Расчётные расходы потребителей

Источник: itwin-api/heatnet/physics/consumption.py, consumption_core.py, consumption_tg.py, consumer_info.py; в десктопном sety — consumption.py.

7.1. Исходные данные потребителя

В карточке потребителя для расчёта нужны:

Поле	Зачем
Номер схемы присоединения	Какие нагрузки есть и как они подключены (§7.2)
Нагрузки, Гкал/ч	Отопление зависимое (otoplz), независимое (otopln), вентиляция (ventil), кондиционирование (kondiz), ГВС по видам (gvpr, gvsm, gvps, gvpw — закрытые; gvop, gvoo — открытые), технологические (txz, txop, txoo), рециркуляция (rez, %)
Код расчётных температур	Расчётные температуры систем потребителя: подача, обратка, смешение, внутренний воздух, холодная вода tx. Без кода расчёт останавливается: «Не задан Код расчётных температур в потребителе …»
Код удельных расходов	Справочник «Удельные расходы» (т/Гкал). Нужен при расчёте по удельным расходам: «Не задан Код удельных расходов …»
Код коэффициентов вариации	Справочник Kv (необязательно)
Расчётная схема (код узла)	Связь с источником тепла и его температурным графиком
Состояние	Участвует «включён» (состояние 1); отключённый даёт нулевые расходы. Пустое состояние считается «включён», проверка данных предупреждает о нём (в десктопе пустое = выключен)
Автоматизация (pr_avtomat)	«А» — автоматизированный узел: влияет на перепад для смешанной ГВС
Коэффициент смешения u	Для элеваторных схем (страница «Карточка объекта»)
Внутренние тепловыделения	Добавляются к нагрузке отопления при флажке «С учётом внутренних тепловыделений»

Справочники редактируются в Инструменты → Справочники (Исходные данные).

7.2. Номер схемы присоединения N1.N2

Расшифровка номера движком (type_of_cons), совпадает с окном выбора схемы:

N1 — вид ГВС:

N1	ГВС
1	нет ГВС
2	только вентиляция (схема 2.1)
3	закрытая, параллельная (pr)
4	закрытая, смешанная (sm)
5	закрытая, последовательная (ps)
15	закрытая, предвключённая (pw)
6	открытая, водоразбор из подающего (op)
7	открытая, водоразбор из обратного (oo)

N2 — отопление, вентиляция, рециркуляция:

Условие	Отопление	Элеватор
N2 ∈ {1, 2, 3, 4}	зависимое	нет (безэлеваторное)
N2 ∈ {5, 6, 7, 8} или схема 1.3, 1.4	зависимое	да
N2 ∈ {9, 10, 11, 12} или схема 1.5, 1.6	независимое	нет
Буква «C» перед номером	нет отопления	—

• Вентиляция есть, если: N1 > 2 и N2 ∈ {3, 4, 7, 8, 11, 12}; или N1 = 1 и N2 ∈ {2, 4, 6}; или схема 2.1.
• Рециркуляция есть, если N1 > 2 и N2 чётное.

Пример: 6.8 — открытая ГВС из подачи, зависимое элеваторное отопление (8 ∈ 5…8), вентиляция есть (8), рециркуляция есть (8 чётное).

7.3. Последовательность расчёта расхода потребителя

flowchart TD
  A["Нагрузки из карточки, Гкал/ч"] --> B["× коэффициенты вариации Kv (если включено)"]
  B --> C{"Способ расчёта"}
  C -- "по удельным расходам" --> D["Gi = Qi · УРi"]
  C -- "по температурному графику" --> E["Gi по формулам §7.5 (графики источника, схема ГВС)"]
  D --> F["Сумма: Gз, Gп, Gо"]
  E --> F
  F --> G["Отбор в узле: подача −(Gз+Gп), обратка +(Gз−Gо)"]

Потребитель с состоянием «выключен» пропускается (нулевые расходы). Пустое состояние — «включён».

