《暖气管网模拟系统教学课件》

暖气管网模拟系统教学课件欢迎参加暖气管网模拟系统教学课程本课件旨在帮助学习者全面掌握暖气管网的基础知识、系统组成、运行原理及模拟软件的应用我们将深入探讨暖气管网的设计、计算与模拟技术，培养实际工程问题的分析与解决能力课程内容既有理论基础知识，也包含丰富的实际案例与操作演示，帮助学习者快速掌握暖气管网模拟系统的使用方法，提升专业技能水平让我们一起开始这段学习之旅课程目标与内容介绍明确学习目标系统知识体系掌握暖气管网系统的基本原理涵盖暖气系统基础理论、组成与结构特征，熟悉水力计算与结构、计算方法、运行参数、热力计算方法，能够运用模拟故障分析及模拟系统应用等全系统进行设计与分析面知识点实用价值培养工程实战能力，能够应用于实际暖气工程的设计、运行优化与故障排查，提升专业技能与就业竞争力本课程将理论与实践紧密结合，在传授基础知识的同时，重点培养学生利用模拟系统解决实际问题的能力通过系统学习，学生将能够独立进行暖气管网的设计、分析与优化，为未来工作打下坚实基础暖气管网概述暖气管网定义行业现状与发展应用领域暖气管网是连接热源与用户终端的管道随着城市化进程加速，我国集中供热规暖气管网广泛应用于城市供热、工业集系统，负责输送热媒并实现热能传递模不断扩大行业正从传统经验设计向中供热、校园与医院等公共设施、大型它是城市集中供热系统的重要组成部分，数字化、智能化方向转型，对管网精细商业综合体及住宅小区的供暖系统中直接关系到供热质量与能源利用效率化管理与优化的需求日益增长近年来，随着能源短缺与环保压力增大，高效、节能的暖气管网设计与运行管理成为行业焦点借助先进的模拟系统，工程师们能够对复杂管网进行优化设计，提升系统运行效率，减少能源消耗和运行成本暖气系统基本组成终端设施散热器、地暖、风机盘管等管网系统管道、阀门、泵、附件等热源设备锅炉、热交换站、热泵等暖气系统的三大核心组成部分相互协同工作，形成完整的供热链条热源设备负责产生热能，可以是集中锅炉房、换热站或区域热电厂；管网系统承担热媒输送功能，包括各种规格的管道、调节阀门、循环泵及各类附件；终端设施则直接向用户空间释放热量，常见形式有散热器、地暖盘管等系统中各组件的参数匹配与协调运行，是保证供热质量和系统高效运行的关键完善的设计需考虑各组件间的平衡关系，确保热能从产生到最终使用的高效传递管网类型与布局方式双管系统供回水管分开设置，各用户供水温度相同，调节方便，但造价较高单管系统结构简单，投资少，但各用户热水温度不均匀，调节困难环状管网热力系统常见术语热负荷单位时间内需要的热量，通常用千瓦（）或兆瓦（）表示kW MW流量单位时间通过管道的介质量，常用表示m³/h压损流体在管道中流动时的压力损失，主要包括沿程损失和局部损失水力平衡系统各环路的阻力平衡，确保热媒按设计要求分配到各用户温降热媒在输送过程中的温度降低值，通常用℃表示掌握热力系统专业术语是学习暖气管网模拟的基础例如，某住宅楼供热系统设计时，首先需计算热负荷（如），然后根据设计供回水温度（如℃）确定系统流200kW95/70量，并计算管网压损以选择适当的循环泵在实际工程中，精确理解和应用这些术语对系统设计和问题诊断至关重要例如，某系统出现末端供热不足，可能是水力失衡导致流量分配不均，需要通过压损计算和测量进行分析调整管网水力计算基础基本流体力学方程压力损失计算管网水力计算基于流体连续性方程、管网中的压力损失包括沿程损失和局能量方程和动量方程，需要理解流体部损失沿程损失可用达西公式计算，流动的基本规律，包括流量与管径、与管长、管径、流速和摩擦系数有关；流速与压力损失的关系局部损失则由管件局部阻力系数确定水力平衡原理管网系统需满足节点平衡和环路平衡两个条件节点平衡是指流入节点的流量等于流出的流量；环路平衡则要求闭合环路的压力损失代数和为零水力计算是管网设计的核心内容，直接影响系统运行的稳定性和经济性例如，某管网系统压力损失计算为，其中为摩擦系数，为管长，为管Δp=λ·l/d·ρv²/2λl d径，为密度，为流速合理控制流速（一般主管，支管ρv

0.8-

1.5m/s

0.3-），可显著降低压力损失和泵的能耗

0.7m/s在模拟系统中，复杂管网的水力计算通常采用哈代克罗斯迭代法求解，该方法能有效-处理大规模环状管网的计算难题管网热力计算基础热传递基本方式包括传导、对流和辐射三种基本传热方式，在管网中主要考虑热传导和对流换热温度场分布计算管道内热媒温度沿程变化和径向温度分布，确定各点工作温度热损失评估计算管道通过保温层向环境的散热损失，评估系统总热损失热平衡分析确保热源供热量与用户需求及系统损失之间的平衡关系热力计算关注的是系统中热量的传递过程和温度分布状况管道热损失计算通常采用热阻法q=₁₂，其中₁为管内介质温度，₂为环境温度，为总热阻总热阻包括管壁热阻、保t-t/R t t R温层热阻和外表面对流热阻在线性热负荷区段，温度沿程近似线性下降，而在非线性区段（如热用户集中处），温度变化更为复杂管网模拟系统通过精确计算每个节点的温度，可直观显示全网温度分布，帮助发现温度异常区域供热系统运行参数℃95标准供水温度一次网最高设计供水温度℃70回水温度典型设计回水温度

0.6MPa工作压力管网典型设计压力25%流量调节范围系统流量可调控比例供热系统运行参数是评价系统性能的关键指标温度参数方面，一般民用建筑供热一次网供回水温度通常为℃或℃，二次网常为95/70115/80℃压力参数需满足系统要求同时保证安全，常见工作压力为，重要节点需设置压力监测点60/

