集中供热系统在国内发展迅速,是我国建筑用能的重要组成部分。为实现我国CO2排放量在2030年前达到碳达峰、2060年前实现碳中和的目标,应积极响应国家节能减排的号召,提高集中供热系统的运行效率并降低供热管网的散热损失。而集中供热系统运行时应将管网自身的蓄热能力和延时特性考虑在内,通过建立集中供热管网动态模型来对集中供热系统控制策略进行优化。在这种背景下,本文致力于建立一种能在实际工程应用中进行推广的一级供热管道热损失计算及热量传输动态模型,达到“按需供热”的目的。首先,本文以哈尔滨市某集中供热管段的实测数据作为模拟的依据,基于Solid Works软件建立直埋供热管道与周围土壤、空气环境的三维模型,并利用Flow Simulation插件对供回水管道与土壤的传热过程进行模拟,分析直埋供热管道的传热过程并计算稳态工况下供、回水管道的散热损失。与一维简化理论方法相比,通过三维仿真模拟对供回水管道散热损失进行计算不仅可以将供、回水管道周围土壤温度分布考虑在内,也充分考虑了管道不同结构层材料的蓄热性质对管道热损失的影响,进一步提高了双管直埋管道热损失计算的精确度。其次,以三维仿真模拟计算为基础,分析室外温度、覆土深度、供回水管道水平净距、保温层厚度、管径等因素对直埋供热管道热损失的影响。由模拟结果可发现,管道热损失随室外温度下降呈现线性上升趋势;覆土深度、管道保温层厚度和管径的选择在一定程度上也会影响直埋管道的热损失;当供、回水管道外表面间距在1m以内时,供水管道热损失的变化幅度明显小于回水管道。然后,整理通用的供热管道散热损失计算公式并在相同条件下将直埋管道散热损失的仿真模拟结果与一维理论方法计算结果进行对比。选取供、回水管道热损失的一维计算结果作为初始输入变量,选取供、回水管道热损失的三维模拟结果作为输出变量,基于最小二乘法原理对直埋管道热损失一维简化理论公式进行修正。在上述直埋供热管道热损失一维理论修正模型的基础上,考虑管道自身的蓄热性能,利用集总参数法建立一级供热管道动态数学模型,分析供水管道在质调节和量调节两种不同供热调节方式下的出口水温动态变化规律和管道出口水温延迟时间的影响因素。质调节时管道入口水温发生变化,量调节时管内流量发生变化。由模拟结果可知,入口水温突变对管道各结构层及出口水温的影响远大于流量突变。入口水温变化的幅度越大,管道各结构层温度达到稳定所经历的过渡时间越长,出口水温达到稳定所经历的延迟时间也越长。同时,管道出口水温延迟时间主要与管长、管径以及保温层厚度等因素有关。本研究提高了双管直埋供热管道热损失计算的准确度,为直埋供热管道的设计提出合理建议,同时管道热量传输动态特性的研究对推动集中供热系统运行精细化调节也具有重要指导意义。