ВСН 56-87: "Геотермальное теплохладоснабжение жилых и общественных зданий и сооружений. Нормы проектирования"

(утв. приказом Госкомархитектуры СССР от 27 октября 1987 г. N 328)

Текст документа

Ведомственные строительные нормы ВСН 56-87
"Геотермальное теплохладоснабжение жилых и общественных зданий и сооружений. Нормы проектирования"
(утв. приказом Госкомархитектуры СССР от 27 октября 1987 г. N 328)

Взамен ВСН 36-77

Срок введения в действие 1 июля 1988 г.

1. Общие положения

2. Теплотехнические и экономические принципы использования

геотермальных вод

3. Схемы и оборудование геотермальных систем теплоснабжения

4. Тепловой расчет геотермальных систем отопления и охлаждения

5. Регулирование геотермальных систем теплоснабжения

Приложение 1. Термины и определения

Приложение 2. Классификация и распространение геотермальных

теплоносителей

Приложение 3. Принципиальные схемы систем геотермального

теплоснабжения

Приложение 4. Примеры расчета коэффициента эффективности для различных

систем геотермального теплоснабжения

Приложение 5. Пример подбора отопительных приборов и построение

графиков регулирования геотермальных систем отопления

Приложение 6. Пример расчета комплексной системы геотермального

теплоснабжения

Приложение 7. Прикладные программы для расчетов элементов

геотермальных систем теплоснабжения на микроЭВМ

1. Общие положения


1.1. Настоящие Нормы распространяются на проектирование вновь строящихся и реконструируемых систем теплохладоснабжения с использованием теплоты геотермальных вод.

Нормы не распространяются на использование геотермальных вод для выработки электрической энергии в бальнеологии, извлечения из них полезных химических веществ.

1.2. Геотермальные воды, отнесенные в установленном порядке к категории лечебных, должны использоваться прежде всего для лечебных и курортных целей. На нужды теплоснабжения они могут быть использованы только при разрешении органов по регулированию использования и охране водных ресурсов, а также при согласовании с органами здравоохранения и управления курортами.

1.3. С учетом требований п.1.2 теплота геотермальных вод должна применяться для отопления, горячего водоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха жилых, общественных и производственных зданий и сооружений.

1.4. Разработка проектов геотермальных систем теплоснабжения должна производиться, как правило, на основе расчетной потребности в теплоте и балансовых запасов геотермальных вод, утвержденных в соответствии с "Классификацией эксплуатационных запасов и прогнозных ресурсов подземных вод" и "Инструкцией по применению классификации эксплуатационных запасов подземных вод к месторождениям теплоэнергетических вод" Государственной комиссии по запасам полезных ископаемых при Совете Министров СССР.

1.5. Проектирование и строительство геотермальных систем теплоснабжения допускается без утверждения запасов геотермальных вод, если капитальные вложения при этом не превышают 500 тыс. руб.

1.6. В регионах распространения геотермальных вод, указанных в справочном прил.2, при проектировании вновь строящихся зданий и сооружений должен рассматриваться вопрос об их теплоснабжении за счет геотермального источника теплоты.

1.7. Разработка проектной документации систем геотермального теплоснабжения должна осуществляться в две стадии: проект и рабочая документация.

1.8. В случаях когда осуществление геотермальной системы теплоснабжения включает создание нового термоводозабора, а также при использовании термоводозабора, который ранее не использовался в качестве источника теплоты, проектированию должно предшествовать технико-экономическое обоснование.

1.9. Новые геотермальные скважины, как правило, следует располагать в непосредственной близости от потенциальных потребителей геотермальной теплоты.


2. Теплотехнические и экономические принципы
использования геотермальных вод


2.1. Технические решения геотермальных систем теплоснабжения должны обеспечивать возможно большую глубину срабатывания теплового потенциала геотермального теплоносителя и равномерность использования утвержденного максимального дебита термоводозабора в течение года.

2.2. За расчетный расход геотермального теплоносителя следует принимать суммарный дебит скважин термоводозабора, соответствующий утвержденному режиму его эксплуатации.

2.3. За расчетную температуру геотермального теплоносителя, изливаемого одной скважиной, должна приниматься его температура при дебите, определенном в соответствии с п.2.2.

