| Введение
В данной расчетно-графической работе рассматриваются и проектируются геотермальные установки, а так же системы отопления работающие на геотермальных источниках теплоснабжения.
Исходными данными для варианта 17 являются следующие данные:
На расчет коэффициента эффективности для различных систем геотермального теплоснабжения:
Температура геотермальной воды 
100
Температура геотермального теплоносителя 
140
Температура обратной воды после отопления 
75
Температура наружного воздуха 
-9
Продолжительность отопительного сезона 
167
Месторождение пластового типа, пласт полуограниченный  4,9
Расчетная нагрузка на отопление  1,04
Расчетная нагрузка на горячее водоснабжение  0,58
Подбор отопительных приборов и построение графиков геотермального систем отопления:
Расчетная мощность прибора  1980
Расчетная температура горячей воды 
76
Расчетная температура обратной воды  31
Расчетная температура внутреннего воздуха в помещении  19
На расчет комплексной системы геотермального теплоснабжения:
Температура геотермальной воды  100
Температура водопроводной воды  10
Температура обратной воды после отопления 60
Температура наружного воздуха -22
Расчетный дебит геотермальной воды  167
Расчетный среднесуточный расход горячей воды  103
Расчетная начальная температура нагреваемой воды  72
Расчетная температура внутреннего воздуха в помещении 18
1. Расчет коэффициента эффективности для различных систем геотермального теплоснабжения
А.
Открытая двухтрубная геотермальная система теплоснабжения с присоединением систем ГВ к подающему трубопроводу (т.е. параллельная подача геотермального теплоносителя на отопление и горячее водоснабжение).
1. Удельный расход геотермальной воды, приходящей на 1 МВт расчетной тепловой нагрузки, определяется по формуле:
 , (1)
где:  ,  – расчетные нагрузки отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, Вт;
с – удельная теплоемкость теплоносителя, Дж/(кг×°С),
 , – расчетные перепады температур теплоносителя в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, °С,
 – удельный расход геотермальной воды, приходящейся на единицу расчетной тепловой нагрузки объекта, кг / Дж.
 кг/с.
2. Доля расчетного дебита геотермальной воды, расходуемой на отопление, определяется по формуле:
 (2)
 .
То же, на горячее водоснабжение получим из формулы:
 , (3)
Норм.
3. Степень относительного использования максимума нагрузки
– на отопление:
 , (4)
где: jсp.от.
– среднеотопительный коэффициент отпуска теплоты, определяемый по формуле:
 , (5)
где:  – температура воздуха в обслуживаемых помещениях, °С;
 – расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления или вентиляции, °С;
t, tн.ср.
– средняя за период работы систем отопления или вентиляции температура наружного воздуха, °С (см. СНиП [4]).
Пусть  , тогда  ,
– на горячее водоснабжение:
 , (6)
 .
4. Коэффициент использования скважины определяется по формулам таблицы 1. [1]
– для отопления:
 (7)
 ,
– для горячего водоснабжения:
 , (8)
5. Средневзвешенная величина коэффициента использования скважины определяется следующим образом:
 , (9)
 .
6. Степень относительного увеличения расчетного дебита скважины в целом для объекта определяется при известном  для полуограниченного пласта с  по рис. 1 [1] –  .
7. Степень относительного срабатывания температурного перепада определяется по формулам,  :
– на отопление:
 , (10)
 .
– на горячее водоснабжение  .
8. Коэффициент эффективности геотермального теплоснабжения для данной схемы определяется следующим образом:
 , (11)
 .
Б.
Зависимая система отопления с пиковым догревом геотермального теплоносителя:
1.  :
 , (12)
 кг/с,
2.  (13)
 .
3. Коэффициент отпуска теплоты, соответствующий моменту отключения пикового догрева, определяется следующим образом:
 , (14)
4. Пусть коэффициент отпуска теплоты, соответствующий моменту окончания отопительного сезона  .
5. Ориентировочная продолжительность работы пикового догрева Тп
(сут.) определяем по формуле:
 , (15)
где: А и В-эмпирические коэффициенты (графикам рис. 15 и 16 из приложения [1]).
При t¢
н
= -9°С; А = 0,06; В = 0,55.
Тогда:
 сут
6. Относительный коэффициент отпуска теплоты определяется следующим образом:
 , (16)
7. Температура сбросной воды, соответствующая моменту отключения пикового догрева, приближенно определяется по формуле:
 , (17)
8. Коэффициент использования скважины при отоплении определяется по формуле:
 , (18)
9. Доля пикового догрева на отопление определяется по графикам рис. 2. [1]
 (19)
и
dн
= 0,05 (см. рис. 2 [1]).
10. Степень относительного срабатывания температурного перепада:
– для систем отопления:
 , (20)
– для систем горячего водоснабжения:
11. Средневзвешенная величина коэффициента использования скважины определяется следующим образом:
 , (21)
 
12. По рис. 1 [1] определяем zoб.
= 1,43.
13. Коэффициент эффективности геотермального теплоснабжения объекта равен:
 , (22)
 .
2. Подбор отопительных приборов и построение графиков регулирования геотермальных систем отопления
геотермальный установка теплоснабжение отопительный
Ниже приведен пример расчета требуемого номинального теплового потока отопительного прибора геотермальной системы отопления, устанавливаемого в помещении.
