПГ), після якого скидається. Не геотермальний теплоносій питної якості циркулює за двотрубною розподільною мережею, нагрівається в теплообміннику ЦТПГ і подається на водорозбір. Підживлення здійснюється від водогону. У разі застосування цієї схеми слід враховувати небезпеку інтенсивності корозії та солевідкладень.
Розташування місця скидання поблизу споживача, а також стійкість до корозії та солевідкладень дають можливість створення системи з однотрубною транзитною тепловою мережею для транспортування геотермальної води до ЦТПГ, розташованих поряд зі споживачем. Після ЦТПГ геотермальна вода скидається. Розподільна мережа після ЦТПГ, залежно від якості та температури геотермального теплоносія, може бути чотиритрубною із залежним під’єднанням опалення, чотиритрубною із незалежним під’єднанням опалення або із двотрубною розподільною мережею та незалежним під’єднанням опалення (рис. 6.5).
Рис. 6.5. Закрита двотрубна геотермальна система теплопостачання:
1 – геотермальна свердловина; 2 – бак-акумулятор геотермальної води; 3 – мережевий теплообмінник; 4 – мережевий насос геотермальної води; 5 – мережевий насос водогінної води; 6 – бак-акумулятор водогінної води; 7 – регулятор підживлення; 8 – водорозбірний кран гарячої води; 9 – опалювальний прилад
Таку схему застосовують у разі наявності зворотного закачування води або можливості її скидання. Геотермальна вода подається в ЦТПГ, розташований поряд із термосвердловиною, віддає свою теплоту через теплообмінник негеотермальному теплоносію, транспортується до споживача і в зворотному напрямку за двотрубною розподільною мережею, що має транзитну ділянку. До позитивних ознак цієї схеми належить невелика довжина трубопроводів теплової мережі геотермальної ділянки системи.