Система керування системою теплопостачання. Автоматизована система оперативно-дистанційного керування процесом теплопостачання

Особливостями теплопостачання є жорсткий взаємовплив режимів теплопостачання та теплоспоживання, а також множина точок постачання кількох товарів (теплова енергія, потужність, теплоносій, гаряча вода). Мета теплопостачання, не забезпечення генерації та транспорту, а підтримка якості названих товарів для кожного споживача.

Ця мета досягалася щодо ефективно при стабільних витратах теплоносія у всіх елементах системи. "Якісне" регулювання, що застосовується у нас, по самій своїй суті передбачає зміну тільки температури теплоносія. Поява будівель із регульованим споживанням забезпечила непередбачуваність гідравлічних режимів у мережах за збереження сталості витрат у самих будинках. Скарги у сусідніх будинках довелося ліквідувати завищеною циркуляцією та відповідними масовими перетопами.

Гідравлічні розрахункові моделі, що застосовуються сьогодні, не дивлячись на їх періодичне калібрування, не можуть забезпечити облік відхилень витрат на вводах будівель через зміну внутрішніх тепловиділень та споживання гарячої води, а також впливу сонця, вітру та дощу. При фактичному якісно-кількісному регулюванні необхідно “бачити” систему в реальному часі та забезпечити:

• контроль максимальної кількості точок постачання;
• зведення поточних балансів відпустки, втрат та споживання;
• керуючий вплив за неприпустимого порушення режимів.

Управління має бути максимально автоматизованим, інакше його просто неможливо реалізувати. Завдання полягало в тому, щоб досягти цього без надмірних витрат на обладнання контрольних точок.

Сьогодні, коли у великій кількості будівель є вимірювальні системи з витратомірами, датчиками температури та тиску, використовувати їх лише для фінансових розрахунків нерозумно. АСУ «Тепло» побудовано переважно на узагальненні та аналізі інформації «від споживача».

Під час створення АСУ були подолані типові проблеми застарілих систем:

• залежність від коректності обчислень приладів обліку та достовірності даних у невірних архівах;
• неможливість зведення оперативних балансів через нестикування часу вимірювань;
• неможливість контролю швидкозмінних процесів;
• невідповідність новим вимогам інформаційної безпеки федерального закону «Про безпеку критичної інформаційної інфраструктури Російської Федерації».

Ефекти від застосування системи:

Служби роботи зі споживачами:

• визначення реальних балансів за всіма видами товарів та комерційних втрат:
• визначення можливих позабалансових доходів;
• контроль фактичного споживання потужності та відповідності її ТУ на підключення;
• запровадження обмежень, що відповідають рівню платежів;
• перехід на двоставковий тариф;
• контроль КПЕ для всіх служб, що працюють зі споживачами, та оцінка якості їхньої роботи.

Експлуатація:

• визначення технологічних втрат та балансів у теплових мережах;
• диспетчерське та аварійне управління за фактичними режимами;
• підтримання оптимальних температурних графіків;
• контроль стану мереж;
• налагодження режимів теплопостачання;
• контроль відключень та порушень режимів.

Розвиток та інвестиції:

• достовірна оцінка результатів запровадження проектів поліпшень;
• оцінка ефектів інвестиційних витрат;
• розробка схем теплопостачання у реальних електронних моделях;
• оптимізація діаметрів та конфігурації мережі;
• зниження витрат на підключення при врахуванні реальних резервів пропускної спроможності та енергозбереження у споживачів;
• планування ремонтів
• організація спільної роботи ТЕЦ та котелень.

Впровадження автоматичних систем регулювання (АСР) опалення, вентиляції, гарячого водопостачання є основним підходом економії теплової енергії. Установка систем автоматичного регулювання в індивідуальних теплових пунктах, за даними Всеросійського теплотехнічного інституту (м. Москва), знижує споживання тепла в житловому секторі на 5-10%, а в адміністративних приміщеннях на 40%. Найбільший ефект виходить завдяки оптимальному регулюванню у весняно-осінній період опалювального сезону, коли автоматика центральних теплових пунктів практично не виконує повною мірою свої функціональні можливості. В умовах континентального клімату Південного Уралу, коли протягом доби перепад зовнішньої температури може становити 15-20 ° С, використання автоматичних систем регулювання опалення, вентиляції та гарячого водопостачання стає дуже актуальним.

Регулювання теплового режиму будівлі

Управління тепловим режимом зводиться до підтримки його на заданому рівні або зміни відповідно до заданого закону.

На теплових пунктах здійснюється регулювання переважно двох видів теплового навантаження: гарячого водопостачання та опалення.

Для обох видів теплового навантаження АСР повинна підтримувати незмінними задані значення температури води гарячого водопостачання та повітря в опалюваних приміщеннях.

Відмінною особливістю регулювання опалення є його більша теплова інерційність, тоді як інерційність системи гарячого водопостачання значно менша. Тому завдання стабілізації температури повітря в опалювальному приміщенні значно складніше, ніж завдання стабілізації температури гарячої води у системі гарячого водопостачання.

Основними впливами, що обурюють, є зовнішні метеоумови: температура зовнішнього повітря, вітер, сонячна радіація.

Існують такі принципово можливі схеми регулювання:

• регулювання відхилення внутрішньої температури приміщень від заданої шляхом впливу на витрату води, що надходить в систему опалення;
• регулювання залежно від збурення зовнішніх параметрів, що призводять до відхилення внутрішньої температури від заданої;
• регулювання залежно від змін зовнішньої температури та всередині приміщення (з обурення та відхилення).

Рис. 2.1 Структурна схемауправління тепловим режимом приміщення за відхиленням внутрішньої температури приміщення

На рис. 2.1 наведено структурну схему управління тепловим режимом приміщення за відхиленням внутрішньої температури приміщень, а на рис. 2.2 наведено структурну схему управління тепловим режимом приміщення з обурення зовнішніх параметрів.

Рис. 2.2. Структурна схема керування тепловим режимом приміщення для обурення зовнішніх параметрів

Внутрішні впливи, що обурюють, на тепловий режим будівлі незначні.

Для методу регулювання збурювання як сигнали, що дозволяють відстежувати зовнішню температуру, можуть бути вибрані:

• температура води, що надходить до системи опалення;
• кількість теплоти, що надходить до системи опалення:
• витрата теплоносія.

