Development of a Methodology for Determining the Best Option for the Route of the Heat Network at the Initial Design Stage
Authors: Чуйкина А. А. 
Published: September 2021

Постановка задачи. Выбор наилучшего варианта трассы тепловой сети на начальном этапе проектирования является сложной многофакторной задачей, кроме того, ввиду отсутствия ряда необходимых конструктивных расчетов ее решение сопровождается ограниченностью набора исходных данных. Таким образом, становится актуальной разработка новой методики проектирования оптимальной трассы системы теплоснабжения, учитывающей качественные и количественные характеристики рассматриваемого объекта. Результаты. Разработана математическая модель обобщенного аддитивного векторного критерия оптимальности, учитывающая материалоемкость тепловой сети, ее надежность, время строительства, годовые тепловые потери, оборот теплоты и дисперсию температуры у потребителя. Предложен способ определения наилучшего варианта трассы тепловой сети на начальном этапе проектирования путем совместного решения задачи оптимизации методами векторной оптимизации и матричного обобщения. Отмечена целесообразность совместного применения методов попарного сравнения и векторной оптимизации при решении рассматриваемой задачи. Выводы. Важной характеристикой разработанной математической модели обобщенного критерия является возможность получения более точного решения рассматриваемой оптимизационной задачи при неравномерным распределении тепловой нагрузки посредством смещенной оценки дисперсии температуры у потребителей. Совместное применение методов матричного обобщения, попарного сравнения и векторной оптимизации позволяет повысить точность расчета при решении оптимизационной задачи выбора наилучшей трассы тепловой сети.

Statement of the problem. Choosing the best option for the route of the thermal network at the initial stage of design is a complex multifactorial task, in addition, due to the lack of a number of necessary design calculations, its solution is accompanied by a limited set of initial data. Thus, it becomes relevant to develop a new methodology for designing the optimal route of the heat supply system, taking into account the qualitative and quantitative characteristics of the object under consideration. Results. A mathematical model of a generalized additive vector optimality criterion has been developed, taking into account the material consumption of the heat network, its reliability, construction time, annual thermal losses, heat turnover and temperature dispersion at the consumer. A method is proposed for determining the best option for the route of a thermal network at the initial design stage by jointly solving the optimization problem using vector optimization and matrix generalization methods. The expediency of the joint application of the methods of pairwise comparison and vector optimization in solving the problem under consideration is noted. Conclusions. An important characteristic of the developed mathematical model of the generalized criterion is the possibility of obtaining a more accurate solution to the optimization problem under consideration with an uneven distribution of the heat load by means of a biased estimate of the temperature variance among consumers. The combined application of the methods of matrix generalization, pairwise comparison and vector optimization can improve the accuracy of the calculation when solving the optimization problem of choosing the best route of the thermal network.