vestniktgasuВестник Томского государственного архитектурно-строительного университетаVestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture1607-18592310-0044Tomsk State University of Architecture and Building10.31675/1607-1859-2026-28-3-191-202HRWYEEvestniktgasu-2546Research ArticleСТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯBUILDING AND CONSTRUCTIONРасчетные исследования температурных полей ограждающих конструкций зданийTemperature Field Analysis of Enclosing StructuresЗубаревК. П.ZubarevK. P.

Кирилл Павлович Зубарев, канд. техн. наук, доцент; ст. научный сотрудник; доцент, ведущий научный сотрудник

129337, г. Москва, Ярославское шоссе, 26

127238, г. Москва, Локомотивный проезд, 21

117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6

Kirill P. Zubarev, PhD, A/Professor

26, Yaroslavskoe Road, 129337, Moscow

21, Lokomotivnyi Ave., 127238, Moscow

6, Miklukho-Maklay Str., 117198, Moscow

zubarevkirill93@mail.ruДобшицВ. Л.DobshitsV. L.

Виктор Львович Добшиц, аспирант

117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6

Victor L.Dobshits, Research Assistant

6, Miklukho-Maklay Str., 117198, Moscow

89153383886@mail.ruКазунинВ. В.KazuninV. V.

Вячеслав Владимирович Казунин, аспирант

117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6

Vyacheslav V. Kazunin, Research Assistant

6, Miklukho-Maklay Str., 117198, Moscow

kvv-vyacheslav@yandex.ruГаранянЛ. Г.GaranyanL. G.

Левон Гарегинович Гаранян, аспирант

117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6

Levon G. Garanyan, Research Assistant

6, Miklukho-Maklay Str., 117198, Moscow

Levongaranyan@yandex.ruСинельниковаД. С.SinelnikovaD. S.

Синельникова Дарья Сергеевна, студентка, лаборант-исследователь

117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6

Darya S. Sinelnikova, Student

6, Miklukho-Maklay Str., 117198, Moscow

aap86758@mail.ruНациональный исследовательский Московский государственный строительный университет ; Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук ; Российский университет дружбы народовРоссияNational Research Moscow State University of Civil Engineering ; Research Institute of Building Physics RAACS ; RUDN UniversityRussian FederationРоссийский университет дружбы народовРоссияRUDN UniversityRussian Federation202616072026283191202Copyright © Зубарев К.П., Добшиц В.Л., Казунин В.В., Гаранян Л.Г., Синельникова Д.С., 20262026Зубарев К.П., Добшиц В.Л., Казунин В.В., Гаранян Л.Г., Синельникова Д.С.Zubarev K.P., Dobshits V.L., Kazunin V.V., Garanyan L.G., Sinelnikova D.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.tsuab.ru/jour/article/view/2546

В статье представлен обзор современных методов математического моделирования температурных полей ограждающих конструкций зданий.

Актуальность исследования обусловлена необходимостью повышения энергетической эффективности строительных объектов, поскольку традиционные аналитические методы не позволяют в полной мере учитывать сложную геометрию узлов, неоднородность материалов, влияние влажности и конвекцию.

Цель работы: провести обзор литературы по исследованиям в области изучения температурных полей ограждающих конструкций зданий.

Были проанализированы российские и зарубежные источники, посвященные применению специализированных программных комплексов, таких как COSMOS DesignStar и COMSOL Multiphysics. Рассмотрены подходы к моделированию сложных узлов примыканий, учету совместного тепловлагопереноса в пористых материалах (на примере газобетона), а также методы оценки конвективного теплообмена в вентилируемых прослойках и нестационарных процессов в грунтовых массивах.

Результаты обзора показывают, что использование численных методов (конечных элементов, конечных разностей) и комбинированных моделей позволяет с высокой достоверностью прогнозировать зоны риска образования конденсата и промерзания, оптимизировать толщину теплоизоляции и снижать эксплуатационные затраты. Сделан вывод о высокой эффективности математического моделирования.

The article provides an overview of advanced mathematical modeling methods of temperature fields of enclosing structures. The relevance of the study is due to the need to increase the energy efficiency of construction sites, since traditional analytical methods do not fully consider the geometry of nodes, heterogeneity of materials, humidity and convection.

Purpose

Purpose: The purpose is the literature review in the field of temperature fields of enclosing structures.

Methodology

Methodology: Russian and foreign research into specialized software, such as COSMOS DesignStar and COMSOL Multiphysics, are analyzed. Considered are approaches to modeling complex junctions, accounting for joint heat and moisture transfer in porous materials (aerated concrete) and evaluation of convective heat transfer in ventilated layers and non-stationary processes in groundwater.

Research findings

Research findings: It is shown that numerical methods (finite elements, finite differences) and combined models allow predicting condensation and freezing with high reliability, optimizing the thickness of thermal insulation and reducing operating costs. The high efficiency of mathematical modeling is shown as a tool to design energy-efficient buildings, taking into account complex physical processes.

