El modelo económico prevalente de alta energía, alta contaminación y altas emisiones ha llevado a desafíos significativos de contaminación del aire en los últimos años. El sector industrial en la región de Beijing-Tianjin-Hebei (BTH) es una fuente notable de contaminantes atmosféricos, siendo las fuentes de calor industrial (IHS) los principales contribuyentes a esta contaminación. Gestionar eficazmente las emisiones de estas fuentes es fundamental para lograr los objetivos de control de la contaminación del aire en la región. Se propuso un nuevo modelo de tres etapas utilizando datos a largo plazo de múltiples fuentes para estimar las concentraciones de material particulado (PM) delicado en la atmósfera causadas por las IHS. En la primera etapa, se utilizó un algoritmo de crecimiento de regiones para identificar las áreas de radiación de las IHS. En la segunda y tercera etapas, basándose en un procedimiento de descomposición de tendencias estacionales basado en Loess (STL), regresión lineal múltiple y modelos U-convLSTM, se eliminaron las concentraciones de PM relacionadas con las IHS causadas por condiciones meteorológicas y antropogénicas utilizando datos a largo plazo de 2012 a 2021. Finalmente, este estudio analizó las variaciones espaciales y temporales en las concentraciones de PM relacionadas con las IHS en la región de BTH. Los hallazgos revelan que las concentraciones de PM en las áreas de radiación de las IHS eran más altas que en las áreas de fondo, con aproximadamente el 33.16% atribuible a las actividades de las IHS. Se observó una tendencia a la baja en las concentraciones de PM relacionadas con las IHS. Los análisis estacionales y espaciales indicaron concentraciones más altas en la región del sur, densamente industrializada, particularmente durante el otoño y el invierno. Además, un estudio de caso en el condado de She en Handan demostró fluctuaciones dinámicas en las concentraciones de PM relacionadas con las IHS, con reducciones notables durante períodos de inactividad industrial. Nuestros resultados se alinearon estrechamente con estudios previos y las operaciones reales de las IHS, mostrando fuertes correlaciones positivas con índices industriales relacionados. Los resultados de este estudio son teórica y prácticamente significativos para comprender y abordar la calidad del aire regional causada por las IHS, contribuyendo positivamente a la mejora de la calidad ambiental regional y al desarrollo industrial sostenible.