500.4-

0.8MPa系统运行稳定性受多种因素影响，包括外界气象条件变化、用户用热波动、热源出力波动等现代供热系统通常采用变频泵、电动调节阀等设备进行参数调节，保持系统在最佳工况下运行模拟系统可预测不同调节策略下的系统响应，辅助运行优化暖气管网常见问题分析管道泄漏供热不均表现为系统压力持续下降，周期性补水量增大部分区域或用户供热不足，温度达不到设计要求腐蚀结垢水力噪声长期运行导致的管内腐蚀和水垢积累管道流速过高或气体积聚导致的异常噪声管网故障分析是运维管理的重要内容以供热不均问题为例，可能的原因包括水力失衡导致远端流量不足、管道局部堵塞、阀门故障、局部空气积聚等排查方法包括检查关键节点温度和压力、测量流量分布、检查阀门状态等模拟系统可用于故障工况分析，通过设置不同故障条件，观察系统响应特征，建立故障指纹库，辅助实际故障快速诊断例如，模拟某管段堵塞，可观察系统压力分布和流量变化特征，与实测数据对比，判断实际故障位置和程度50%暖气管网模拟系统简介开发背景随着计算机技术发展和供热系统复杂化，传统手工计算已无法满足设计与运行优化需求，暖气管网模拟系统应运而生系统集成了先进的数值计算方法和图形化技术核心功能系统提供图形化建模、水力热力计算、动态仿真、故障诊断、优化分析、可视化展示等功能，实现了暖气管网的全方位数字化模拟与分析应用领域广泛应用于工程设计、教学培训、运行管理、故障诊断和系统优化等领域，成为暖通工程师的重要工具，同时也是高校相关专业的教学平台本模拟系统采用模块化设计架构，支持从简单到复杂各类管网的建模与分析系统内置多种计算方法，包括哈代克罗斯法、节点法等水力计算方法和多种传热模型，能够处理稳态和动-态工况的模拟分析相比传统设计方法，模拟系统能够提供更为精确的计算结果和直观的可视化展示，大幅提高工作效率和设计质量学习使用此系统，将有助于快速提升暖通专业技能，适应行业数字化转型需求系统架构与平台要求表现层用户界面与交互模块业务逻辑层算法实现与功能处理数据层数据存储与管理系统采用三层架构设计，确保模块间低耦合高内聚硬件环境要求代或以上处理器，内存以上，显卡支持CPU Inteli598GB，硬盘空间以上软件环境要求位操作系统，或更高版本，数据OpenGL