температурные поляограждающие конструкцииматематическое моделированиетеплопереноснестационарная теплопроводностьэнергоэффективность зданийчисленные методыtemperature fieldbuilding envelopemathematical modelingheat transfernon-stationary heat conductionenergy efficiencynumerical methodsReferencesJezierski, W., Sadowska, B., Pawłowski, K. Impact of Changes in the Required Thermal Insulation of Building Envelope on Energy Demand, Heating Costs, Emissions, and Temperature in Buildings // Energies. 2021. V. 14. I. 1. Art. 56. https://doi.org/10.3390/en14010056Jezierski, W., Sadowska, B., Pawłowski, K. Impact of Changes in the Required Thermal Insulation of Building Envelope on Energy Demand, Heating Costs, Emissions, and Temperature in Buildings. Energies. 2021; 14(1): 56. DOI: https://doi.org/10.3390/en14010056Черноиван, В.Н., Торхова, А.В., Черноиван, Н.В., Новосельцев, В.Г. Предложения по нормированию сопротивления теплопередаче утепленных стен жилых зданий в Республике Беларусь // Вестник МГСУ. 2021. Т. 16. № 7. С. 828–837. DOI: 10.22227/1997-0935.2021.7.828-837. EDN: CPYESXChernoivan, V.N., Torkhova, A.V., Chernoivan, N.V., Novoseltsev, V.G. Standardization Proposals for Heat Transfer Resistance of Insulated Walls of Residential Buildings in Belarus. Vestnik MGSU. 2021; 16(7): 828–837. DOI: 10.22227/1997-0935.2021.7.828-837. EDN: CPYESX (In Russian)Вытчиков, Ю.С., Вытчиков, А.Ю., Сапарёв, М.Е., Чулков, А.А. Особенности расчета расхода тепла на отопление энергоэффективных зданий // Градостроительство и архитектура. 2021. Т. 11. № 4 (45). С. 66–71. DOI: 10.17673/Vestnik.2021.04.8. EDN: SUJPEXVytchikov, Yu.S., Vytchikov, A.Yu., Saparev, M.E., Chulkov, A.A. Heat Consumption Analysis for Heating of Energy-Efficient Building. Gradostroitel'stvo i arkhitektura. 2021; 11(4 (45)): 66–71. DOI: 10.17673/Vestnik.2021.04.8. EDN: SUJPEX (In Russian)Ponechal, R., Barňák, P., Ďurica, P. Comparison of Simulation and Measurement in a ShortTerm Evaluation of the Thermal Comfort Parameters of an Office in a Low-Carbon Building // Buildings. 2022. V. 12. I. 3. Art. 349. https://doi.org/10.3390/buildings12030349Ponechal, R., Barňák, P., Ďurica, P. Comparison of Simulation and Measurement in a ShortTerm Evaluation of the Thermal Comfort Parameters of an Office in a Low-Carbon Building. Buildings. 2022; 12(3): 349. https://doi.org/10.3390/buildings12030349Kočí, J., Maděra, J., Khmurovska, Y., Štemberk, P., Černý, R. A Fuzzy Logic Concept for Predicting the Seasonal Thermal Performance of Building Envelopes Based on Structural and Geographical Parameters // Energies. 2023. V. 16. I. 23. Art. 7719. https://doi.org/10.3390/en16237719Kočí, J., Maděra, J., Khmurovska, Y., Štemberk, P., Černý, R. A Fuzzy Logic Concept for Predicting the Seasonal Thermal Performance of Building Envelopes Based on Structural and Geographical Parameters. Energies. 2023;16(23): 7719. https://doi.org/10.3390/en16237719Козлов, В.В., Тимирханов, Л.Р. Проблемы назначения нормативных требований к приведенному сопротивлению теплопередаче ограждающих конструкций // Известия вузов. Строительство. 2022. № 4 (760). С. 67–74. DOI: 10.32683/0536-1052-2022-760-4-67-74. EDN: GLXEURKozlov, V.V., Timirkhanov, L.R. Problems of Establishing Regulatory Requirements for the Reduced Heat Transfer Resistance of Enclosing Structures. Izvestiya vuzov. Stroitel'stvo. 2022; 4(760): 67–74. DOI: 10.32683/0536-1052-2022-760-4-67-74. EDN: GLXEUR (In Russian)Rendu, M., Le Dréau, J., Salagnac, P., Doya, M. Influence of Boundary Conditions on the Estimation of Thermal Properties in Insulated Building Walls // Buildings. 2024. V. 14. I. 12. Art. 3706. https://doi.org/10.3390/buildings14123706Rendu, M., Le Dréau, J., Salagnac, P., Doya, M. Influence of Boundary Conditions on the Estimation of Thermal Properties in Insulated Building Walls. Buildings. 2024; 14(12): 3706. https://doi.org/10.3390/buildings14123706Семикин, П.В., Должиков, В.Н., Бацунова, Т.П. Натурное обследование и теплотехнический расчет термически неоднородных ограждающих конструкций зданий // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2021. № 5 (749). С. 97–106. DOI: 10.32683/0536-1052-2021-749-5-97-106. EDN: NXIDWKSemikin, P.V., Dolzhikov, V.N., Batsunova, T.P. Field Survey and Engineering Calculation of Thermally Inhomogeneous Enclosing Structures. