57
эффективной работы необходимо циркулирование жидкости в контуре ВГТ с
расходом 51,6 м3/ч.
Теперь можно переходить к реализации системы геотермального
теплоснабжения производственного корпуса с административно-бытовым
пристроем ООО «Кимберли Кларк».
58
ГЛАВА 3. РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
3.1 Выбор теплового насоса и вспомогательных систем
В основу технических решений по снижению энергозатрат заложена
возможность применения тепло генераторов, позволяющих использовать
низко потенциальное тепло, в частности тепло грунта. [21]
Для повышения надежности работы системы отопления в течение всего
отопительного сезона предложена технологическая схема на теплонасосных
установках, извлекающих низко потенциальное тепло из грунта.
Для выбора марки теплового насоса необходимо знать тепловую
мощность объекта.
Согласно теплотехническим расчетам, общий расход тепла для
производства горячей воды составляет 55 кВт тепловой мощности. При
возникновении экстремальных наружных температур ниже +0ºС ИТП
переходит на совместную работу от теплового насоса и газовой котельной.
Из модельного ряда тепловых насосов рассол-вода фирмы Termini на
заданную мощность выбирается 2 тепловых насоса марки Termini 1345-55.
Технические характеристики приведены в таблице 19. [21]
Таблица 19 - Технические характеристики трех тепловых насосов
№ п/п
Наименование
ед.изм.
2х 1345-60
1
Теплопроизводительность/потребляемая
мощность (B0/W35)
кВт
50/10
2
Теплопроизводительность/потребляемая
мощность (B0/W55)
кВт
48/14
3
Объемный расход на стороне системы
отопления
м3/ч
5.5 м/час
4
Номинальное напряжение компрессора
В
400В/50 Гц
5
Пусковой ток
А
53А
6
Вес
кг
340 кг
7
Размеры глубина × ширина × высота
(одного
модуля)
мм
775 х 600 х 620
59
При бурении скважин проводится следующий комплекс мероприятий
по охране и рациональному использованию природных ресурсов: [21]
сохранение плодородного слоя почвы, рекультивация временно
отведенных земель после окончания бурения;
очистка и повторное использование буровых растворов;
изоляция поглощающих и пресноводных горизонтов для исключения
их загрязнений;
применение нетоксичных реагентов для приготовления
промывочных жидкостей;
цементирование скважин до устья для исключения загрязнения
пресноводных горизонтов и нарушения подпорных слоев водоносных
горизонтов;
ликвидация буровых отходов и горюче - смазочных материалов без
нанесения ущерба природе;
осуществление инструктажа водителей всех транспортных средств и
спецтехники о маршрутах проезда к объектам.
Основным фактором, влияющим на охрану подземных вод, является
цементирование скважин. Это приводит к сохранению целостности
водоносных слоев грунта и исключает контакт геотермального зонда с
грунтом.
Во избежание образования пустот, производить заливку скважины
раствором «снизу вверх» при помощи напорного трубопровода из стальных
толстостенных труб. [21]
Заливку скважины требуется производить с одновременным подъемом
напорного трубопровода, чтобы исключить риск застревания труб в растворе.
Расчет подвижности смеси и раствор цемента пескобетона
производится исходя из условия безпроблемной подачи по трубопроводу, с
добавкой пластификатора подвижности, рисунок 16.
60
Готовое решение пескобетона с добавкой пластификатора текучести П4
по нужным техническим характеристикам дают организации-поставщики
бетона. [21]
Внутренний диаметр трубопровода рассчитывать исходя из
технических характеристик растворонасоса.
Рисунок 16 – Схема типовой скважины
В качестве вертикального трубопровода используется буровая труба
буровой машины ДУ 50 с резьбой на концах секции. После опускания секции
в скважину, наращивается следующая секция при помощи буровой машины.
Далее секции опускаются на максимальную глубину. [24]
61
Буферные емкости позволяют сделать проекты с возобновляемой
энергией еще более эффективными.
Буферный резервуар представляет собой емкость, наполненную водой,
нагретой возобновляемым источником энергии и адаптированной для
повышения эффективности этого возобновляемого источника энергии.
Другими словами, хранящаяся в резервуаре вода имеет определенную
температуру, и при большом расходе тепловой энергии может быть
использована, а при снижении расхода снова запасена. [24]
Буферные резервуары также иногда называются аккумуляторными
резервуарами или тепловыми хранилищами, которые имеют несколько
разные применения. Буферный резервуар может поставляться в разных
исполнениях - от небольшого резервуара для хранения воды, нагретой
солнцем, для бытового использования до огромных емкостей, например,
7000 литров для коммерческих целей отопления и производства горячей
воды.
Буферные резервуары также могут быть использованы с различными
возобновляемыми источниками энергии, таким как солнечные панели. На
выходе буферные емкости могут быть подключены непосредственно к
системам центрального отопления и радиаторам. [24]
Самое популярное использование буферных резервуаров - это котлы с
биомассой, которые подключены с одной стороны, и с радиаторами или
системами подачи горячей воды, подключенными к другой стороне. Котел
нагревает воду, а буферный резервуар сохраняет температуру горячей воды
до тех пор, пока она не понадобится, поскольку она облицована изоляцией,
которая уменьшает потери тепла и поддерживает постоянную температуру.