АСР повинна враховувати такі режими роботи системи централізованого теплопостачання, за яких:

• регулювання температури води на теплоджерелі не ведеться за поточною зовнішньою температурою, яка є основним фактором для внутрішньої температури. Температура мережної води на теплоджерелі визначається за температурою повітря за тривалий період з урахуванням прогнозу і теплової потужності обладнання, що розташовується. Транспортне запізнення, що вимірюється годинами, також призводить до невідповідності у абонента температури мережної води поточної зовнішньої температури;
• гідравлічні режими теплових мереж вимагають обмеження максимальної, а іноді й мінімальної витрати мережної води на теплову підстанцію;
• навантаження гарячого водопостачання істотно впливає на режими роботи опалювальних систем, призводячи до змінних протягом доби температур води в системі опалення або витрат мережної води на систему опалення залежно від виду системи теплопостачання, схеми приєднання підігрівачів гарячого водопостачання та схеми опалення.

Система регулювання з обурення

Для системи регулювання з обурення характерним є те, що:

• існує пристрій, який вимірює величину обурення;
• за результатами вимірювань регулятор здійснює керуючий вплив на витрату теплоносія;
• на регулятор надходить інформація про температуру всередині приміщення;
• основне обурення - температура зовнішнього повітря, яка контролюється АСР, тому обурення називатиметься контрольованим.

Варіанти схем регулювання з обурення при зазначених вище сигналах, що відстежують:

• регулювання температури води, що надходить до системи опалення за поточною температурою зовнішнього повітря;
• регулювання витрати теплоти, що подається до системи опалення за поточною температурою зовнішнього повітря;
• регулювання витрати мережної води за температурою зовнішнього повітря.

Як видно з малюнків 2.1, 2.2 незалежно від способу регулювання, автоматична система регулювання теплопостачання у своєму складі повинна містити такі основні елементи:

• первинні вимірювальні пристрої – датчики температури, витрати, тиску, перепаду тиску;
• вторинні вимірювальні пристрої;
• виконавчі механізми, що містять регулюючі органи та приводи;
• мікропроцесорні регулятори;
• нагрівальні пристрої (бойлери, калорифери, радіатори).

Датчики АСР теплопостачання

Основні параметри теплопостачання, які за допомогою автоматичних систем регулювання підтримуються відповідно до завдання, широко відомі.

У системах опалення, вентиляції та гарячого водопостачання зазвичай вимірюється температура, витрата, тиск, перепад тиску. У деяких системах вимірюється теплове навантаження. Методи та способи вимірювання параметрів теплоносіїв традиційні.

Рис. 2.3

На рис. 2.3 наведено датчики температури шведської фірми "Тур та Андерсон".

Автоматичні регулятори

Автоматичний регулятор - це засіб автоматизації, що отримує, посилює і перетворює сигнал відключення регульованої величини і цілеспрямовано впливає на об'єкт регулювання.

Нині переважно застосовують цифрові регулятори з урахуванням мікропроцесорів. При цьому зазвичай в одному мікропроцесорному контролері реалізуються кілька регуляторів для систем опалення, вентиляції та гарячого водопостачання.

Більшість вітчизняних та зарубіжних контролерів для систем теплопостачання мають однакові функціональні можливості:

1. залежно від температури зовнішнього повітря регулятор забезпечує необхідну температуру теплоносія на опалення будівлі за опалювальним графіком, керуючи регулюючим клапаном з електроприводом, встановленим на трубопроводі тепломережі;


2. автоматичне коригування опалювального графіка здійснюється відповідно до потреб конкретної будівлі. Для максимальної ефективності збереження тепла графік подачі постійно коригується з урахуванням реальних умов теплопункту, клімату, тепловтрат приміщення;


3. економія теплоносія у нічний час досягається за рахунок тимчасового методу регулювання. Зміна завдання на часткове зниження теплоносія залежить від зовнішньої температури так, щоб з одного боку зменшити споживання тепла, з іншого, не проморозити і вранці вчасно прогріти приміщення. При цьому автоматично розраховується момент включення денного режиму опалення або інтенсивного прогріву для досягнення потрібної температури приміщення в потрібний час;


4. контролери дозволяють здійснювати забезпечення можливо низької температури води, що повертається. Передбачається захист системи від заморожування;


5. проводиться автоматичне коригування, задане у системі гарячого водопостачання. Коли споживання в системі гарячого водопостачання невелике, допустимі великі відхилення у температурі (збільшення зони нечутливості). При цьому шток клапана не змінюватиметься занадто часто, і термін його служби триватиме. При збільшенні навантаження зона нечутливості автоматично зменшується і точність регулювання зростає;


6. спрацьовує сигналізація перевищення уставок. Зазвичай виробляються такі сигнали тривоги:
   • сигнал тривоги за температурою, у разі відхилення реальної від заданої температури;
   • сигнал тривоги від насоса надходить у разі збою у роботі;
   • сигнал тривоги від датчика тиску в розширювальному баку;
   • сигнал тривоги за терміном експлуатації надходить, якщо обладнання відпрацювало встановлений термін;
   • сигнал загальної тривоги - якщо контролер зареєстрував чи більше сигналів тривоги;


7. ведеться реєстрація параметрів регульованого об'єкта та передача його на ЕОМ.

Рис. 2.4

На рис. 2.4 показані мікропроцесорні регулятори ECL-1000 фірми "Данфосс".

Регулюючі органи

Виконавчий пристрій - це одна з ланок автоматичних систем регулювання, призначених для безпосереднього на об'єкт регулювання. У випадку виконавчий пристрій складається з виконавчого механізму і регулюючого органу.

Рис. 2.5

Виконавчий механізм є приводною частиною регулюючого органу (рис. 2.5).

В автоматичних системах регулювання теплопостачання застосовуються, в основному, електричні (електромагнітні та електрорухові).

Регулюючий орган призначений зміни витрати речовини чи енергії у об'єкті регулювання. Розрізняють дозуючі та дросельні регулюючі органи. До дозуючих належать такі пристрої, які змінюють витрату речовини за рахунок зміни продуктивності агрегатів (дозатори, живильники, насоси).

Рис. 2.6

Дросельні регулюючі органи (рис. 2.6) являють собою змінний гідравлічний опір, що змінює витрату речовини за рахунок зміни свого прохідного перерізу. До них відносяться регулюючі клапани, елеватори, повторні заслінки, крани і т.д.

Регулюючі органи характеризуються багатьма параметрами, основними з яких є: пропускна здатність K v , умовний тиск P y , перепад тиску на регулювальному органі D y і умовний прохід Д y .

Крім наведених параметрів регулюючого органу, що визначають в основному їх конструкцію та розміри, є інші характеристики, які враховуються при виборі регулюючого органу в залежності від конкретних умов їх застосування.

Найбільш важливою є пропускна характеристика, яка встановлює залежність пропускної спроможності щодо переміщення затвора за постійного перепаду тиску.

Дросельні регулюючі клапани зазвичай профілюються з лінійною або рівнопроцентною пропускною характеристикою.

При лінійній пропускній характеристиці збільшення пропускної здатності відбувається пропорційно збільшенню переміщення затвора.