2.4. За расчетную температуру геотермального теплоносителя, t'_т получаемого на термоводозаборе, имеющем две и более скважин, должна приниматься средневзвешенная температура термоводозабора, которую следует вычислять по формуле:


(1)

"Формула (1) Вычисление средневзвешенной температуры термоводозабора"

2.5. При разработке геотермальных систем теплоснабжения необходимо обеспечивать максимальное значение коэффициента их эффективности эта_геот при одновременном минимальном удельном расходе геотермальной воды на единицу расчетной тепловой нагрузки.

2.6. Коэффициент эффективности геотермальной системы теплоснабжения эта_геот должен определяться по формуле


(2)

"Формула (2) Определение коэффициента эффективности геотермальной системы теплоснабжения эта_геот"

Обозначения в формулах табл.1:

Т_сез. - продолжительность отопительного сезона, ч; фи_ср.от., фи_ср.вент. - средние за сезон коэффициенты отпуска теплоты для систем отопления и вентиляции, определяемые по формуле

,

фи = t - t /t - t , (3)

ср. в н.ср. в н

t_в - температура воздуха в обслуживаемых помещениях, °С; t_н(') - расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления или вентиляции, °С; t_н.ср. - средняя за период работы систем отопления или вентиляции температура наружного воздуха, °С; среднее значение (тау_скв) - среднегодовой коэффициент использования скважин термоводозабора, представляющий отношение фактического годового отбора геотермальной воды к максимальному отбору, вычисляемому как произведение 8500 х G'_т, где G'_т - расчетный расход геотермального теплоносителя (см. п.2.2); Т_п - продолжительность работы пикового догрева, ч.

Таблица 1

"Табл.1 Определение степени использования максимума нагрузки и коэффициента использования термоводозабора систем отопления"

"Рис.1. Графики для определения степени относительного увеличения расчетного дебита термоводозабора"

"Рис.2. Графики для определения доли пикового догрева при отоплении"


Величину Т_п, сут., следует определять по климатологическим данным. В ориентировочных расчетах допускается использовать формулу

(4)

"Формула (4) Определение продолжительности работы пикового догрева"

(5)

"Формула (5) Определение относительных коэффициентов отпуска теплоты, средних за период с момента отключения пикового источника теплоты до окончания отопительного сезона и подогрева приточного воздуха"

"Рис.3. Эмпирический коэффициент А для определения доли пикового догрева"

"Рис.4. Эмпирический коэффициент В для определения доли пикового догрева"


(6)

"Формула (6) Определение ориентировочных значений коэффициента отпуска теплоты фи_п для вентиляции"

(7)

"Формула (7) Определение ориентировочных значений коэффициента отпуска теплоты фи_п для отопления"

Примечания:

1. В системах геотермального теплоснабжения с независимым присоединением систем отопления и вентиляции при определении величины i в числителе вместо t'_т.r следует подставлять разность (t'_т.r - Дельта t_т.о), где Дельта t_т.о - разность температур греющего и нагреваемого теплоносителя на "горячем конце" противоточного промежуточного теплообменника, принимаемая, как правило, 5 - 10°С.

2. Примеры определения величины эта_геот для различных геотермальных систем теплоснабжения приведены в рекомендуемом прил.4.

2.7. Для объектов геотермального теплоснабжения, имеющих нагрузку отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, общий коэффициент эта(об)_геот. следует определять по формуле


(8)

"Формула (8) Определение общего коэффициента эта(об)_геот. для объектов геотермального теплоснабжения, имеющих нагрузку отопления, вентиляции и горячего водоснабжения"

(9)

"Формула (9) Определение доли расчетного дебита геотермальной воды, расходуемой на отопление"

(10)

"Формула (10) Определение доли расчетного дебита геотермальной воды, расходуемой на вентиляцию"

(11)

"Формула (11) Определение доли расчетного дебита геотермальной воды, расходуемой на горячее водоснабжение"

(12)

"Формула (12) Определение удельного расхода геотермальной воды, приходящейся на единицу расчетной тепловой нагрузки объекта"

(13)

"Формула (13) Определение средневзвешенной величины коэффициента использования термоводозабора"

(14)

"Формула (14)"

Примечание. Графики на рис.1 следует применять во всем диапазоне теплотехнических и гидрогеологических факторов для двух гидродинамических схем - неограниченного и полуограниченного пластов с нулевым расходом на контуре.