Версия автономных резервуаров SBP отличается еще одним
преимуществом. Мало того, что он будет хранить тепло для отопления в
зимнее время, но и в обратном режиме удерживает охлажденную воду,
которая будет использоваться тепловым насосом в жаркие дни, чтобы
62
создать комфортные условия. Следовательно, буферные емкости SBP серии
Ecool, полностью используют весь спектр рабочих характеристик системы
отопления на тепловом насосе - как зимой, так и летом. Внешний вид
буферной емкости SBP серии Ecool приведен на рисунке 17. [24]
Рисунок 17 - Буферная емкость SBP серии Ecool
Для защиты резервуара горячей воды от избыточного давления
применяется группа безопасности WATTS SFR-D G ¾. По мере повышения
температуры воды давление также увеличивается в резервуаре для воды. По
соображениям безопасности это давление должно быть ограничено
значением ниже, чем предельное допустимое давление в баке. [24]
Эта функция выполняется предохранительным клапаном,
установленным на 7 бар. Изоляция бака горячей воды от обратного потока
выполняется запорным клапаном, который является также частью группы
безопасности. [24]
Бак сливается с помощью предохранительного клапана, который
можно активировать вручную, и после его открытия вода, находящаяся под
давлением в баке, сливается. Дренажное отверстие на блоке безопасности,
которое содержит воздушный зазор, предотвращающий обратный поток
63
воды, следует подключить к дренажной системе. Внешний вид клапана
приведен на рисунке 18.
Рисунок 18 - Группа безопасности WATTS SFR-D G ¾
Регулирование потоков теплоносителя осуществляется клапанами с
электрическим приводом. Например, трехходовой клапан может
регулировать поток, разделяя его на два. Таким образом, трехходовой клапан
может регулировать тепловую энергию, отдаваемую в помещения. [24]
Внешний вид трехходового клапана Stiebel Eltron HUV 2,
примененного в проекте, приведен на рисунке 19.
Рисунок 19 – Трехходовой клапан Stiebel Eltron HUV 2
64
3.2 Разработка принципиальной схемы системы
Тепловое потребление абонентов непостоянно и зависит от погодных
условий, расхода воды горячего водоснабжения, режимов работы системы и
других факторов. Для получения высокого качества работы системы
теплоснабжения, а также, соблюдения экономически обоснованных режимов
работы системы и транспортировки теплоты по сетям выбирается
соответствующий метод регулирования. [24]
В зависимости от способа нагрева теплоносителя различают четыре
метода регулирования:
качественный метод регулирования – заключается в регулировании
температуры теплоносителя путем при сохранения постоянным количества
воды, подаваемой в регулирующую установку;
количественный метод регулирования – заключается в управлении
количеством отданного тепла путем регулирования расхода теплоносителя
при постоянной температуре на входе в регулирующую систему;
качественно-количественный метод – объединяет предыдущие два
метода и заключается в регулировании передачи тепла путем
одновременного изменения и расхода и температуры теплоносителя;
метод пропуска подачи теплоты – применяется при плюсовых
температурах наружного воздуха.
Тепловой насос прокачивает теплоноситель циркуляционным насосом
по рассольному контуру и отбирает низкопотенциальное тепло, которое
передается через теплообменник в гидрораспределитель промежуточного
отопительного контура, который соединен посредством спиралевидного
теплообменника с системой отопления. [16]
Теплоноситель - рассол проходит через испаритель в количестве 12
м3/ч с температурой от -5 до 7°С в зависимости от времени отопительного
сезона.
65
Принципиальная схема системы теплоснабжения приведена на рисунке
20. [16]
2
7
7
3
1
5
Циркуляция
горячей воды
6
4
- сетевая вода
- вода на горячее водоснабжение
- воздух
Рисунок 20 – Принципиальная схема теплоснабжения
Условные обозначения на рисунке 20:
1. Подготовка сетевой воды
2. Отопительные приборы
3. Вентиляционные калориферы
4. Вентиляторы
5. Подогреватели горячего водоснабжения
6. Регуляторы температуры
В первичном контуре непрерывно циркулирует теплоноситель (вода) в
количестве 5,5 м3/ч с температурой на входе в буферную емкость 35-55°С.
Температура воды на входе в систему отопления составляет 30-55°С, а
66
температура обратной воды, в зависимости от температуры окружающего
(наружного) воздуха, может составлять 25-50°С. Для стабилизации режима
отопления и работы теплового насоса в целом, аппаратурное оформление
теплового пункта, как правило, дополняется гидрокомпенсатороми. Вода
системы отопления, проходя через гидрострелку, нагревается до заданного
значения и подается в систему нагрева воды горячего водоснабжения через
дополнительный теплообменник, далее податься в баки резервуары горячей
воды, общим объемом 3000 литров. [16]
Для обеспечения требуемой холодопроизводительности в проект
заложены:
скважины общей глубиной – 5287 м, сведенных трубопроводами
Ду32 в рассольный коллектор, смонтированный в колодце;
магистральный трубопровод ввода в здание выбран Ду229 согласно
рекомендациям производителя тепловых насосов.
Ввод в здание магистрального трубопровода показан на рисунке 21.
Рисунок 21 – Ввод в здание магистрального трубопровода
Для компенсации температурных изменений объема теплоносителя
выбраны 3 расширительных бака объемом 300 литров каждый.