Термодинамическая эффективность систем распределения геотермальных теплоносителей тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

На правах рукописи

Атдаев Динамутдин Ибрагимович

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕОТЕРМАЛЬНЫХ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ

Специальность 01.04.14. - «Теплофизика и теоретическая

теплотехника»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Астрахань - 2005

Работа выполнена в Астраханском государственном техническом университете (кафедра теплоэнергетики)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ Ильин Альберт Константинович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Руднев Виталий Петрович доктор технических наук, доцент Фокин Владимир Михайлович

Ведущая организация: Институт проблем геотермии

ДагНЦРАН

Защита диссертации состоится «3^?» /¿¿¿УЧХ_2005 г.

в 10 часов 30 мин. на заседании диссертационного совета Д. 307.001.03 при Астраханском государственном техническом университете (АГТУ) по адресу:

414025, г. Астрахань, ул. Татищева, 16, АГТУ, ауд. 5.308. Тел. для справок: (8512) 559-282, 54-62-43, факс (8512)-25-73-68.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан мая 2005 года

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Большинство геотермальных источников энергии приходятся на низкопотенциальные с температурой теплоносителя до 120° С и расположены в отдаленных от потребителя местах. Использование таких источников для теплоснабжения является актуальной проблемой энергетики. В связи с этим, важным вопросом является транспортировка геотермального теплоносителя на большие расстояния (от источника теплоты - скважины до потребителей) с минимальными тепловыми потерями.

Большой вклад в развитие геотермики и геотермальной энергетики в целом внесли Алхасов А.Б., Амерханов Р.А., Бабаев А.Ю., Бутузов В.А., Васильев В.А., Гаджиев А.Г., Дядькин В.А., Забарный Г.Н., Завьялов С.Ф., Исрапилов М.И., Кутателадзе С.С., Локшин Б.А., Моск-вичева В.Н., Накоряков В.Е., Поваров О.А., Ригер П.Н., Розенфельд Л.М., Султанов Ю.И., Томаров Г.В., Cataldi R., Jund J.W., и др.

Оценка эффективности работы таких систем является актуальной задачей теплоэнергетики. Недостаточная разработанность метода оценки термодинамических, технических и технико-экономических характеристик, отсутствие единой классификации систем геотермального теплоснабжения (СГТ) - крайне усложняют задачи оценки их эффективности.

Вопросы оценки эффективности систем разрабатывали Агаев М.А., Бабаев Л.И., Белан СИ., Бадавов Б.Г., Гаджиев А.Г., Завьялов С.Ф., Исрапилов И.Р., Красиков В.И., Ригер П.Н., Султанов Ю.И. и др. Однако в существующих методах оценки эффективности СГТ не в полной мере используются возможности, в частности, термодинамического анализа. В этих методах не рассматривается также эффективность работы отдельных элементов системы, она оценивается в целом, совместно с потребителями.

Цель диссертационной работы - разработать метод оценки эффективности систем распределения теплоносителей в СГТ на основе принципов термодинамического (эксергетического) анализа и показать его возможности в применении к реальным системам геотермального теплоснабжения.

Основные задачи исследования. В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи:

1. Анализ существующих методов оценки эффективности систем распределения геотермального теплоснабжения.

2. Разработка термодинамического метода оценки эффективности систем распределения теплоносителей.

3. Получение теоретических и расчетных зависимостей для определения эксергетической эффективности систем распределения теплоносителей систем разного назначения, структуры, конфигурации и сложности.

4. Анализ влияния реальных факторов на эффективность систем распределения теплоносителей.

5. Анализ реальных систем с использованием разработанного метода (гг. Кизляр, Знаменск, Астрахань)

6. Разработка основных практических рекомендаций.

Объект исследования. Объектом исследования являются системы распределения геотермальных теплоносителей разной структуры, конфигурации и сложности.

Методы исследования. Исследование основано на применении методов термодинамического анализа, апробации полученных теоретических и практических зависимостей, на использовании результатов для анализа возможных практических задач.

Научная новизна результатов исследования.

1. Разработан общий термодинамический метод оценки эффективности систем распределения геотермальных теплоносителей разной конфигурации и сложности.

2. Выявлено влияние реальных факторов на эксергетический к.п.д. систем.

3. Получены и апробированы теоретические зависимости, которые составляют основу для анализа и оптимизации систем и которые апробированы для различных реальных и возможных систем распределения теплоносителей.

Практическая ценность работы состоит в использовании разработанного метода как для оценки эффективности систем геотермального, так и традиционного теплоснабжения. Выявлено влияние реальных факторов на эффективность работы систем, что составляет основу для повышения эффективности систем при их проектировании, эксплуатации и модернизации.

На защиту выносятся:

1. Термодинамические характеристики систем распределения геотермальных теплоносителей.

2. Метод и результаты эксергетического анализа систем распределения геотермальных теплоносителей.

3. Теоретические термодинамические зависимости для определения коэффициентов эффективности систем.

4. Результаты анализа влияния реальных факторов на эффективность работы систем.

5. Рекомендации по повышению термодинамической эффективности систем.

6. Результаты анализа действующих систем в целом.

Использование результатов диссертационной работы. Отдельные результаты диссертационной работы использованы при определении эффективности транзитных тепловых сетей и эффективности систем теплоснабжения в ОАО «ТЭЦ - Северная» %(г. Астрахань), ДагТЭЦ ОАО «ДагЭнерго» (г. Махачкала), в Институте проблем геотермии ДагНЦ РАН.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы представлялись ежегодно на научных конференциях АГТУ (2001-2005 гг), на семинарах кафедры теплоэнергетики АГТУ. Основные положения работы были представлены: на 3 - Международной конференции "Проблемы энерго- и ресурсосбережения в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах" (Пенза, 2002); Международной конференции " Малая энергетика - 2002" (Москва, 2002); 4 - Российской конференции "Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности" (Ульяновск, 2003); Международной конференции "Иновации в науке и образовании - 2003" (Калининград, 2003); Международной конференции "Проблемы развития централизованного теплоснабжения" (Самара, 2004), 6- Всероссийская конференция по энергосбережению (Екатеринбург, 2005).

Публикации. По результатам исследования опубликовано 7

работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация включает введение, разделы 1 - 5, 48 илл., заключение, список источников из 182 наименований и Приложение.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана как актуальность проблемы исследования эффективности геотермальных теплоэнергетических систем, так и актуальность данного исследования по эффективности систем распределения геотермальных теплоносителей.

В обзорной части работы (раздел 1 - Существующие методы оценки эффективности систем распределения геотермальных теплоносителей; Приложение) показано, что:

1. Геотермальные теплоэнергетические системы в настоящее время достаточно распространены и конкурентоспособны, а системы распределения теплоносителей достаточно сложны (десятки, сотни и более элементов) и имеют большую протяженность (десятки кило-

метров).

2. Теплоносители геотермальных систем имеют недостаточно высокий потенциал. Поэтому, и с учетом п.1., важным вопросом является вопрос о транспортировании геотермального теплоносителя до потребителя с минимальными тепловыми потерями и потерями эк-сергии.

3. Существующая классификация геотермальных систем является весьма неполной. Она не содержит, в частности, классификационных признаков, отражающих термодинамические особенности систем, методы оценки эффективности, в том числе - по термодинамическим признакам.

4. Методы оценки эффективности систем распределения теплоносителей, и геотермальных теплоносителей в том числе, нуждаются в уточнении и развитии. Ближайшими задачами в этом направлении могут быть:

- выделение этих систем в отдельный объект исследования,

- анализ и оценка потерь энергии и эксергии в элементах систем,

- разработка метода оценки эффективности систем в целом, в том числе - на основе более общего, термодинамического, анализа,

- практическое использование метода с целью определения его возможностей.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

Основные результаты, изложены в разделах 2 - 5 : Раздел 2 -Эксергетический анализ работы изолированного теплопровода. Раздел 3 - Эксергетический метод оценки эффективности систем распределения геотермальных теплоносителей (и примеры его применения). Раздел 4 - Анализ влияния реальных параметров систем на их термодинамическую эффективность. Раздел 5 - Использование полученных результатов для анализа реальных систем распределения теплоносителей.

Объектом анализа в данной работе являются непосредственно системы распределения геотермальных теплоносителей от источника до потребителей, так как эти системы вследствие большой протяженности, сложности и наличия тепловых потерь существенно влияют на эффективность геотермального теплоснабжения в целом.

Разработанный автором метод оценки термодинамической эффективности сложных систем распределения геотермальных теплоносителей основан на эксергетическом анализе. Используется, как первичный, в анализе эксергетический к. п.д. простого участка транспортирующего трубопровода (теплопровода), являющегося структурным

элементом сложной системы и имеющего неизмененный диаметр. Выражение для эксергетического к.п.д. (без учета потерь гидравлического характера) получено и используется в виде:

Лех=(ТВЬ1Х- То)2(Твх/Твых)/(Тм- Т0)2, (о

где Тц* - температура теплоносителя в начале (на входе) участка, К, Т„ых - температура теплоносителя в конце (на выходе) участка, К, То -температура окружающей среды, К,

Твых = ТВЛ ~ Ць Ь / (т -ср), (2)

qL - удельные линейные тепловые потери с поверхности изоляции теплопровода, Вт/м, m - массовый расход теплоносителя, кг/с, ср - изобарная теплоемкость теплоносителя, кДж/(кг-град), L - протяженность теплопровода, м.

На основании теплового и эксергетического балансов простого участка изолированного теплопровода и его к.п.д. выполнен анализ работы теплопровода с целью изучения влияния параметров и условий использования теплопровода ка его эксергетический к.п.д. Для встречающихся в практике широкого диапазона условий получены зависимости к.п.д. от величины тепловых потерь с поверхности изоляции и от их изменения в процессе эксплуатации, от протяженности теплопровода, от соотношения потерь эксергии вследствие потерь теплоты и гидравлических потерь, от скорости и расхода теплоносителя и др. (рисЛ и 2).

Оценка эксергетического к.п.д. по зависимостям (1) - (2) реальных теплопроводов (простых участков систем распределения) показала их существенную зависимость от геометрических, тепловых и гидравлических параметров (рис.1 - 2). Однако потери эксергии вследствие гидравлических сопротивлений при скорости движения теплоносителя до 1,0 - 1,5 м/с малы (рис.2 в качестве примера), и ими в большинстве случаев можно пренебречь. Вопрос об учете этих потерь при высоких скоростях можно решать отдельно в зависимости от их величины. При дальнейшем анализе гидравлические потери не учитывались. '

В качестве примера выполнен анализ эксергетического к. п.д. участков теплопроводов сложной системы теплоснабжения г. Знамен-ска (Астраханская область). Расход теплоносителя на участках от 1 до 80 кг/с, диаметры труб от 250 до 70 мм, потери эксергии на участках -до 14% (рис.14).

Результаты анализа работы теплопроводов используются в работе при оценке эффективности систем распределения теплоносителей в целом.

1,00

0,95

0,90

0,85

Лех L 100 ' г оГ

" 95 - >7 ' п "м М - 1 , 1 Г м " -

- 90 - «ч ^^

85 1 Ь, КМ ** ч» -" ..........-1 - I - - —

8

Рис.1. Зависимость изменения температуры теплоносителя на выходе из теплопровода и эксергетического к.п.д. теплопровода от его протяженности для условий: оо= 0,9 м/с, ^^ 100 0С, 5 °С. Теплопровод расположен на открытом воздухе, число часов работы в год составляет 5000 и менее. Удельные тепловые потери (ць Вт/м) приняты нормативные;---Т]^,- ^

Рис.2. Зависимость изменения потерь эксергии в теплопроводе диаметром с1 = 250 мм, протяженностью Ь = 5-Ю3 м от скорости движения теплоносителя: £ДЕхг - потери эксергии вследствие гидравлических сопротивлений, кВт, £ЛЕхт — потери эксергии вследствие тепловых потерь, кВт, ХЛЕх,^ — сумма потерь эксергии

Метод термодинамической оценки эффективности сложных систем распределения геотермальных теплоносителей разработан на основе эксергетического к.п.д. системы в целом - от источника тепловой энергии до ее потребителей:

т|ех = Ехвых /Ехвх= (Ехвх - ДЕхт)/Ехвх, (3)

где Ехм - эксергия теплоносителя на входе в систему распределения геотермального теплоносителей, Ехвьк - эксергия теплоносителя на выходе из системы распределения теплоносителей, - потери эк-

сергии вследствие потерь теплоты в окружающую среду.