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Stroitel'stvo. 2021; 5(749): 97–106. DOI: 10.32683/0536-1052-2021-749-5-97-106. EDN: NXIDWK (In Russian)Саргсян, С.В., Агафонова, В.В. Учет влияния неоднородностей в стеновой панели на величину сопротивления теплопередаче // Вестник МГСУ. 2024. Т. 19. № 4. С. 631–644. DOI: 10.22227/1997-0935.2024.4.631-644. EDN: BIPYSMSargsyan, S.V., Agafonova, V.V. Influence of Wall Panel Inhomogeneities on Heat Transfer Resistance. Vestnik MGSU. 2024; 19(4): 631–644. DOI: 10.22227/1997-0935.2024.4.631-644. EDN: BIPYSM (In Russian)Вытчиков, Ю.С., Беляков, И.Г., Сапарёв, М.Е. Оценка теплозащитных характеристик строительных ограждающих конструкций здания гостиницы мужского монастыря // Градостроительство и архитектура. 2021. Т. 11. № 4 (45). С. 72–80. DOI: 10.17673/Vestnik.2021.04.9. EDN: NVTJXWVytchikov, Yu.S., Belyakov, I.G., Saparev, M.E. Thermal Protection of Enclosing Structures of Men's Monastery Hotel Building. Gradostroitel'stvo i arkhitektura. 2021; 11(45): 72–80. DOI: 10.17673/Vestnik.2021.04.9. EDN: NVTJXW (In Russian)Mukin, D., Valdaytseva, E., Turichin, G., Vildanov, A. An Extended Analytical Solution of the Non-Stationary Heat Conduction Problem in Multi-Track Thick-Walled Products during the Additive Manufacturing Process // Materials. 2021. V. 14. I. 23. Art. 7291. https://doi.org/10.3390/ma14237291Mukin, D., Valdaytseva, E., Turichin, G., Vildanov, A. An Extended Analytical Solution of the Non-Stationary Heat Conduction Problem in Multi-Track Thick-Walled Products during the Additive Manufacturing Process. Materials. 2021; 14(23): 7291. https://doi.org/10.3390/ma14237291Крайнов, Д.В., Масленников, И.А. К вопросу определения теплопотерь через стену в грунте // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2022. № 4 (62). С. 96–107. DOI: 10.52409/20731523_2022_4_96. EDN: JSPCJUKrainov, D.V., Maslennikov, I.A. On Heat Loss through a Wall in Soil. Izvestiya Kazanskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. 2022; 4(62): 96–107. DOI: 10.52409/20731523_2022_4_96. EDN: JSPCJU (In Russian)Chen, Y., Mao, C., Chen, G., He, Y. Impact of Moisture Migration on Heat Transfer Performance at Vertical Joints of ‘One-Line’ Sandwich Insulation Composite Exterior Walls // Buildings. 2025. V. 15. I. 7. Art. 1084. https://doi.org/10.3390/buildings15071084Chen, Y., Mao, C., Chen, G., He, Y. Impact of Moisture Migration on Heat Transfer Performance at Vertical Joints of ‘One-Line’ Sandwich Insulation Composite Exterior Walls. Buildings. 2025; 15(7): 1084. https://doi.org/10.3390/buildings15071084Цветков, Н.А., Толстых, А.В., Дорошенко, Ю.Н., Абдулин, А.А. Взаимосвязанный теплои массоперенос в наружной стене из газобетона со слоями штукатурного раствора на ее поверхностях // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2025. Т. 27. № 3. С. 208–219. DOI: 10.31675/1607-1859-2025-27-3-208-219. EDN: XFZSRDTsvetkov, N.A., Tolstykh, A.V., Doroshenko, Yu.N., Abdulin, A.A. Correlation Between Heat and Mass Transfer in Foam Concrete External Wall Covered with Plaster Mortar. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta – Journal of Construction and Architecture. 2025; 27 (3): 208–219. DOI: 10.31675/1607-1859-2025-27-3-208-219. EDN: XFZSRD (In Russian)Окунев, А.Ю., Левин, Е.В. Моделирование нестационарного теплообмена через ограждающие конструкции с легкими вентилируемыми фасадами и кровлями // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2025. Т. 27. № 1. С. 142–156. DOI: 10.31675/1607-1859-2025-27-1-142-156. EDN: OQCXZQOkunev A.Yu., Levin E.V. Modeling of Unsteady Heat Transfer through Building Envelopes with Light Ventilated Facades and Roofs. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturnostroitel'nogo universiteta – Journal of Construction and Architecture. 2025; 27(1): 142–156. https://doi.org/10.31675/1607-1859-2025-27-1-142-156. EDN: OQCXZQ (In Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.