Тепловой расчёт сети

Источник: itwin-api/heatnet/solve/thermal.py, physics/heat_loss_norms.py (потери участка), physics/temp_graph.py (температура источника), physics/consumers_heat/; в десктопном sety — teplo/teplo1.py, teplo/y_ut.py, teplo/zt.py, calc_nagr.py.

8.1. Температуры источников

Температура воды на выходе источника (и в узлах ЗН, если источника во фрагменте нет):

• на промежуточных итерациях — температура подачи по графику источника при расчётной tн отопления t_or;
• на финальном проходе — по заданной в окне tн;
• в летнем режиме — летняя температура источника (t1_leto).

Если у источника нет графика — «Не задан температурный график в источнике …»; если во фрагменте нет источников — «Во фрагменте нет источников тепла, тепловой расчёт не производится» (а расчёт по температурному графику невозможен).

8.2. Уравнение теплового баланса узла

Для каждого узла (с учётом направления потоков, найденных гидравликой):

Σ (Gвх · tвх) − 1000 · Σ Yвх = tузла · Σ Gвых

• Gвх, tвх — расход и температура начала каждого входящего элемента;
• Yвх — тепловые потери на входящем элементе, Гкал/ч (у трубы — по нормам, у потребителя — отданное тепло);
• Gвых — сумма расходов, вытекающих из узла;
• для источника — tузла = tист.

Отсюда падение температуры на участке:

Δt = 1000 · Y / G        [°C]

Пример: участок с потерями Y = 0,005 Гкал/ч при расходе 50 т/ч → Δt = 1000·0,005/50 = 0,1 °C; тот же участок при 2 т/ч → 2,5 °C. Поэтому на тупиковых участках с малым расходом остывание заметно больше.

Ограничение (с 20.10.2026): вода не может остыть ниже температуры окружающей среды. Потери участка ограничиваются:

Y ≤ G · (tначала − tокр) / 1000,     tокр = tн для надземной прокладки, иначе среднегодовая температура грунта

В летнем режиме потери участков не учитываются (Y = 0).

Потребитель (плановый режим) отдаёт тепло Y = (t − t2) · G / 1000, где t2 — температура обратной воды, рассчитанная по схеме присоединения (при детальном тепловом расчёте) или оценка t2 = t1 − (Tр.под − Tр.обр) по расчётным температурам потребителя. Отопительные приборы, теплообменники, калориферы аварийного режима рассчитываются своими моделями (Расчётные расходы потребителей, §7.10).

Узел, в который вода не приходит, получает температуру 0.

8.3. Итерации

повторить до 5 раз:
   построить систему теплового баланса по текущим расходам
   решить (разреженный решатель)
   записать t в узлы
   если max |t − t_пред| < 0,01 °C — стоп

При расчёте по температурному графику с теплопотерями тепловой расчёт выполняется между гидравлическими итерациями (до 4 раз), и расходы потребителей пересчитываются с фактической температурой подачи t1ф (Расчётные расходы потребителей).

8.4. Тепловые потери участка в расчёте режима

Потери участка — нормативные часовые потери по таблице норм № 39 (справочник базы sprav):

Y = q · L · β · kti / 10⁶        [Гкал/ч]

Величина	Что это
q	Норма удельных потерь, ккал/(ч·м), по таблице 39 для периода прокладки, типа прокладки, диаметра, режима работы и температуры теплоносителя
L	Длина участка, м
β	Коэффициент местных тепловых потерь (арматура, опоры) по справочнику 30: бесканальная прокладка — 1,15; канальная и надземная — 1,15 при диаметре ≥ 150 мм, иначе 1,2. Десктоп (sety) справочник не читает: 1,15 только у канальной при диаметре ≥ 150 мм, у остальных 1,2
kti	Поправочный коэффициент тепловой изоляции из паспорта (по умолчанию 1)