7.4. Расчёт по удельным расходам

Для каждой нагрузки свой удельный расход УР (т/Гкал) из справочника по коду потребителя:

G_отоп.зав   = Q_отоп.зав   · УР_отоп.зав
G_отоп.незав = Q_отоп.незав · УР_отоп.незав
G_вент       = Q_вент       · УР_вент
G_конд       = Q_конд       · УР_конд
G_гвс.pr/sm/ps/pw = Q_гвс.pr/sm/ps/pw · УР_гвс.pr/sm/ps/pw
G_гвс.op     = Q_гвс.op · УР_гвс.о        G_гвс.oo = Q_гвс.oo · УР_гвс.о
G_рец        = rez · (Q_гвс.op + Q_гвс.oo) · УР_рец / 100

Пример. Отопление зависимое 0,5 Гкал/ч, УР = 16,13 т/Гкал → G = 0,5 · 16,13 = 8,07 т/ч. Смысл удельного расхода: УР = 1000/(t1 − t2); 16,13 т/Гкал соответствует перепаду ≈ 62 °C, 12,5 т/Гкал — перепаду 80 °C (150/70).

7.5. Расчёт по температурному графику

Используются температуры графика источника (через расчётную схему потребителя) и параметры источника. Обозначения:

Обозначение	Что это	Откуда
t1, t2	Подача и обратка по графику при расчётной tн отопления t_or	Температурный график источника
t1ф	Фактическая температура подачи у потребителя (с учётом остывания)	Тепловой расчёт предыдущей итерации
t1в, t2в	График при расчётной tн вентиляции t_vr	График источника
t1_2r	Температура подачи в точке нижней срезки/излома	Параметр источника; если 0 — график при t_vnew
Δt2_co	Повышение температуры обратки для независимого отопления	Источник (dt2_co)
t2пар	Температура обратки после параллельного подогревателя ГВС в точке излома	Источник (t2pod_parl)
t1пос	Температура после подогревателя последовательной схемы	Источник (t1pod_posll)
Δt2в.пос	Перепад второй ступени последовательной схемы	Источник (dt2v_posl)
t1см	Температура после подогревателя смешанной схемы	Источник (t1pod_sm)
Δt2в.см	Перепад смешанной схемы: 10 °C (автоматизированный узел) или 5 °C	Источник (dt2v_sm_avm / dt2v_sm_noavm)
tизл	Температура наружного воздуха излома графика	Источник (tn_izl)
Tгвс	Температура горячей воды у потребителя (по умолчанию 60 °C)	Карточка (Tr_gvs…)
tх	Температура холодной воды	Расчётные температуры потребителя
qпот	Тепловые потери в подающем трубопроводе до потребителя	Тепловой расчёт (tpotepi__pod)
Qов	Сумма нагрузок отопления и вентиляции	Карточка

Отопление

Зависимое:    G_отоп.з = Q_отоп.з · 1000 / (t1ф − t2)
              с теплопотерями: G_отоп.з = (Q_отоп.з + qпот · Q_отоп.з / Qов) · 1000 / (t1ф − t2)

Независимое:  G_отоп.н = Q_отоп.н · 1000 / (t1ф − (t2 + Δt2_co))
              с теплопотерями — та же надбавка qпот·Q/Qов

Если без учёта теплопотерь (флажок снят), вместо t1ф используется t1 графика. Если знаменатель получился отрицательным (фактическая подача ниже обратки), программа предупреждает «Расчётные тепловые потери на входе … несоизмеримы с его расчётной тепловой нагрузкой» и считает по t1 графика без потерь.

Вентиляция

без учёта теплопотерь:  G_вент = Q_вент · 1000 / (t1в − t2в)         (график при t_vr)
с теплопотерями:        G_вент = (Q_вент + qпот · Q_вент / Qов) · 1000 / (t1ф − t2)

В летнем режиме отопление и вентиляция не считаются.