2.8. Повышенные значения коэффициента эффективности эта_геот. и сокращение удельного расхода геотермальной воды следует обеспечивать путем использования систем отопления с увеличенным расчетным перепадом температур теплоносителя, пикового догрева, тепловых насосов, комплексного использования геотермального теплоносителя с последовательным присоединением разнородных потребителей, предпочтительным использованием геотермальной теплоты на горячее водоснабжение, систем воздушного отопления, сезонных потребителей геотермальных вод. Указанные способы могут комбинироваться.

2.9. В южных районах страны геотермальную воду, используемую зимой на отопление, в летний период допускается использовать для выработки холода.

2.10. С уменьшением тепловой нагрузки отопления, как правило, следует предусматривать использование высвобождающейся геотермальной теплоты в плавательных бассейнах, банях, прачечных и т.п.

2.11. При использовании в бальнеологических целях геотермальных вод, имеющих температуру выше 50°С, их охлаждение до необходимых в бальнеологии температур допускается производить в закрытых системах теплоснабжения зданий.

2.12. При технико-экономических расчетах в качестве базисного следует принимать вариант, обеспечивающий покрытие заданной тепловой нагрузки традиционной системой с учетом реальных условий и ближайших перспектив развития теплоснабжения данного населенного пункта.

2.13. Сравнение вариантов традиционной и геотермальной систем теплоснабжения, различающихся продолжительностью строительства (свыше 1 года) или распределением капитальных вложений по годам строительства, следует производить приведением капитальных вложений более поздних лет к базисному году.

2.14. Приведение капитальных вложений, К_пр, осуществляемых в разные сроки, и текущих затрат, изменяющихся во времени, следует производить по формуле


Т

К = К [1/(1 + Е ) ], (15)

пр. Т н.п

где К_Т - затраты в Т-м году; Т - период времени приведения в годах, принимаемый равным разности между годом Т и базисным годом, к которому производится приведение затрат. При этом затраты базисного года строительства приведению не подлежат; Е_н.п = 0,1 - норматив для приведения разновременных затрат.

2.15. В геотермальных системах теплоснабжения с расчетным сроком службы 20 лет приведение затрат по вариантам согласно требованиям п.2.14 настоящих Норм производится с учетом всего срока службы этих систем.

2.16. Сопоставимость базисного варианта с геотермальной системой теплоснабжения, обеспечивающей частичное покрытие расчетной тепловой нагрузки, производится введением экономических показателей традиционной системы, рассчитываемых с учетом разности тепловых нагрузок


ДельтаQ = Q - Q , (16)

об. геот.

где Q_об. - общая расчетная тепловая нагрузка всех потребителей, МВт (см. п.2.7); Q_геот. - расчетная нагрузка, обеспечиваемая геотермальной системой теплоснабжения, МВт.

Аналогично должно производиться сравнение вариантов геотермальных систем теплоснабжения с различными показателями тепловых нагрузок.

2.17. При наличии в сравниваемых вариантах систем элементов, имеющих равные показатели капитальных вложений и эксплуатационных расходов, расчет показателей приведенных затрат по этим вариантам допускается производить на "разность" (расчет "нетто"), т.е. с исключением из расчета указанных элементов.

2.18. Дополнительную экономию тепловой энергии при комплексном использовании термоводозабора (например, при наличии сезонных потребителей геотермальной воды) в технико-экономическом расчете следует учитывать соответствующим увеличением эксплуатационных затрат в базисном варианте.

2.19. При технико-экономическом сравнении геотермального и базисного вариантов системы теплоснабжения следует учитывать экономию водопроводной воды в случае использования геотермальной воды на соответствующие нужды.

2.20. Амортизационные отчисления на реновацию по тем элементам систем геотермального теплоснабжения, которые за пределами расчетного срока функционирования геотермальных скважин не могут быть использованы, следует определять с учетом этого срока.

2.21. В технико-экономических расчетах должна учитываться необходимость расширения или нового строительства сооружений для обработки отработанной геотермальной воды перед ее сбросом или обратной закачкой.


3. Схемы и оборудование геотермальных систем теплоснабжения


3.1. Принципиальные схемы геотермальных систем теплоснабжения должны выбираться с учетом температуры и химического состава геотермального теплоносителя, характера возможного потребления геотермальной теплоты, условий сброса отработанной геотермальной воды, наличия источника питьевой воды, взаимного расположения термоводозабора, потребителя, места сброса и источника воды питьевого качества, а также расстояний между ними (см. обязательное прил.1 и рекомендуемое прил.3).

