Расчетные исследования температурных полей ограждающих конструкций зданий

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.

1. Jezierski, 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/en14010056

2. Черноиван, 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: CPYESX

3. 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: SUJPEX

4. 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/buildings12030349

5. Kočí, 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/en16237719

6. Козлов, 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: GLXEUR

7. 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/buildings14123706

8. Семикин, 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: NXIDWK

9. 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: BIPYSM

10. 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: NVTJXW

11. 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/ma14237291

12. Крайнов, 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: JSPCJU

13. 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/buildings15071084

14. Цветков, 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: XFZSRD

15. 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: OQCXZQ