Для начального элемента системы (теплопровод от источника "И" с разветвлением, в частности в качестве примера, на два теплопровода: участки И-1.1.1, 1.1.1-1.2.1 и 1.1.1-1.2.2 на рис.4), являющегося составной частью любой системы распределения эксергетический к.п.д. получен в виде

Техсист = пехн.и Гфи.1-[лехи.1.,.2.1 -ф^., + лехил-^УО- Фил)]- (4)

В выражение (4) входят эксергетические к.п.д. упомянутых участков теплопроводов и - доля расхода теплоносителя на участке 1.1.11.2.1 от общего расхода на участках 1.1.1-Л.2.1 и 1.1.1-1.2.2. Здесь и ниже в индексах: первая цифра — номер ветки системы от источника "И", вторая - номер уровня (точки разветвления) в данной ветке системы, третья - номер данной точки в общем количестве точек данного уровня ветки.

Для произвольного элемента системы такого же состава (например - см. выделенный участок на схеме рис.13) эксергетический к.п.д.:

Пех = next.53-i.6-2' Ч^.«' [пех].б.2-1.7.1 • ф17л + цсх1.62л.гг' (1- Фи.«)]- (5).

В форме, использующейся для расчетов, к.п.д. имеет вид:

Лех = [(Т„ых 1.6.2 - ТоУЧТвх 1.5.3/Твых 1.6.2У(Твх 1.5.3 " Т0)2]-{[(ТВЫХ 1.7.1 -вых 1.7. 1.6.2" То) 3 * Ф1.7.1 КТ^ых 1,7.2*

- Т0)2.(ТВХ ,.6.2/Твых ,.7.2)/(Тга 1.6.2- То)2] -(1- Ф1.7.1)}, (6)

где: ТВЫХ162 = ТВХ1.5.3-ЧС 1.5.3-1.6.2^1.5.3-1.6.2/(141.5.3-1.6.2 ■ Ср), твых 1.7.1 = ТВХ 1.6.2 — Я1-1.6.2-1.7.1' Ь1.6.2-1.7л/(П11.6.2-1.7.1 ' Ср)> Т„ых 1.7.2 = ТВХ1.6.2 Яы.6.2-1.7.2 'Ь1.б.2-1.7.2 ДШ1.6.2-1.7.2 ' Ср). (7)

Возможности метода и примеры его применения показаны для следующих систем: система с пятью уровнями ответвлений (двойные и тройные ответвления на уровнях, 9 потребителей), система с девятью уровнями (двойные и тройные ответвления, 17 потребителей), система с четырьмя уровнями (тройные ответвления, 27 потребителей), радиальная система с тремя трубопроводами от источника, с че-

тырьмя уровнями (двойные ответвления, 24 потребителя), система с шестью уровнями (двойные ответвления, 32 потребителя).

Для этих систем получены необходимые зависимости для эксер-гетического к. п.д. как в общем виде, т.е. в форме выражений (4) и (5) без использования температурных функций и параметров, так и в конкретном расчетном виде, т.е. в форме выражений (6) и (7). Зависимости получены для всех элементов (см. выше) рассмотренных систем и для всех систем в целом.

В качестве примера на рис.3 и 4 приведены две из перечисленных систем и соответствующие им зависимости (8) и (9) для эксерге-тических к.п.д.

С учетом расчетного анализа систем других конфигураций и сложности, выполненного в последующих разделах работы, можно считать, что метод оценки термодинамической эффективности систем распределения теплоносителей проиллюстрирован практически для всех встречающихся на практике систем.

1.4.1

1.6.2

©

1.3.1

1.2.2

1.2.1

1.5.1

1.3.2

1.4.4 •——•

1.9.4

1.9.3

134Г1.4.2 ^,.5.4

•V 1 у3-3 { и.

1.5.2

1.5.3 1.8.1

1.4.3 1.6.3

1.8.2

1.7.3

1.7.2

1.7.1

1.9.1

Рис.3. Система распределения геотермального теплоносителя с девятью уровнями и с двойными и тройными ответвлениями

Рис.4. Радиальная система распределения геотермального теплоносителя с тремя ветками по четыре уровня в каждой (двойное ответвление в каждой последующей точке системы). Прерывистая линия — для пояснения к формуле (4)

Формула для определения к.п.д. т^ системы с девятью уровнями (рис.3):

Лех - ЛехИ-1 1 1 '{Лех1 1 1-1 2 1' ф) 2 1 * ("Пех 121-131 ' ф1 3 1 + Лех 1 2 1-1 3 2 X х ф! 3г) + Лех 111-12 2 • ф122 • [Лех1 2 2-1 3 4 ' ф1 34 ' (Лех 1 34-1 4 1X Хф141 + Лех1 34-1 42 ' ф1 4 г) + Лех 1 2 2-1 3 3 * Ф1 33 " Ы ех 1 3 3-1 4 4 X х ф1 44 (т|ех 151144 • ф1 5 1 + Лех 1 4 4-1 5 2 ' ф1 5 2 + Ле* 1 4 4-1 53 X X ф1 5 з) + Лех 1 3 3-1 4 3 ' ф1 4 3 • ГЛех 14 3-1 54 ' ф1 5 4 ' (Л ех 1 5 4-1 б 1X Хф161 + Лех1 54-1 6 2 ' ф1 62) + Лех 14 3-1 5 5 ' ф1 5 5 " (Лех1 5 5-1 63 X X ф1 б 3 ' (Лех 16 3-171 • ф171" ("Пех 171-182 ' Ф1 8 2 * (Лех182-192 X Хф1 92 +Лех 18.2-1 9 1 ' ф] 9 0 + Л ех 1 7 1-1 8 1 'ф181) + Л ех 1 6 3-1 7 2 X Хф172) +Лех1 5 5-1 64 ' ф1 6 4 ' (Лех 1 6 4-1 7 4 'Ф174*(Л ех 1 7 4-1 93 X Хф193 "(Лех 18 4-194 ' ф1 9 4+Лех 1 8 4-1 9 3 • ф1 9з) + Лех 1 74-1 83 X Хф18з) +Лех 164-1 73 •Ф173)>"Ш}. (8)

Формула для определения к.п.д. Лех радиальной системы с тремя ветками (рис.4):

Лех = ЛехИ-И 1 ' ф]11 ' {Лех 1 11-1 2 1 ' ф1 2 1 ' [Лех 12 1-1 3 1 ' ф! 3 1 X

X (Лех 1 3 1-1 4 Г ф1 4 1 + Лех 1 3 1-1 4^ ' ф1 4 2) + Лех 12 1-1 3 2 • ф1 3 2 X X (Т|еч 1 3 2-1 43 * Ф143+Л"1 32-1 44 " Ф144)] + Лех1 1 1-122' фи2 X X [Лех 1 2 2-1 33 " ф1 3 3 " (Лех 1 3 3-1 4 5 * ф1 4 5 + Лех 1 3 3-1 4 6 ' ф1 4 б) + + Лех 12 2-1 34 • ф13 4 - (Лех13 4-147' ф1 4 7 + Лех 1 3 4-1 4 8 ' ф14 в)]} + + ЛехИ-2 1 1 * ф21 Г {Лех2 11-221' Ф2 2 1 ' [Лех22 1-23 1 ' ф2 3 1 X X (Лех23 1-24 1 ' ф24 1 +Лех2 3 1-24 2 ' ф242) + Лех22 1-2 3 2 ' ф232 X Х(Лех232-243' ф2 4 3 + Лех2 3 2-2 4 4 ' ф2 4 4)] + Лех 2 1 1-2 2 2 ' ф2 2 2 х X [Лех2 2 2-23 3 " ф2 3 3 ' (Лех2 3 3-24 5 ' ф24 5 + Лех2 3 3-24 6' ф24б)+ + Лех222-234 ' Ф234 ' (Лех234-247' Ф2 4 7 + Лех2 3 4-2 4 8 ' ф24в)]} + + ЛехИ-3 1 1' фз 1 1 ' {ЛехЗ I 1-3 2 I ' Фз 2 1' [ЛехЗ 2 1-3 3 1 * Фз 3 1 X X (Лех3 3 1-3 4 1 ' ф341 + ЛехЗЗ 1-3 42' ф342) + Лех321-3 32 ' Ф3 3 2 X X (ЛехЗЗ2-34 3 ' Ф34 3 + ЛехЗЗ 2-344 ' фз44)] + ЛехЗ 1 1-322 ' фз 22 X X [Лех 3 2 2-3 33 ' фЗЗЗ ' (Лех333-345' фз 4 5 + Лех 3 3 3-3 4 6' ф34б) + + Лех322-334' Ф3 34' (ЛехЗЗ 4-347' фз 4 7 + Лех 3 3 4-3 4 8 ' фз 4 в)]} • (9)

Рис.5. Система распределения геотермального теплоносителя с четырьмя уровнями (двойное ответвление в каждой последующей точке системы)

Анализ влияния различных реальных параметров и условий использования систем распределения теплоносителей на их эффективность на основе изложенного метода выполнен для различных систем. При этом как геометрические, так и режимные параметры принимались в диапазонах характерных для реальных систем. Оценивалось влияние величины тепловых потерь в окружающую среду и их изменения, расхода и скорости теплоносителя, температуры теплоносителя, относительного распределения расходов по участкам системы. Именно эти параметры изменяются в реальных системах в зависимости от условий эксплуатации, сезона и т.д. Эти же параметры могут использоваться при анализе систем при проектировании и для их оптимизации.

Для анализа использовались следующие системы.

Система 1 распределения геотермального теплоносителя с тремя уровнями и с двойным ответвлением в каждой последующей точке системы. Использовалась для оценки влияния перераспределения расходов теплоносителя в теплопроводах на эксергетический к.п.д: системы.

Система 2 (рис. 5). Использовалась для оценки влияния на к.п.д. системы величины и изменения тепловых потерь, температуры теплоносителя, расхода и скорости теплоносителя и их изменения.

Параметры системы: диаметр общего теплопровода И-1.1.1 350 мм, длина 5 км, диаметры трубопроводов соответственно второго, третьего и четвертого уровней 250, 150 и 100 мм, длины - 3, 2, 1 км, доли расходов во всех ответвлениях ф = 0,5, температура на входе 100 °С, to = 5 °С, швх = 83 кг/с. Ветки системы геометрически одинаковы.

Эксергетический к.п.д системы: Лех = Лех И-1.1.1 * { Лех 1.1.1-1.2.1 " Ф1.2.1 ' [Лех 1.2.1-1.3.1 ' Ф1.3.1 ' ("Пех 1.3.1-1.4.1 X X Ф1.4.1 + Лех 1,3.1-1.4.2 ' Ф1.4.2) + Лех 1.2.1-1.3.2 ' Ф1.3.2 " (Лех 1.3.2-1.4.3 X X Ф1.4.3 + Лех 1.3^-1.4.4 ' Ц>1.4л)] + Лех 1.1.1-1.2.2 ' ©1.2 2 ' [Лех 1 2.2-1.3.3 X х ф 1.3.3 ' (Лех 1.3.3-1.4.5 ' Ф1.4.5 + Лех 1 3.3-1.4.6 ' ф1.4.б) + Лех 1.2.2-1.3.4 X X Ф1.3.4 • (Лех 1.3.4-1.4.7 ' Ф1.4.7 + Лех 13.4-1.4.8 ' Ф1.4.8)] + Лех 1.1.1-1.2.3 X X фш ' [Лех 1.2.3-1.3.5 ' Ф1.3.5 ' (Лех 1.3.5-1.4.9 ' Ф1.4.9 + Лех 1.3.5-1.4.10 X X ф1.4.ю) + Лех 1.2.3-1.3.6' Ф1.3.6- (Лех 1.3.6-1.4-1Г Ф1.4.11 + Лех 1.3.6-1.4.12 X

Система 3 соответствует рис. 5 без участка И-1.1.1. Использовалась для оценки влияния на к.п.д. системы изменения расходов и их перераспределения в ветках системы.

