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

ВСН 56-87
-----------------------------
Госкомархитектуры


Ведомственные строительные нормы


Геотермальное теплохладоснабжение жилых и
общественных зданий и сооружений
Нормы проектирования

Дата введения 1988-07-01


РАЗРАБОТАНЫ ЦНИИЭП инженерного оборудования Госкомархитектуры (канд. техн. наук В.И. Красиков - руководитель темы, ответственный исполнитель).

ВНЕСЕНЫ ЦНИИЭП инженерного оборудования Госкомархитектуры.

ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ Управлением инженерного оборудования населенных мест (инж. А.Б. Рубцов) и Управлением по научным исследованиям и нормированию (инж. Т.С. Фомичева) Госкомархитектуры.

УТВЕРЖДЕНЫ приказом Государственного комитета по архитектуре и градостроительству при Госстрое СССР от 27 октября 1987 г. № 328.

С введением в действие ВСН 56-87/Госкомархитектуры "Геотермальное теплохладоснабжение жилых и общественных зданий и сооружений. Нормы проектирования" утрачивает силу "Инструкция по комплексному использованию геотермальных вод для теплохладоснабжения зданий и сооружений" ВСН 36-77/ Госгражданстрой.

Согласовано с Минздравом СССР письмом № 121-4/321-6 от 16.06.87 г.


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, , получаемого на термоводозаборе, имеющем две и более скважин, должна приниматься средневзвешенная температура термоводозабора, которую следует вычислять по формуле


(1)

где
к -
количество геотермальных скважин термоводозабора, шт;

-
температуры на устьях скважин, °С;

-
дебиты геотермальных скважин, кг/с.


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

2.6. Коэффициент эффективности геотермальной системы теплоснабжения должен определяться по формуле


(2)

где
-
степень относительного срабатывания температурного перепада;

Z -
степень относительного использования максимума нагрузки, определяется по табл.1;

-
степень относительного увеличения расчетного дебита термоводозабора, принимается по графикам рис.1;

-
доля пикового догрева в годовом тепловом балансе системы геотермального теплоснабжения (рис.2);

и
-
расчетная температура геотермального теплоносителя с учетом пикового догрева и его сбросная температура;

-
расчетная температура геотермального теплоносителя, определенная в соответствии с пп.2.3 или 2.4.


Обозначения в формулах табл.1:



-
продолжительность отопительного сезона, ч;

, -
средние за сезон коэффициенты отпуска теплоты для систем отопления и вентиляции, определяемые по формуле



(3)


Таблица 1


Потребители
Степень использования максимума нагрузки
Коэффициент использования термоводозабора

Системы отопления:


с зависимым присоединением к геотермальной тепловой сети





с зависимым присоединением к сети и пиковым догревом






Системы вентиляции:

с зависимым присоединением к геотермальной тепловой сети







с зависимым присоединением к сети и пиковым догревом





Открытые системы горячего водоснабжения






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



где
-
температура воздуха в обслуживаемых помещениях, °С;

-
расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления или вентиляции, °С ;


средняя за период работы систем отопления или вентиляции температура наружного воздуха, °С;

-
среднегодовой коэффициент использования скважин термоводозабора, представляющий отношение фактического годового отбора геотермальной воды к максимальному отбору, вычисляемому как произведение


где
-
расчетный расход геотермального теплоносителя (см. п.2.2);

-
продолжительность работы пикового догрева, ч.


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

(4)

где
А и В -
эмпирические коэффициенты, определяемые соответственно по графикам на рис.3 и 4;

и -
относительные коэффициенты отпуска теплоты, средние за период работы с момента отключения пикового источника теплоты до окончания отопительного сезона и подогрева приточного воздуха, определяемые выражением



(5)

-
коэффициенты отпуска теплоты, соответствующие моментам отключения пикового догрева и окончания отопительного сезона. Ориентировочные значения допускается определять по формулам:





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


Рис.3. Эмпирический коэффициент А
для опредедения доли пикового догрева


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


для вентиляции (6)

для отопления (7)

-
температура сбросной геотермальной воды, соответствующая .



Примечания: 1. В системах геотермального теплоснабжения с независимым присоединением систем отопления и вентиляции при определении величины в числителе вместо следует подставлять разность где - разность температур греющего и нагреваемого теплоносителя на "горячем конце" противоточного промежуточного теплообменника, принимаемая, как правило, 5-10 град. С.

2. Примеры определения величины 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 следует определять по формуле

(8)

Здесь
-
доли расчетного дебита геотермальной воды, расходуемые соответственно на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, рассчитываемые по формулам:



(9)

, (10)

, (11)

где
-
расчетные нагрузки отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, Вт;


c -
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, который следует рассчитывать по формуле



= (12)


общая тепловая нагрузка объекта геотермального теплоснабжения, Вт;



степень относительного увеличения расчетного дебита термоводозабора для объекта в целом, определяемая по графикам, изображенным на рис.1 в зависимости от средневзвешенной величины коэффициента использования термоводозабора:



(13)

(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 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, , осуществляемых в разные сроки, и текущих затрат, изменяющихся во времени, следует производить по формуле

(15)


где
-
затраты в Т 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;



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


(16)

где
-
общая расчетная тепловая нагрузка всех потребителей, МВт (см.п.2.7);


-
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
...