Чисельне моделювання динаміки температурних режимів у системах централізованого теплопостачання з урахуванням транспортного запізнення та добових коливань навантаження
DOI:
https://doi.org/10.32347/2409-2606.2026.57.92-109Ключові слова:
теплопостачання, централізовані системи, транспортне запізнення, температурний режим, енергоефективність, математичне моделювання, динаміка теплових мереж, прогнозне керування, теплове навантаженняАнотація
У роботі розглянуто підвищення енергоефективності систем централізованого теплопостачання (СЦТ) шляхом переходу від статичних температурних графіків до динамічного та прогнозного керування, що враховує транспортне запізнення теплоносія та добові коливання температури повітря. В основі роботи лежить математичне моделювання динаміки теплової мережі. Використано метод дискретного відстеження руху «порцій» теплоносія трубопроводами з урахуванням їхнього охолодження в умовах якісного регулювання відпуску теплової енергії. Реалізовано алгоритм прогнозування теплового навантаження, який базується на прогнозній зміні температури на джерелі з урахуванням часу надходження теплоносія до споживача. Удосконалено модель динамічних режимів СЦТ, яка, на відміну від наявних квазістаціонарних підходів, враховує вплив транспортного запізнення на виникнення явищ перегріву або недогріву при різких змінах погодних умов, що дозволяє точніше компенсувати інерційність системи та добові коливання зовнішньої температури. Розроблений алгоритм та результати чисельного моделювання доводять, що врахування транспортних запізнень у контурі керування дозволяє зменшити амплітуду коливань температури в приміщеннях споживачів та досягти економії енергоресурсів шляхом уникнення надлишкового відпуску теплоти.
Посилання
Dlia naselennia - TOV Yevro-Rekonstruktsiia - Zahalna Informatsiia. https://tec4.kiev.ua/content/uploads/2025/12/Temperaturnyj-grafik-2025-2026.pdf
Famiglietti, J., Gerevini, L., Spirito, G., Pozzi, M., Dénarié, A., Scoccia, R., & Motta, M. “Environmental Life Cycle Assessment scenarios for a district heating network. An Italian case study”. Energy Reports, Vol. 7, Suppl. 4, 2021, pp. 368-379. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2021.08.094.
Vauchez, M., Famiglietti, J., Autelitano, K., Colombert, M., Scoccia, R., & Motta, M. “Life Cycle Assessment of District Heating Infrastructures: A Comparison of Pipe Typologies in France”. Energies, Vol. 16, Iss. 9, 2023, p. 3912. https://doi.org/10.3390/en16093912.
Havrys, O et al. Optymizatsiia system teplopostachannia iz vykorystanniam ekonomiko-matematychnoho modeliuvannia, NTU "KhPI", 2015. https://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/19168
Rene, A.S., Foss B.A., Knudsen B.R. Model predictive control of district heating systems: Master's thesis, Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet, 2016 https://nva.sikt.no/registration/0198ec57d5fb-21bb3d3f-1227-469b-9555-b1219f73866c
Saarinen, L. Model-based control of district heating supply temperature: Doctoral dissertation, Luleå University of Technology, 2018, https://www.osti.gov/etdeweb/servlets/purl/993952.
Bergsteinsson, H. G., Møller, J. K., Nystrup, P., Pálsson, Ó. P., Guericke, D., & Madsen, H. (2021). "Heat load forecasting using adaptive temporal hierarchies". Applied Energy, Vol. 292, 2021, p. 116872. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2021.116872.
Xie, Z., Wang, H., Hua, P., & Lahdelma, R. (2023). “Discrete event simulation for dynamic thermal modelling of district heating pipe.” Energy, Vol. 285, 2023, p. 129523. https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.129523.
Capone, M., Guelpa, E., & Verda, V. “Numerical model for the analysis of thermal transients in district heating networks.” E3S Web of Conferences, Vol. 197, 2020, p.01004. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202019701004.
Li, C., Prasad, S., Bai, Y., Turkeri, C., & Wang, J. “A quasi-dynamic model and comprehensive simulation study of district heating networks considering temperature delay.” Energy, Vol. 314, 2025, p. 134855. https://doi.org/10.1016/j.energy.2025.134855.
Gabrielaitiene, I., Bøhm, B., Larsen, H. V., & Sundén, B. "Dynamic performance of district heating system in Madumvej, Denmark". In Proceedings of the 10th International Symposium on District Heating and Cooling. Lund University, Lund, 2006-09-03 – 2006-09-05, https://web.archive.org/web/20240416111122/http://www.lsta.lt/files/events/34_gabrielaitiene.pdf
Kulinko, Ye., Skochko, V., Pohosov, O., Tyslenko, P., & Shebanova, M. (2024). "Heometrychne modeliuvannia merezh systemy teplopostachannia na osnovi minimizatsii teplovtrat". Prykladna heometriia ta inzhenerna hrafika, Vol. 1, No. 106, 2024, pp. 278-300. https://doi.org/10.32347/0131-579X.2024.106.278-300.
Sarbu, I., Mirza, M., & Crasmareanu, E. “A review of modelling and optimisation techniques for district heating systems”. International Journal of Energy Research, Vol. 43, Iss. 13, 2019, pp. 6572–6598. https://doi.org/10.1002/er.4600.
Stock, J., Xhonneux, A., & Müller, D. (2024). “Optimisation of district heating network separation for the utilisation of heat source potentials”. Energy, Vol. 303, 2024, pp. 131872. https://doi.org/10.1016/j.energy.2024.131872.
Laakkonen, L. (2016). Predictive supply temperature optimization of district heating networks: Master's thesis, Tampere University of Technology, 2016. https://trepo.tuni.fi/bitstream/handle/123456789/24380/Laakkonen.pdf?sequence=3&isAllowed=y
Boghetti, R et al. "Optimizing supply temperature control in district heating networks via differentiable dynamic simulation and gradient descent". In Construction, Energy, Environment and Sustainability: Proceedings of CEES 2025. Lecture Notes in Civil Engineering, vol 744, 2026, pp. 357-365, Springer, Singapore, https://doi.org/10.1007/978-981-95-1826-5_38
Kyrylenko, O. V., Snizhkin, Yu. F., Basok, B. I., & Bazieiev, Ye. T. (2022). Enerhetyka Ukrainy: imovirni stsenarii vidnovlennia ta rozvytku. Visnyk Natsionalnoi akademii nauk Ukrainy, No. 9, 2022, pp. 22-37, https://doi.org/10.15407/visn2022.09.022.
Zhang, J. H., Zhang, B. B., Zhang, Z. J., Liang, H. X., & Ge, D. M. (2015). "Low-frequency data analysis and expansion". Applied Geophysics, Vol. 12, Iss. 2, 2015, pp. 212-220, https://doi.org/10.1007/s11770-015-0484-2.
Martin, M. A. "Frequency domain applications to data processing". IRE Transactions on Space Electronics and Telemetry, Vol. 1, 2009, pp. 33-41. https://doi.org/10.1109/IRET-SET.1959.5008646
Van Haarlem, M. P. et al. LOFAR: The low-frequency array. Astronomy & Astrophysics, Vol. 556, 2013, https://doi.org/10.1051/0004-6361/201220873
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Павло Пасічник, Олександр Погосов
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
