Геотермално отопление

Софтуерни пакети за проектиране на електроинсталации в сгради, предлагани у нас

Уважаеми колеги, в настоящия брой на сп. Технологичен дом ви представяме предлагани на българския пазар софтуерни платформи за проектиране на електроинсталации в сгради. Активното строителство на офисни, административни и битови сгради през последните няколко години доведе до повишен интерес към софтуерни продукти за проектиране на електрическите им инсталации. Разбира се, част от платформите, които се предлагат у нас, не са специализирани, а предоставят възможности за проектиране на всички сгради инсталации. Други, напротив, са разработени единствено с цел подпомагане работата на ел. проектантите.

Редакцията се обърна към водещите доставчици на подобни софтуерни платформи за по-подробна информация относно най-новите им продукти, поддържаната от тях функционалност и базовите им системни изисквания. Освен продуктите, представени в статията, на българския пазар се предлагат и други, с възможностите на които ще ви запознаем в други броеве на списанието.

AutoCAD Revit MEP Suite 2009
Софтуерът AutoCAD Revit MEP Suite 2009 е интуитивен инструмент за проектиране на електрически, ОВК и ВиК системи, който осигурява по-добра координация и бърз процес на проектиране в строително-информационния модел. Оптимизацията на проектирането на инженерни инсталации се извършва чрез автоматично оразмеряване и конструиране с помощта на данни от единен строително-информационен модел (Building Information Model - BIM). По този начин се създават по-бързо проектни данни и се постига по-надеждна комуникация с клиента. Чрез използването на единни, съвместими модели, създадени в Revit Architecture или Revit Structure, е възможно да се сведат до минимум отнемащите много време грешки между електро-, ОВК и ВиК инженерите, конструкторите и архитектите.
С Revit MEP 2009 се създават реалистични презентации на -електро-, ОВК и ВиК системи за по-добро представяне на проектите. С помощта на Revit MEP 2009 се визуализира замисълът на проекта посредством цветни планове, които улесняват проверката от страна на клиента. Всички прегледи и поправки в цветните планове се актуализират автоматично в целия модел. Не съществуват ограничения по отношение на броя схеми и поддържането им съгласувани по време на целия проект.

Поддържани от продукта функции
Използването на схеми за осветление и електрическото захранване позволява да се проследят натоварванията, за да се контролират свързаните устройства и за да се проверяват дължините на веригите. Дефинират се видът на проводниците, обхватите на напрежение, системите за разпределение и коефициентите за натоварване, за да се предотврати претоварването на системата. Изчисляват се точно проектните натоварвания върху захранващите кабели и панели, с което се постига бързо и ефективно оразмеряване на оборудването.
Автоматичното окабеляване на осветителните приспособления и щепселните кутии е направено с оглед включването им обратно в таблото, зададено за тези устройства. Автоматизираните инструменти за окабеляване  предоставят различни варианти на трасета, от които се прави избор на подходящия маршрут за анотиране. Анотирането на строителната документация е не само лесно, но и повишава прецизността.
Продуктът поддържа метода на зоналната кухина, с който автоматично се изчисляват нивата на осветеност в помещенията. Задават се стойностите на отражение на повърхнините в помещението. Стандартните за индустрията файлове се съпоставят с данни IE и се определя височината на работната равнина, за да може средната стойност на осветеност да се изчисли автоматично.
Пакетът AutoCAD Revit MEP Suite 2009 идентифицира падовете на напрежение и прилага коефициента на понижаване на мощността в процеса на проектиране. По този начин се оптимизират проектантските данни с помощта на изключително важна инженерна информация. Оценяването на най-добрата електрическа система за проекта е едно от основните предимства при използването на софтуера Revit MEP.
Друга функция, поддържана от пакета, е т.нар. двупосочна асоциативност. Запазването на информацията в единна база данни помага винаги целият модел да се поддържа актуализиран. Параметричната технология автоматично управлява всички промени и помага проектът да е актуализиран и точен. Ключово предимство на Revit MEP е способността му да променя таблиците и автоматично да актуализира модела.
Възползването от богатия на информация Revit MEP продукт подпомага потребителя при вземането на решения чрез използването на вградени инструменти за анализ на представянето на сградата. Revit MEP поддържа езика на природосъобразно строителство (gbXML), който съдържа информация за пространствата и зоните, както и данни за осветлението.
Пакетът Revit MEP Suite 2009, също така, поддържа параметрични компоненти, предлагащи отворени графични системи. Използването им оптимизира и най-сложните сглобки за електро-, ОВК и ВиК системи, без необходимост от програмен език или кодиране.
Поддръжката на файловите формати DWG™, DWF™, DXF™ и DGN помага за осигуряване на напълно съвместим обмен на данни. Способността да импортира, експортира и свързва данни с водещия в индустрията формат DWG прави Revit MEP едно от най-добрите решения за координация и сътрудничество.