При рівновідсотковій пропускній характеристиці збільшення пропускної спроможності (при зміні переміщення затвора) йде пропорційно до поточного значення пропускної спроможності.

У робочих умовах вид пропускної характеристики змінюється залежно від перепаду тиску клапані. При регулюючий клапан характеризується витратною характеристикою, яка являє собою залежність відносної витрати середовища від ступеня відкриття регулюючого opгана.

Найменше значення пропускної спроможності, у якому зберігається пропускна характеристика не більше встановленого допуску, оцінюється як мінімальна пропускна спроможність.

У багатьох випадках автоматизації виробничих процесіврегулюючий орган повинен мати широкий діапазон зміни пропускної здатності, який є відношенням умовної пропускної здатності до мінімальної пропускної здатності.

Необхідною умовою надійної роботи автоматичної системи регулювання є правильний вибір форми пропускної характеристики регулюючого клапана.

Для конкретної системи витратна характеристика визначається значеннями параметрів середовища, що протікають через клапан та його пропускною характеристикою. У випадку витратна характеристика відрізняється від пропускної, оскільки параметри середовища (переважно тиск і перепад тисків), зазвичай, залежить від значення витрати. Тому завдання вибору кращої пропускної характеристики регулюючого клапана розбивається на два етапи:

1. вибір форми витратної характеристики, що забезпечує сталість коефіцієнта передачі регулюючого клапана у всьому діапазоні навантажень;


2. вибір форми пропускної характеристики, що забезпечує при даних параметрах середовища бажану форму витратної характеристики.

При модернізації систем опалення, вентиляції та гарячого водопостачання задані розміри типової мережі, натиск і початковий тиск середовища, що регулює орган, вибирають так, щоб при мінімальній витраті через клапан втрата в ньому відповідала надмірному тиску середовища, що розвивається джерелом, а форма витратної характеристики була близька до заданою. Метод гідравлічного розрахунку при виборі регулюючого клапана є досить трудомістким.

АУЖКГ тресту 42 у співдружності з ЮУрДУ розроблено програму розрахунку та вибору регулюючих органів для найбільш поширених систем опалення та гарячого водопостачання.

Циркулярні насоси

Незалежно від схеми приєднання теплового навантаження у контурі системи опалення встановлюють циркуляційний насос (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Циркулярний насос (фірма Grundfog).

Він складається з регулятора швидкості, електродвигуна та власне насоса. Сучасний циркуляційний насос - це безсальниковий насос з мокрим ротором, який не потребує технічного догляду. Управління двигуна, як правило, здійснюється електронним регулятором числа обертів, призначеним для оптимізації продуктивності насоса, що працює в умовах підвищених зовнішніх збурень, що діють на систему опалення.

Дія циркуляційного насоса ґрунтується на залежності напору від продуктивності насоса і, як правило, має квадратичний характер.

Параметри циркуляційного насоса:

• продуктивність;
• максимальний натиск;
• число обертів;
• діапазон зміни оборотів.

АУЖКГ тресту 42 має у своєму розпорядженні необхідну інформацію з розрахунку та вибору циркуляційних насосів і може надати необхідну консультацію.

Теплообмінники

Найважливішими елементами теплопостачання є теплообмінники. Розрізняють два типи теплообмінників: трубчасті та пластинчасті. Спрощено трубчастий теплообмінник можна подати у вигляді двох труб (одна труба знаходиться всередині іншої грубої). Пластинчастий теплообмінник є компактним теплообмінником, зібраним на відповідній рамі з гофрованих пластин, забезпечених ущільнювачами. Використовуються трубчасті та пластинчасті теплообмінники для гарячого водопостачання, опалення та вентиляції. Основними параметрами будь-якого теплообмінника є:

• потужність;
• коефіцієнт теплопередачі;
• втрата тиску;
• максимальна робоча температура;
• максимальний робочий тиск;
• максимальна витрата.

Кожухотрубні теплообмінники мають низьку ефективність через малі швидкості течії води в трубках і міжтрубному просторі. Це призводить до низьких значень коефіцієнта теплопередачі і, як наслідок, невиправдано великим габаритам. При експлуатації теплообмінників можливі значні відкладення у вигляді накипу та продуктів корозії. У кожухотрубних теплообмінниках усунення відкладень дуже важко.

У порівнянні з трубчастими теплообмінниками пластинчасті відрізняються підвищеною ефективністю за рахунок покращення теплообміну між пластинами, в яких протиточно проходять турбулентні потоки теплоносія. Крім того, ремонт теплообмінника здійснюється досить просто та без великих витрат.

Пластинчасті теплообмінники успішно вирішують завдання підготовки гарячої води у теплових пунктах практично без теплових втрат, тому вони на сьогоднішній день активно використовуються.

Принцип дії пластинчастих теплообмінників наступний. Рідини, що у процесі теплопередачі, через патрубки вводять у теплообмінник (рис. 2.8).

Рис. 2.8

Прокладки, встановлені спеціальним чином, забезпечують розподіл рідин по відповідним каналам, виключаючи можливість змішування потоків. Тип гофрів на пластинах і конфігурацію каналу вибирають відповідно до необхідної величини вільного проходу між пластинами, забезпечуючи цим оптимальні умови процесу теплообміну.

Рис. 2.9

Пластинчастий теплообмінник (рис. 2.9) складається з комплекту гофрованих металевих пластин з отворами в кутах для проходу двох рідин. Кожна пластина обладнана прокладкою, яка обмежує простір між пластинами та забезпечує струм рідин у цьому каналі. Витрата теплоносіїв, Фізичні властивостірідин, втрати тиску та температурний режим визначають кількість та розмір пластин. Їхня гофрована поверхня сприяє підвищенню турбулентного потоку. Стикаючись у напрямках, що перетинаються, гофри підтримують пластини, які знаходяться в умовах різного тиску з боку обох теплоносіїв. Щоб змінити пропускну здатність (підвищити теплове навантаження), необхідно додати до пакету теплообмінника певну кількість пластин.

Підсумовуючи викладене, відзначимо, що перевагами пластинчастих теплообмінників є:

• компактність. Пластинчасті теплообмінники більш ніж і три рази компактніші за кожухотрубні і більш ніж у шість разів легші при однаковій потужності;
• простота встановлення. Теплообмінники не потребують спеціального фундаменту;
• малі витрати на обслуговування. Високотурбулентний потік зумовлює низький рівень забруднення. Нові моделі теплообмінників спроектовані таким чином, щоби по можливості продовжити період експлуатації, при якому не потрібний ремонт. Очищення та перевірка займає мало часу, тому що в теплообмінниках виймається кожен лист нагріву, який може бути очищений індивідуально;
• ефективне використання теплової енергії Пластинчастий теплообмінник має високий коефіцієнт теплопередачі, що передає тепло від джерела до споживача з малими втратами;
• надійність;
• здатність значно збільшувати теплове навантаження за рахунок додавання певної кількості пластин.