Эксергетический к.п.д. системы: Лех = Лех И-1.1.1' Ф1.1.1 " [Лех 1.1.1-1.2.1' Ф1.2.1 ' (Лех 1.2.1-1.3.1 ' 4*1.3.1 +

+ Лех 1.2.1-1.3.2 ' Ф1.3.2) + Лех 1.1.1-1.2 2' Ф1.2.2 1 (Лех 1.2.2-1.3.3 ' Ф1.3.3 +

+ Лех 1.2.2-1.3.4 ' Ф1.34)] + ЛехИ-2.1.1' Ф2.1.1 ' [Лех2.1 1-2.2.1 * Ф2 2.1 X X (Лех 2 2.1-2.3.1' ф2 3 1 + Лех 2.2.1-2.3.2 ' ф2.3 2 ) + Ля 2.1.1-2.2.2 ' ф2 2 2 X X (Ли222-2.3.3 " Ф2.3.3 + Л«222-2.3.4 ' Ф2.З.4)] +ЛехИ-3.1.1- фз.1 1 X X [Лех 31.1-3.2.1' фз 2.1 ' (ЛехЗ 2.1-3.3.1 ' фз.з.1 + ЛехЗ 2.1-3.3 2 ' фЗ.З.г) + + Лех3.1.1-3.2.2 • Ф3.22- (Лех3.22-3.3.3- фЗЗ.З +ЛехЗ 2.2-3.3.4 ' фЗЗ.4 )] . (И)

Система 4 состоит из двух последовательных теплопроводов диаметром 800 мм (длина 2,45 км) и 500 мм (2,15 км). Соответствует участку системы теплоснабжения от котельной "Центральная" до ЦТП-124 (г. Астрахань). Температура на входе от 80 до 120 °С, t0 = -1,6 °С. Использовалась для оценки влияния на к.п.д. j изменения начальной температуры, изменения тепловых потерь при номинальном расходе теплоносителя.

Эксергетический к.п.д. системы:

(12)

Результаты, полученные для систем 2-4, приведены на рисунках 6 - 11. Из них видно, что на эксергетический к.п.д. сложных систем распределения геотермальных теплоносителей оказывают существенное, а иногда и решающее, влияние все перечисленные выше параметры: диаметр трубопроводов в сочетании с расходом теплоносителей, потери тепловой энергии через изоляцию, изменение расхода при изменении потребления, при регулировании, при подключении и отключении потребителей, изменение температуры окружающей среды.

Это подтверждает необходимость и практическую значимость выполненной автором работы. Полученные зависимости имеют, очевидно, ясный физический смысл, что подтверждает также достоверность результатов и разработанного метода оценки термодинамической оценки систем распределения теплоносителей.

Л_I-1_I-1

О 10 20 30 40 50

норм.

Рис.6. Зависимость эксергстичсского к.п.д. системы (рис.5.) от увеличения тепловых тлерь, в процентах от нормативных (Яьнорм + %)• До внесения изменений в тепловые потери они соответствовали нормативным во всех ветках системы. Линии соответствуют вариантам: 1 - потери увеличиваются только в одной ветке системы, 2 - потери увеличиваются в двух ветках системы, 3 - потери увеличиваются в трех ветках системы, общий теплопровод - без изменений, 4 - потери увеличиваются в трубопроводах всей системы

_I-1-1-1-*.

норм. одна две три

ветвь ветви ветви

Рис.7. Зависимость эксергетического к.п.д. системы (рис.5.) от изменения удельных тепловых потерь в ветках системы, в процентах от нормативных

Рис.8. Зависимость конечной температуры на выходе из системы (рис.5) от изменения ее начального расхода (скорости), в процентах от номинального: 1 - на выходе из общего теплопровода, 2 - на выходе из системы

Рис.9. Зависимость эксергетического к.п.д. системы (рис.5) от изменения ее начального расхода (скорости), в процентах от номинального: 1 - изменение эксергетического к.п.д. общего теплопровода (участок И-1.1 Л), 2 - изменение эксергетического к.п.д. системы

Рис. 10. Влияние изменения начального расхода теплоносителя в ветках системы (система 3) на ее эксергетический к.п.д. при нормативных тепловых потерях. Номинальный расход на входе в каждую ветку системы 33,2 кг/с, © = 1,08 м/с: 1 - при изменении расхода только в одной ветке, 2 - то же, в двух ветках, 3 — то же, во всех трех ветках

Рис.11. Зависимость эксергетического к.п.д. системы от тепловых потерь при различных температурах теплоносителя на входе: 1-120 °С, 2 -100 °С, 3 - 80 °С; 100 % - нормативные потери

На основе метода термодинамической оценки эффективности систем распределения теплоносителей в работе рассмотрены также примеры использования полученных результатов и возможные направления их применения.

Выполнен анализ эффективности участка тепловой сети от котельной "Центральная" (см. выше), оценка эффективности одной из веток системы геотермального теплоснабжения г. Кизляр (Дагестан), участка тепловой сети от ТЭЦ "Северная" (г. Астрахань), система теплоснабжения от котельной №3 г. Знаменск (Астраханская область) и др. В качестве примера приведены часть ветки системы геотермального теплоснабжения г. Кизляр (рис. 12), система теплоснабжения от котельной №3 г. Знаменск (рис.13). Для этих систем получены необходимые зависимости и вычислен к.п.д. систем. Зависимости для к.п.д. здесь не приводятся в связи с их сложностью из-за большого количества уровней и потребителей в системах.

Для системы г. Кизляр при условиях 11,5 кг/с, тепловые потери - нормативные, общая протяженность теплопроводов 1,15 км получена величина лех= 0,98.

Для системы г. Знаменска при условиях = 90 °С, Ь = -1.6 °С, Шах = 80 кг/с, тепловые потери - нормативные, общая протяженность теплопроводов 8,6 км получена величина Г]ех - 0,94. Оценено также существенное влияние расхода во всех теплопроводах системы (диаметры от 70 до 250 мм) - рис. 14.

Рассмотренные системы имеют достаточно высокий к.п.д. Г)ех при номинальных условиях. Однако, как показано выше, этот к.п.д. очень существенно зависит от условий использования. Поэтому и в эксплуатации систем необходим метод оценки термодинамической эффективности систем распределения теплоносителей.

Результаты диссертационного исследования могут использоваться:

- при проектировании геотермальных систем с целью достижения высокой эффективности систем распределения теплоносителей и с целью оптимизации этих систем,

- при оценке эффективности систем распределения теплоносителей в эксплуатационных условиях, особенно при необходимости изменения параметров системы, при их модернизации и т.п.

Результаты могут использоваться также для оценки эффективности низкопотенциальных систем распределения теплоносителей различного назначения, в том числе - в теплоснабжении.

Рис.12. Система распределения геотермального теплоносителя г. Кизляра. СИЗ - потребители

1.11.1

1.7.1

t

1.8.3

!

I П20 1—'»1.Ш

Г III 9

ПЕГ}-П.14.1

1Л0.1 Mnïîl

ТшП ГШ]ШЩЩП ~Г Т—I-1—

* Ч 10 1 1 ТА 1

НХН-—77^7-1.19.1 1.20.1 1.17.1 1-18.1

1.21.1

1.15.1

1.13.1

1 Шб

I—ц

1.9.1 J 1.9.2 ,__ I П13 1

€шЗ ,—

1 g 2 ,-, I Ш4

1.22.1 1.23.1

П25

П26 i

HHD

124.1

-1П17|

L

1-25.1 I Ш9 1.26.1 1 mo h

1.13.

т>

1.27.1

Г

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основании выполненного обзора разработана классификация низкслкяенциальных СМС1СМ, В кошрую введен раздел их ллфек-тивности по термодинамическим признакам. Показана необходимость разработки методологии оценки термодинамической эффективности. Поставлены задачи создания такой методологии, ее приложений к системам распределения геотермальных теплоносителей (для теплоснабжения) различной структуры, конфигурации и сложности, а также анализа с целью выявления влияния различных факторов (расхода тепло-

носителя, распределения его потоков, величины удельных тепловых потерь, величины гидравлических потерь, температуры теплоносителя) и показана практическая значимость этих задач.

2. Разработана методология оценки термодинамической эффективности сложных систем распределения геотермальных теплоносителей, основанная на методах эксергетического анализа. Получены расчетные зависимости для оценки эффективности систем различной структуры и сложности.

3. Показано влияние различных параметров систем распределения геотермальных теплоносителей на их эффективность для различных систем. При этом как геометрические, так и режимные параметры принимались в диапазонах характерных для реальных систем. Показано, что на эксергетический к.п.д. сложных систем распределения геотермальных теплоносителей оказывают существенное, а иногда и решающее, влияние все перечисленные выше параметры: диаметр трубопроводов в сочетании с расходом теплоносителей, потери тепловой энергии через изоляцию, изменение расхода при изменении потребления, при регулировании, при подключении и отключении потребителей, при изменении температуры окружающей среды. Это подтверждает необходимость и практическую значимость выполненной автором работы.

4. Результаты диссертационного исследования могут использоваться:

при проектировании геотермальных систем теплоснабжения с целью достижения высокой эффективности систем распределения теплоносителей и с целью оптимизации этих систем, при оценке эффективности систем распределения теплоносителей в эксплуатационных условиях, особенно при необходимости изменения параметров систем, при их модернизации и т.п.

Результаты могут использоваться также для оценки эффективности низкопотенциальных систем распределения теплоносителей различного назначения, в том числе в теплоснабжении от ТЭЦ, котельных и др.

Основные положения диссертации опубликованы в работах

1-7:

1. Атдаев Д.И., Ильин А.К. Классификация низкопотенциальных схем геотермального теплоснабжения/ Сборник материалов 2-международн. конф. Проблемы энерго- и ресурсосбережения

в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах. Пенза: ПГАСА, ПДЗ, 2002. С.84-86.

2. Дуванов С.А., Руденко М.Ф., Атдаев Д.И. Эффективность использования тепловых насосов в системах автономного теплоснабжения/ Материалы международн. конф. Малая энергетика -2002. Москва: Минатом РФ, Минэнерго РФ, 2002. С. 191-192.

3. Атдаев Д.И. Методы оценки термодинамической эфективно-сти схем геотермального теплоснабжения/ Материалы 4- Росс, конф. Энергосбережение в городском хозяйстве, промышленности. Том 2. Ульяновск: УлГТУ, 2003. С.202-205.

4. Атдаев Д.И., Ильин А.К. Эксергетический анализ схем геотермального теплоснабжения/ «Инновации - 2003». Материалы международн. конф. Калининград: КГТУ, 2003. С. 221-222.

5. Атдаев Д. И. Оценка термодинамической эффективности некоторых реальных систем распределения теплоносителей. Препринт. Астрахань: Лабаратория нетрадиционной энергетики ОЭП СНЦ РАН, 2004. 12 с.

6. Ильин АХ, Атдаев Д.И. Метод оценки эффективности трубопроводных систем распределения геотермальных теплоносителей/ Проблемы развития централизованного теплоснабжения. Материалы международн. конф. Самара: СГТУ,2004. С. 252-256.

7. Атдаев Д.И. Эффективность систем распределения теплоносителей/ Материалы 6-Всеросс. конф. по энергосбережению. Екатеринбург: СГТУ, 2005. С. 21-22.

Находится в печати: Ильин А.К., Атдаев Д.И. Термодинамическая эффективность систем распределения геотермальных теплоносителей. Ростов-на-Дону: ЮНЦ РАН, 2005. 110 с. ISBN 5901918-08-8.

Типография АГТУ. Заказ № 32/ ■ Тираж 100 экз. 25.05.2005

• Общая характеристика работы.

Введение. Возможности геотермальной энергетики.

1. Существующие методы оценки эффективности систем распределения геотермальных теплоносителей.

2. Эксергетический анализ работы изолированного теплопровода.

Эксергетический к.п.д. теплопровода.

Влияние различных параметров на эксергетический к.п.д. теплопровода.