Горячее водоснабжение (закрытые схемы)

β — коэффициент балансовой нагрузки: параллельная 1,15; смешанная 1,1; последовательная и предвключённая 1,25.

Параллельная (pr):
   G_pr = Q_pr · β · 1000 / (t1_2r − t2пар)                          β = 1,15

Смешанная (sm):   t1 — по графику при tн = tизл
   G_sm = Q_sm · 1000 · β · (Tгвс − t1см + Δt2в.см) / (Tгвс − tх) / (t1 − t1см)      β = 1,1

Последовательная (ps):
   G_ps = Q_ps · 1000 · β · (Tгвс − t1пос + Δt2в.пос) / (Tгвс − tх) / (t1_2r − t1пос)   β = 1,25

Предвключённая (pw):
   G_pw = Q_pw · 1000 · β / (t1_2r − t1пос)                          β = 1,25

Открытая система и рециркуляция

G_op = Q_op · 1000 / (Tгвс − tх)          (водоразбор из подающего)
G_oo = Q_oo · 1000 / (Tгвс − tх)          (водоразбор из обратного)

Рециркуляция (схемы с рециркуляцией):
   tост = (Tгвс − tх) − Tпот.рец
   G_рец = (Q_op + Q_oo) · rez · 1000 / tост / 100

Tпот.рец — потеря температуры в циркуляционном контуре; если tост ≤ 0 при наличии нагрузки — «Температура в рециркуляционном трубопроводе выше температуры на входе приборов ГВС. Недопустимый режим», расчёт останавливается.

Пример по графику

Источник: график 150/70, t1_2r = 70, t2пар = 30, t1см = 41,7, Δt2в.см = 5, tх = 5, Tгвс = 60. Фактическая подача у потребителя t1ф = 148 °C.

Нагрузка	Q, Гкал/ч	Расчёт	G, т/ч
Отопление зав.	0,5	0,5·1000/(148 − 70)	6,41
ГВС параллельная	0,1	0,1·1,15·1000/(70 − 30)	2,88
ГВС смешанная (t1 при tизл = 70)	0,1	0,1·1000·1,1·(60 − 41,7 + 5)/(60 − 5)/(70 − 41,7)	1,65
ГВС открытая из подачи	0,2	0,2·1000/(60 − 5)	3,64

7.6. Суммирование потоков

Gп = G_op                                       (водоразбор из подачи)
Gо = G_oo                                       (водоразбор из обратки)
Gз = G_отоп.з + G_отоп.н + G_вент + G_конд + G_pr + G_sm + G_ps + G_pw   (+ G_рец, если есть Q_op)

Проверка: если Gо > Gз (из обратки забирают больше, чем в неё возвращается), программа один раз предупреждает и ограничивает Gо = Gз − 0,1.

В граф сети:

• в подающем узле потребителя отбор Gз + Gп;
• в обратный узел поступает Gз − Gо.

Нагрузки для отчётов: Qз = отоп.з + отоп.н + вент + конд + тех.з + гвс.pr + sm + ps + pw, Qп = гвс.op + тех.op, Qо = гвс.oo + тех.oo.

7.7. Коэффициенты вариации Kv

Kv — поправочные множители нагрузок (например, для учёта фактического потребления). Справочник по коду потребителя содержит либо общий kvpot, либо отдельные коэффициенты по видам:

если kvpot > 0:  все нагрузки × kvpot
иначе:  отоп.зав × Kv_отоп.з;  отоп.незав × Kv_отоп.н;  вент × Kv_вент;  конд × Kv_конд;
        тех.з/оп/оо × Kv_тех;  гвс.op × Kv_гвс.оп;  гвс.oo × Kv_гвс.оо;
        гвс.pr/sm/ps/pw × Kv_гвс.з;  утечки × Kv_ут

Незаполненный коэффициент считается равным 1 (в десктопе — 0, нагрузка обнулялась). Kv применяются, если в окне расчёта стоит С учётом коэффициентов вариации (по умолчанию да). В протоколе: «Используются коэффициенты вариации».