Температурний режим будівлі як об'єкт регулювання

При описі технологічних процесів теплопостачання використовують розрахункові схеми статики, що описують стани, що встановилися, і розрахункові схеми динаміки, що описують перехідні режими.

Розрахункові схеми системи теплопостачання визначають зв'язки між вхідними та вихідними впливами на об'єкт регулювання при основних внутрішніх та зовнішніх збуреннях.

Сучасна будівля – складна теплоенергетична система, тому для опису температурного режиму будівлі вводять спрощувальні припущення.

• Для багатоповерхових цивільних будівель проводиться локалізація частини будівлі, на яку проводиться розрахунок. Так як температурний режим у будівлі змінюється в залежності від поверху, горизонтального планування приміщень, то розрахунок температурного режиму проводиться для одного або кількох сприятливо розташованих приміщень.


• Розрахунок конвективного теплообміну в приміщенні виводиться із припущення, що температура повітря в кожний момент часу однакова у всьому обсязі приміщення.


• При визначенні тепловіддачі через зовнішні огорожі передбачається, що огорожа або її характерна частина мають у площинах, перпендикулярних до напрямку потоку повітря, однакову температуру. Тоді процес теплопередачі через зовнішні огорожі описуватиметься одновимірним рівнянням теплопровідності.


• Розрахунок променистого теплообміну у приміщенні також допускає ряд спрощень:

  а) повітря в приміщенні вважаємо променепрозорим середовищем;
  б) багаторазовим відображенням променистих потоків від поверхонь нехтуємо;
  в) складні геометричні форми замінюємо простішими.



• Параметри зовнішнього клімату:

  а) якщо проводити розрахунки температурного режиму приміщень при екстремальних значеннях показників зовнішнього клімату, можливих у даному районі, то теплозахист огорож та потужність системи регулювання мікроклімату забезпечать стійке витримування заданих умов;
  б) якщо прийняти більш м'які вимоги, то в приміщенні деякі моменти часу спостерігатимуться відхилення від розрахункових умов.

Тому при призначенні розрахункових показників зовнішнього клімату обов'язковий облік забезпеченості внутрішніх умов.

Фахівці АУЖКГ тресту 42 спільно з вченими ЮУрДУ розробили програму розрахунку на ЕОМ статичних та динамічних режимів роботи абонентських вводів.

Рис. 2.10

На рис. 2.10 наведено основні фактори, що обурюють, що діють на об'єкт регулювання (приміщення). Теплота Q іст, що надходить від джерела тепла, виконує функції керуючого впливу підтримки температури приміщення Т пом на виході об'єкта. Зовнішня температура Т нар, швидкість вітру V вет, сонячна радіація J рад, внутрішні втрати теплоти Q внут є впливами, що обурюють. Всі ці дії є функціями часу і мають випадковий характер. Завдання ускладнюється тим, що процеси теплообміну нестаціонарні та описуються диференціальними рівняннями у приватних похідних.

Нижче наводиться спрощена розрахункова схема системи опалення, яка досить точно описує статичні теплові режими в будівлі, а також дозволяє якісно оцінити вплив основних збурень на динаміку теплообміну, реалізувати основні методи регулювання процесів опалення приміщень.

В даний час дослідження складних нелінійних систем (до них можна віднести процеси теплообміну в приміщенні, що опалюється) здійснюються методами математичного моделювання. Застосування обчислювальної технікиДля дослідження динаміки процесу опалення приміщення та можливих методів регулювання є ефективним та зручним інженерним методом. Ефективність моделювання у тому, що динаміку складної реальної системи можна досліджувати з допомогою порівняно простих прикладних програм. Математичне моделювання дозволяє досліджувати систему при безперервно змінюваних її параметрах, а також збурюючих впливів. Використання моделей пакетів програм для дослідження процесу опалення є особливо цінним, оскільки дослідження аналітичними методами виявляється дуже трудомістким і зовсім непридатним.

Рис. 2.11

На рис. 2.11 наведено фрагменти розрахункової схеми статичного режиму системи опалення.

На малюнку є такі позначення:

1. t 1 (T н) - температура мережної води в лінії подачі силової мережі;
2. T н (t) – температура зовнішнього повітря;
3. U – коефіцієнт змішування змішувального вузла;
4. φ - відносна витрата мережної води;
5. ΔТ - розрахунковий температурний напір у системі опалення;
6. δt - розрахунковий перепад температур у тепловій мережі;
7. Т в - внутрішня температура опалювальних приміщень;
8. G – витрата мережної води на тепловий пункт;
9. Д р - перепад тиску води у системі опалення;
10. t – час.

При абонентському введенні із встановленим обладнанням при заданих розрахунковому навантаженні опалення Q 0 та добовому графіку навантаження гарячого водопостачання Q r програма дозволяє вирішити будь-яке з наступних завдань.

При довільній температурі зовнішнього повітря Т н:

• визначити внутрішню температуру опалюваних приміщень Т в, при цьому заданими є витрата мережевої води або введення G с і температурний графік в лінії подачі;
• визначити витрату мережної води на введення G с, необхідний для забезпечення заданої внутрішньої температури опалюваних приміщень Т при відомому температурному графіку теплової мережі;
• визначити необхідну температуру води в лінії подачі теплової мережі t 1 (температурний графік мережі) для забезпечення заданої внутрішньої температури опалювальних приміщень Т при заданій витраті мережевої води G с. Зазначені завдання вирішуються для будь-якої схеми приєднання системи опалення (залежна, незалежна) та будь-якої схеми приєднання гарячого водопостачання (послідовна, паралельна, змішана).

Крім зазначених параметрів визначаються витрати води та температури у всіх характерних точках схеми, витрати тепла на систему опалення та теплові навантаження обох ступенів підігрівача, втрати напору теплоносіїв у них. Програма дозволяє розраховувати режими абонентського введення з будь-яким типом теплообмінників (кожухотрубні або пластинчасті).

Рис. 2.12

На рис. 2.12 наведено фрагменти розрахункової схеми динамічного режиму системи опалення.

Програма розрахунку динамічного теплового режиму будівлі дозволяє для абонентського введення з обраним обладнанням при заданих розрахунковому навантаженні опалення Q 0 вирішити будь-яке з наступних завдань:

• розрахунок схеми управління тепловим режимом приміщення щодо відхилення його внутрішньої температури;
• розрахунок схеми керування тепловим режимом приміщення для обурення зовнішніх параметрів;
• розрахунок теплового режиму будівлі при якісному, кількісному та комбінованому способах регулювання;
• розрахунок оптимального регулятора при нелінійних статичних характеристик реальних елементів системи (датчики, що регулюють клапани, теплообмінники і т.д.);
• при температурі зовнішнього повітря, що довільно змінюється в часі, T н (t) необхідно:
• визначити зміну в часі внутрішньої температури опалювальних приміщень Т;
• визначити зміну в часі витрати мережевої води па введення G с, необхідний для забезпечення заданої внутрішньої температури опалювальних приміщень Т при довільному температурному графіку теплової мережі;
• визначити зміну в часі температури води в лінії подачі теплової мережі t 1 (t).

