Схема (в) предусматривает утилизацию тепла низкотемпературных термальных источников при помощи теплового насоса.
Горячая вода из скважин 1 подается к испарителю теплового насоса 2, где происходит передача ее тепла быстро испаряющемуся рабочему веществу. Образующиеся пары сжимаются компрессором 3 и направляются в конденсатор 4, где конденсируются при более высоком давлении, отдавая тепло воде, циркулирующей в системе отопления. Охлажденная вода сбрасывается в канализацию. Эффективность схемы повышается при работе теплового насоса летом в режиме холодильной машины. В целях более полного срабатывания тепла термальной воды была предложена более сложная модификация этой схемы с тепловыми насосами.
Схема (г) – комплексная система теплоснабжения с трансформацией тепла сбросной воды в сочетании с пиковым ее подогревом и качественным регулированием.
Вода из источника 1, пройдя очистку 2, перекачивается насосной станцией 3 в количестве Qa по однотрубному теплопроводу 4 и поступает к потребителям с температурой ta . Один поток воды Q1 догревается в пиковой котельной 5 до температуры tn и поступает в смеситель 7, где к нему подмешивается отработанная вода, предварительно подогретая в конденсаторах теплового насоса 8 до температуры tg .
Отработанная вода с температурой t0 после системы отопления б разветвляется на три потока. Одна часть Q3 поступает в конденсаторы теплового насоса 8 и смеситель 7. Вторая часть ее направляется в испарители теплового насоса 9, где она охлаждается до температуры tx и сбрасывается. Третья часть направляется в смеситель 12, из которого вода с температурой tr в количестве Qr поступает в бак-аккумулятор 11 и систему горячего водоснабжения 10.
Второй поток воды источника Q2 через вентиль B1 поступает в смеситель 12 и сеть горячего водоснабжения. Если температура геотермальной воды ниже температуры tr , то вода догревается до tr в котельной 5 и через вентиль B2 поступает в систему горячего водоснабжения в количестве Qr .
С целью повышения отопительного коэффициента и обеспечения более гибкого регулирования теплонасосные агрегаты включаются в систему теплоснабжения по последовательно-противоточной схеме так, чтобы нагрев воды в конденсаторе 8 и охлаждение сбрасываемой воды в испарителях 9 осуществлялось в несколько ступеней.
С изменением температуры наружного воздуха качественное регулирование осуществляется пиковой котельной, тогда как теплопроизводитель-ность теплового насоса и потребление воды из скважин остаются неизменными. После отключения пиковой котельной качественное регулирование осуществляется тепловым насосом. Это обеспечивает равномерный годовой график потребления воды из скважин.
В этой системе доля использования тепла геотермальной воды тем больше, чем ниже расчетная температура в системах отопления. Поэтому здесь целесообразно применение конвекторной или панельной систем отопления, где расчетная температура 40-45° С.
Сравнение этой системы с бессливной показывает, что удельный расход геотермальной воды в схеме с термотрансформаторами почти в два раза превышает таковой в бессливной системе, между тем коэффициент эффективности оказывается больше. Суммарная доля топливоиспользующих установок в годовом тепловом балансе минимальна. Это обстоятельство создает предпосылки для применения данной схемы в районах, где затраты на перевозку топлива могут превысить затраты на бурение большого числа скважин.
Литература
1. Дворов И.М. Геотермальная энергетика. – М.: Наука, 1976. – 192 с.
2. Андрющенко А.И. Основы термодинамики циклов теплоэнергетических установок: Учеб. пособие для теплоэнергет. спец. вузов. Изд. 3-е, перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1985. – 319 с.
3. acre.murdoch.edu.au/ago/ – The Australian Renewable Energy Website.
4. mtu-net.ru/lge/ – Лаборатория геотермальной энергетики ЭНИН им.Кржижановского РАО ЕЭС «России».