7.8. Обобщённые потребители

Обобщённый потребитель хранит нагрузки по схемам ГВС (параллельная, смешанная, последовательная, предвключённая, открытая) и для каждой — нагрузку отопления со своей схемой присоединения (зависимая/независимая). Расход считается теми же формулами для каждой схемы, расход отопления распределяется между схемами пропорционально нагрузкам. Если у схемы есть отопление, но нет ГВС, движок временно подставляет ничтожную нагрузку ГВС, чтобы выбрать правильную формулу.

7.9. Проверка формул на реальных данных Астаны

Формулы этого модуля сверены 24.10.2026 с результатами расчётов, сохранёнными в базе Астаны (фрагмент 3179 «Магистрали 2026-2027 с приростом», источник ТЭЦ-1, график 130/70/95, t1_2r = 70, t1пос = 41,7, Δt2в.пос = 5). Обобщённый потребитель узла 37458331: отопление зависимое 0,07487 Гкал/ч, отопление в последовательной схеме 0,40711 Гкал/ч, ГВС последовательная 0,09815 Гкал/ч, нормативные потери в подающем трубопроводе до потребителя 0,000691 Гкал/ч.

Расчёт	Формула	По формуле	В базе (pt_out)
№ 56, по графику без теплопотерь	G_отоп = (0,07487 + 0,40711)·1000/(130 − 70)	8,0330 т/ч	8,03294 т/ч
№ 56, ГВС последовательная	0,09815·1000·1,25·(60 − 41,7 + 5)/(60 − 5)/(70 − 41,7)	1,8366 т/ч	1,83657 т/ч
№ 53, по графику с теплопотерями	(0,48198 + 0,000691)·1000/(128,914 − 70), где 128,914 °C — фактическая подача в узле	8,1928 т/ч	8,19277 т/ч

Расход отопления в расчёте с теплопотерями больше на 0,16 т/ч (2 %): вода приходит к потребителю остывшей (128,9 вместо 130 °C), и к нагрузке добавлены потери в подводящем трубопроводе.

7.10. Аварийный (фактический) режим: как моделируется потребитель

В аварийном режиме расход потребителя не задаётся, а получается из гидравлики. Потребитель представлен гидравлическим трактом:

• эквивалентное сопротивление (по умолчанию) — одно сопротивление на весь ввод (из карточки обобщённого или реального потребителя, для лета — «летнее» сопротивление);
• детализированное — последовательность элементов внутренней схемы: дроссельные шайбы, сопло элеватора, отопительные приборы (EL, SO), теплообменники (TO), калориферы вентиляции (VN), каждый со своим сопротивлением.

После гидравлики для каждого потребителя выполняется тепловой расчёт систем при полученном расходе и фактической температуре подачи τ1. Порядок зависит от схемы ГВС (rasTO_pr):

Схема ГВС	Порядок расчёта по ходу воды
Нет ГВС	Отопление (зав. или незав.) → вентиляция
Параллельная (pr)	Подогреватель ГВС и отопление параллельно, обратка — смешение потоков: t2 = (t2гвс·Gгвс + t2от·Gот)/(Gгвс + Gот)
Последовательная (ps)	II ступень ГВС → отопление → вентиляция (параллельно отоплению) → I ступень ГВС на общем потоке; итерации до совпадения температуры горячей воды (до 100 проходов)
Предвключённая (pw)	Подогреватель ГВС → отопление на том же потоке; итерации
Смешанная (sm)	II ступень ГВС ∥ отопление ∥ вентиляция → смешение → I ступень ГВС на общем потоке; итерации
Открытая (op/oo)	Водоразбор из подачи/обратки; рециркуляция подмешивается в обратку: t2 = (t2·G + Gрец·τ1)/(G + Gрец)

В летнем режиме отопление и вентиляция не считаются.