Зазначені завдання вирішуються для будь-якої схеми приєднання системи опалення (залежна, незалежна) та будь-якої схеми приєднання гарячого водопостачання (послідовна, паралельна, змішана).

Впровадження АСР теплопостачання у житлових будинках

Рис. 2.13

На рис. 2.13 показано принципову схему системи автоматичного регулювання опалення та гарячого водопостачання в індивідуальному тепловому пункті (ІТП) із залежним приєднанням системи опалення та двоступінчастою схемою підігрівачів гарячого водопостачання. Вона була змонтована АУЖКГ тресту 42, пройшла випробування та експлуатаційну перевірку. Дана система застосовна до будь-якої схеми приєднання систем опалення та гарячого водопостачання такого типу.

Основне завдання даної системи – підтримувати задану залежність зміни витрати мережної води на систему опалення та гарячого водопостачання від температури зовнішнього повітря.

Приєднання системи опалення до теплових мереж виконано за залежною схемою з насосним змішуванням. Для приготування гарячої води на потреби ГВП передбачено встановлення пластинчастих підігрівачів, підключених до теплової мережі за змішаною двоступінчастою схемою.

Система опалення будівлі – двотрубна вертикальна з нижнім розведенням магістральних трубопроводів.

Система автоматичного регулювання теплопостачання будівлі включає рішення:

• з автоматичного регулювання роботи зовнішнього контуру теплопостачання;
• з автоматичного регулювання роботи внутрішнього контуру системи опалення будівлі;
• створення режиму комфортності в приміщеннях;
• з автоматичного регулювання роботи теплообмінника ГВП.

Система опалення обладнана мікропроцесорним регулятором температури води контуру опалення будівлі (внутрішнього контуру) у комплекті з датчиками температури та регулюючим клапаном з електроприводом. Залежно від температури зовнішнього повітря, регулюючий прилад забезпечує необхідну температуру теплоносія на опалення будівлі за опалювальним графіком, керуючи регулюючим клапаном з електроприводом, встановленим на прямому трубопроводі з тепломережі. Для обмеження максимуму температури зворотної води, що повертається в тепломережу, передбачено введення в мікропроцесорний регулятор сигналу з датчика температури, встановленого на трубопроводі зворотної води в тепломережу. Мікропроцесорний регулятор захищає систему опалення від замерзання. Для підтримки постійного перепаду тиску на регулювальному клапані температури передбачено регулятор перепаду тиску.

Для автоматичного регулювання температури повітря у приміщеннях будівлі у проекті передбачені терморегулятори на опалювальних приладах. Терморегулятори забезпечують комфорт та економлять теплоенергію.

Для підтримки постійного перепаду тиску між прямим та зворотним трубопроводом системи опалення встановлено регулятор перепаду тиску.

Для автоматичного регулювання роботи теплообмінника встановлено автоматичний регулятор температури на гріючій воді, який змінює подачу гріючої води в залежності від температури води, що нагрівається, що надходить в систему ГВП.

Відповідно до вимог "Правил обліку теплової енергії та теплоносія" від 1995 р. виконано комерційний облік теплової енергії на введенні тепломережі в ІТП за допомогою теплолічильника, встановленого на трубопроводі, що подає, з тепломережі та лічильника обсягу, встановленого на зворотному трубопроводі в тепломережу.

До складу теплолічильника входять:

• витратомір;
• процесор;
• два датчики температури.

Мікропроцесорний контролер забезпечує індикацію параметрів:

• кількість теплоти;
• кількість теплоносія;
• температура теплоносія;
• різницю температур;
• час роботи теплолічильника.

Усі елементи автоматичних систем регулювання та гарячого водопостачання виконані на обладнанні фірми "Данфосс".

Мікропроцесорний регулятор ECL 9600 призначений для керування температурним режимом води в системах опалення та гарячого водопостачання у двох незалежних контурах та застосовується для встановлення на теплових пунктах.

Регулятор має релейні виходи для керування регулюючими клапанами та циркуляційними насосами.

Елементи, які мають бути приєднані до регулятора ECL 9600:

• датчик температури зовнішнього повітря ESMT;
• датчик температури подачі теплоносія в циркуляційному контурі 2, ESMA/C/U;
• реверсивний привод регулюючого клапана серії AMВ або AMV (220 В).

Крім того, такі елементи можуть бути додатково приєднані:

• датчик температури зворотної води із циркуляційного контуру, ESMA/C/U;
• датчик температури внутрішнього повітря ESMR.

Мікропроцесорний регулятор ECL 9600 має вбудовані аналоговий або цифровий таймери та рідкокристалічний індикатор, що забезпечують просте обслуговування.

Вбудований індикатор служить для візуального спостереження параметрів та здійснення налаштування.

У разі приєднання датчика температури внутрішнього повітря ESMR/F відбувається автоматичне коригування температури теплоносія на подачі в систему опалення.

Регулятор може обмежити значення температури зворотної води з циркуляційного контуру в режимі спостереження в залежності від температури зовнішнього повітря (пропорційне обмеження) або встановити постійне значення максимального або мінімального обмеження температури зворотної води з циркуляційного контуру.

Функції, що забезпечують комфорт та економію теплової шсргії:

• зниження температури в системі опалення в нічний час та залежності від температури зовнішнього повітря або згідно з заданим значенням зниження;
• можливість роботи системи зі збільшеною потужністю після кожного періоду зниження температури у системі опалення (швидке розігрів приміщення);
• можливість автоматичного вимкнення системи опалення за певної заданої температури зовнішнього повітря (літнє відключення);
• можливість роботи з різними типами механізованих приводів регулюючого клапана;
• дистанційне управліннярегулятором за допомогою ESMF/ECA 9020.

Захисні функції:

• обмеження максимального та мінімального значень температури води, що подається в циркуляційний контур;
• управління насосом, періодичний променаж в літній період;
• захист системи опалення від замерзання;
• можливість приєднання запобіжного термостату.

Сучасне обладнання автоматичних систем регулювання теплопостачання

Вітчизняні та зарубіжні фірми надають великий вибір сучасного обладнання автоматичних систем регулювання теплопостачання практично з однаковими функціональними можливостями:

1. Управління опаленням:
   • Демпфування зовнішньої температури.
   • "Ефект понеділка".
   • Лінійні обмеження.
   • Обмеження температури повернення.
   • Коригування за температурою приміщень.
   • Самокоригування графіка подачі.
   • Оптимізація часу запуску.
   • Економічний режим на ніч.


