Приложение Ж
(справочное)
Метод оценки энергопотребления и энергетической эффективности
геотермальных теплонасосных систем теплоснабжения, использующих
низкопотенциальное тепло грунта поверхностных слоев Земли на территории
РоссийскойФедерации (методИНСОЛАР)
Потребление тепловой энергии из грунтового массива к концу отопительного сезона вызывает вблизи
регистра труб системы теплосбора понижение температуры грунта, которое в почвенно-климатических условиях
большей части территории Российской Федерации не успевает компенсироваться в летний период года, и к
началу следующего отопительного сезона грунт выходит с пониженным температурным потенциалом. Потребле-
ние тепловой энергии в течение следующего отопительного сезона вызывает дальнейшее снижение темпера-
туры грунта, и к началу третьего отопительного сезона его температурный потенциал еще более отличается от
естественного. Однако огибающее влияние теплового поля в многолетней эксплуатации системы теплосбора на
естественный температурный режим грунта имеют ярко выраженный экспоненциальный характер, и к пятому
году эксплуатации грунт выходит на новый режим, близкий к периодическому, т. е., начиная с пятого года эксплу-
атации, многолетнее потребление тепловой энергии из грунтового массива системы теплосбора сопровождается
периодическими изменениями его температуры. Поэтому при проектировании ТСТнеобходимоучитывать
падение температур грунтового массива, вызванное многолетней эксплуатацией системы теплосбора, и
использовать в качестве расчетных параметров и температур грунтового массива параметры и температуры
грунта, ожидаемые на пятый год эксплуатации ТСТ.
В климатических условиях России оценка эффективности применениягеотермальных теплонасосных
систем теплоснабжения, использующих тепло грунта, может быть проведена с помощью представленного на
рисунках Ж.1 — Ж.8 и выполненного по способу ОАО «ИНСОЛАР-ИНВЕСТ» районирования территории Россий-
ской Федерации по эффективности использования геотермального тепла низкого потенциала для целей тепло-
снабжения. Районирование выполнялось на основе результатов численных экспериментов по моделированию
эксплуатационных режимов ТСТ в климатических условиях различных регионов Российской Федерации. При
проведении численных экспериментов рассматривалось следующее:
- при проведении районирования территории Российской Федерации по эффективности применения ТСТ
в качестве критерия эффективности геотермальной теплонасосной системы теплоснабжения (далее ГТСТ) был
выбран средний за пятый год эксплуатации коэффициент трансформации теплоты, представляющий собой отно-
шение вырабатываемой ГТСТ полезной тепловой энергии к энергии, затрачиваемой на ее привод.
На рисунке Ж.1 представлены значения и изолинии коэффициента трансформации геотермальных тепло-
насосных систем теплоснабжения с горизонтальными системами теплосбора, а на рисунке Ж.2 — то же для
ГТСТ с вертикальными системами теплосбора. Как видно на рисунках, максимальные значения К
ТР
4,24 — для
горизонтальных систем теплосбора и 4,14 — для вертикальных можно ожидать на юге Российской Федерации,
а минимальные значения 2,87 и 2,73 — на севере и в Уэлене соответственно. Для Средней полосы России
значения К
ТР
для горизонтальных систем теплосбора находятся в пределах от 3,4 до 3,6, а для вертикальных
систем — в пределах от 3,2 до 3,4. Обращают на себя внимание достаточно высокие значения К
ТР
(от 3,2 до 3,5)
для районов Дальнего Востока, районов с традиционно сложными условиями топливоснабжения. По-видимому,
Дальний Восток является регионом приоритетного внедрения ГТСТ.
На рисунке Ж.3 представлены значения и изолинии удельных годовых затрат энергии на привод «горизон-
тальных» ГТСТ+ПД (пиковый доводчик), включающих в себя энергозатраты на отопление, вентиляцию и
горячее водоснабжение, приведенные к 1 м
2
отапливаемой площади здания, а на рисунке Ж.4 — для ГТСТ с
вертикальными системами теплосбора. Как видно из рисунков Ж.3, Ж.4, годовые удельные энергозатраты на
привод горизонтальных ГТСТ,приведенные к 1 м
2
отапливаемойплощадиздания,изменяются от
28,8 кВт
·
ч/(год
·
м
2
) — на юге России до 241 кВт
·
ч/(год
·
м
2
) в Якутске, а для вертикальных ГТСТ — от
28,7 кВт
·
ч/(год
·
м
2
) — на юге и до 248 кВт
·
ч/(год
·
м
2
) — в Якутске. Если умножить представленное на рисунках Ж.1
— Ж.8 для конкретной местности значение годовых удельных энергозатрат на привод ГТСТ на значение для
этой местности К
ТР
, уменьшенное на 1, то получим количество энергии, сэкономленное ГТСТ с 1 м
2
отапливаемой
площади за год. Например, для Москвы для вертикальной ГТСТ это значение составит 189,2 кВт
·
ч на 1 м
2
в год.
Для сравнения можно привести значения удельных энергозатрат, установленные московскими нормами по
энергосбережению [32] для малоэтажных зданий на уровне 130, а для многоэтажных зданий 95 кВт
·
ч/(год
·
м
2
).
95
ГОСТР 54865—2011