3.2. Оборудование геотермальных систем теплоснабжения должно выбираться с учетом данных по химическому и газовому составам геотермального теплоносителя, а также испытаний его на агрессивность и склонность к отложению солей (см. рекомендуемое прил.3).

3.3. В качестве исходных данных по запасам, физическим и химическим свойствам геотермального теплоносителя следует принимать данные, полученные от организаций, эксплуатирующих термоводозабор или производивших разведку месторождения геотермальных вод.

3.4. На термоводозаборе, как правило, следует предусматривать сборную емкость геотермальной воды, установку которой, а также прокладку сборных тепловых сетей следует производить с учетом рельефа местности и допустимой величины противодавления.

3.5. Избыточное давление скважин, как правило, следует использовать только для подачи геотермального теплоносителя в сборную емкость. Подача его потребителю должна производиться насосами.

При отсутствии гидрогеологических противопоказаний допускается использовать избыточное давление скважин для осуществления циркуляции геотермального теплоносителя в тепловой сети.

3.6. Объем сборной емкости следует, как правило, принимать в размере не менее 1 часового дебита термоводозабора.

3.7. При эксплуатации термоводозабора в режиме обратной закачки принципиальная схема системы геотермального теплоснабжения должна обеспечивать возврат, как правило, всего объема добытой геотермальной воды на насосную станцию обратной закачки после использования ее теплового потенциала.

3.8. Температура и качество геотермальной воды, поступающей на насосную станцию обратной закачки после использования, должны быть согласованы с организацией, эксплуатирующей термоводозабор.

3.9. Сброс отработанных геотермальных вод в открытые водоемы после использования их теплового потенциала должен производиться в соответствии с требованиями "Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами".

3.10. При проектировании сбросных трубопроводов следует обеспечивать предотвращение замерзания сбросной геотермальной воды при транспортировании.

3.11. При проектировании систем геотермального теплоснабжения необходимо учитывать охлаждение теплоносителя при транспортировании до потребителя.

3.12. При соответствии слаботермального и термального (см. справочное прил.2), геотермального теплоносителя требованиям действующих норм на воду питьевую допускается создание однотрубных открытых систем горячего водоснабжения зданий и обеспечением отопления их от другого источника теплоты (см. рекомендуемое прил.3).

3.13. Геотермальные системы теплоснабжения на базе месторождений высокотермальных и перегретых вод (см. справочное прил.2) питьевого качества должны, как правило, представлять собой однотрубную открытую систему теплоснабжения с зависимым присоединением отопления (см. рекомендуемое прил.3).

3.14. При использовании природных теплоносителей непитьевого качества следует, как правило, применять закрытые геотермальные системы теплоснабжения с зависимым или независимым присоединением систем отопления. При этом для размещения теплообменного оборудования системы теплоснабжения должны включать центральные геотермальные тепловые пункты (ЦТПГ).

3.15. Проектирование ЦТПГ должно производиться в соответствии с требованиями СНиП 2.04.07-86 "Тепловые сети. Нормы проектирования".

3.16. ЦТПГ следует размещать таким образом, чтобы до минимума сократить протяженность трубопроводов, по которым циркулирует геотермальный теплоноситель.

3.17. При сбросе отработанной геотермальной воды близ термоводозабора или эксплуатации последнего методом обратной закачки ЦТПГ следует размещать в непосредственной близости от термоводозабора. При этом распределительная тепловая сеть негеотермального теплоносителя должна быть, как правило, двухтрубной. При обосновании допускается применение четырехтрубных распределительных сетей.

3.18. При отсутствии обратной закачки и размещении места сброса отработанной геотермальной воды вблизи потребителя допускается размещать ЦТПГ в непосредственной близости от последнего. При этом транзитная (магистральная) тепловая сеть геотермального теплоносителя, как правило, должна быть однотрубной, а распределительная тепловая сеть - четырехтрубной.

3.19. Термоводозаборы открытых геотермальных систем теплоснабжения должны иметь обустройство и зону санитарной охраны в соответствии с требованиями СНиПа по проектированию наружных сетей и сооружений водоснабжения.

