Кирилл Павлович Зубарев — кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры общей и прикладной физики, доцент кафедры информатики и прикладной математики; старший научный сотрудник лаборатории строительной теплофизики; доцент кафедры технологий строительства и конструкционных материалов, ведущий научный сотрудник научного центра техники и технологий строительства
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; 127238, г. Москва, Локомотивный проезд, д. 21; 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6
Kirill P. Zubarev — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department of General and Applied Physics, Associate Professor of the Department of Computer Science and Applied Mathematics; senior researcher at the Laboratory of Building Thermal Physics; Associate Professor at the Department of Construction Technology and Structural Materials, leading researcher of the Scientific Center of Engineering and Construction Technologies
26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337; 21 Lokomotivny proezd, Moscow, 127238;6 Miklukho-Maklaya st., Moscow, 117198
Михаил Валерьевич Емельянов — кандидат технических наук, доцент кафедры информационных систем, технологий и автоматизации в строительстве
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26
Mikhail V. Emelianov — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Information Systems, Technologies and Automation in Construction
26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337
Юлия Александровна Сапронова — лаборант-исследователь Научно-образовательного центра компьютерного моделирования уникальных зданий, сооружений и комплексов им. А.Б. Золотова
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26
Yulia A. Sapronova — laboratory research assistant at the A.B. Zolotov Scientific and Educational Center for Computer Modeling of Unique Buildings, Structures, and Complexes
26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337
Виктор Львович Добшиц — аспирант кафедры технологий строительства и конструкционных материалов
117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6
Victor L. Dobshits — postgraduate student of the Department of Construction Technologies and Structural Materials
6 Miklukho-Maklaya st., Moscow, 117198
Никита Юрьевич Заварзин — аспирант кафедры технологий строительства и конструкционных материалов
117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6
Nikita Yu. Zavarzin — postgraduate student of the Department of Construction Technologies and Structural Materials
6 Miklukho-Maklaya st., Moscow, 117198
Вячеслав Владимирович Казунин — аспирант кафедры технологий строительства и конструкционных материалов
117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6
Vyacheslav V. Kazunin — postgraduate student of the Department of Construction Technologies and Structural Materials
6 Miklukho-Maklaya st., Moscow, 117198
Введение. Приведен обзор литературы по способам математического моделирования стационарных и нестационарных температурных полей ограждающих конструкций зданий. Показано, что температурное состояние ограждения влияет на энергосбережение и энергоэффективность здания. Разработка методов расчета температурного режима особенно актуальна в условиях появления новых конструктивных решений и теплоизоляционных материалов, например применения фазопереходных материалов, использования зданий с нулевым энергопотреблением и рассмотрения вопросов зеленого строительства.
Материалы и методы. Использованы российские и зарубежные источники, в частности российские статьи из списка ВАК, диссертации кандидатов технических наук. Проанализированы зарубежные источники, проиндексированные в международных базах данных (Scopus и Web of Science).
Результаты. Отмечена работа А.В. Колесниковой, в которой рассматривается физико-математическая модель для описания нестационарного двухмерного теплопереноса в неоднородном фрагменте. Приведена работа Л.А. Пульдас с исследованием многофакторной теплофизической модели, в которой учитывались многослойность конструкций, нестационарность процессов, наличие влаги и газовых сред. Представлен подход Т.А. Мирошниченко, который решает задачу о влиянии цилиндрического коннектора на тепловое состояние трехслойной ограждающей конструкции в цилиндрической системе координат. Изучены математическая модель и программное обеспечение Н.С. Котляровой, позволяющие определить трехмерное температурное поле и дополнительные тепловые потери.
Выводы. Оптимальным способом определения температурного поля ограждающей конструкции здания является использование нелинейного двухмерного или трехмерного нестационарного уравнения теплопроводности. При сложной геометрии объекта возможно разбить пространственно-временную область на ряд подобластей со своими граничными условиями. При совмещенной задаче можно добавить к уравнению теплопроводности ряд уравнений, например уравнения переноса водяного пара, воздуха, воды, льда.
Introduction. This paper provides a literature review on methods for mathematically modelling steady-state and transient temperature fields in building envelopes. It is demonstrated that the thermal state of the envelope affects the energy conservation and energy efficiency of a building. It is noted that the development of temperature calculation methods is particularly relevant given the emergence of new design solutions and thermal insulation materials, such as the use of phase-change materials, the development of zero-energy buildings, and the consideration of green building.
Materials and methods. The literature review was written using both Russian and international sources. Russian papers from the Higher Attestation Commission (HAC) list and dissertations by candidates of technical sciences (PhD) were used. International sources indexed in international databases (Scopus and Web of Science) were also included.
Results. The paper describes the work of A.V. Kolesnikova, which considers a physical and mathematical model for describing non-stationary two-dimensional heat transfer in a heterogeneous fragment. The paper of L.A. Puldas is presented, examining a multifactor thermophysical model that takes into account the multi-layered nature of structures, the non-stationarity of processes, and the presence of moisture and gaseous media. The approach of T.A. Miroshnichenko, which solves the problem of the influence of a cylindrical connector on the thermal state of a three-layer enclosing structure in a cylindrical coordinate system, is considered. The mathematical model and software of N.S. Kotlyarova, allowing one to determine the three-dimensional temperature field and additional heat losses, are studied.
Conclusions. The optimal way to determine the temperature field of a building’s enclosing structure is to use a nonlinear two-dimensional or three-dimensional transient heat equation. For complex object geometry, it is possible to divide the spatiotemporal domain into a number of subdomains with their own boundary conditions. For a combined problem, it is possible to supplement the heat equation with other equations, such as the equations for the transport of water vapor, air, water, and ice.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.