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: j_сp.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, t_н.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 Т_п (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



d_н = 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 z_oб. = 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).