2. Управління ГВП:
   • Функція низького завантаження.
   • Ліміт температури зворотної води.
   • Окремий таймер.


3. Управління насосом:
   • Захист від заморожування.
   • Вимкнення насоса.
   • Проміняння насоса.


4. Сигнали тривоги:
   • Від насосу.
   • По температурі заморожування.
   • Загальна.

Комплекти обладнання теплопостачання відомих фірм, Данфосс (Данія), Альфа-Лаваль (Швеція), Тур і Андерсон (Швеція), Рааб Кархер (Німеччина), Honeywell (США) в загальному випадку включають наступні прилади та пристрої для систем регулювання та обліку.

1. Устаткування для автоматизації теплового пункту будівлі:
   


2. Устаткування для обліку тепла
   


3. Допоміжне обладнання.
   • Зворотні клапани.
   • Кульові крани встановлюються для герметичного відключення стояків та для зливу води. При цьому у відкритому стані під час роботи системи кульові крани практично не створюють додаткових опорів. Вони також можуть бути встановлені на всіх відгалуженнях на введення в будівлю та тепловому пункті.
   • Зливні шарові клапани.
   • Зворотний клапан встановлюється для захисту від потрапляння води з магістралі, що подає, в зворотну магістраль при зупинці насоса.
   • Фільтр сітчастий, із кульовим краном на дренажі, на введенні в систему забезпечує очищення води від твердих суспензій.
   • Автоматичні відвідники повітря забезпечують автоматичний випуск повітря при заповненні системи опалення, а також в процесі роботи системи опалення.
   • Радіатори.
   • Конвектори.
   • Домофони ("Віка" АУЖКГ тресту 42).

В АУЖКГ тресту 42 проведено аналіз функціональних можливостей обладнання автоматичних систем регулювання теплопостачання найбільш відомих фірм: Данфосс, Тур і Андерсон, Honeywell. Співробітники тресту можуть надати кваліфіковану консультацію щодо впровадження обладнання цих фірм.

В рамках постачання електрощитового обладнання були поставлені силові шафи та шафи керування для двох корпусів (ІТП). Для прийому та розподілу електроенергії у теплових пунктах використовуються вступно-розподільні пристрої, що складаються з п'яти панелей кожне (всього 10 панелей). У вступних панелях встановлені перемикачі рубильники, обмежувачі перенапруги, амперметри та вольтметри. Панелі АВР в ІТП1 та ІТП2 реалізовані на базі блоків автоматичного введення резерву. У розподільчих панелях ВРУ встановлені апарати захисту та комутації (контактори, пристрої плавного пуску, кнопки та лампи) технологічного обладнаннятеплові пункти. Всі автоматичні вимикачі мають контакти стану, що сигналізують про аварійне відключення. Ця інформація передається на контролери, встановлені у шафах автоматики.

Для контролю та управління обладнанням використовується контролери ОВЕН ПЛК110. До них підключені модулі введення/виведення ОВЕН МВ110-224.16ДН, МВ110-224.8А, МУ110-224.6У, а також сенсорні панелі оператора.

Введення теплоносія здійснюється безпосередньо у приміщення ІТП. Подача води на гаряче водопостачання, опалення та теплопостачання повітронагрівачів систем вентиляції повітря здійснюється з корекцією за температури зовнішнього повітря.

Відображення технологічних параметрів, аварій, стан обладнання та диспетчерське управління ІТП здійснюється з АРМ диспетчерів в об'єднаному ЦДП будівлі. На сервері диспетчеризації здійснюється зберігання архіву технологічних параметрів, аварій, стану обладнання ІТП.

Автоматизацією теплових пунктів передбачається:

• підтримання температури теплоносія, що подається до системи опалення та вентиляції, відповідно до температурного графіка;
• підтримання температури води у системі ГВП на подачі споживачам;
• програмування різних температурних режимів по годинах доби, днях тижня та святковим дням;
• контроль за дотриманням значень параметрів, що визначаються технологічним алгоритмом, підтримка технологічних та аварійних меж параметрів;
• контроль температури теплоносія, що повертається до теплової мережі системи теплопостачання, за заданим температурним графіком;
• вимірювання температури зовнішнього повітря;
• підтримка заданого перепаду тиску між подавальним та зворотним трубопроводами систем вентиляції та опалення;
• керування циркуляційними насосами за заданим алгоритмом:
  • включення/вимикання;
  • керування насосним обладнанням із частотними приводами за сигналами від ПЛК, встановленими в шафах автоматики;
  • періодичне перемикання основний/резервний для забезпечення однакового напрацювання;
  • автоматичне аварійне перемикання на резервний насос контролю датчика перепаду тиску;
  • автоматична підтримка заданого перепаду тиску в системах теплоспоживання.
• керування регулюючими клапанами теплоносія у первинних контурах споживачів;
• управління насосами та клапанами підживлення контурів опалення вентиляції;
• завдання значень технологічних та аварійних параметрів через систему диспетчеризації;
• керування дренажними насосами;
• контроль стану електричних вводів за фазами;
• синхронізація часу контролера з єдиним часом системи диспетчеризації (СОЄВ);
• пуск обладнання після відновлення електроживлення відповідно до заданого алгоритму;
• надсилання аварійних повідомлень до системи диспетчеризації.

Інформаційний обмін між контролерами автоматизації та верхнім рівнем (АРМ зі спеціалізованим ПЗ диспетчеризації MasterSCADA) здійснюється за протоколом Modbus/TCP.

Стаття 18. Розподіл теплового навантаження та управління системами теплопостачання

1. Розподіл теплового навантаження споживачів теплової енергії у системі теплопостачання між , що постачають теплову енергіюу цій системі теплопостачання здійснюється органом, уповноваженим відповідно до цього Федеральним закономна затвердження схеми теплопостачання шляхом внесення щороку змін до схеми теплопостачання.

2. Для розподілу теплового навантаження споживачів теплової енергії всі теплопостачальні організації, які володіють джерелами теплової енергії в цій системі теплопостачання, зобов'язані подати до органу, уповноваженого відповідно до цього Федерального закону на затвердження схеми теплопостачання, заявку, що містить відомості:

1) про кількість теплової енергії, яку теплопостачальна організація зобов'язується постачати споживачам та теплопостачальним організаціям у цій системі теплопостачання;

2) про обсяг потужності джерел теплової енергії, яку теплопостачальна організація зобов'язується підтримувати;

3) про діючі тарифи у сфері теплопостачання та прогнозні питомі змінні витрати на виробництво теплової енергії, теплоносія та підтримку потужності.