4.020GB Windows10/

1164.NET Framework

4.8库采用本地数据库SQLite安装步骤简便，通常包括运行安装包、选择安装目录、安装必要组件、完成安装并激活系统支持单机版和网络版两种部署方式，网络版可支持多人协同工作，适合团队项目和大型工程应用完整安装手册可在系统官方网站下载系统核心模块一览计算模块包含水力计算、热力计算、物流平衡、能量平衡等核心算法，是系统的大脑数据模块管理系统数据输入输出，包括参数库、材料库、结果存储等功能可视化模块负责管网结构、计算结果的图形展示，支持多种查看方式2D/3D报告模块生成标准格式的分析报告，输出计算书和图表成果计算模块是系统的核心，采用高效数值算法处理复杂管网计算水力计算部分基于保守性原理，采用先进的矩阵求解方法；热力计算则结合热传导理论和传热学经验公式，实现管网温度场的精确预测可视化模块利用技术，实现计算结果的直观展示用户可通过温度云图、压力等值OpenGL线、流量分布图等多种方式查看结果，支持实时漫游和缩放，便于发现异常点和关键区域数据模块则提供了标准接口，便于与、等系统交互，实现数据共享CAD BIM用户界面功能介绍工具栏区域位于界面顶部，包含常用功能按钮，如文件操作、编辑工具、计算命令等，按功能类别分组排列，便于快速访问导航面板位于左侧，以树状结构展示项目层次和组件库，用户可通过拖拽方式将组件添加到设计区域，或通过双击访问已有组件属性设计工作区中心主区域，用于管网结构的图形化搭建与展示，支持多种视图模式切换，包括平面图、立体图和示意图等，满足不同设计阶段需求界面设计遵循人机工程学原则，采用现代扁平化风格，色彩搭配符合视觉舒适度要求操作逻辑符合工程设计流程，用户可按照从整体到局部、从简单到复杂的顺序进行建模系统提供丰富的上下文菜单和快捷键，提高操作效率界面中的图形与参数保持双向联动，修改图形会自动更新相关参数，编辑参数也会实时反映在图形上，确保数据一致性初次使用时，系统提供交互式引导，帮助用户快速熟悉操作流程管网结构建模方法创建节点在设计区域通过点击或坐标输入方式创建管网节点，包括热源点、分支点、用户点等类型，赋予基本属性连接管道选择起止节点创建连接管道，设定管径、长度、材质等基本参数，构建管网拓扑结构添加附件在管道或节点上添加阀门、泵、热交换器等设备组件，完善系统功能，并设置相应工作参数设置参数调整各组件详细参数，确保符合设计要求和实际情况，为后续计算分析奠定基础管网建模是使用模拟系统的第一步，建模质量直接影响后续分析结果的准确性系统支持多种建模方式，包括图形化交互式建模、坐标数据输入、图纸导入转换等，满足不同用户CAD的使用习惯和项目需求在实际操作中，建议先规划整体布局，再逐步细化局部结构，注意保持合理的模型复杂度，既要准确反映实际系统特征，又要避免不必要的计算负担对于大型复杂管网，可采用分区建模策略，提高工作效率物理参数设定流程热负荷分配根据建筑类型、面积、用途等因素计算各用户节点热负荷值，并在系统中进行分配设置管道参数设置选择管道材质、规格，输入实际长度和粗糙度等参数，确保符合设计标准保温参数配置设定保温材料类型、厚度和导热系数，确保管网热损失控制在合理范围边界条件确定设置热源出力、压力边界、环境参数等系统边界条件，为计算分析提供依据物理参数设定是模拟计算的基础，需要保证数据准确可靠热负荷计算通常遵循当地规范，如在北方地区，居住建筑可按照进行估算，具体数值需考虑建筑保温性能、朝向、使用特点等因素30-50W/m²参数间存在紧密的关联性，例如管径选择会影响流速和压损，进而影响泵的选型；保温厚度会影响热损失和管外表面温度，进而关系到运行经济性和安全性模拟系统提供参数关联性检查功能，帮助用户发现潜在的参数配置问题，确保模型的合理性节点与流向设定节点类型定义流向与循环回路节点连接规范系统支持多种节点类型，包括热源节点、用户节点、分支节点、管网中的流向需符合水力学原理，确保从热源到用户形成完整节点连接需遵循一定规则，如供回水管不可混接、不同压力等泵站节点等每种节点具有不同的属性和行为特征，需要在模的循环回路系统默认自动设定流向，也支持手动调整，特别级管网需通过换热设备连接、环网中需设置合理的分段阀门等，型中正确定义并设置相应参数是对于复杂环网结构的局部流向修正系统提供智能检查功能确保连接合规正确设置节点类型和流向是保证模拟计算准确性的关键例如，在双管制系统中，应确保供水和回水系统的节点对应关系正确，并在环状管网中明确设定主干和支线关系，以便系统正确进行水力平衡计算对于环路较多的复杂管网，系统提供自动检测环路功能，帮助识别所有可能的循环路径，便于后续水力平衡分析和调试节点连接完成后，建议使用系统提供的拓扑检查工具，验证管网结构的完整性和合理性热源配置与调控热源类型系统支持多种热源类型配置，包括锅炉、换热站、热泵、太阳能等不同热源具有不同的出力特性和调节方式，需要在模型中准确反映例如，燃气锅炉可实现较宽范围的出力调节，而热交换站则受一次网供热条件限制热源参数设置界面直观清晰，可设定额定容量、出水温度曲线、压力维持方式等关键参数对于多热源系统，还可设置联合调度策略，根据负荷变化和效率特性自动优化各热源的出力分配额定功率设定温度参数设置1根据热负荷计算确定热源容量设定供回水温度及调节曲线2终端与分户采暖散热器系统传统的柱型散热器、钢制板式散热器或铜铝复合散热器等，特点是散热快，温度调节响应迅速，适合间歇供热或温度波动较大的场合地暖系统埋设在地面下的盘管系统，热量均匀释放，具有舒适度高、无噪声、节能等优点，但热惯性大，温度调节响应较慢风机盘管结合水系统和风系统的优点，通过风机强化热交换，升温快，调节灵活，适用于宾馆、办公楼等需快速调节的场所在模拟系统中，终端设备的准确建模对预测系统性能至关重要散热器模型需设置类型、片数、片高等参数，系统会自动计算额定散热量；地暖则需设置盘管间距、埋设深度、覆盖面积等参数，计算热阻和散热特性分户系统建模需考虑热计量和流量分配问题当前主流的分户采暖系统通常采用热分配计量装置，按照实际用热量收费，这种情况下需在模型中设置二次侧详细参数，精确计算热量分配系统支持按单元、楼层或户型进行分组编辑，提高大型住宅项目的建模效率阀门与控制元件建模截止阀平衡阀用于系统分段和检修隔离，模型中主要考虑局部阻调节管网水力平衡，需设置目标流量或压差参数力系数安全阀温控阀保护系统不超压，设置开启压力和排放能力根据温度自动调节流量，需设置特性曲线和响应特性在模拟系统中，阀门建模需要考虑其特性，如流量系数或阻力系数不同开度下的流量特性曲线对系统调节性能有重要影响，例如等百分比hydraulic Kvζ特性阀门适用于变流量系统，而快开特性阀门适用于需要快速响应的场合控制方式的选择需与系统运行策略相匹配常见的控制方式包括定值控制（维持某一参数恒定）、跟踪控制（根据负荷或外界条件变化）、时间程序控制（按预定时间表运行）等模拟系统支持编写控制逻辑脚本，可实现复杂的多参数联动控制策略，如基于室外温度的供水温度曲线控制、基于回水温度的流量调节等管道铺设路线设计路径规划考虑地形、障碍物和管线避让长度计算精确测量实际铺设距离路径优化减少弯头和节点数量敷设方式选择直埋、架空或管沟敷设管道铺设路线是管网设计的重要内容，直接影响工程造价和运行效果在模拟系统中，管道长度计算支持多种方式直接输入实测长度、根据空间坐标自动计算、从图纸直接导入等系统会考虑管CAD道弯曲、高度变化等因素，计算等效长度，从而准确评估压力损失路径优化应遵循以下原则尽量采用最短路径降低成本；减少弯头和三通等局部阻力元件；考虑维修和检修便利性；避开地下其他管线和构筑物；选择合适的坡度便于排气和排水系统提供路径优化建议功能，可自动分析多种可能方案，并从建设成本和运行能耗两方面进行对比，辅助设计人员决策支路并联与串联配置串联配置特点并联配置特点串联是指用户或设备依次连接，同一流量依次流经各节点这种并联是指用户或设备各自独立连接到总管，每个分支有独立的供配置管径一致，总流量等于各单元流量，但用户间存在