Учебно-методическое пособие Ростов-на-Дону 2019

4.2 Методы и способы использования геотермальной энергии 
Геотермальные источники характеризуются с одной стороны большими 
суммарными запасами энергии, а с другой стороны термодинамическое качество 
этой энергии не высоко. Это связано с тем, что температура выходящего на 
поверхность потока горячей воды или пара существенно ниже температуры, 
получаемой при сжигании органического топлива. Очень часто в качестве 
наиболее оптимального использования геотермальных источников энергии 
рассматривают производство электроэнергии как наиболее ценного вида энергии. 
Электроэнергия может быть передана в энергосистему и затем использована 
потребителями, находящимися достаточно далеко от геотермальных источников. 
Это важно, так как такие источники зачастую располагаются в малонаселенных 
районах. Выработка электроэнергии может быть экономически целесообразна, 
если выходящие на поверхность геотермальные потоки имеют температуру более 
300 °С, и практически не целесообразна, если температура ниже 150 °С. 
Другое направление использования геотермальной энергии – это 
теплоснабжение промышленных и коммунальных потребителей. Теплоту не 
целесообразно передавать на расстояние более 30 км, поэтому приходиться

---

62 
использовать ее вблизи места расположения геотермальных источников. Кроме 
того, потребность в теплоте на эти цели имеет ярко выраженный сезонный 
характер. Геотермальные источники можно также использовать для обогрева 
теплиц, ферм для разведения рыбы для сушки пищевых продуктов и для других 
теплотехнологических установок. Оптимальным можно назвать совмещение этих 
двух направлений, при котором геотермальная энергия используется как для 
теплоснабжения, так и для выработки электроэнергии. 
4.2.1 Использование геотермальной теплоты в системах теплоснабжения 
Для отопления и горячего водоснабжения жилых и производственных 
зданий необходима температура воды не ниже 55 – 60 °С. Наиболее рациональное 
использование геотермальной теплоты может быть обеспечено при подаче 
горячей воды сначала в систему отопления, а затем на горячее водоснабжение. Но 
это затрудняется тем, что потребность в горячей воде относительно постоянна по 
времени года, тогда как нагрузка на отопление зависит от температуры 
наружного воздуха. С учетом этих обстоятельств в настоящее время разработаны 
различные схемы использования геотермальных вод для отопления и горячего 
водоснабжения жилых и промышленных зданий. Если термальная вода имеет 
достаточно высокую температуру (более 80 °С) и является сильно 
минерализованной, 
то 
целесообразно 
использовать 
схему 
системы 
теплоснабжения, представленную на рис. 4.3. В этой системе термальная вода из 
скважин разделяется на два потока: один из них направляется в теплообменник, 
где подогревает теплоноситель, подаваемый в систему отопления, а затем
охлажденная термальная вода поступает в теплообменник первой ступени для 
предварительного подогрева воды для горячего водоснабжения. Окончательный 
нагрев этой воды (до температуры 55 – 60 °С) осуществляется в теплообменнике 
второй ступени исходной термальной водой. 
Рис. 4.3 Принципиальная схема системы геотермального теплоснабжения 
с двухступенчатым подогревом воды на горячее водоснабжение 

---

63 
1 – скважина; 2 – теплообменник системы отопления; 3 – теплообменник 
горячего водоснабжения 1-й ступени; 4– теплообменник горячего водоснабжения 
2-й ступени; 5 – система отопления 
При использовании теплоты низкотемпературных термальных источников 
целесообразно 
применять 
тепловые 
насосы. 
Принципиальная 
схема 
геотермального теплоснабжения с тепловым насосом приведена на рис. 4.4. 
Рис. 4.4. Принципиальная схема геотермального теплоснабжения
с использованием теплового насоса: 
1 – скважина; 2 – испаритель теплового насоса; 3 – компрессор;
4 – конденсатор теплового насоса; 5 – дроссельный вентиль 
Горячая термальная вода из скважин 1 подается к испарителю теплового 
насоса 2, где происходит передача ее теплоты легко испаряющемуся рабочему 
телу насоса. Образовавшиеся пары сжимаются в компрессоре 3 и направляются в 
конденсатор 4, где конденсируются при более высоком давлении, отдавая теплоту 
воде, циркулирующей в системе отопления. Охлажденная термальная вода 
сбрасывается в канализацию.
Для более полного использования теплоты термальной воды была 
разработана схема системы теплоснабжения, предусматривающая совместное 
применение тепловых насосов и пикового водогрейного котла (рис. 4.5). Система 
работает следующим образом: термальная вода из скважины 1, проходит очистку 
2, перекачивается насосом 3 трубопроводу 4, а затем разделяется на два потока. 
Один поток воды подогревается в пиковом котле 5 и направляется в смеситель 7, 
где к нему подмешивается термальная вода, предварительно подогретая в 
конденсаторах теплового насоса 8. Вода, охлажденная в системе отопления 6, 

---

64