3. Эксергетический метод оценки эффективности систем распределения геотермальных теплоносителей (и примеры

Актуальность темы. Большинство геотермальных источников энергии приходятся на низкопотенциальные с температурой теплоносителя до 120° С и расположены в отдаленных от потребителя местах. Использование таких источников для теплоснабжения является актуальной проблемой энергетики. В связи с этим, важным вопросом является транспортировка геотермального теплоносителя на большие расстояния (от источника теплоты - скважины до потребителей) с минимальными тепловыми потерями.

Большой вклад в развитие геотермики и геотермальной энергетики в целом внесли Алхасов А.Б., Амерханов Р.А., Бабаев А.Ю., Бутузов В.А., Васильев В.А., Гаджиев А.Г., Дядькин В.А., Забарный Г.Н., Завьялов С.Ф., Исрапилов М.И., Кутателадзе С.С., Локшин Б.А., Москвичева В.Н., Нако-ряков В.Е., Поваров О.А., Ригер П.Н., Розенфельд Л.М., Султанов Ю.И., Томаров Г.В., Cataldi R., Jund J.W., и др.

Оценка эффективности работы таких систем является актуальной задачей теплоэнергетики. Недостаточная разработанность метода оценки термодинамических, технических и технико-экономических характеристик, отсутствие единой классификации систем геотермального теплоснабжения (СГТ) - крайне усложняют задачи оценки их эффективности.

Вопросы оценки эффективности систем разрабатывали Агаев М.А., Бабаев Л.И., Белан С.И., Бадавов Б.Г., Гаджиев А.Г., Завьялов С.Ф., Исрапилов И.Р., Красиков В.И., Ригер П.Н., Султанов Ю.И. и др. Однако в существующих методах оценки эффективности СГТ не в полной мере используются возможности, в частности, термодинамического анализа. В этих методах не рассматривается также эффективность работы отдельных элементов системы, она оценивается в целом, совместно с потребителями.

Цель диссертационной работы - разработать метод оценки эффективности систем распределения теплоносителей в СГТ на основе принципов термодинамического (эксергетического) анализа и показать его возможности в применении к реальным системам геотермального теплоснабжения.

Основные задачи исследования. В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи:

1. Анализ существующих методов оценки эффективности систем распределения геотермального теплоснабжения.

2. Разработка термодинамического метода оценки эффективности систем распределения теплоносителей.

3. Получение теоретических и расчетных зависимостей для определения эксергетической эффективности систем распределения теплоносителей систем разного назначения, структуры, конфигурации и сложности.

4. Анализ влияния реальных факторов на эффективность систем распределения теплоносителей.

5. Анализ реальных систем с использованием разработанного метода (гг. Кизляр, Знаменск, Астрахань)

6. Разработка основных практических рекомендаций.

Объект исследования. Объектом исследования являются системы распределения геотермальных теплоносителей разной структуры, конфигурации и сложности.

Методы исследования. Исследование основано на применении методов термодинамического анализа, апробации полученных теоретических и практических зависимостей, на использовании результатов для анализа возможных практических задач.

Научная новизна результатов исследования. 1. Разработан общий термодинамический метод оценки эффективности систем распределения геотермальных теплоносителей разной конфигурации и сложности.

2. Выявлено влияние реальных факторов на эксергетический к.п.д. систем.

3. Получены и апробированы теоретические зависимости, которые составляют основу для анализа и оптимизации систем и которые апробированы для различных реальных и возможных систем распределения теплоносителей.

Практическая ценность работы состоит в использовании разработанного метода как для оценки эффективности систем геотермального, так и традиционного теплоснабжения. Выявлено влияние реальных факторов на эффективность работы систем, что составляет основу для повышения эффективности систем при их проектировании, эксплуатации и модернизации.

На защиту выносятся:

1. Термодинамические характеристики систем распределения геотермальных теплоносителей.

2. Метод и результаты эксергетического анализа систем распределения геотермальных теплоносителей.

3. Теоретические термодинамические зависимости для определения коэффициентов эффективности систем.

4. Результаты анализа влияния реальных факторов на эффективность работы систем.

5. Рекомендации по повышению термодинамической эффективности систем.

6. Результаты анализа действующих систем в целом.

Использование результатов диссертационной работы. Отдельные результаты диссертационной работы использованы при определении эффективности транзитных тепловых сетей и эффективности систем теплоснабжения в ОАО «ТЭЦ - Северная» (г. Астрахань), ДагТЭЦ ОАО «Даг-Энерго» (г. Махачкала), в Институте проблем геотермии ДагНЦ РАН.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы представлялись ежегодно на научных конференциях АГТУ (2001-2005 гг), на семинарах кафедры теплоэнергетики АГТУ. Основные положения работы были представлены: на 3 - Международной конференции "Проблемы энерго- и ресурсосбережения в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах" (Пенза, 2002); Международной конференции " Малая энергетика -2002" (Москва, 2002); 4 - Российской конференции "Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности" (Ульяновск, 2003); Международной конференции "Иновации в науке и образовании - 2003" (Калининград, 2003); Международной конференции "Проблемы развития централизованного теплоснабжения" (Самара, 2004), 6- Всероссийская конференция по энергосбережению (Екатеринбург, 2005).

Публикации. По результатам исследования опубликовано 7 работ.

ВВЕДЕНИЕ. Возможности геотермальной энергетики

Проблемы энергетики - одни из важнейших для человечества. Кардинальными из них являются:

1. Существенное, принципиальное повышение эффективности тепло-и электроэнергетических технологий с целью экономии невозобновляемых запасов органического топлива.

2. Перспектива разработки и освоения термоядерных энергетических технологий на основе неисчерпаемого источника энергии.

3. Использование солнечной энергии и ее производных (энергии ветра, океана, биомассы и др.) на основе огромного природного ресурса.

4. Использование теплоты верхних, доступных слоев Земли как практически неисчерпаемого источника энергии с привлечением освоенных тепло- и электротехнологий.

В центре Земли температура составляет 4000 - 5000 °С, давление достигает 4 миллионов атмосфер. В магматических очагах сравнительно близких к поверхности температура достигает 1200 - 1500 °С. Плотность теплового потока из внутренних областей Земли к ее поверхности в среднем составляет 6-10" Вт/м . Этому соответствует температурный градиент около 30 °С/км. В районах молодых складчатых областей плотность теплового л потока может доходить до 0,3 Вт/м .

Из всех геологических процессов для выяснения природы геотермики наибольший интерес представляет вулканизм, так как он подтверждает наличие высоких температур на относительно небольших глубинах и жидко-плавкое состояние вещества, по крайней мере в районах вулканической деятельности.

Почти все действующие вулканы расположены в так называемой Альпийской складчатой зоне, образовавшейся в течении последнего в геологической истории цикла горообразования. Одна ветвь этой зоны простирается вдоль западного побережья Тихого океана и охватывает Камчатку,

Курильские острова, Японию Филиппины, Индонезию, Новую Зеландию и далее на юге достигает Антарктиды. Другая ветвь проходит через Южную и Северную Америку, пересекает Аляску и замыкается на севере с первой ветвью на Камчатке. Таким образом, Тихий океан опоясан огненным кольцом вулканов. Две меридиальные ветви Альпийской складчатости соединены цепью гор и вулканов, проходящей от Тихого океана через Азию, Гималаи, Иран и южные страны Западной Европы [44].

Наиболее перспективными зонами с большими геотермальными ресурсами являются зоны тихоокеанского пояса, где сосредоточено до 80 % всех действующих вулканов на Земле. В отмеченных районах на глубине 1-2 км исследовано более 100 геотермальных систем, в большинстве из которых температура около 180 °С, в 20 районах - более 250 °С, в 6 - более 300 °С, а в геотермальной системе Кампи Флегрей (Италия) - 465 °С. В остальных системах преобладает горячая вода [138].

Пригодными для практического использования являются: месторождения сухого пара: ресурсы сравнительно легко осваиваются, но встречаются редко; ' месторождения влажного пара: распространены в большей степени, в частности на Камчатке в России, в долине гейзеров США и в других местах; горячая термальная вода: ресурсы большие, используются главным образом для отопления и в тепличных хозяйствах; теплота сухих горных пород: ресурсы большие, однако технология использования находится в ранней стадии освоения [138].

Месторождения с преобладаниехМ горячей воды и сухого пара имеют одинаковое происхождение [51].

Магма нагревает вышележащую пористую породу за счет конвекции. Пористая (водоносная) порода перекрыта сверху плотной водонепроницаемой породой, которая плохо проводит теплоту и совершенно не пропускает воду. Часть поверхностных вод способна проникать в пористую породу через трещины. Аналогичным образом нагретая вода может вытесняться вверх через другие трещины [51].

По характеру термальные воды делят на трещинно-жильные и пластовые.

Трещинно-жильные термальные воды встречаются в горноскладчатых областях и характеризуются локальными выходами термальных источников и парогидротерм с температурой до 100 °С и выше. Пластовые термальные воды залегают в пределах континентальных платформ, краевых прогибов и межгорных впадин. Такие бассейны могут занимать площади в сотни тысяч и миллионы квадратных километров. Глубина залегания таких бассейнов (пластов) колеблется начиная от нескольких сотен до нескольких тысяч метров [138].

В большинстве районов мира извлекаемые геотермальные потоки представляют собой смесь пара и горячей воды - т.е. горячий рассол, так как они содержат большое количество растворенных химических веществ [51].

По температуре термальные воды подразделяются: слаботермальные (менее 40 °С); термальные (40 - 60 °С); высокотермальные (60 - 100 °С); перегретые (более 100° С) [12] (см. ниже классификацию, п. 2.3).

Геотермальные теплоносители в диапазоне температур 10.300 °С могут использоваться весьма эффективно в энергетике, в различных отраслях промышленности, сельском хозяйстве, бальнеологии и т.д., табл.1. Геотермальная энергия в основном широко используется для выработки электроэнергии и теплоснабжения и сегодня вполне конкурентоспособна. В таблице 2 [53] приведено сравнение стоимости энергии геотермальных источников с другими видами возобновляемых источников в мире на конец 2000 г. Можно отметить низкую стоимость электроэнергии ГеоТЭС по сравнению с ЭС на возобновляемых источниках энергии. Стоимость ГеоТЭС показана в таблице 3 [55]. Из опыта эксплуатации крупных ГеоТЭС на Филиппинах, в Новой Зеландии, в Мексике и США следует, что стоимость 1 кВт-ч электроэнергии часто не превышает 1 цента. Необходимо

Таблица 1. Область использования геотермальной энергии (по отраслям хозяйства)

Область использования Диапазоны температур геотермальных источников, иС

250 250-200 200-150 150-100 100-50 <50

Одноконтурные ГеоТЭС + + + +

Бинарные ГеоТЭС + + +

Производство бумаги + +

Текстильная промышленность + +

Пищевая промышленность + +

Нефтяная промышленность +

Технологии ЖБК +

Металлургия + +

Рыболовство +

Обогрев грунта + +

Теплицы (овощи, фрукты) + +

Тепловые насосы +

Автономное теплоснабжение + +

Кондициониро- + вание воздуха

Плавательные бассейны +

Отопление + +

Подогрев тротуаров + +

Грязелечебницы + также иметь в виду, что коэффициент использования мощности на Гео-ТЭС достигает величины 0,95.

В настоящее время ГеоТЭС работают в 21 странах. Суммарная установленная мощность ГеоТЭС составляет более 800 МВт по электроэнергии (табл.4.) [126].

Один из перспективных районов по использованию геотермальной теплоты является Камчатка. Россия вообще обладает уникальными запасами геотермального тепла (геотермальных ресурсов). Запасы и возможная экономия топлива за счет его использования приведены в таблице 5 [57]. В настоящее время разведано 56 месторождений термальных вод с дебитом скважин свыше 300 тыс.м3/сутки.

Перспективные месторождения в России - Паратунское на Камчатке, Казьминское в Ставропольском крае, Черкесское в Карачаево-Черкесии, Кизлярское и Махачкалинское в Дагестане, Мостовское и Вознесенское в Краснодарском крае [57].