Как выбирается норма q

1. Период прокладки по дате окончания строительства (dateend): до 1990 → 1; 1990–1997 → 2; 1998–2003 → 3; с 2004 → 4.
2. Тип прокладки: 1, 3, 5 → «К» (канальная); 2 → «Б» (бесканальная); 4 → «Н» (надземная).
3. Диаметр: для периода 1 — наружный d + 2·толщина стенки, для остальных — условный (Ду). Норма линейно интерполируется между соседними диаметрами таблицы; если диаметр больше максимального — экстраполируется с предупреждением «Диаметр … больше максимального в справочнике 39 …, норма экстраполирована».
4. Режим работы: число часов работы в году > 5000 (kolwork) — колонки «> 5000 ч», иначе обычные.
5. Температура: при температурах графика t1/t2 (при tн, выбранной в окне расчёта, — см. примечание ниже):
   • надземная — по температуре своей трубы (подача — t1, обратка — t2), для периода 1 — разность с наружным воздухом;
   • подземная — по средней (t1 + t2)/2 (для периода 1 — разность со среднегодовой температурой грунта), затем раздельно для подающей и обратной труб линейной интерполяцией между нормой обратки и нормой подачи. Между температурными точками таблицы (до 4 точек) — линейная интерполяция.

Примечание. Нормы потерь участков берутся при температуре, выбранной в окне расчёта («Температура расчёта тепловых потерь»): расчётная tн отопления (по умолчанию), среднесезонная или текущая tн. Так работает веб с профилем движка fixed (см. Расчётный движок); десктоп gid8 (sety) этот выбор игнорирует и всегда берёт расчётную tн отопления. Пример, Алматы, плановый расчёт: при среднесезонной tн нормативные потери участков фрагмента 74 — 196 тыс. вместо 379 тыс. (≈ −50 %), подача у потребителей теплее до +16 °C; при текущей tн, равной расчётной (−25 °C), ничего не меняется. Помесячный расчёт нормативных потерь за сезон выполняет отдельная функция — Тепловые потери.

Пример

Участок 2Ду300 канальной прокладки 1985 г., L = 200 м, норма при температурах графика q = 95 ккал/(ч·м) для подающей трубы, наружный диаметр 325 мм (≥ 150) → β = 1,15, kti = 1:

Y = 95 · 200 · 1,15 · 1 / 10⁶ = 0,02185 Гкал/ч
При G = 150 т/ч: Δt = 1000 · 0,02185 / 150 = 0,15 °C

Проверка на реальных данных

Участок	Норма q, ккал/(ч·м)	L, м	Потери Y в результатах, Гкал/ч	Y/(q·L)·10⁶	Расшифровка
Астана, Ду 600, бесканальная (тип 2), коэффициент тепловых испытаний 1,2	76,467	369,7	0,040708 (десктоп) / 0,039012 (веб)	1,440 / 1,380	β 1,2 (десктоп) или 1,15 (веб, справочник 30) × kti 1,2
Алматы, Ду 500, канальная	50,633	135,6	0,0078958	1,150	β 1,15 × kti 1

Коэффициент kti — это поле паспорта «Коэффициент тепловых испытаний» (heatTestsCoeff); по умолчанию 1.

8.5. Нагрузки, проходящие по участкам

В плановом режиме после теплового расчёта движок вычисляет, какая нагрузка потребителей «проходит» через каждый участок. Нагрузка каждого потребителя переносится вверх по потоку до источника; на разветвлениях — суммируется, между параллельными трубами — делится пропорционально расходам. Рассчитываются 6 видов:

Код	Вид нагрузки
b101	Суммарная
b102	Отопление
b103	Вентиляция
b104	ГВС закрытая
b105	ГВС из подающего
b106	ГВС из обратного

Эти значения выводит подпись «Нагрузка на участках, Q, Гкал/ч» (Слои карты) и отчёты. Суммы тепловых потерь по участкам до каждого потребителя (подача, обратка) записываются потребителю — это qпот, используемое в формулах расхода.

8.6. Тепловой и материальный баланс в протоколе

В конце протокола выводится блок «информация по тепловому и материальному балансу»: расходы на входе и выходе подсети, подпитка, отборы по подаче и обратке (GG_P, Gin_P, Gout_P, Gp_P и т. д.). Небаланс указывает на утечки, подпитку или ошибки в данных.