相互影响，回水管各分支流量相加等于总流量，各用户供水温度相同，热前端用户会影响后续用户的供水温度量分配更均匀供水温度均匀一致•系统简单，管材用量少•用户间相互影响小•水力平衡容易实现•系统调节灵活•用户间热量相互影响大•管材用量大，造价高•末端温度低，供热不均•需要专门的平衡措施•在实际应用中，往往根据具体需求选择适当的配置方式例如，对于住宅建筑的立管系统，常采用串联方式降低成本；而对于重要的公共建筑或对热量分配均匀性要求高的场合，则多采用并联方式有时也会采用串并联混合配置，在总体串联的框架下，局部重要区域采用并联配置模拟系统能够清晰显示不同配置下的水力特性差异例如，并联系统需要较大的主管径和更多的平衡装置，但温度分配更均匀；串联系统则需要考虑首末端温差问题，通常通过调整各用户的散热器面积来补偿温差通过仿真对比，可为实际工程提供科学的决策依据数据导入与导出表格数据Excel支持从表格导入用户信息、管道参数、热负荷数据等，系统内置模板可直接下载填写导出结Excel果也可保存为格式，便于后续分析和报告制作Excel图纸交互CAD支持与的双向数据交换，可从图纸提取管网拓扑结构和几何数据，也可将计算结果导AutoCAD CAD出为图层，生成专业图纸CAD地理信息GIS对于大型区域供热系统，支持从系统导入地理信息和管网分布数据，保留空间坐标和地形特征，GIS提高模型精度数据库接口提供与、等主流数据库的连接接口，可直接读取企业管网资产数据库或监控系统SQL ServerOracle历史数据，实现数据共享数据导入功能大幅提高了建模效率，特别是对于大型复杂管网例如，一个包含个用户节点的小区管网，500手动建模可能需要天时间，而通过批量导入方式，只需半天即可完成系统支持多种数据验证和错误检2-3查机制，确保导入数据的准确性和一致性数据导出则便于与其他专业软件协同工作，如将水力计算结果导出到管道应力分析软件，或将热负荷分析结果提供给建筑能耗分析系统模拟系统采用开放的数据格式和标准接口，保证了与行业主流软件的良好兼容性，满足不同阶段和不同专业的协同需求典型管网案例结构展示住宅小区案例校园管网案例商业综合体案例以环状主干管网分区供热，每栋楼设置换热站或直接接入，通常采用集中热源沿环路敷设，各建筑为支线分支特点垂直分区供热，各功能区独立系统，采用二级换热站分区单元内立管竖向分布特点是用户分散，负荷密度相对均是建筑功能差异大，使用时间不同，负荷波动明显模型调控特点是负荷密度大，发热设备多，冷热需求并存匀，热负荷计算基于建筑面积和气候区模型需重点关注需考虑负荷多样性和运行时段差异，适合采用分时段动态模型需精细划分区域，考虑内部热平衡，重点分析峰值负水力平衡和热量分配均匀性模拟荷响应能力这些典型案例展示了不同应用场景下的管网特点和设计思路模拟系统内置了这些基本案例模板，用户可直接调用并根据实际项目进行修改，避免从零开始的繁琐过程案例库还包含各种管网结构的优缺点分析和适用条件说明，对初学者具有很好的指导意义水力平衡自动计算原始压力平衡后压力kPa kPa热量损失模拟原理热损失计算结果输出管段温降和总热损失量环境参数周围土壤或空气温度、风速等保温层特性材料导热系数、厚度和质量状态管道参数管径、壁厚、材质、敷设方式热损失模拟基于热传导基本理论，将管道及其保温层视为多层圆柱体，计算径向热传导计算公式为₁₂₂₁，式中为导热系数，q=2πλt-t/lnr/rλ₁、₂为内外表面温度，₁、₂为内外半径系统考虑了保温材料老化、潮湿等因素对导热系数的影响，提高了计算精度ttr r关键影响因素包括保温材料选择、保温厚度、敷设方式和外界条件分析表明，相同条件下，玻璃棉保温比普通矿棉可减少的热损失；增加15-20%50%的保温厚度可降低左右的热损失；直埋管比管沟敷设的热损失低约模拟系统可生成热损失分布云图，直观显示热量损失严重区域，为节能改造30%25%提供依据动态工况模拟晨间升温，负荷快速上升，供水温度升高6:00-9:00日间平稳，负荷相对稳定，系统维持恒定工况9:00-17:00傍晚高峰，用户回家用热增加，系统达到峰值负荷17:00-22:00夜间降温，降低供水温度，系统负荷减小22:00-6:00动态工况模拟是模拟系统的高级功能，用于分析系统在不同时间段和负荷变化下的响应特性与静态模拟不同，动态模拟考虑了系统热惯性和时间延迟效应，能够更准确地预测实际运行情况用户可设置时间步长（通常为分钟）和总模拟时长（如小时或一周），并定义各时段的边界10-3024条件变化动态模拟特别适用于分析以下情况室外温度日变化对系统的影响；用户用热规律引起的负荷波动；热源温度调节策略的效果评估；系统启停过程中的瞬态响应；间歇供热模式下的系统性能通过动态模拟，可以优化控制策略，如实施夜间降温、峰谷调控等节能措施，或评估变频泵在不同工况下的能耗节约效果故障工况模拟管道泄漏仿真管道堵塞模拟设备故障分析可设置泄漏位置、泄漏面积和泄漏介质参数，可定义不同程度的管段堵塞或结垢，系统自可模拟泵失效、阀门卡死、传感器失准等设模拟系统在泄漏条件下的压力分布和流量变动计算等效通径减小，分析堵塞对水力平衡备故障，预测可能导致的系统异常和故障扩化，评估对用户供热的影响范围和程度的破坏和流量分配的影响散路径，制定应急预案故障工况模拟是系统诊断和预防性维护的重要工具通过在模型中人为设置各类故障条件，可以研究系统响应特征，建立故障指纹库例如，某支路阀门关闭会导致下游压力骤降和温度缓慢下降，而管道泄漏则表现为整体压力降低但流量增加的特征80%系统支持故障灵敏度分析，可评估不同故障对系统性能的影响程度，识别关键薄弱环节例如，通过模拟分析可能发现，主干管某处的泄漏会影响80%的用户供热，而支线末端故障可能只影响少数用户这些分析结果可用于指导系统设计改进，如增加关键节点的监测设备或设置分区隔离阀，提高系统故障应对能力实际运行数据校核实测值模拟值温度场可视化℃95热源出水温度系统最高温度点℃92管网平均温度供水系统平均值℃70回水温度用户侧平均回水温度℃25温降值系统供回水温差温度场可视化是模拟系统的核心展示功能之一，直观呈现管网各点的温度分布状况系统采用色彩渐变方式表示温度变化，通常红色代表高温，蓝色代表低温用户可通过鼠标悬停查看任意点的精确温度值，也可沿特定路径查看温度纵剖面曲线，分析温度变化趋势热力线实时跟踪功能模拟热能在系统中的流动路径，通过动态粒子展示热媒流动和温度变化过程这一功能特别适合教学演示，帮助学生直观理解热能传递原理系统还支持多种温度场展示模式切换，如等温线图、温度云图、横截面热图等，满足不同分析需求图例说明区显示温度与颜色3D的对应关系，同时标注关键温度阈值和系统设计限值，便于快速识别异常区域压力场可视化静态压力分布系统压力分布云图显示了管网各点的压力值，通常采用从红到蓝的渐变色表示高压至低压关键节点处标注精确数值，帮助识别压力过高或过低区域立体视图可清晰展示压力随高程变化的特点压力动态变化系统可生成压力变化动画，展示在负荷波动或阀门调节过程中，压力场的动态响应特性这有助于分析瞬态工况下的系统表现，如启泵瞬间的压力波动或紧急关阀时的水击现象异常压力检测系统自动标识异常压力区域，包括可能出现气蚀的低压区、超过设备承压能力的高压点，以及压差过大导致噪声或震动的区域针对这些问题，系统会给出相应改进建议压力场可视化对于系统安全运行和优化调节至关重要通过压力分布图，可以快速判断循环泵的选型是否合适、系统阻力是否符合预期、各支路压差是否平衡例如，若发现某支路压差过大，可能需要增设减压阀或调节平衡阀；若末端压力过低，则可能需要调整泵的工作点或重新设计管径流量分布可视化管网流量总览系统生成全网流量分布图，管线粗细代表流量大小，颜色表示流速等级主干管通常流量较大，呈现粗线条；支线和末端用户连接管则相对细小这种直观展示有助于快速了解系统整体流量分配状况不均衡流动定位系统自动识别流量分配不均衡区域，如流速过高（可能导致噪声和侵蚀）或过低2m/s（可能导致沉淀和结垢）的管段，以警示符号标注同时分析各并联回路的流量比