Таблица 2. Сравнение стоимости электроэнергии ГеоТЭС и ЭС с другими видами возобновляемых источников в мире (конец 2000 г.)

Виды возоб- Установ- Коэффици- Стои- Стои- Стоимость новляемых ленная ент исполь- мость мость кВт устаисточников мощность, зования кВт-ч кВт-ч (в новленной энергии МВт мощности, (сегодня), будущем), мощности, цент цент долл. США

Геотермаль- ная 10200 55.95 2. 10 1.8 800.3000

Ветер 12500 20.30 5.13 3.10 1100.17000

Солнечная 50 8.20 25.125 5.25 5000.10000

Приливы 34 20.30 8.15 8.15 1700.2500

Примечание: Стоимость кВт-ч электроэнергии на Камчатке в июле 1998 г. составляла от 10 до 25 центов, а в июне 2001 г. - от 7 до 15 центов.

Таблица 3. Ориентировочные стоимости ряда энергоблоков ГеоТЭС в ценах 1989 года

Мощность ГеоТЕС, МВт Стоимость, млн. руб.

Одноконтурная система Двухконтурная система опытные серийные опытные серийные

2,0 2,0 1,5 -

6,0 5,5 4,0 10,0 7,0

12,0 - - 13,0

20,0 13,5 10,5 18,0 14,0

Таблица 4. Установленная электрическая мощность ГеоЭС в разных странах в 1995 и 2000 гг., МВт

Страна 1995 г 2000 г

Аргентина 0,7 0,7

Гватемала 0 33

Индонезия 310 590

Исландия 50 170

Италия 630 785

Кения 45 45

Китай 29 29

Коста-Рика 55 143

Мексика 753 755

Никарагуа 70 70

Новая Зеландия 286 437

Португалия 5 16

Россия 11 23

Сальвадор 105 161

США 2228 2817

Турция 20 20

Филиппины 1227 1909 .

Франция 4.2 4.2

Эфиопия 0 8.5

Япония 414 547

Всего 6833 7975 ф Вулканические районы Камчатки, например, где впервые в России начала использоваться геотермальная энергия, обладают геотермальными ресурсами различного типа. Потенциал высокотемпературных (свыше 150 °С) геотермальных полей в Камчатской области достигает 1130 МВт по электроэнергии, а низкопотенциальных полей (температура ниже 150 °С) 1345 по теплоте [25] (см. также табл.6).

Таблица 5. Запасы геотермального тепла и возможная экономия топлива за счет его использования (Россия) [57].

Район Температура 40.200 ^минерализация до 35 г/кг Температура 50.200°С, минерализация до 10 г/кг

Дебит, млн. м3/сут Экономия топлива и тепла в год, млн. т у.т./ млн. Гкал Дебит, млн. м3/сут Экономия топлива и тепла в год, млн. т у.т./ млн. Гкал

Европейская часть России 1,2 3,1/15,6 0,5 1,2/6,6

Западная Сибирь 10,8 27,2/136 4,3 10,9/55

Восточная Сибирь и Дальний Восток 3,4 8,5/42,5 1,4 3,4/17

Юг Восточной Сибири, Северо-Восток, Якутия, Магаданская область, Хабаровский край, о-в Сахалин 1,7 4,2/21 0,7 1,7/8,3

Камчатка и Курильские о-ва 1,7 4,3/21,5 0,7 1,8/8,8

Таблица 6. Прогнозная (эксплуатационная) тепловая мощность некоторых гидротермальных систем Камчатки [59]

Месторождения Состояние теплоносителя на поверхности Тепловая мощность, кВт Примечание

Паужетское месторождение Вода (кипение) 300 Геотермальная станция 5 МВт

Кошелевская Насыщенный и перегретый пар, 96- 153 °С 1000 5 скважин (макс, глубина 1200 м)

Ходутскинская Вода, 55 - 88 °С 120

Северо- Мут-новская Насыщенный пар 950

Парату некая Вода, 32-81 °С 300 Теплично-парниковое хозяйство

Болынебанная Вода (кипение) 130 Детально разведано

Кармычинская Вода, 70-95 °С 176

Семячикская Насыщенный пар, 97 °С 950 Заповедник

Прогнозируемая установленная мощность ГеоТЭС здесь может составить 2000 МВт по электроэнергии и 5000 МВт по теплоте [106, 83]. Первая очередь Паужетской ГеоТЭС, 5 МВт, сдана в эксплуатацию в 1965 г., вторая очередь мощностью 6 МВт - в 1980 г. [57].

Россия впервые применила двухконтурные энергоустановки на низкопотенциальных рабочих веществах. Опытная ГеоТЭС мощностью 600 кВт на фреоне R-12 создана на Камчатке на Паратунском месторождении термальных вод в 1967 г. Она послужила прототипом около 400 ГеоТЭС, построенных в других странах. В настоящее время она работает по одноконтурной схеме при мощности 11 МВт.

В 1993 г. на Менделеевском участке о-ва Кунашир испытана комплексная геотермальная установка мощностью 500 кВт ОАО "Калужский турбинный завод". В 1997 г. здесь введена и система геотермального теплоснабжения. На Камчатке в 1999г. пушена Верхне-Мутновская ГеоТЭС из трех модулей по 4 МВт каждый. Это первая в мире экологически чистая геотермальная электростанция с воздушными конденсаторами, обратной закачкой воды в пласт и предварительным растворением в этой воде неконденсирующихся газов [138]. Теплоноситель - влажный пар: 240 °С, энтальпия до 2800 кДж/кг.

В 2002 г. ОАО "Геотерм" завершило строительство Мутновской ГеоТЭС -1 (первая очередь) мощностью 50 МВт (два блока по 25 МВт) [53]. В ближайшее время возможно строительство второй очереди Мутновской ГеоТЭС мощностью 100 МВт [53].

Мировой и отечественный опыт показали, что использование высокопотенциальных (с температурой выше 150 °С) геотермальных ресурсов не создает особых трудностей. Однако большинство геотермальных ресурсов приходятся на низкопотенциальные (с температурой менее 150 °С). Они используются в основном для целей теплоснабжения. В настоящее время в мире работают геотермальные системы теплоснабжения общей мощностью более 17000 МВт [33].

Странами, использующими термальные воды для теплоснабжения в течение нескольких десятилетий, являются Исландия, Новая Зеландия, США, Венгрия, Россия и др. Интересен опыт районных отопительных систем г. Рейкьявик в Исландии и его окрестностей. Город обеспечивается горячей водой (150 °С) из трех районов, находящихся в 15 - 16 км севернее столицы, и из источников, расположенных в самом городе. Принципиальная схема геотермального теплоснабжения г. Рейкьявик показана на рисунке 1. Тепловая мощность системы в Рейкьявике более 350 МВт, мощность пиковой установки на жидком топливе 35 МВт. Система обслуживает более 100 тыс. жителей [105].

Во Франции более 50 геотермальных установок обеспечивают отопление домов 600 тыс. жителей и дают экономию более 200 тыс. т.у.т. в год. В США эксплуатируются более 200 тыс. геотермальных установок общей мощностью более 1870 МВт. В Венгрии площадь геотермальных теплиц составляет около 1,5 млн.м2. Термальные воды используются также для отопления животноводческих ферм, в процессах сушки и т.д. Годовое потребление энергии термальных вод составляет 125 млн. кДж [105].

В таблице 7 приведены данные по прямому использованию геотермального тепла в различных технологиях. Около 42, % мощностей приходится на тепловые насосы, 31 - на теплофикацию, 8 - на тепличные хозяйства, 11 - на тепловые бассейны и бани, 3,2 - на сельское хозяйство, 3,1 % -на промышленность [126].

В 26 странах широкое распространение получили тепловые насосы на геотермальных водах. За 5 лет (с 1995 по 2000 гг.) увеличение их мощностей составило почти 59 % и достигло более 7000 МВт, при этом фактически работают более 600 тыс. тепловых насосов мощностью от 5 (Польша и Швеция) для применения в жилом секторе до 150.200 кВт (Германия и США) для промышленных нужд [126].

Таблица 7. Прямое использование геотермального тепла земли в мире (2000 г.)

Страна Дебит, кг/с Мощность, МВт Годовое использование

ТДж/год ГВт-ч/год

Австралия 90 10 300 80

Австрия 210 260 1610 450

Алжир 520 100 1590 440

Аргентина 2500 30 450 130

Болгария 1690 110 1640 460

Венгрия 680 330 2830 790

Германия 370 400 1570 440

Греция 260 60 390 110

Грузия 890 250 6310 1750

Израиль 1670 60 1710 480

Индия 320 80 2520 700

Иордания 570 150 1540 430

Исландия 7620 1470 20170 5600

Италия 1660 330 3770 1050

Канада - 380 1020 280

Китай 12680 2820 31400 8720

Колумбия 220 10 270 70

Корея 1050 50 1080 300

Македония 760 80 510 140

Мексика 4370 160 3920 1090

Новая Зеландия 130 310 7080 1970

Польша 240 70 280 80

Республика 620 130 2120 590

Словакия

Россия 1470 310 6130 1700

Румыния 890 150 2870 800

Сербия 830 80 2380 660

Словения 660 40 710 200

США 4550 5370 20300 5640

Турция 700 820 15760 4380

Финляндия - 80 480 130

Франция 2790 330 4900 1360

Хорватия 930 110 560 150

Швейцария 120 550 2390 660

Швеция 460 380 4130 1150

Япония 1670 260 5840 1620

Итого 54420 16210 162000 45000

Использование геотермальной энергии для теплоснабжения за последние годы увеличилось на 56 %. Системы геотермального теплоснабжения в основном широко применяются в Европе (лидеры - Франция и Испания), а также в Китае, Японии и Турции. В США преобладают системы геотермального отопления отдельных домов. Применение геотермального тепла в тепличном хозяйстве возросло на 21 % в Китае, Грузии, Венгрии, Испании, России, США и др. [126].

В России запасы низкопотенциальных геотермальных ресурсов имеются в Краснодарском и Ставропольском краях, в Кабардино-Балкарии, Дагестане и на Камчатке. Добывается около 30 млн. м3/год термальной воды, что эквивалентно 150-170 тыс. т у.т. [33].

В Краснодарском крае ежегодно используется до 10 млн. м3/год геотермальной воды с температурой 70-100 °С, что замещает 40 - 50 тыс. т.у.т.

Эксплуатируются 10 месторождений, на которых работают 37 скважин, осваиваются 6 месторождений с 23 скважинами. Геотермальными водами отапливаются 32 га теплиц, 11 тыс. квартир в восьми населенных пунктах, горячим водоснабжением обеспечивается 2 тыс. чел. Разведанные эксплуатационные запасы геотермальных вод края оцениваются в 87 тыс. м3/сут, прогнозные запасы - 165 тыс.м /сут [33].

Одно из наиболее используемых - Мостовское геотермальное месторождение с 14 скважинами глубиной 1650. 1850 м с дебитами 1500.3300

1 ft м /сут при температуре 60 - 80 С. По химическому составу геотермальная вода здесь почти соответствует нормам на питьевую воду. Основной потребитель - тепличный комбинат с площадью теплиц до 30 га на 8-ми скважинах.

Для г. Усть-Лабинска (население 50 тыс. человек) разработана система теплоснабжения мощностью 65 МВт и с подачей воды с глубины 2200.2600 м при температуре до 100 °С. Минерализация 17.24 г/л [33].

Низкопотенциальные геотермальные ресурсы Камчатки в основном используются для отопления, в оздоровительных целях (пос. Паратунка, Эссо, Анагвай), для тепличных хозйств (пос. Термальный, Озерное) и рыбоводства (пос. Малки, Паратунка) [25].

В Ставропольском крае используется более 50250 м3/сутки геотермальной воды с температурой 50.130 °С. Эксплуатируются 6 месторождений (Казьминское, Терско-Галюгаевское, Губтоковское, Западно-Георгиевское, Ново-Павловское, Кубано-Черкесское), работают 37 скважин [130]. Геотермальные воды в основном широко используются для теплоснабжения жилищно-коммунальных, сельскохозяйственных и промышленных объектов.