7.10.1. Зависимое отопление (элеваторное или с насосом смешения)

Решается уравнение теплового баланса отопительного прибора относительно температуры воздуха в помещении tв (метод Ньютона, начальное приближение 18 °C):

Q̄  = (tн − tв) / (tнр − tвр)                         относительная нагрузка (то же, что (tв − tн)/(tвр − tнр))
τо = τ1 − Q'·Q̄ / G                                    обратная вода системы   (Q' — расчётная нагрузка, ккал/ч; G — кг/ч)
τсм = (τ1 + u·τо) / (1 + u)                           вода после элеватора (u = 0 — без смешения)
Q̄^0,2 · ( τ1 − (1 + 2u)/(1 + u) · Q'·Q̄/(2G) − tв ) = Q̄ · Δt'
Δt' = (t03р + t02р)/2 − tвр                           расчётный температурный напор прибора
Отданное тепло:  Q = G·(τ1 − τо)·10⁻⁶  Гкал/ч

Расчётные температуры t01р/t02р/t03р — из кода расчётных температур потребителя (зависимая СО), tвр — расчётная внутренняя температура потребителя, tнр — расчётная tн системы теплоснабжения.

Пример (расчёт кодом движка): система 150/70/95, tвр = 18, tнр = −25, Q' = 1 Гкал/ч, u = 2,2, расчётный расход 12,5 т/ч:

Условия	tв, °C	Обратка τо	После элеватора	Получено Q, Гкал/ч
tн = −25, τ1 = 150, G = 12,5 т/ч	18,00	70,00	95,00	1,000
tн = −10, τ1 = 110, G = 12,5 т/ч	18,59	56,81	73,43	0,665
tн = −10, τ1 = 110, G = 10,0 т/ч (недодача 20 %)	15,97	49,61	68,48	0,604
tн = −10, τ1 = 100 (недогрев подачи), G = 12,5	16,01	51,60	66,73	0,605

Видно, как недодача расхода или недогрев подачи снижают температуру в помещениях — это и показывает аварийный режим. Без элеватора (u = 0, система 150/70) при tн = −10, τ1 = 110 получается tв = 18,18 °C и обратка 57,6 °C.

Если подача ниже наружной температуры или наружная выше расчётной внутренней — «Отопление не рассчитано: потребитель … температура подачи …». Отрицательный расход на отопление — тоже сообщение, тепло не считается.

7.10.2. Независимое отопление (через теплообменник)

Система из двух уравнений (Ньютон, при неудаче — численный решатель) относительно температур местной системы отопления — подачи tг и обратки tх:

Gx = Q'_незав · 10³ / (t01м − t02м)                   расход местной СО по расчётным температурам
Wm/Wb = min(Gс, Gx) / max(Gс, Gx)                       соотношение расходов (Gс — сетевая вода)
Δtср = ср.лог(t11 − t01м, t12 − t02м)                   t11/t12 — сетевая вода на входе/выходе ТО, расчётные
Fp = sqrt((t01м − t02м)·(t11 − t12)) / Δtср             безразмерная характеристика теплообменника
Ep = 1 / (0,35·Wm/Wb + 0,65 + sqrt(Wm/Wb)/Fp)          эффективность (> 1 → 1)

(1) уравнение отопительного прибора (как 7.10.1, u = 0) с подачей tг
(2) Gx·(tг − tх) = Ep · Wmin · (τ1 − tх)                тепловой баланс теплообменника
Обратка сетевой воды: τ2 = τ1 − Gx·(tг − tх)/Gс

ср.лог(a, b) = (a − b)/ln(a/b) — среднелогарифмическая разность (при a ≤ 0 или b ≤ 0 — среднее арифметическое).