0.2m/s例，检测水力失衡点节能优化分析基于流量分布和压力损失数据，系统计算各管段的输送能耗，生成能耗热点图，识别能量损失严重区域针对这些区域，提供管径优化、泵工况调整或局部改造等节能建议，并评估改造后的节能效果流量分布可视化是识别系统运行瓶颈和优化能效的有力工具例如，通过分析可能发现某些支路流量远高于设计值，而其他区域流量不足，表明系统水力失衡严重此时可通过调节相应支路的平衡阀或安装变频器来优化流量分配，提高系统整体运行效率对于大型管网，系统还提供流量统计分析功能，如各区域流量占比饼图、主要用户流量排名表等，帮助管理者掌握用热情况，为计量收费和节能改造提供数据支持流量分布与温度场、压力场的联合分析，能够全面揭示系统运行状态，为精细化管理和智能化控制奠定基础系统优化与节能分析热源优化水泵优化多热源协同调度，峰谷负荷分配变频控制，高效工况选择温度优化管网优化供水温度调控，降低热损失3管径合理化，减少局部损失系统优化与节能分析是模拟系统的高级应用热源调度优化方面，系统可根据各热源效率曲线和负荷预测，计算最佳出力分配方案例如，在部分负荷工况下，开启两台小容量锅炉可能比运行一台大容量锅炉更节能；或在电价低谷时段适当提高热泵出力，减少燃气锅炉使用管网布局节能方面，系统提供能耗地图功能，直观显示能量损失集中区域通过参数敏感性分析，可确定影响能耗的关键因素，如管径选择、保温厚度或运行温度等系统还会根据分析结果自动生成优化建议，如主干管段增加保温层可降低热损失或将区域供水温度在夜间降低℃可节约A25mm15%B5能源等具体措施，并评估投资回收期，辅助决策8%调节与自动控制仿真常用控制策略模拟实现要点定温控制维持供水温度恒定控制仿真需定义控制对象（如阀门、泵等）、控制变量（温度、•压力、流量等）、控制算法（、模糊控制等）和控制参数变温控制根据室外温度调节供水温度PID•（比例系数、积分时间等）定压差控制保持关键点压差稳定•变流量控制根据负荷变化调整流量系统支持编写控制逻辑脚本，实现复杂的多变量联动控制例如，•可设置当室外温度低于℃且风速大于时，供水温度提时间程序控制按预设时间表运行-105m/s•高℃的条件控制规则3分区独立控制不同区域采用不同控制方式•仿真过程中，系统实时显示控制响应曲线，直观展示调节过程和稳定性能调节与控制仿真是评估控制策略有效性的重要工具例如，对比分析定温控制和室外温度补偿控制在不同气候条件下的节能效果模拟结果表明，在北方地区冬季，采用室外温度补偿控制可比定温控制节约能源，且显著提高了用户舒适度12-15%系统还可模拟控制失效情况，如温度传感器漂移、控制阀卡滞等故障对系统运行的影响，并评估备用控制方案的可靠性这些分析有助于提高控制系统的鲁棒性，制定合理的应急预案在教学应用中，控制仿真可直观展示自动控制原理，帮助学生理解不同控制策略的特点和适用条件用户基础操作流程演示新建项目启动软件，选择文件新建项目，输入项目名称和基本信息，选择适合的项目模板（如住宅小区、校园等），设置单位制和计算参数添加节点选择左侧工具栏中的节点工具，在工作区点击创建热源、分支、用户等不同类型的节点，右键节点设置具体参数连接管道选择管道工具，点击起始节点拖动至终止节点创建连接，在属性面板中设置管径、材质、长度等参数运行计算完成建模后，点击工具栏计算按钮，选择计算类型（水力、热力或综合），设置计算参数并执行计算基础操作流程是初学者入门的关键在参数填写环节，系统提供智能辅助功能，如根据建筑面积自动估算热负荷、基于管径推荐合适的流速范围、根据实际工程经验提供参数默认值等用户可以在任何时候保存工程文件，支持断点续做和版本管理，避免意外数据丢失系统还提供批量编辑功能，对于具有相似特性的多个组件，可同时修改共同参数，提高建模效率例如，选中所有管道，可一次性修改其保温厚度或粗糙度对于复杂项目，建议采用分步骤建模策略先搭DN100建主干管网骨架，验证基本流量分配无误后，再逐步添加支线和终端用户，这样便于排查问题和逐步完善模型温控与流量控制实操温控阀设置流量调节操作控制结果观察温控阀是控制室内温度的关键设备，通过调节流量控制主要通过调节泵转速或阀门开度实现设置完成后，系统提供实时监测界面，显示控阀门开度来控制流经散热器的水量，从而调节系统支持两种调节模式手动设定特定流量值；制过程和结果用户可查看温度变化曲线、流散热量在系统中设置温控阀需完成以下步骤或设置控制规则，如维持末端压差恒定、根量响应速度、控制稳定性等指标，判断控制效选择阀门位置，指定阀门型号，设置温控范围据负荷比例调整流量等操作时需设置调节果系统还会计算能耗数据，比较不同控制策（通常为℃），调整控制特性曲线，范围、响应曲线和控制参数（如参数），略的经济性，辅助选择最优方案15-30PID设置响应时间（一般为分钟）确保系统稳定性1-3温控与流量控制操作是系统应用的重要实践环节在实际工程中，合理的控制策略可显著提高系统能效和用户舒适度例如，采用分时段变温控制，可在满足舒适度的前提下，降低夜间供水温度℃，节约能源左右；而采用变流量控制替代定流量运行，在部分负荷工况下可节约泵3-510%能耗30-50%报告自动生成与数据输出标准报告模板图表数据输出报告自定义功能系统内置多种报告模板，包括设计计算书、调试报告、支持将温度分布、压力曲线、流量统计等数据以多种格高级用户可自定义报告模板，设计报告内容和格式，指运行分析报告等用户只需点击生成报告按钮，选择式导出，包括表格、数据文件、矢量图或位定需要显示的数据项和图表类型，甚至可以插入公司标Excel CSV适合的模板，系统自动提取计算结果填充到报告中，生图等导出的数据和图表可直接用于演示汇报或进一步识和特定格式要求，满足专业化需求成规范的文档格式分析报告生成功能大幅提高了工作效率，将复杂的计算结果转化为直观可读的文档标准报告通常包括项目概况、基本参数、计算方法说明、详细结果数据、关键图表和结论建议等部分所有数值均保留适当有效位数，并标注单位和参考标准系统支持批量导出数据，便于进行二次开发和深入分析例如，可将多个工况的模拟结果导出比较，或将长时间序列数据导出用于趋势分析对于教学应用，报告功能还支持生成学生实训报告模板，预留填写分析和结论的部分，有助于规范学生作业格式和内容常见操作误区与纠正误区类型常见表现正确做法参数设置不合理管径过小导致流速过高遵循设计规范，主管流速控制在