В Кабордино-Балкарии добывается более 115 тыс. м3/сутки геотермальной воды с температурой 50 — 95 °С. Эксплуатируются около 13 месторождений (Аушигер, Чегем 1, Шалушка, Аргудан, Лескент, Ниж.Черек,

Герменчик, Нарткала, Ст. Черек, Восточно-Бокланская, Нижне-Боксанская, Пенгансу, Залукокате), на которых работают более 90 скважин [130]. Геотермальные ресурсы используются также в теплоснабжении жилищно-коммунальных, сельскохозяйственных и промышленных объектов, в са-нитарно- бальнеологических учреждениях, в заводах минеральных вод и т.д.

В Дагестане используется более 156 тыс. м /сутки геотермальной воды с температурой 80— 105 °С. Эксплуатируются более 14 месторождений (Кизляр, Избербаш, Бабаюрт, Кочубей, Северо-Кизлярское, Червленные Буруны, Терекли Мектеб, Комсомольский, Калиновка, Регинская, Большая Арешевка, Юрковка, Болгарский хутор, Кардоновка, Махачкалинское и т.д.), работают более 70 скважин [130]. Более 50 % населения городов Кизляра и Избербаша и 12 % населения г. Махачкалы используют для отопления и горячего водоснабжения термальные воды. В населенных пунктах Терекли-Мектеб,Червленные Буруны, Южно-Сухокумск, Каякент, Хасавюрт и др. термальные воды используются для хозяйственно-бытовых нужд, а также традиционно в санитарно-бальнеологических целях на знаменитых курортах и грязелечебницах.

Выводы

Из выше изложенного следует, заметно, что геотермальные теплоэнергетические установки в данное время достаточно распространены и в некоторых случаях вполне конкурентоспособны с традиционными.

Большую долю объема потребляемых энергоресурсов для многих стран занимает сектор теплоснабжения (для России - 45 %). Исходя из этого и накопленного опыта в большинстве случаев наиболее эффективной областью использования геотермальных вод является отопление, горячее и техническое водоснабжение промышленных, гражданских, коммунальных и сельскохозяйственных объектов.

Большинство геотермальных источников энергии приходятся на низко потенциальные (температура ниже 150 °С) и расположенные в отдаленных от потребителей местах. Использование таких источников энергии в целях теплоснабжения является весьма актуальной задачей (проблемой) энерге-'ф тики.

Необобщенность технических, технико-экономических и термодинамических свойств систем геотермального теплоснабжения сдерживает, очевидно, более широкое их использование. Ф

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе кратко изложены общие возможности геотермальной энергетики. Приведены характеристики некоторых систем геотермального теплоснабжения и отмечены особенности этих систем. Особенно с точки зрения основного содержания работы — оценки эффективности их важного блока — систем распределения теплоносителей.

Предлагается классификация низкопотенциальных систем, в которую введен раздел их эффективности по термодинамическим признакам. Показана необходимость разработки методологии оценки термодинамической эффективности. Поставлены задачи создания такой методологии, ее приложений к системам распределения геотермальных теплоносителей (для теплоснабжения) различной структуры, конфигурации и сложности, а также анализа с целью выявления влияния различных факторов (расхода теплоносителя, распределения его потоков, величины удельных тепловых потерь, величины гидравлических потерь, температуры теплоносителя) и показана практическая значимость этих задач.

Разработана методология оценки термодинамической эффективности сложных систем распределения геотермальных теплоносителей, основанная на методах эксергетического анализа. Получены расчетные зависимости для оценки эффективности систем различной структуры и сложности.

Показано влияние различных параметров систем распределения геотермальных теплоносителей на их эффективность для различных систем. При этом как геометрические, так и режимные параметры принимались в диапазонах характерных для реальных систем. Показано, что на эксергетический к.п.д. сложных систем распределения геотермальных теплоносителей оказывают существенное, и часто решающее влияние параметры: диаметр трубопроводов в сочетании с расходом теплоносителей, потери тепловой энергии через изоляцию, изменение расхода при изменении потребления, при регулировании, при подключении и отключении потребителей, изменение температуры окружающей среды. Это подтверждает необходимость и практическую направленность выполненной автором работы.

Изложенные результаты могут использоваться при проектировании геотермальных систем теплоснабжения с целью достижения высокой эффективности систем распределения теплоносителей и с целью оптимизации этих систем, при оценке эффективности систем распределения теплоносителей в эксплуатационных условиях, особенно при необходимости изменения параметров систем, при их модернизации и т.п.

Результаты могут использоваться также для оценки эффективности низкопотенциальных систем распределения теплоносителей различного назначения, в том числе в теплоснабжении от ТЭЦ, котельных и др.

Изложенный в разделе метод термодинамической эффективности теплоэнергетических технологий, кроме общего значения, может использоваться и для оценки эффективности геотермальных систем в целом, а также их крупных элементов, участков и т.п.

1. Автономное теплоснабжение: Тезисы, докл. тематич. семинара/ Под ред. С.Г. Прохорова. Пенза, 1997. 23 с.

2. Автономное теплоснабжение/ Болдырев A.M., Мелькумов В.Н., Сотни-кова О.А. и др. Воронеж: 1999. 487 с.

3. Алияров Б.К., Ерекеев O.K., Трофимов Г.Г. Метод сопоставления нормативных потерь тепла в различающихся сетях у различных поставщиков// Новости теплоснабжения. 2001. № 10. С.46-48.

4. Алпатов Б.П. Разработка критериев и метода комплексной оценки эффективности систем теплоснабжения жилых массивов по степени их централизации: Автореферат дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук: Воронеж: ВрГТУ, 1998. 16 с.

5. Алхасов А.Б., Магомкдбеков Х.Г. Перспективы строительства ГеоТЭС на базе среднепотенциальных термальных вод/ Геотермия. Геотермальная энергетика. Сб. трудов. Махачкала: ИПГ ДНЦ РАН, 1994. С.121-125.

6. Алхасов А.Б. Разработка схем систем геотермального теплоснабжения и их технико-экономическая оценка. Махачкала: ИПГ ДНЦ РАН, 1995. 10 с.

7. Амерханов Р.А., Драганов Д.Х. Проектирование систем теплоснабжения сельского хозяйства/ Краснодар: КубГАУ, 2001.200 с.

8. Амерханов Р.А. Оптимизация сельскохозяйственных энергетических установок с использованием возобновляемых видов энергии. М.: Колос-С, 2003. 532 с.

9. Андрющенко А.И. Методы расчета эксергетической эффективности теплоэнергетических процессов и производств. Саратов: СПИ, 1989. 36 с.

10. Андрющенко А.И., Николаев Ю.Е., Семенов Б.А. и др. Принципы создания высокоэкономичных систем централизованного теплоснабжения городов// Промышленная теплоэнергетика. 2003. №5. С.8-12.

11. Атдаев Д.И., Ильин А.К., Ильин Р.А. Метод оценки эффективности трубопроводных систем распределения геотермальных теплоносителей/ Проблемы развития централизованного теплоснабжения. Материалы международн. конф. Самара: СГТУ, 2004. С.252-256.

12. Атдаев Д.И., Ильин А.К. Классификация низкопотенциальных схем геотермального теплоснабжения/ Материалы 3- международн. конф. Проблемы энерго- и ресурсосбережения в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах. Пенза: ПГАСА. ПДЗ, 2002. С.84-86.

13. Атдаев Д.И., Ильин А.К. Эксергетический анализ схем геотермального теплоснабжения/ «Инновации-2003». Материалы международн. конф. Калининград: КГТУ, 2003. С.221-222.

14. Атдаев Д.И. Метод оценки термодинамической эфективности схем геотермального теплоснабжения/ Материалы 4-Российской конф. Энергосбережение в городском хозяйстве, промышленности. Том 2 Ульяновск: УлГТУ, 2003. С.202-205.

15. Асланян Г.С., Молодцов С.Д. Финансовые аспекты расширения использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии //Теплоэнергетика. 2001. №2. С.34-39.

16. Асланян Г.С. Основные проблемы на пути расширения использования возобновляемых источников энергии и возможности их решения // Теплоэнергетика. 1997. №4. С.58-65.

17. Ахмедов Р.Б., Передерий А.Д., Барон A.M. Основные проблемы геотермальной энергетики// Известия вузов, Энергетика. 1985. №3. С.3-12.

18. Ахмедов Р.Б., Ерошенко В.М., Зайчик А.И., Перидерий А.Д. Расчет подземной системы извлечения теплоты из слабопроницаемых горных пород//Теплоэнергетика. 1986. №2. С.30-33.

19. Бабенков В.И., Кужненков Е.Е., Прядко Б.И. Определение потерь тепла в тепловых сетях// Энергетик. 1989. № 12. С.12-13.

20. Балуев Е.Д. Перспективы развития централизованного теплоснабжения // Теплоэнергетика. 2001. №11. С.50-54.

21. Бакластов A.M., Борисов Б.Г., Бродянский В.М. и др. Промышленнаятеплоэнергетика и теплотехника / Справочник. Книга 4. Под общей ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. М.: Энергоатомиздат, 1991. 558 с.

22. Безруких П.П. Нетрадиционная энергетика и перспективы ее развития// Промышленная энергетика. 1992. №1. С.4-8.

23. Беляев Е.И., Шищенко В.В., Саморядов Б.А. Стабилизация геотермальных вод// Теплоэнергетика. 1989. №9. С.77- 79.

24. Бритвин О.В., Поваров О.А., Колочков Е.Ф. и др. Мутновский геотермальный энергетический комплекс на Камчатке// Теплоэнергетика. 2001. №2. С.4-10.

25. Бритвин О.В., Поваров О.А., Клочков Е.Ф. и др. Верхне-Мутновская геотермальная электрическая станция// Теплоэнергетика. 1999. №2. С.2-9.

26. Бродянский В.М. и др. Эксергетический метод и его приложения. М.: Энергоатомиздат, 1988.286 с.

27. Бродянский В.М. Эксергетический метод термодинамического анализа. М.: Энергия, 1973.296 с.

28. Бродянский В.М., Сорин М.В. Принципы определения к.п.д. технических систем преобразования энергии и вещества// Известие вузов, Энергетика. 1985. №1. С.60-65.

29. Бубликов И.А., Миропольский 3.JL, Новиков Б.Е. Исследование термодинамического сопротивления отложений в теплообменниках, охлаждаемых технической водой//Теплоэнергетика. 1992. №5. С.71-74.

30. Бурение скважин на термальные воды/ Г.П. Новиков, Г.М. Гульянц, Ю.Н. Агаев, и др. М.: Недра, 1986. 229 с.

31. Бутузов В.А. Анализ геотермальных систем теплоснабжения России// Промышленная энергетика. 2002. №6. С.53-57.

32. Бутузов В.А. Условия и предпосылки модернизации теплоснабжения// Промышленная энергетика. № 7, 2003. С.7-9.

33. Васильев В.А., Дрындрожик Э.И., Трусов В.П. Использование глубинной теплоты для электро- и теплоснабжения// Теплоэнергетика. 1987. №9. С.21-24.

34. Васильев В.А., Ильенко В.В. Результаты комплекса НИОКР по созданию двухконтурной Ставропольской ГеоТЭС// Теплоэнергетика. 1994. №2. С.23-27.

35. Васильев Г.П. Теплонасосные системы теплоснабжения для потребителей тепловой энергии в сельской местности// Теплоэнергетика. 1997. №4. С.24-27.

36. Васильев Г.П. Геотермальные теплонасосные системы теплоснабжения//Теплоэнергетика. 2004. №6. С.33-41.

37. Везиришвили О.Ш., Меладзе Н.В. Энергосберегающие теплонасосные системы тепло- и хладоснабжения//М.: Изд-во МЭИ, 1994. 160 с.

38. Возможности и перспективы геотермального теплоснабжения на территории Украины/ Шурчков А.В., Белодед В.Д., Забарный Г.Н. и др. Петропавловск-Камчатский: ВИНИПИ. Использования глубинного тепла Земли. Камчатский комплексный отдел, 1992. 46 с.

39. Волков Э.П. Прогноз развития нетрадиционной энергетики в начале XXI века по данным XV Конгресса Мирового энергетического совета// Теплоэнергетика. 1993. №6. С.28-34.