Системни изисквания за пакета
Базово изискване е осигуряването на Intel Pentium IV 1.4 GHz или еквивалентен AMD Athlon процесор. Системата следва да поддържа операционна система - Windows Vista 32-bit (Business, Enterprise, Ultimate, Home Premium), Windows Vista 64-bit (Business, Enterprise, Ultimate, Home Premium), Windows XP Home SP2, Windows XP Professional x64, SP2. Други системни изисквания са 3 GB RAM, 5.9 GB дисково пространство за 32-bit, 6.3 GB дисково пространство за 64-bit , разделителна способност на дисплея 1280 x 1024 True Color, 256 MB Video Adapter Card, Microsoft-Mouse, Microsoft Internet Explorer 6.0, SP1 или по-нова версия и др.

Приложимост според температурата на източника
Съобразно температурния си потенциал, геотермалните източници се разделят на три основни групи - ниско-, средно- и високотемпературни. Нискотемпературни са тези източници, при които температурата на водата е до 25 °С. Като среднотемпературни се определят източниците с температура на водата до 60 °С. Съответно, високотемпературни са източниците с температура на водата по-висока от 80 °С.
Описаната класификация е базирана на приложимостта на геотермалните води в отоплителната техника. Нискотемпературните геотермални източници, например, са подходящи за отоплителни системи, включващи термопомпени агрегати. Среднотемпературните геотермални източници е възможно да се използват в директни отоплителни системи, без да се налага приложението на междинен топлообменник. За да се оползотворява енергийно водата от високотемпературен източник, е необходимо изграждането на индиректна отоплителна система с междинен топлообменник.
Описаните отоплителни системи са подходящи за жилищни сгради, промишлени цехове, оранжерии, сушилни инсталации, за подготовка на топла вода за битови нужди, за подгряване на водата в басейни и др. Сред най-честите им приложения е отопляване на отделни сгради или цели жилищни райони.

Последователното използване на водата е рационално
За отопление и битова гореща вода (БГВ) в сгради с различно предназначение - жилищно, административно и т.н., е необходимо температурата на топлоносителя да не е по-ниска от 50 - 60 оС. По тази причина типично приложение на геотермалните системи е именно отоплението на сгради с термална вода, чиято температура е около или над 60  оС, изпомпвана от резервоари с различна дълбочина. Посредством преобразувател, топлината на геотермалната вода обикновено се предава на водата в градската отоплителна мрежа, като двата потока не се смесват. Геотермалната вода и водата от отоплителната мрежа се движат по близко разположени, но отделни водопроводи. След нагряването й, водата от отоплителната мрежа се подава към жилищните отоплителни системи, а термалната вода се влива обратно в резервоара, за да се нагрее и използва повторно.
Счита се, че сред най-рационалните начини за оползотворяване на геотермалната вода е нейното последователно използване, а именно първоначално термалната вода се използва за отопление, а след това и за горещо водоснабдяване. Приложението на тази схема, обаче, е свързано със следния сериозен проблем. Обикновено, потреблението на топла вода през цялата година е относително постоянно, докато отоплението е сезонно. То се влияе от климатичните условия на района, температурата на външния въздух и други параметри. В практиката се прилагат различни схеми за използване на термалните води за отопление и БГВ. Обект на разглеждане в статията са едни от най-често прилаганите.

Отопление и БГВ от високотемпературен източник
Геотермалната вода с температура по-висока от 80 оС е много подходяща като топлоносител в отоплителните инсталации, но тази вода обикновено е много силно минерализирана. По тази причина се налага използването на междинен топлообменник. Както се вижда от фиг. 1, изпомпваната от геотермалния източник вода се разделя на два отделни потока. Единият преминава през топлообменника за отопление, след което постъпва в топлообменника 1-степен, където се подгрява водата за горещо водоснабдяване. Другият поток постъпва директно в топлообменника 2-степен.
За де се избегне замърсяването на тръбопровода, се препоръчва геотермалната вода да се използва с междинен топлообменник. В този случай, високоминерализираната вода от източника първоначално се подава в резервоар със серпентина. През нея преминава обикновена вода, която отнема топлина от термалната вода в резервоара и вече подгрята се подава към потребителя. Минералните соли, съдържащи се в геотермалната вода, се отлагат в резервоара или върху серпентината. Недостатък на тази схема е намаляване на работния потенциал на геотермалната вода.