3.20. Не допускается проектирование открытых геотермальных систем теплоснабжения в том случае, когда геотермальная вода способна оставлять осадок, портящий эстетический вид поверхности ванн, раковин и другого санитарно-технического оборудования.

3.21. Технические решения открытых геотермальных систем теплоснабжения необходимо согласовывать с органами санитарного надзора. Этими же органами при необходимости должны определяться меры по улучшению качества геотермального теплоносителя, подаваемого на водоразбор, а также методы и периодичность контроля их качества.

3.22. В геотермальных системах горячего водоснабжения допускается пониженная температура теплоносителя в точках водоразбора (но не ниже 45°С) при условии соответствия показателей этого теплоносителя нормам питьевой воды.

3.23. При наличии (или проектировании) геотермальных систем теплоснабжения тепличных комбинатов, расположенных вблизи населенных мест, следует, как правило, использовать комплексную схему, обеспечивающую полностью или частично тепловые нагрузки коммунальных и промышленных потребителей (см. рекомендуемое прил.3).

3.24. При повышенной коррозионной активности и склонности к солеотложениям геотермального теплоносителя следует применять коррозионно-стойкое оборудование, а также реагентные и другие методы обработки геотермальной воды.

3.25. Применение коррозионно-стойких материалов, а также химических реагентов для антикоррозионной и антинакипной обработки геотермальной воды открытых систем теплоснабжения должно быть согласовано с органами санитарного надзора.

3.26. Выбор оборудования геотермальных систем теплоснабжения следует, как правило, производить в соответствии с рекомендациями, изложенными в справочном прил.3.

3.27. Конструкции элементов геотермальных систем теплоснабжения, как правило, должны исключать контакт геотермальной воды с атмосферным воздухом. Такой контакт допускается при обосновании с учетом возможного повышения при этом коррозионной агрессивности геотермальной воды.

3.28. Опорожнение геотермальных систем теплоснабжения или их элементов должно производиться на минимально необходимое для производства ремонтных работ время.

3.29. На обратных трубопроводах геотермальной воды систем теплоснабжения следует предусматривать устройства, обеспечивающие поддержание статического давления во всех точках системы, исключающих ее непредусмотренное опорожнение.

3.30. Качество геотермального теплоносителя, поступающего на догрев в водогрейные котлы, должно соответствовать действующим нормам проектирования котельных установок.

3.31. Догрев геотермального теплоносителя, не соответствующего действующим нормам проектирования котельных установок, должен производиться в теплообменных аппаратах.

3.32. Допускается использовать теплонасосные установки, утилизирующие теплоту сбросной геотермальной воды, в качестве пиковых источников теплоты.

3.33. Срок службы систем геотермального теплоснабжения должен устанавливаться равным не менее 20 лет. При экономическом обосновании допускается предусматривать замену отдельных узлов и элементов геотермальных систем теплоснабжения по истечении срока службы менее 20 лет.


4. Тепловой расчет геотермальных систем отопления и охлаждения


4.1. Технические решения геотермальных систем отопления должны обеспечивать возможно более глубокое срабатывание теплового потенциала геотермального теплоносителя, что достигается созданием повышенного расчетного перепада его температур, характеризующегося высоким (близким к 1) значением расчетного коэффициента степени срабатывания теплового потенциала теплоносителя тау('), который следует вычислять по формуле


, ,, ,, ,,

тау = (t - t )/(t - t ), (17)

г о г в

где t''_г, t''_о, t_в - расчетные температуры горячей, обратной воды отопительного прибора и внутреннего воздуха, °С.

4.2. При использовании радиаторов или конвекторов требования п.4.1 следует выполнять путем максимально возможного по технико-экономическим, эстетическим и конструктивным соображениям увеличения поверхности этих приборов.

4.3. В геотермальных системах отопления следует, как правило, применять отопительные приборы повышенных теплоплотностей: "Универсал С", "Универсал О", радиаторы МС 140-108 и другие, имеющие такую же или большую теплоплотность. Применение приборов с меньшей теплоплотностью допускается при обосновании.

4.4. Подбор отопительных приборов, устанавливаемых в помещениях, следует выполнять по формуле


(18)

"Формула (18) Подбор отопительных приборов, устанавливаемых в помещениях"

(19)

"Формула (19) Относительный безразмерный среднестепенной температурный напор отопительного прибора"

(20)

"Формула (20) Расчетный среднестепенной температурный напор отопительного прибора"

(21)