40. Вологдин С.В. Исследование и оптимизация режимов теплоснабжения зданий, обслуживаемых централизованным источником тепла: Автореферат дисс. на соискание уч. степ. канд. техн. наук: 05.13.16. -Ижевск, 2000.19 с.

41. Вопросы тепло-массопереноса в энергетических установках. Сб. статей. Отв. ред. И.Т. Аладьев. М.: ЭНИН, 1974. 236 с.

42. Вопросы термодинамического анализа. Эксергетический метод. Сб. статей. Перевод А.П. Андреева и др. М.: Мир, 1965. 246 с.

43. Выморков Б.М. Геотермальные электростанции. M.-J1.: Энергия, 1966. 112 с.

44. Гаджиев А.Г., Султанов Ю.И., Ригер П.Н. Геотермальное теплоснабжение. М.: Энергоатомиздат, 1984. 120 с.

45. Генварев А.А. Применение программы ZuluThermo 5.2 для расчетов тепловых сетей// Энергосбережение. 2004. №2. С.48-49.

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

47. М.: Стройиздат, 1989. 50 с.

48. Геотермия. Сб. статей. Выпуск 1. Отв. ред. К.М. Магомедов. М.: Наука, 1991.143 с.

49. Гидротермальные системы и термальные поля Камчатки. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1976. 284 с.

50. Гуторов В.Ф., Байбаков С.А. 100 лет развития теплофикации в России// Энергосбережение. 2003. № 5. С.32-35.

51. Девинс Д. Энергия/М.: Энергоиздат, 1985. 360 с.

52. Делюкин А.С. Концепция реконструкции системы теплоснабжения Приморского района Санкт-Петербурга// Энергосбережение. 2001. № 6. С.26-29.

53. Доброхотов В.И., Поваров О.А. Использование геотермальных ресурсов в энергетике России// Теплоэнергетика. 2003. № 1. С.2-11.

54. Доброхотов В.И. Роль возобновляемых источников энергии в энергетической стратегии России// Теплоэнергетика. 2001. №2. С.2-4.

55. Дубовской С.В., Базеев Е.Т., Литовский Е.И. Анализ эксергетического баланса теплоэнергетической подсистемы топливно-энергетического комплекса СССР// Промышленная теплотехника. 1990. Т. 12 №6. С.71-75.

56. Дуванов С.А., Руденко М.Ф., Атдаев Д.И. Эффективность использования тепловых насосов в системах автономного теплоснабжения/ Материалы международн. конф. Малая энергетика — 2002. Москва: Минатом РФ, Минэнерго РФ, 2002. С.191-192.

57. Дьяков А.Ф. Геотермальная энергетика/ Малая энергетика России. Проблемы и перспективы // Спец. выпуск «БЭТ», приложение к журналу Энергетик. М.: НТФ Энергопрогресс, Энергетик. 2003. С.54-59.

58. Евенко В.И. Эксергетический анализ термодинамических процессов// Известия вузов. Энергетика. 1989. №8. С.96-100.

59. Забарный Г.Н., Гайдаров Г.М., Шунина Н.И. Перспективы использования ресурсов в топливно-энергетическом комплексе острова Параму-шир. Петропавловск-Камчатский: ВИНИПИ Использования глубинного тепла Земли. Камчатский комплексный отдел, 1991. 80 с.

60. Завадский В.В., Анализ рабочих параметров установки для тепло-, водо-и хладоснабжения// Холодильная техника. 1978. №3. С. 18-21.61.3асядько И.Н., Моисеев В.И. Теплообменные аппараты систем теплоснабжения. Киев: Наукова думка, 1990. 138 с.

61. Зингер И.М. Гидравлические и тепловые режимы теплофикационных систем. М.: Энергия, 1976. 336 с.

62. Зингер Н.М., Тарадай A.M., Бармина JI.C. Пластинчатые теплообменники в системах теплоснабжения. М.: Энергоатомиздат, 1995. -270 с.

63. Иванов В.А. Тепловые расчеты водяных систем теплоснабжения: Саратов: СГТУ, 1992.73 с.

64. Иванов В.П. Роль нетрадиционной энергетики в стратегии развития энергокомплекса// Промышленная энергетика. 2003. № 8. С.37-38.

65. Иванов Г.В. Моделирование расчета энергетической эффективности промышленной ТЭЦ с турбинами типа "ПТ", "Т" и "Р": М.: Изд-во МЭИ, 1990. 62 с.

66. Ильин А.К., Атдаев Д.И., Ильин Р.А. Метод оценки эффективность трубопроводных систем распределения геотермальных теплоносителей/ Проблемы развития централизованного теплоснабжения. Материалы международн. конф. Самара: СГТУ, 2004. С.252-256.

67. Ильин А.К., Дуванов С.А. Характеристики и свойства современных тепловых насосов/ Проблемы совершенствования топливно-энергетического комплекса. Вып.З. Саратов: СНЦ РАН, СГУ. С.80-90.

68. Ильин А.К. Коэффициент эффективности использования первичной эк-сергии источников теплоты/ Материалы Росс. конф. Экологичность ре-сурсо- и энергосберегающих производств . Пенза: ПГАСА, 2002. С.43-47.

69. Ильин А.К. Максимальная работа в процессах преобразования энергии. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1982. 35 с.

70. Ильин А.К. Формулы для эксергии/ Материалы Росс. нац. симпоз. по энергетике. Казань: КГЭУ, 2001. Т. 1. С. 193-196.

71. Ильин А.К., Шишкин Н.Д. Автономные теплоэнергетические комплексы: структура, характеристики, эффективность. Ростов-на-Дону: Южныйнаучный центр РАН, 2004. 112 с.

72. Ильин В.К. Энергоэффективная система регулирования отпуска тепла// Энергосбережение. 2003. № 4. С.20-21.

73. Ильин Р.А., Анализ эффективности теплоэнергетических технологий. Астрахань: СНЦ РАН, ЮНЦ РАН, Лаборатория нетрадиционной энергетики (при АГТУ), 2003. 88 с.

74. Ильин Р.А., Ильин А.К. Эксергетический к.п.д. изолированных трубопроводов/ Материалы 3- международн. конф. Проблемы энерго- и ресурсосбережения в пром. и жил.-ком. комплексах. Пенза: ПГАСА, 2002. С.39-41.

75. Инструкция по комплексному использованию геотермальных вод для теплоснабжения зданий и сооружений. ВСН 36-77. Госгражданстрой. М.: Стройиздат, 1985,48 с.

76. Ионин А.А., Хлыбов Б.М., Братенков В.Н. и др. Теплоснабжение. М.: Стройиздат, 1982. 336 с.

77. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. М.-Л.: Энергия, 1965.423 с.

78. Казанов Ю.Н., Баритко Д.Я., Кунакович А.И. Учет тепловой энерги и теплоносителя одно из важнейших направлений реформирования коммунального хозяйства// Теплоэнергетика. 1997. №3. С.3-4.

79. Калинина Н.В. Энергия и эксергия/ Сборник статей. М.: Мир. 1968. 189 с.

80. Каменев П.Н. Расчет однотрубных систем водяного отопления. М.; Л.: Изд-во Минкомхоз РСФСР, 1948. 212 с.

81. Карасев Н.И., Фольгарт В.И., Дирксен В.Л. Об одном методе потокорас-пределения в сложных трубопроводных сетях// Известия вузов, Энергетика. 1985. №3. С.73-78.

82. Кирилин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. Изд-е четвертое. М.: Энергоатомиздат, 1983.416 с.

83. Клименко А.В., Гашо Е.Г. Проблемы повышения эффективности коммунальной теплоэнергетики на примере объектов жилищно-коммунального хозяйства центрального округа Москвы// Теплоэнергетика. 2004. №6. С.54-59.

84. Ковалевский В.Б., Петухов Ю.С. Технико-экономические показатели теплоизолированных труб для тепловых сетей бескональной прокладки// Новости теплоснабжения. 2003. №6. С.24-30.

85. Козлов В.Б. НВИЭ и проблемы экологии// Энергетик. 1992. №2. С.3-4.

86. Козлов В.Б., Хекнила М. Использование возобновляемых источников энергии в рыночных условиях// Теплоэнергетика. 2000. №2. С.64-67.

87. Колобков П.С. Использование тепловых вторичных энергоресурсов в теплоснабжении. Харьков: Основа, 1991. 222 с.

88. Комплексные районные тепловые станции. Концепция/ Накоряков В.Е., Алексеенко С.В., Басин А.С. и др. Новосибирск: ИТФ СО РАН, 1996. 15 с.

89. Копко В.М. Теплоизоляция трубопроводов теплосетей/ Минск: БНТУ, 2002. 160 с.

90. Кравченко Г.М., Быков А.Б., Бабенков В.И. Оценка эффективности работы водяных систем отопления// Теплоэнергетика. 2004. №4. С.72-75.

91. Крицкий Г.Г., Аширов А.А. Эффективные решения для систем теплоснабжения// Новости теплоснабжения. 2003. №4. С.35-37.

92. Курилко Е.Ю. Оптимизация параметров и схем теплоснабжения теплично-овощных комбинатов на базе сбросного низкопотенциального тепла энергоустановок: Автореферат дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук: Саратов: СГТУ, 1997. 18 с.

93. Локшин Б.А. Геотермальные системы теплоснабжения// Водоснабжение и санитарная техника. 1969. №1. С. 16-21.

94. Локшин Б.А. Использование геотермальных вод для теплоснабжения. М.: Стройиздат, 1974.

95. Магалиф В.Я. Некоторые вопросы проектирования тепловых сетей// Энергосбережение. 2004. №2. С.86-88.

96. Малая Э.М. Теплоснабжение: Уч. пособие. Саратов: СГТУ, 1998. 75 с.

97. Малая Э.М. Энергосбережение в системах теплоснабжения. Саратов: СГТУ, 1999. 95 с.

98. Малая энергетика Севера. Проблемы и пути развития/ И.Ю. Иванова,

99. Т.Ф. Тугузова, С.П. Попов, и др./ Новосибирск: Наука, 2002. 188 с.

100. Мелеитьев JI.A. Научные основы теплофикации и энергоснабжения городов и промышленных предприятий. Избранные труды. М.: Наука, 1993.364 с.

101. Мелентьев J1.A. Теплофикация. Ч. 1: Принципы развития и выбор основных параметров теплофикационных систем. M.,JI.: Изд. АН СССР, 1944.248 с.

102. Мелентьев Л.А. Теплофикация. Ч. 2: Теоретические основы сооружения и эксплоатации теплофикационных систем. М.,Л.: Изд. АН СССР, 1948. 279 с.

103. Методические рекомендации по расчету и выбору систем отопления и горячего водоснабжения сельских жилых домов. М.: Рос. акад. с.-х. наук, 1994. 105 с.

104. Мунябин Л.И., Арефьев Н.Н. К вопросу о методике расчета тепловых потерь при различных вариантах тепловой изоляции// Новости теплоснабжения. 2002. №4. С.35-38.

105. Надеждин Е.В. Состояние развития нетрадиционных источников энергии за рубежом// Теплоэнергетика. 1987. №9. С.68-71.

106. Найманов О.С., Косинов Ю.П., Авербах Ю.А. Особенности теплотехнического оборудования геотермальных электростанций// Теплоэнергетика. 1980. №5. С.29-33.

107. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей. Справочник/ В.И. Ма-нюк, Я.И.Каплинский, Э.Б. Хиж и др. 3-е изд. М.: Стройиздат, 1988. 432 с.

108. Образование и подготовка специалистов в области возобновляемых источников энергии: Проблемы и перспективы XXI века: Материалы меж-дународн. школы-семинара ЮНЕСКО/ Под ред. М.Г. Беренгартена, С.И.

109. Вайнштейна, А.Г. Евстафьева. М.: МГУИЭ, 2003.с.

110. Огуречников Л.А., Попов А.В. Использование сбросного низкопотенциального тепла вторичных энергоресурсов в парокомпрессионных тепловых насосах систем теплоснабжения// Промышленная энергетика. 1994. №9. С.7-10.