Пример (кодом движка): сеть 150/70, местная СО 95/70, Q' = 1 Гкал/ч, tвр = 18:

Условия	τ2 сети	tв, °C	tг местной СО	tх местной СО
tн = −25, τ1 = 150, Gс = 12,5 т/ч	73,9	15,9	89,8	66,0
tн = −10, τ1 = 110, Gс = 12,5 т/ч	59,3	17,2	69,9	54,1
tн = −10, τ1 = 110, Gс = 10,0 т/ч	52,0	14,9	63,9	49,4

Даже в расчётной точке tв < 18 °C — теплообменник с эффективностью < 1 не передаёт полную расчётную нагрузку при расчётных температурах; это свойство модели.

7.10.3. Калорифер вентиляции

Wвозд = Q'в / (tвв − tнв)                    водяной эквивалент воздуха (tвв — расчётная температура воздуха системы вентиляции потребителя, tнв — расчётная tн вентиляции)
Wв'   = Q'в / (τ1в − τ2в)                     расчётный водяной эквивалент сетевой воды
F     = Q'в / (Wвозд^0,4 · Wв'^0,15 · Δtср')  характеристика калорифера, Δtср' = (τ1в + τ2в)/2 − (tвв + tнв)/2
Qв    = (τ1 − tн) / (0,5/Wвозд + 0,5/G + 1/(F·Wвозд^0,4·G^0,15))
tв.пр = tн + (tвв − tн) · Qв / Qв.треб,   Qв.треб = (tвв − tн)/(tвв − tнв) · Q'в
τ2в   = τ1 − Qв / G

Пример: Q'в = 0,3 Гкал/ч, tнв = −10, tвв = 18, калорифер 110/50:

Условия	τ2 после калорифера	t воздуха вентиляции	Qв, Гкал/ч
tн = −10, τ1 = 110, G = 5 т/ч	50,0	18,0	0,300
tн = −5, τ1 = 90, G = 5 т/ч	42,5	17,2	0,238
tн = −5, τ1 = 90, G = 4 т/ч	35,2	15,5	0,219

7.10.4. Подогреватели ГВС (закрытые схемы)

Каждая ступень подогревателя — теплообменник с эффективностью Ep:

Qгвс.расч = (Q_pw·1,25 + Q_ps·1,25 + Q_sm·1,1 + Q_pr·1,15)·10⁶     расчётная (балансовая) нагрузка, ккал/ч
Wв = Qгвс.расч / (Tгвс − tх)                                       расход водопроводной воды, кг/ч
Wm = min(G, Wв),  Wb = max(G, Wв)
Ep = 1 / (0,35·Wm/Wb + 0,65 + sqrt(Wm/Wb)/Fp)                      (> 1 или ошибка → 1)
Qp = Ep · Wm · (τвх − tх.вх)                                        тепло ступени
tг = tх.вх + Qp / Wв                                                 горячая вода после ступени
τвых = τвх − Qp / G                                                  сетевая вода после ступени

Fp каждой ступени вычисляется по расчётному режиму в точке излома графика (расчётные температуры воды на входе/выходе ступени из кода расчётных температур): например, для параллельной схемы Fp = Q / sqrt(Wb·Wm) / Δtср, Δtср = ср.лог(T2из − tх, T1из − Tгвс). Для автоматизированной II ступени, если вода уже нагрета выше Tгвс, ступень не работает.

Пример: Wв = 2,27 т/ч (Q = 0,1 Гкал/ч, 60/5 °C), сетевая вода G = 10 т/ч при τвх = 70 °C, водопроводная на входе 5 °C, Fp = 1,5: Wm/Wb = 0,227, Ep = 1/(0,35·0,227 + 0,65 + 0,476/1,5) = 0,955, Qp = 0,955·2270·65 = 140 900 ккал/ч, tг = 5 + 140 900/2270 = 67,1 °C, τвых = 70 − 140 900/10 000 = 55,9 °C.

Источник: sety/teplo/potreb.py, otopl.py, tepl_co1.py, tepl_vent.py, teplo2.py, f.py, rasto.py; примеры 7.10.1–7.10.3 получены вызовом этих функций.