Возможны следующие направления использования геотермальной энергии: для производства теплоты, холода, электроэнергии, а также комплексное использование для одновременного производства теплоты, холода, и электроэнергии.
В сельском хозяйстве применяются первые два направления, а также используется геотермальная энергия для совместной выработки теплоты и холода. Перспективным является использование водоносного слоя в пласте земли для аккумулирования энергии.
Рис. 7.4. Принципиальная схема одноконтурного геотермального теплоснабжения:
- — геотермальная скважина;
- — система горячего водоснабжения; 3 — система водяного отопления; 4 — пиковая котельная;
5 — система воздушного отопления; 6 — калориферы второго подогрева; 7 — калориферы первого подогрева; НВ — наружный воздух; НП — нагретый приточный воздух
Схемы систем геотермального теплохладоснабжения подразделяются на одно- и двухконтурные, открытые и закрытые системы теплоснабжения, с пиковым догревом и без него, с включением в схему теплового насоса и без него.
Системы геотермального теплоснабжения при использовании одноконтурных схем приведены на рис. 7.4 [37].
В тех случаях, когда геотермальные воды не могут подвергаться дополнительному нагреву из-за увеличения при этом их агрессивных свойств или в случаях, когда вследствие повышенной минерализации не рекомендуется их использовать, непосредственно у потребителя применяют более сложные схемы (рис. 7.5).
На рис. 7.6 представлена схема теплоснабжения теплиц с использованием геотермальной и солнечной энергий [38]. В данном случае предусмотрена система с пиковым догревом, что важно при резком снижении температуры окружающей среды.
При геотермальном теплоснабжении теплиц должны быть обеспечены следующие условия [39]
Рис. 7.5. Принципиальная схема двухконтурного геотермального теплоснабжения:
1 — геотермальная скважина; 2,9 — насосы; 3 — система горячего водоснабжения; 4,6 — отопительные приборы; 5 — пиковая котельная; 7 — тепловой насос; 8 — магистральный теплообменник
Рис. 7.6. Принципиальная схема теплоснабжения теплиц
с использованием геотермальных вод и энергии солнца:
1 — солнечный коллектор; 2 — насосы; 3 — аккумулятор; 4 — трубная система обогрева; 5 — теплообменники; 6 — дегазатор; 7 — грязевик; 8 — геотермальная скважина; 9 — конденсатоотводчик; 10 — конденсатный блок; 11 — подпитка; 12 — котёл
расчётная потребность в теплоте для теплиц и для вспомогательных сооружений;
значения температуры воды не ниже 40 °C и избыточное давление в устье скважины не менее 0,10 МПа;
стабильность дебита и параметров геотермальной воды в течение всего периода эксплуатации теплицы.
Принципиальная схема установки солнечного теплохладоснабжения потребителей с использованием геотермальной воды изображена на рис. 7.7 [40].
В летнее время установка работает в режиме зарядки аккумулятора. Подземная вода из скважины 1 подаётся в испаритель И теплового насоса 3, где охлаждается до 10 °C. Из испарителя вода поступает в котел-дублер 6, откуда направляется в гелиоколлектор 9. Нагретая в гелиоколлекторе до 40 °C вода поступает в конденсатор К теплового насоса, где её температура повышается до 60 °C. Большая часть этой воды закачивается в подземный аккумулятор для хранения, а часть подаётся в теплообменник системы горячего водоснабжения 8.
Рис. 7.7. Принципиальная схема установки солнечного теплохладоснабжения с подземным аккумулятором теплоты:
1 — скважины; 2 — насосы; 3 — теплонасосная установка; 4 — теплообменник системы отопления; 5 — теплообменник системы горячего водоснабжения; 6 — котел-дублер; 7 — система отопления; 8 — система горячего водоснабжения; 9 — гелиоколлектор; ХВ — холодная вода; И — испаритель; К — конденсатор
В зимнее время вода забирается из подземного аккумулятора и поступает в конденсатор К теплового насоса, где ее температура повышается до 85 °C. Отсюда вода подаётся в систему отопления 7 (теплообменник 4) и горячего водоснабжения 8 (теплообменник 5). Охлаждённая вода через испаритель И закачивается в подземный коллектор насосом 2.
Принципиальная схема систем геотермального теплоснабжения показана на рис. 7.8 [41].
Более совершенная схема с подключением в систему теплового насоса приведена на рис. 7.9.
Представляет интерес схема геотермального теплоснабжения, разработанная в Украине для Болгарии (рис. 7.10) [42].
Схемы геотермальных систем тепло- и хладоснабжения и метод проектирования таких систем приведены в учебнике [43].
Рис. 7.8. Принципиальная схема геотермального теплоснабжения с пиковым подогревом котельной:
- — подземный коллектор; 2 — погружной насос; 3 — эксплуатационная скважина; 4 — система утилизации газов и шлама; 5 — газо- и шламоотделитель; 6 — запорная арматура; 7 — теплообменник отопительной системы; 8 — пиковая котельная; 9 — сетевой насос; 10 — система отопления; 11 — система горячего водоснабжения; 12 — источник воды, пригодной по санитарно-техническим нормам для горячего водоснабжения; 13 — теплообменник системы горячего водоснабжения; 14 — нагнетательный насос; 15 — статический уровень термальных вод; 16 — поглощающая скважина
Рис. 7.9. Принципиальная схема геотермального теплоснабжения с пиковым подогревом тепловыми насосами и электроподогревом:
1 — подземный коллектор; 2 — погружной насос; 3 — эксплуатационная скважина; 4 — система утилизации газов и шлама; 5 — газо- и шламоотделитель; 6 — запорная арматура;
7 — тепловой насос; 8 — пиковый электроподогреватель; 9 — система отопления; 10 — система горячего водоснабжения; 11 — источник воды для горячего водоснабжения; 12 — теплообменник системы горячего водоснабжения; 13 — сетевой насос; 14 — теплообменник системы отопления; 15 — нагнетательный насос;
16 — поглощающая скважина; 17 — статический уровень термальных вод
Рис. 7.10. Принципиальная схема геотермального теплоснабжения:
ПК — пиковая котельная; Н — насосные станции термальной воды; НС — насосные станции сетевой воды; Т — теплообменники геотермальных пунктов; ПС1, ПС2 — пункты сбора термальной воды; СЭС — система эксплуатационных скважин термальной воды; НП — насосы погружные; НСЗ — насосная станция закачки термальной воды; СПС — система поглощающих скважин термальной воды