111. Огуречников Л.А. Эффективность применения тепловых насосов в системе геотермального теплоснабжения// Холодильная техника. 2001. №6. С. 10-12.

112. Оноприенко М.Г. Перспективы внедрения тепловых насосов с использованием теплоты подземных вод/ Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии в 21 столетии. Материалы научно-технич. семинара. Сочи: РИО СГУТиКД, 2001. С.73-76.

113. Основные направления и экономическая целесообразность использования термальных вод Дагестана/ М.И. Исранилов, А.Ш. Керимов, А.Ю. Бабаев и др.// Геотермия. Геотермальная энергетика. Сборник трудов ИПГ ДНЦ РАН. Махачкала: ДНЦ РАН, 1994. 160 с.

114. Оценка систем местного теплоснабжения с точки зрения энергетической политики и охраны окружающей среды/ ВЦП. N Я 11784. 9 с.

115. Павлов П.П. Экологический анализ локальных систем теплоснабжения: Автореферат дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук: Иркутск, 1999. 23 с.

116. Паршуков Н.П., Лебедев В.М. Источники и системы теплоснабжения города/Омск, 1999. 165 с.

117. Паршуков Н.П. Совершенствование систем теплоснабжения крупного муниципального теплоэнергетического комплекса в условиях развивающегося рынка тепловой энергии: Автореферат дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук: Омск, 1999. 25 с.

118. Пархадов М.М. Технико-экономическое сравнение систем теплоснабжения от геотермальных источников и котельных// Теплоэнергетика. 1986. №2. С.28-30.

119. Передерни А.Д., Дрындрожик Э.И., Грицына В.П. О возможном использовании тепловых сбросов конденсационных электростанций// Теплоэнергетика. 1989. №4. С.34-37.

120. Перминов Э.М., Козлов Б.М. Состояние работ по нетрадиционной энергетике в РАО «ЕЭС России» / Труды 2-й международн. конф. Энергосбережение в сельском хозяйстве. 4.2. М.: ВИЭСХ, 2002. С.516-526.

121. Перминов Э.М. Перспективы развития нетрадиционной энергетики// Энергетик. 1992. №9. С.7-9.

122. Петрушкин А.В. Эффективность комбинированных систем теплоснабжения: Автореферат дисс. на соиск. уч. степ, канд.техн.наук: Саратов: СГТУ, 1998.18 с.

123. Пляскина Н.И. Оценка эффективности использования тепловых насосов на основе потенциала геотермальных вод Новосибирской области// Теплоэнергетика. 2004. №4. С.58-62.

124. Поваров О.А., Томаров Г.В., Кошкин И.А. Состояние и перспективы развития геотермальной энергетики России// Теплоэнергетика. 1994. №2. С.15-22.

125. Поваров О.А., Томаров Г.В. Всемирный геотермальный конгресс// Теплоэнергетика. 2001. №2. С.74-77.

126. Поваров О.А., Томаров Г.В. Физико-технические проблемы геотермальной энергетики// Изв. Академии наук РФ. Энергетика. 1997. №4. С.3-17.

127. Принцип создания высокоэкономичных систем централизованного теплоснабжения городов/ Андрющенко А.И., Николаев Ю.Е., Семенов Б.А. и др.// Промышленная энергетика. 2003. № 5. С.8-12.

128. Проблемы геотермальной энергетики Дагестана. Под ред. Х.И. Амирха-нова и С.Н. Ятрова. М.: Недра, 1980. 208 с.

129. Проблемы освоения тепла Земли. Ресурсы, разработка, использование. Под ред. М.Г. Алиева, М.А. Ахмедова. М.: 1985.90 с.

130. Проблемы совершенствования систем теплоснабжения и котельных установок/ Межвуз.научн.сб. Саратов: СПИ, 1992. 110 с.

131. Проценко В.П. Энергетическая эффективность источников теплоснабжения// Промышленная энергетика. 1986. №10. С.49-52.

132. Пути повышения эффективности систем теплоснабжения: Сб. ст. М.: ЦБНТИ ММСС СССР, 1991. 20 с.

133. Развитие геотермальной энергетики в России/ Е.И. Гаврилов, В.А. Васильев, Ф.Г. Саломзада, и др./ Изв. Академии наук РФ. Энергетика. 1997. №4. С. 18-25.

134. Рябцев В.И., Рябцев Г.А. Новая методика анализа эффективности работы теплосети// Промышленная теплоэнергетика. 2003. №8. С.2-4.

135. Рябцев Г.А., Рябцев В.И. Новый общий показатель эффективности работы теплосети// Новости теплоснабжения. 2003. №9. С.56-59.

136. Тенишев Ю.С., Сироткин И.Т. Рациональность транспорта геотермальных вод для теплоснабжения// Теплоэнергетика. 1980. №5. С.59-60.

137. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент/ Справочник. Под общ. ред. А.В. Клименко и В.М. Зорина. 3-е издание. М.: Издательство МЭИ, 2001.564 с.

138. Теплофикационные установки и их использование/ А.И. Андрющенко, Р.З. Аминов, Ю.М. Хлебалин. М.: Высшая школа. 1989. 130 с.

139. Теплофикация и теплоснабжение/ Сб. научн. тр. Минск: БелНИПИэнер-гопром, 1996. 232 с.

140. Тетельбаум С.Д. К выбору тепловой схемы ГеоТЭС// Теплоэнергетика. 1988. №7. С.60-62.

141. Техническая термодинамика. Изд-е третье. Под ред. В.И. Крутова/ В.И. Крутов, С.И. Исаев и др. М.: Высшая школа, 1991. 384 с.

142. Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция/ М.: Стройиздат, 1991.480 с.

143. Трусов В.П., Гайдаров Г.М., Забарный Г.Н. Техника и технология геотермальной энергетики/ Петропавловск-Камчатский: ВИНИПИ Использования глубинного тепла Земли. Камчатский комплексный отдел, 1991. 140 с.

144. Сафонов А.П., Шубин Е.П. Определение тепловых потерь в действующих тепловых сетях// Теплоэнергетика. 1954. №5. С.8-13.

145. Семенов В.Г. Определение фактических тепловых потерь через теплоизоляцию в сетях централизованного теплоснабжения// Новости теплоснабжения. 2003. № 4. С.30-33.

146. Ситас В.И. Расчет энергетических показателей систем теплоснабжения промышленных предприятий: Уч. пособие. М.: МЭИ, 1990. 55 с.

147. Скапави А.Н. Отопление/М.: Стройиздат, 1988. 41 с.

148. СНиП 2.04.14-88. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. М.: ЦИТП Госстроя, 2003. 28 с.

149. СНиП 2.04.07-86. Тепловые сети/ Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988.48 с.

150. Совершенствование методов расчета систем теплохладоснабжения/ Сб. науч. тр./ Центр, н.-и. и проектно-эксперим. ин-т инж. оборуд., городов, жилых и обществ, зданий; М.: 1991. 58 с.

151. Совершенствование систем теплогазоснабжения и вентиляции: Саратов: СГТУ, 1994. 99 с.

152. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. Изд-е шестое. М.: Изд-во МЭИ. 1999. 472 с.

153. Сорин М.В., Бродянский В.М. Методика однозначного определения эксергетического к.п.д. технических систем преобразования энергии и вещества/ Изв. вузов. Энергетика. 1985. №3. С.78-88.

154. Справочник по теплоснабжению сельского хозяйства/ Герасимович JT.C., Цубанов А.Г., Драганов Б.Х. и др. Минск: Ураджай, 1993. 368 с.

155. Сравнительный анализ экономической эффективности отопления с применением тепловых насосов/ ВЦП. N Я-11892.21 с.

156. Степин В.А. Использование теплонасосной установки в системах теплоснабжения// Теплоэнергетика. 1997. №5. С.28-29.

157. Учет тепловой энергии в системах жилищно-коммунального теплоснабжения: Обзор: Акад. коммун, хоз. им. К.Д. Памфилова. М.: 1991. 47 с.

158. Федоров В.А., Сережкин Н.А., Алексеев В.И. Парогенераторы предельной эффективности для геотермальных теплоэнергетических станций// Теплоэнергетика. 1999. №4. С.41-44.

159. Фугенфиров М.И. Оценка социально-экономических и экологических факторов при использовании НВИЭ// Теплоэнергетика. 1992. №4. С. 1620.

160. Хайнрих Г., Найорк X., Нестлер В. Теплонасосные установки для отопления и горячего водоснабжения: М.: Стройиздат, 1985. 230 с.

161. Ханов А., Керимов Э. Теплонасосная система для теплохладоснабжения дома отдыха на Куртлинском водохранилище. Ашахабад: ТуркменНИ-ИНТИ, 1991.31 с.

162. Хлебалин Ю.М., Николаев Ю.Е. Влияние потерь в тепловых сетях на энергетическую эффективность теплофикации// Промышленная энергетика. 2003. № 10. С.2-4.

163. Хрилев JI.C., Калнинь И.М., Козлов Б.М., Рябчиков И.В. Внедрение теп-лонасосных установок важная народнохозяйственная задача (по итогам конкурса ГКНТ СССР)/ Теплоэнергетика. 1992. №4. С.20-21.

164. Чеджне Ф., Флорес В.Ф., Ордонес Дж.К. и др. Эксергоэкономический анализ систем// Теплоэнергетика. 2001. № 1. С.74-79.

165. Шалагинова З.И. Задачи и методы температурных графиков отпуска тепла на основе теплогидравлического моделирования систем теплоснабжения// Теплоэнергетика. 2004. №7. С.41-49.

166. Шаргут Я., Петела Р. Эксергия. Пер. с польского. М.: Энергия. 1968. 379 с.

167. Шишкин А.В. Определение потерь тепла в сетях централизованного теплоснабжения//Теплоэнергетика. 2003. № 9. С.68-74.

168. Шишкин Н.Д. Малые энергоэкономичные комплексы с возобновляемыми источниками энергии: М.: Готика, 2000. 236 с.

169. Шойхет Б.М., Ставрицкая J1.B., Корельштейн Л.Б. Расчет и проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов// Энергосбережение. 2004. №2. С.84-85.

170. Шпильрайн Э.Э., Попель О.С., Кошкин H.J1. Нетрадиционная энергетика в рамках ГНТП: Экологически чистая энергетика// Теплоэнергетика. 1994. №2. С.2-14.

171. Шурчков А.В., Белодед В.Д., Забарный Г.Н., и др. Возможности и перспективы геотермального теплоснабжения на территории Украины. Петропавловск-Камчатский: ВИНИПИ Использования глубинного тепла Земли, Камчатский комплексный отдел, 1992. 46 с.

172. Эксергетические расчеты технических систем. Справ, пособие. Под ред. А.А. Долинского и В.М. Бродянского. Киев: Наука думка, 1991. 359 с.

173. Энергетические установки на низкокипящих рабочих телах для модульных двухконтурных ГеоТЭС/ В.А. Васильев, Е.М. Стивиский, И.Г. Ге-ворков, и др.// Изв. Академии наук РФ. Энергетика, 1997. №4. С.20-33.

174. Эффективные технологические решения при проектировании и реализации геотермических теплоцентралей/ ВЦП. Киев. ред. N КУ 1321. 12 с.

175. Jund J.W., Freston D.H. World-wide direct uses of geothermal energy 2000// Geothermics. 2001. Vol.30. P.29-68.

176. Kononov V., Polyak В., Kozlov B. Geothermal development in Russia: country update report 1995-1999// Proceeding of the World-Geothermal Congress 2000. Kyushu-Tohoku, Japan. May 28 June 10, 2000.

177. Lindal B. Industrial and other applications of geothermal energy// Geothermal Energy. 1986. Vol.12. P. 135-148.

178. Povarov O. Geothermal power engineering in Russia today// Proceeding of the World Geothermal Congress 2000. Kyushu Tohoku, Japan. May 28 -June 10,2000.

179. R.Cataldi, Sommaruga C.Background, present state and future prospects of geothermal development// Geothermics. 1986. Vol. 15, №.3, pp.359-383.

180. Twidell Iohn.W., Weir Anthony.D. Renewable Energy Resources/ Cret Bri-tanA The University Press, Cambridge, 1986. 439 pp.