1. Зададимся расчетной температурой обратной воды:
 ;
2. Определяем расчетную степень срабатывания теплового потенциала теплоносителя при заданных условиях следующим образом:
 , (23)
 .
Поскольку  > 0,4, расчет следует вести по следующей формуле:
 , (24)
 .
3. Определим расчетный расход теплоносителя через отопительный прибор:
 кг/с.
4. Выбираем тип отопительного прибора – конвектор КН-20 «Комфорт» (n=const = 0,35; p =const= 0,07) и по формуле (24) [1]:
где  , (25)
 .
 - берется из первого задания.
и вычисляем расчетный среднестепенной температурный напор:
 °C (26)
5. Определим значения  и  :
 , (27)
 ;
 , (28)
 .
6. Определим номинальный тепловой поток отопительного прибора, который необходимо установить в данном помещении:
 , (29)
 Вт.
Сопоставление полученного результата с паспортными данными на КН-20 показывает, что в данном случае для покрытия расчетных теплопотерь следует установить 3 прибора КН-20 – 2,9, имеющих длину оребренной части 1000 мм.
7. Для построения графика количественного регулирования отопительной нагрузки вначале определим величину c по формуле:
Далее, пользуясь формулой для регулирования отопительной нагрузки:
 (30)
где: j – коэффициент отпуска теплоты на отопление;
G и G¢ – текущий и расчетный расходы теплоносителя.
А также формулой, которая определяет текущую температуру обратной воды:
 , (31)
где:  – расчетные температуры горячей и обратной воды в тепловой сети, °С.
Построим графики расхода теплоносителя и температуры обратной воды системы отопления (см. рис. 1 и 2).
3. Расчет комплексной системы геотермального теплоснабжения
Определим основные технические показатели комплексной системы геотермального теплоснабжения, обеспечивающей отопление теплицы и горячее водоснабжение зданий, которые необходимы для технико-экономических расчетов.
1. Зададимся расчетной температурой водопроводной воды после теплообменного аппарата:
 , (32)
2. Требуемый коэффициент эффективности теплообменного аппарата ГВ определим по формуле:
 , (33)
 .
3. Произведение KF, характеризующее конструкцию и размеры теплообменного аппарата равно:
 , (34)
 Вт/°
С,
(т.е. например при К = 1000 Вт/(м2
×°С), F = 1700 м2
).
4. Установленная тепловая мощность пикового источника теплоты:
 МВт, (35)
 МВт.
5. Значение коэффициента отпуска теплоты, соответствующее включению (отключению) пикового догрева, определяется так:
 , (36)
 .
а соответствующая jп
температура наружного воздуха tн.п
определяется так:
 °С, (37)
 .
6. В соответствии с данными климатологии продолжительность работы пикового догрева (при tн
£ -3,3°С) составит 2272 часов » 95 сут.
Таблица 1. Климатологические данные годового потребления тепла
Для г. Таганрог ( , tн.ср.
=3 , Т=167 сут)
| Повторяемость температур наружного воздуха, °С
|
Кол-во часов
|
Σ
|
| – 50 и ниже
|
–
|
–
|
| – 49,9 ÷ – 45
|
–
|
–
|
| – 44,9 ÷ – 40
|
–
|
–
|
| – 39,9 ÷ – 35
|
–
|
–
|
| – 34,9 ÷ – 30
|
–
|
–
|
| – 29,0 ÷ – 25
|
5
|
–
|
| – 24,9: -20
|
36
|
41
|
| -19,9: -15
|
135
|
176
|
| -14,9: -10
|
310
|
486
|
| -9,9: -5
|
630
|
1116
|
| – 4,9: -0
|
1156
|
2272
|
| +0,1: +5
|
1186
|
3458
|
| +5,1: +8
|
694
|
4132
|
| Всего часов
|
4152
|
–
|
Годовую выработку теплоты для пикового догрева можно установить, определив площадь, описанную графиком годовой выработки теплоты (рис. 1), которая в данном случае равна 13320 ГДж/год. При среднем КПД пиковой котельной 0,7 для выработки этого количества теплоты потребуется 2337 т у. т. В системе с теплонасосной установкой расход электроэнергии в ТНУ при среднем коэффициенте преобразования 3,5 составит Э = 13320/3,5 = 3806 ГДж/год.
Годовой расход геотермального теплоносителя можно определить, установив площадь, описанную графиком продолжительности расхода геотермального теплоносителя (см. рис. 2), который построен на основании графика регулирования Gт
(j) по формуле (25) или (45) [1]:
В рассматриваемом случае годовой расход теплоносителя составляет 4,1 × 106
т/год.
График температуры сбросной геотермальной воды (необходимый для расчета пластовой циркуляционной системы), построенный по соответствующим зависимостям представлен на рис. 3. Температура сбросной воды в летний период эксплуатации равна 32,2°С, в расчетный период в системе с пиковой котельной t¢
с
= 40,6°С, в системе с ТНУ – 61,8 °С.
Список использованной литературы
1. Методические указания «Геотермальные установки».
2. СНиП 23–01–99 Строительная климатология. – М.: Госстрой РФ, 2000. – 68 с.
3. СНиП 41–01–2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование. – М.: Госстрой РФ, 2004. – 71 с.
|