3. У схемі теплопостачання повинні бути визначені умови, за наявності яких існує можливість постачання теплової енергії споживачам від різних джерел теплової енергії за збереження надійності теплопостачання. За наявності таких умов розподіл теплового навантаження між джерелами теплової енергії здійснюється на конкурсній основі відповідно до критерію мінімальних питомих змінних витрат на виробництво теплової енергії джерелами теплової енергії, що визначаються у порядку, встановленому основами ціноутворення у сфері теплопостачання, затвердженими Урядом Російської Федерації, на підставі заявок організацій, що володіють джерелами теплової енергії, та нормативів, що враховуються при регулюванні тарифів у галузі теплопостачання на відповідний період регулювання.

4. Якщо теплопостачальна організація не згодна з розподілом теплового навантаження, здійсненим у схемі теплопостачання, вона має право оскаржити рішення про такий розподіл, прийняте органом, уповноваженим відповідно до цього Федерального закону на затвердження схеми теплопостачання, до уповноваженого Урядом Російської Федерації федерального органу виконавчої влади.

5. Теплопостачальні організації та тепломережні організації, які здійснюють свою діяльність в одній системі теплопостачання, щорічно до початку опалювального періоду зобов'язані укладати між собою угоду про управління системою теплопостачання відповідно до правил організації теплопостачання, затверджених Урядом Російської Федерації.

6. Предметом зазначеної в частині 5 цієї статті угоди є порядок взаємних дій щодо забезпечення функціонування системи теплопостачання відповідно до вимог цього Закону. Обов'язковими умовами зазначеної угоди є:

1) визначення супідрядності диспетчерських служб теплопостачальних організацій та тепломережевих організацій, порядок їх взаємодії;

3) порядок забезпечення доступу сторін угоди або, за взаємною домовленістю сторін угоди, іншої організації до теплових мереж для здійснення налагодження теплових мереж та регулювання роботи системи теплопостачання;

4) порядок взаємодії теплопостачальних організацій та тепломережевих організацій у надзвичайних ситуаціях та аварійних ситуаціях.

7. У разі, якщо теплопостачальні організації та тепломережні організації не уклали зазначену в цій статті угоду, порядок управління системою теплопостачання визначається угодою, укладеною на попередній опалювальний період, а якщо така угода не укладалася раніше, зазначений порядоквстановлюється органом, уповноваженим відповідно до цього Федерального закону на затвердження схеми теплопостачання.

Важливий комунальною послугоюу сучасних містах є теплопостачання. Система теплопостачання служить для задоволення потреб населення у послугах опалення житлових та громадських будівель, гарячого водопостачання (підігрів води) та вентиляції.

Сучасна система теплопостачання міст включає такі основні елементи: джерело тепла, теплові передавальні мережі та пристрої, а також обладнання та пристрої, що споживають тепло, - системи опалення, вентиляції та гарячого водопостачання.

Системи теплопостачання міст класифікуються за такими критеріями:

• - Ступінь централізації;
• - рід теплоносія;
• - спосіб вироблення теплової енергії;
• - спосіб подачі води на гаряче водопостачання та опалення;
• - кількість трубопроводів теплових мереж;
• - спосіб забезпечення споживачів тепловою енергією та ін.

за ступеня централізаціїтеплопостачання розрізняють два основні види:

• 1) централізовані системи теплопостачання, які набули розвитку у містах та районах з переважно багатоповерховою забудовою. Серед них можна виділити: високоорганізоване централізоване теплопостачання на базі комбінованого вироблення тепла та електроенергії на ТЕЦ - теплофікація та централізоване теплопостачання від районних опалювальних та промислово-опалювальних котелень;
• 2) децентралізоване теплопостачання від дрібних прибудинкових котельних установок (прибудованих, підвальних, дахових), індивідуальних опалювальних приладів тощо; при цьому відсутні теплові мережіта пов'язані з ними втрати теплової енергії.

за роду теплоносіярозрізняють парові та водяні системи теплопостачання. У парових системах теплопостачання як теплоносій виступає перегріта пара. Ці системи використовуються в основному для технологічних цілей у промисловості, електроенергетиці. Для потреб комунального теплопостачання населення внаслідок підвищеної небезпеки за її експлуатації вони мало використовуються.

У водяних системах теплопостачання теплоносієм є гаряча вода. Ці системи застосовуються в основному для постачання теплової енергії міських споживачів, для гарячого водопостачання та опалення, а в деяких випадках - і для технологічних процесів. У нашій країні водяні системи теплопостачання складають понад половину всіх теплових мереж.

за способу вироблення теплової енергіїрозрізняють:

• - комбіноване вироблення тепла та електроенергії на теплоелектроцентралях. У цьому випадку тепло робочої тепловодяної пари використовується для отримання електроенергії при розширенні пари в турбінах, а потім тепло відпрацьованої пари, що залишилося, використовується для нагрівання води в теплообмінниках, які складають теплофікаційне обладнання ТЕЦ. Гаряча вода використовується для теплопостачання міських споживачів. Таким чином, на ТЕЦ тепло високого потенціалу використовується для вироблення електроенергії, а тепло низького потенціалу – для теплопостачання. У цьому полягає енергетичний зміст комбінованого вироблення тепла та електроенергії, що забезпечує суттєве зниження питомих витрат палива при отриманні теплової та електричної енергії;
• - роздільне вироблення теплової енергії, коли нагрівання води в котельних установках (теплових станціях) відокремлено від вироблення електричної енергії.

за способу подачі водина гаряче водопостачання водяні системи теплопостачання поділяються на відкриті та закриті. У відкритих водяних системах теплопостачання гаряча вода надходить до водорозбірних приладів місцевої системи гарячого водопостачання безпосередньо з теплових мереж. У закритих водяних системах теплопостачання воду з теплових мереж використовують тільки як середовище для нагрівання у водопідігрівачах - теплообмінниках (бойлерах) водопровідної води, яка надходить потім до місцевої системи гарячого водопостачання.

за кількості трубопроводіврозрізняють однотрубні, двотрубні та багатотрубні системи теплопостачання.

за способу забезпечення споживачівтепловою енергією розрізняються одноступінчасті та багатоступінчасті системи теплопостачання – залежно від схем приєднання абонентів (споживачів) до теплових мереж. Вузли приєднання споживачів тепла до теплових мереж називають абонентськими введеннями. На абонентському введенні кожної будівлі встановлюють підігрівачі гарячого водопостачання, елеватори, насоси, арматуру, контрольно-вимірювальні прилади для регулювання параметрів та витрати теплоносія за місцевими опалювальними та водорозбірними приладами. Тому часто абонентське введення називають місцевим тепловим пунктом (МТП). Якщо абонентське введення споруджується для окремого об'єкта, його називають індивідуальним тепловим пунктом (ИТП).