0.8-

1.5m/s拓扑结构错误供回水管混接或环路不闭合使用拓扑检查工具验证管网完整性边界条件遗漏缺少压力或温度边界定义确保至少定义一个压力点和温度点计算设置不当迭代精度过高导致不收敛初始阶段使用较低精度，逐步提高系统设计了多重预警机制，帮助用户避免常见错误例如，当用户输入明显不合理的参数（如超出正常范围的温度或压力）时，系统会弹出警告提示；当检测到环路不闭合或节点悬空时，会在图形界面中以红色标注问题位置；当发现水力计算不收敛时，会智能分析可能原因并给出改进建议正确操作规范包括建模时遵循从大到小、从主干到分支的顺序；参数设置参考行业标准和经验值；复杂模型采用分步验证策略；定期保存工程文件并创建备份；使用系统自带的检查工具验证模型完整性养成良好的操作习惯，不仅可以提高工作效率，还能确保计算结果的准确性和可靠性教学案例一小区管网设计设计方案要点案例基于某北方城市的居住小区，建筑面积万平方米，采用集中锅炉房供热主12要设计要点包括热源采用台燃气锅炉，用备；一次网采用环状主干管，34MW21确保供热可靠性；换热站分散布置，就近服务各区域；二次网采用立管分户系统，便于热计量供回水温度℃（一次网）和℃（二次网）•95/7060/50设计热指标㎡，考虑同时使用系数•45W/75%管网长度一次网主干管公里，二次管网公里•

2.

85.2系统建模过程分为四个步骤首先建立小区布局图，确定热源和换热站位置；然后设计主干管网走向和管径；接着完成各小区内部管网设计；最后添加控制设备和测点，完善系统功能整个建模过程中，系统提供智能辅助功能，如自动推荐管径、检查水力平衡等模拟运行结果显示，系统在设计负荷下各用户供热均匀，温差不超过℃，达到设计要求通过动态模拟分析不同室外温度下的系统响应，确认了变温供水策略的可行性，

1.2预计可节约运行成本水力分析发现两处潜在问题远端压力波动较大，建议增加稳压设施；某区域流速偏高，建议适当增大管径以减少噪声风险12%教学案例二能源站调度优化方案能耗方案能耗A kWhB kWh教学案例三典型故障模拟与排查故障现象某住宅小区用户反映供热不足，室温低于℃；系统补水量异常增大，每天补水量达设18计值的倍；管网压力持续下降，需频繁启动补水泵3模拟设置在模型中设置管道泄漏工况，尝试不同位置和不同泄漏率，比对系统响应特征与实际运行数据的匹配度故障识别通过多次模拟分析，确定主干管段存在约泄漏面积，模拟结果与实测压力分布高度吻合A330mm²修复方案模拟分析表明泄漏点位于主干道交叉口地下米处，建议采用不停热带压堵漏技术，避