Специфики на нискотемпературни източници
Преди да се използва геотермална вода с температура, по-ниска от 80 оС, е необходимо да се повиши енергийният й потенциал. За целта се използват различни схеми. Една от най-наложилите се в практиката е едновременно използване на термалната вода за отопление и горещо водоснабдяване. Обикновено в системата се предвижда и допълнителен източник на топлина за дозагряване на водата при необходимост.
Подходящо е също така приложението на геотермални термопомпи, както и на системи, обединяващи термопомпа и допълнителен енергиен източник.
При едновременно отопление и БГВ с допълнително загряване част от изпомпваната от източника вода постъпва директно към системата за горещо водоснабдяване, а другата част се подава в котел. Именно тази вода се загрява и при достигане на необходимата температура се подава към отоплителната система. Принципна схема на описаната система е показана на фигура 2.

Геотермална термопомпена инсталация
Принципна схема на система за утилизация на топлина от нискотемпературния източник с помощта на компресорна геотермална термопомпа е показана на фигура 3. Горещата вода от източника се подава към изпарителя на термопомпата. Там тя отдава топлината си, вследствие на което работното вещество се изпарява. Образувалите се пари се засмукват от компресора. В него парите на работното вещество се сгъстяват и повишават температурата и налягането си, след което се подават към кондензатора, където кондензират, отдавайки топлината си на кондензация на водата, циркулираща в отоплителната система.
Характерно за термопомпените системи е, че повишават ефективността си през по-топлите месеци в годината, работейки в режим на охлаждане.

Използването на термопомпа и котел
За да се повиши ефективността на термопомпената система, както и за да се използва напълно потенциалът на геотермалната вода, е възможно използването на по-сложна схема. Тя съчетава система за топлоснабдяване с трансформация на топлина от връщащата се вода с допълнително подгряване и качествено регулиране.
При схемата (фиг. 4), преди да постъпи в отоплителната система, водата от геотермалния източник се пречиства, след което чрез помпа се подава към инсталацията. След помпата водата се разделя в два отделни потока. Единият поток - Q1, с температура t1, се подава директно към инсталацията за горещо водоснабдяване. Вторият поток - Q2, постъпва в котел, където допълнително се загрява до температура tк. След котела, потокът вода Q2 с температура tк постъпва в смесител, където към него се добавя предварително загрятата до температура tс, отвеждана от отоплителната инсталация вода. Подготвената в смесителя вода се подава към отоплителната инсталация. На изхода й водният поток се разделя на три. Единият от потоците, както стана ясно, постъпва в кондензатора на термопомпата, загрява се до температура tс и се подава към смесителя. Вторият поток се подава в изпарителя на термопомпата, където отдава топлината си и се отвежда извън системата. Третият поток постъпва в смесителя на инсталацията за горещо водоснабдяване, където се смесва с потока геотермална вода Q1. След смесителя водата постъпва в акумулатор и оттам се подава към системата за горещо водоснабдяване. В случай че температурата на геотермалната вода не е достатъчно висока, преди да се подаде към инсталацията за горещо водоснабдяване, тя се дозагрява в котела.

Подходяща е за нискотемпературни системи
С цел повишаване на отоплителния коефициент и осигуряване на по-добро регулиране, термопомпената система се включва към системата за топлоснабдяване по последователно-противотокова схема. По този начин загряването на водата в кондензатора и охлаждането на отвежданата вода в изпарителя се осъществява на няколко степени.
При изменение на температурата на външния въздух, регулирането се осъществява чрез котела. Следователно, топлопроизводителността на термопомпата и изпомпваната вода от геотермалния източник остават непроменени. Когато котелът не е необходим, качественото регулиране се осъществява чрез термопомпата. Това осигурява равномерен годишен график на потребената от геотермалния източник вода.
Частта на използваната топлинна енергия от геотермалната вода при описаната схема ще бъде толкова по-голяма, колкото по-ниска е разчетната температура в отоплителната система. Поради това е целесъобразно де се използва нискотемпературна отоплителна инсталация, например конвекторно отопление, при което температурата на топлоносителя е в диапазона 40 - 45 оС.

Недостатъци на геотермалните технологии
Основен недостатък на тази екологично чиста технология е честото отлагане на соли в тръбите и топлообменниците, поради по-високите концентрации на минерали и химикали в геотермалните води.
Понякога, в геотермалните резервоари присъства сероводород (Н2S), който в много високи концентрации би могъл да бъде токсичен. В случай че наличието му е установено, се отстранява от водата в геотермалните резервоари с помощта на съответно оборудване.
Геотермалните резервоари съдър-жат и малко количество въглероден диоксид (СО2), който се освобождава, когато горещата вода се превърне в пара.