Під час організації одноступінчастих систем теплопостачання абоненти-споживачі тепла приєднуються безпосередньо до теплових мереж. Таке безпосереднє приєднання опалювальних приладів обмежує межі допустимого тиску в теплових мережах, оскільки високий тиск, необхідний для транспортування теплоносія до кінцевих споживачів, є небезпечним для радіаторів опалення. В силу цього одноступінчасті системи застосовують для теплопостачання обмеженої кількості споживачів від котелень із невеликою довжиною теплових мереж.

У багатоступінчастих системах між джерелом тепла та споживачами розміщують центральні теплові (ЦТП) або контрольно-розподільні пункти (КРП), у яких параметри теплоносія можуть змінюватись на вимогу місцевих споживачів. Обладнаються ЦТП та КРП насосними та водонагрівальними установками, регулювальною та запобіжною арматурою, контрольно-вимірювальними приладами, призначеними для забезпечення групи споживачів у кварталі чи районі тепловою енергією необхідних параметрів. За допомогою насосних або водонагрівальних установок магістральні трубопроводи (перший ступінь) частково або повністю гідравлічно ізолюються від розподільних мереж (другий ступінь). З ЦТП або КРП теплоносій з допустимими або встановленими параметрами по загальним або окремим трубопроводам другого ступеня подається до МТП кожної будівлі для місцевих споживачів. При цьому в МТП виробляють лише елеваторне підмішування зворотної води з місцевих опалювальних установок, місцеве регулювання витрати води на гаряче водопостачання та облік витрати тепла.

Організація повної гідравлічної ізоляції теплових мереж першого та другого ступеня є найважливішим заходом підвищення надійності теплопостачання та збільшення дальності транспорту тепла. Багатоступінчасті системи теплопостачання з ЦТП та КРП дозволяють у десятки разів зменшити кількість місцевих підігрівачів гарячого водопостачання, циркуляційних насосів та регуляторів температури, що встановлюються у МТП при одноступінчастій системі. У ЦТП можлива організація обробки місцевої водопровідної води для запобігання корозії систем гарячого водопостачання. Нарешті, при спорудженні ЦТП та КРП значною мірою скорочуються питомі експлуатаційні витрати та витрати на утримання персоналу для обслуговування обладнання у МТП.

Теплова енергія у вигляді гарячої води або пари транспортується від ТЕЦ або котельні до споживачів (до житлових будинків, громадських будівель та промисловим підприємствам) по спеціальних трубопроводах - теплових мереж. Траса теплових мереж у містах та інших населених пунктах повинна передбачатися у відведених для інженерних мереж технічних смугах.

Сучасні теплові мережі міських систем є складними інженерними спорудами. Їхня довжина від джерела до споживачів становить десятки кілометрів, а діаметр магістралей досягає 1400 мм. До складу теплових мереж входять теплопроводи; компенсатори, що сприймають температурні подовження; відключаюче, регулювальне та запобіжне обладнання, що встановлюється у спеціальних камерах або павільйонах; насосні станції; районні теплові пункти (РТП) та теплові пункти (ТП).

Теплові мережі поділяються на магістральні, що прокладаються на головних напрямках населеного пункту, розподільні – усередині кварталу, мікрорайону – та відгалуження до окремих будівель та абонентів.

Схеми теплових мереж застосовують, зазвичай, променеві. Щоб уникнути перерв у постачанні споживача, теплом передбачають з'єднання окремих магістральних мереж між собою, а також пристрій перемичок між відгалуженнями. У великих містах за наявності кількох великих джерел тепла споруджують складніші теплові мережі за кільцевою схемою.

Для забезпечення надійного функціонування таких систем необхідна їхня ієрархічна побудова, при якій всю систему розчленовують на ряд рівнів, кожен з яких має своє завдання, що зменшується за значенням від верхнього рівнядо нижнього. Верхній ієрархічний рівень складають джерела тепла, наступний рівень – магістральні теплові мережі з РТП, нижній – розподільчі мережіз абонентськими введеннями споживачів. Джерела тепла подають у теплові мережі гарячу воду заданої температури та заданого тиску, забезпечують циркуляцію води в системі та підтримання в ній належного гідродинамічного та статичного тиску. Вони мають спеціальні водопідготовчі установки, де здійснюється хімічне очищення та дезаерація води. По магістральних теплових мереж у вузли теплоспоживання транспортуються основні потоки теплоносія. У РТП теплоносій розподіляється по районах, у мережах районів підтримуються автономні гідравлічні та теплові режими. Організація ієрархічної побудови систем теплопостачання забезпечує їх керованість у процесі експлуатації.

Для управління гідравлічними та тепловими режимами системи теплопостачання її автоматизують, а кількість тепла, що подається, регулюють відповідно до норм споживання та вимог абонентів. Найбільше тепла витрачається на опалення будинків. Опалювальне навантаження змінюється із зміною зовнішньої температури. Для підтримки відповідності подачі тепла споживачам у ньому застосовують центральне регулювання джерелах тепла. Досягти високої якості теплопостачання, застосовуючи лише центральне регулювання, не вдається, тому на теплових пунктах та споживачів застосовують додаткове автоматичне регулювання. Витрата води на гаряче водопостачання безперервно змінюється, і підтримки стійкого теплопостачання гідравлічний режим теплових мереж автоматично регулюють, а температуру гарячої води підтримують постійної і дорівнює 65 °З.

До основних системних проблем, що ускладнюють організацію ефективного механізму функціонування теплопостачання в сучасних містах, можна віднести такі:

• - значне фізичне та моральне зношування обладнання систем теплопостачання;
• - Високий рівень втрат у теплових мережах;
• - масова відсутність у мешканців приладів обліку теплової енергії та регуляторів відпустки тепла;
• - Завищені оцінки теплових навантажень у споживачів;
• - недосконалість нормативно-правової та законодавчої бази.

Обладнання підприємств теплоенергетики і теплових мереж мають у середньому Росії високий ступінь зносу, що досягла 70%. Загалом опалювальних котелень переважають дрібні, малоефективні, процес їх реконструкції та ліквідації протікає дуже повільно. Приріст теплових потужностей щорічно відстає від зростаючих навантажень у 2 рази та більше. Через систематичні перебої у забезпеченні котельних паливом у багатьох містах щороку виникають серйозні труднощі у теплопостачанні житлових кварталів та будинків. Пуск систем опалення восени розтягується на кілька місяців, "недотопи" житлових приміщень у зимовий період стали нормою, а не винятком; темпи заміни устаткування знижуються, збільшується кількість устаткування, що у аварійному стані. Це зумовило в останні рокирізке зростання аварійності систем теплопостачання.