2.2免影响大面积用户供热这个案例展示了模拟系统在故障诊断中的应用通过建立准确的数字模型，可以尝试各种可能的故障情景，寻找与实际观测数据最接近的匹配，从而推断故障位置和性质这种数字孪生技术大大减少了现场勘察和试错的工作量，特别是对于地下埋设的管网故障排查尤为有效在后续分析中，还使用了模拟系统评估不同修复方案的影响例如，比较了临时关闭主管道进行维修与带压修复两种方案的影响范围和持续时间，结果显示带压修复虽然成本较高，但可将影响用户数量减少，大幅降低了服务中断带来的投诉风险这种事先模拟的方法已成为供热企业应急决策的重要辅助85%工具常见技术问题解析精度与收敛性问题数据导入失败问题大型复杂管网计算可能面临收敛困难，表现数据导入失败常见原因包括格式不兼容、编为迭代次数过多或结果振荡建议采取的措码混乱、数据结构错误等解决方法使用施包括降低初始精度要求，采用渐进求解系统提供的标准模板；检查数据格式和单位策略；检查并修正极端参数值；简化次要支一致性；对特殊字符进行转义处理；大型文路，降低计算规模；调整松弛因子，提高迭件建议分批导入；利用系统日志定位具体错代稳定性误行系统性能优化对于超大规模计算，可能遇到内存不足或计算速度慢的问题优化建议启用高性能计算模式；合理划分计算区域；关闭非必要的可视化效果；使用存储临时文件；对于多核处理器，调SSD整并行计算参数以提高效率计算精度与可靠性是模拟系统的核心价值当遇到收敛性问题时，关键是理解背后的物理机制例如，当存在极低流量或零流量支路时，常导致分母接近零的数值问题，此时可适当设置最小流量约束；当存在多个相近的可行解时，系统可能在多个解之间振荡，此时可采用多起点计算策略找到全局最优解技术支持团队积累了大量实际问题的解决经验，并整理成了知识库用户可通过帮助系统查询常见问题，也可通过在线支持获取技术指导对于特殊行业应用或复杂工程问题，还提供定制化解决方案和专家咨询服务，确保系统在各种复杂场景下的适用性和可靠性系统升级与扩展功能版本更新亮点扩展模块介绍用户反馈机制用户社区最新版本增强了计算引擎性能，支持更大规模管网分析新增接口模块，实现与建筑信息模型的无缝对接建立了用户体验改进计划，收集实际应用建议启动在线用户论坛，促进经验交流和解决方案共享BIM系统采用持续迭代开发模式，每季度发布功能更新，每年推出一次重大版本升级最新版本改进了多项核心功能计算引擎全面重构，性能提升；优化了大数据处理机制，支持百万级节点的超大规模模型；增强了可35%3D视化效果，支持与现实场景的实时叠加；新增了移动端查看功能，支持在平板和手机上浏览结果扩展模块采用即插即用架构，用户可根据需求选择性安装热门扩展模块包括模型转换器，支持从等软件直接导入管网模型；集成组件，实现与地理信息系统的联动；数据采集接口，可连接现场监测设备接收BIM RevitGIS实时数据；故障诊断专家系统，应用人工智能技术自动分析异常情况用户反馈采集系统内置于软件中，定期收集使用统计和改进建议，并通过用户优先级投票机制确定开发方向智能化与应用前景AI智能控制算法新一代智能控制算法将管网调节提升到新高度，包括基于深度强化学习的运行优化、自适应PID控制参数调整、多目标优化调度等这些算法能够根据历史数据和实时监测自动调整系统运行策略，实现能效、舒适度和可靠性的平衡大数据应用基于大数据技术的管网优化已在部分先进城市开展试点通过收集和分析海量运行数据，建立预测模型和优化策略，可实现精准负荷预测、智能调度控制和故障预警数据价值挖掘是未来管网智能化的基础自学习系统自学习模块是模拟系统的未来发展方向，它能够基于实际运行数据不断优化内部模型参数，自动校准计算模型，提高预测准确性随着使用时间增长，系统对管网特性的理解将越来越深入人工智能在暖气管网领域的应用已从理论研究逐步走向实践深度学习算法在处理非线性、多变量的复杂系统中展现出独特优势，特别适合管网这种大惯性、强耦合、多干扰的系统试点项目显示，优化后的AI供热系统能耗可降低，同时提高温度均匀性和用户满意度15-20%模拟系统正在与技术深度融合，未来版本将增加机器学习模块，支持用户基于历史数据训练专属优化模AI型另一重要方向是数字孪生技术，通过建立物理系统的高精度数字模型，实现实时映射、监测和预测，为运行决策提供强大支持这些创新将推动暖气管网从能用向好用、从人工控制向智能自主的方向发展行业前沿案例简析丹麦哥本哈根大规模低温区域供热哥本哈根建立了全球领先的低温区域供热系统，供回水温度降低至℃，集成多种可再生能源热源该项目采用先进的管网模拟技术进行全面设计和优化，实现了能源效率提升，70/4030%碳排放降低系统特点是多源协同和智能化控制，为北方城市低碳供热提供了样板45%国内智能热网试点我国北方某省会城市开展了覆盖万平方米的智能热网试点工程，应用大数据和技术实现供热系统的智能调控项目部署了多个监测点，构建了覆盖热源、管网和用户的全面200AI2000监控体系智能调控系统基于气象预报和用户需求动态调整供热参数，节约能源，减少投诉率18%65%数字孪生管网管理平台某国家重点科研项目开发的管网数字孪生平台，实现了物理管网与数字模型的实时映射与交互系统集成了地理信息、模型、实时监测和预测，支持全生命周期管理该平台在多BIM AI个城市试点应用，显著提升了管网规划设计质量和运行管理水平，推动了行业数字化转型这些前沿案例代表了行业发展的未来方向，具有重要的借鉴价值国际先进经验主要体现在低温供热技术、多能源集成和智能控制方面，特别是北欧国家在可再生能源利用和系统高效运行方面积累了丰富经验我国在大规模系统建设和快速技术应用方面具有独特优势，近年来在智能化改造和数字平台建设方面取得显著进展系统与工程实际结合规划设计阶段在工程初期，模拟系统可协助进行方案比选和关键参数优化通过建立初步模型，比较不同热源配置、管网布局和系统形式的技术经济指标，选择最优设计方案例如，某城市新区规划中，通过模拟比较了集中供热、分布式能源站和建筑独立供热三种方案，最终选择了经济性和可靠性最佳的分区集中方案工程实施阶段在工程建设过程中，模拟系统用于详细设计计算和设备选型通过精确模拟，确定各管段管径、保温厚度、泵站参数等关键数据，生成专业图纸和设备表系统的批量计算功能大幅提高了设计效率，降低了计算错误风险，确保工程质量运行管理阶段工程建成后，模拟系统协助进行调试优化和日常运行管理实际运行数据反馈到模型中，不断校准和完善模型参数，使模拟结果更加准确在日常运行中，系统提供决策支持，如负荷预测、最优调度、故障诊断等功能，提高管理水平模拟系统已成为现代供热工程不可或缺的工具，推动了行业数字化转型从教学到生产的结合体现在多个方面高校培养的具备模拟技能的毕业生更受企业欢迎；企业实际案例反馈到教学中，提升教学内容的实用性；学校与企业合作开展应用研究，共同推动技术创新数字化转型已成为行业发展主流，从最初的辅助设计工具，发展到如今涵盖全生命周期的综合平台未来趋势是向智慧供热方向发展，实现供需精准匹配、能源高效利用和服务质量提升模拟技术的普及和应用水平提升，将成为行业技术进步的重要驱动力课程复习与知识点梳理基础知识计算方法暖气系统构成、术语定义、分类与特点水力热力计算原理、计算流程与技巧应用实践建模技术4案例分析、问题解决与优化方法系统建模方法、参数设置与数据管理本课程涵盖了暖气管网从理论到实践的全面知识体系基础知识部分奠定了理论基础，熟悉系统组成和工作原理；计算方法部分掌握了水力热力计算核心技能，能够进行定量分析；建模技术部分培养了实际操作能力，能够使用软件工具进行系统模拟；应用实践部分则通过案例学习，提升了解决实际问题的综合能力各板块之间紧密联系，形成完整的知识链条例如，流体力学基础知识是水力计算的理论依据，而水力计算又是系统建模的重要环节，建模结果最终用于实际案例分析和问题解决学习难点主要集中在复杂管网的水力平衡分析、动态工况的模拟计算和故障诊断分析等方面，建议重点复习这些内容，结合案例加深理解学生实训与考核建议实训环节安排考核标准参考实训设计遵循由简到繁、由个体到团队的原则，分为以下阶段考核采用过程性评价与结果性评价相结合的方式，包括以下维度基础操作练习软件界面熟悉、简单管段建模操作技能评价（）软件操作熟练度、建模规范性

1.•40%单元系统建模小型管网完整建模与计算计算分析能力（）计算结果准确性、分析深度

2.•30%综合实训项目团队合作完成大型管网设计问题解决能力（）发现问题、提出解决方案的能力

3.•20%创新应用实践结合实际工程进行优化设计创新应用能力（）创新思维和拓展应用水平

4.•10%每个阶段设置明确的学习目标和考核标准，确保循序渐进掌握考核形式包括上机操作、设计报告、方案答辩等多种形式，全技能实训过程中采用问题驱动教学法，通过设置典型问题面评估学习成果激发学习兴趣和思考能力实训教学应注重理论与实践结合，培养学生的工程实践能力和创新思维建议采用教师引导学生探索的教学模式，在关键环节给+予必要指导，同时留出充分的自主学习和探索空间实训过程中鼓励学生质疑和思考，培养分析问题和解决问题的能力未来学习与持续进步推荐参考书目在线学习资源《供热工程》系统介绍供热原理和供热技术论坛设计方法的经典教材，适合打牢理论（）行业专业www.cnhvac.com基础《管网水力计算》专注于流网站，包含丰富的技术资料和案例讨体力学在管网中的应用，深入讲解计论模拟软件官方网站提供教程、算方法《智能供热技术与应用》视频和示例文件，定期更新中国建介绍前沿技术和发展趋势，拓展知识筑节能协会网站关注行业政策和技视野《工程热力学》理解热力系术标准动态国际能源署了解IEA统的基础理论，培养热平衡分析能力全球能源发展趋势和前沿技术各大学平台的相关课程，提供系统MOOC化学习机会持续学习建议建立知识地图，明确学习重点和方向参与行业培训和交流活动，拓展人脉和视野关注实际工程案例，将理论知识应用于实践参与科研项目或技术创新，保持对新技术的敏感度加入专业社群，与同行交流分享经验建立学习笔记和反思机制，总结经验教训保持好奇心和探索精神，持续学习新知识暖通行业正经历数字化和智能化转型，技术更新速度加快，持续学习变得尤为重要建议建立型知识结构，既有专业深度，又有一定的跨学科广度垂直方向上，深入掌握暖通专业T知识和模拟技术；水平方向上，拓展计算机、自动控制、能源经济等相关领域知识，形成综合优势总结与交流创新应用将所学知识应用于实际工程和创新实践技能掌握熟练操作模拟系统并解决实际问题知识理解全面掌握暖气管网的理论基础和计算方法通过系统学习，您已经从理论基础到实际应用，全面掌握了暖气管网模拟系统的核心内容这些知识和技能将显著提升您的专业能力和就业竞争力，为未来的工作和研究奠定坚实基础模拟技术的应用正日益广泛，成为工程设计、系统优化和智能运维的关键工具，掌握这一技术将使您站在行业发展前沿课程学习是一个双向过程，您的反馈对改进教学内容和方法至关重要欢迎分享您的学习体验、遇到的困难以及对课程的建议我们也鼓励学员之间的交流讨论，分享学习心得和应用案例，共同进步如有任何疑问，可在课后与教师进一步沟通，或通过在线平台参与讨论祝愿各位在专业道路上不断进步，取得更大成就！。