Исследования теплофизических параметров модульных фасадов

Введение. Приведен обзор литературы по подходам к разработке и испытаниям энергоэффективных модульных фасадных систем. Отмечено, что разработка методов проектирования модульных фасадов особенно актуальна в условиях экстремального климата, где теплотехнические характеристики являются основным параметром для улучшения.

Материалы и методы. Обзор литературы проведен с применением как российских, так и зарубежных источников. Использовались российские статьи из списка ВАК. Описывались зарубежные источники, проиндексированные в международных базах данных (MDPI, ScienceDirect, Wiley Online Library, SpringerLink и Scopus).

Результаты. Рассмотрены исследования J. Li и соавт. по выбору теплоизоляционных материалов, работа A. Scioti и соавт. по оптимизации узлов соединения и состава конструкционных смесей, а также работа X. Zou и соавт. о конструктивных решениях соединений, обеспечивающих сохранение заводской отделки. Для экспериментальной верификации S.P.B. Sousa и соавт. описали методы испытаний в динамических лабораторных условиях, а статья Z. Azkorra-Larrinaga и соавт. посвящена частично моделируемым натурным условиям.

Выводы. При выборе теплоизоляционных материалов наиболее эффективными считаются вакуумные изоляционные панели, они помогают снизить теплопотери примерно на 73–76 %, а также аэрогелевые покрытия с экономией около 43–49 %. В проектировании соединений модульных фасадов придумали использовать систему внутренних стяжек. Кроме того, как эффективное конструктивное решение, применяют S-образные соединительные профили, которые уменьшают перепад температуры между пенополистирольными панелями с 8 до 1,5 К. Для проверки модульных фасадных систем лучше всего сочетать лабораторные методы с натурными испытаниями.

1. Zou X., Huang J., Lu W., Shi Ju., Au S., Zhao Zh. et al. An Innovative Composite Wall Inner Tie System Applied to Reinforced Concrete Modular Integrated Construction // Buildings. 2024. Vol. 14. Issue 10. P. 3052. DOI: 10.3390/buildings14103052. EDN HVUWUM.

2. Al-Homoud M.S. Thermal bridges in building envelopes : a state-of-the-art review // Energy and Buildings. 2019. Vol. 200. Pp. 78–92.

3. Яковлев Н.А., Ватин Н.И. Тепловая неоднородность узлов соединений модульных ограждающих конструкций // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2025. № 5 (119). DOI: 10.4123/CUBS.119.7

4. Коркина Е.В. Основное соотношение для оценки энергосбережения при применении остекления с низкоэмиссионными покрытиями // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2025. № 4 (796). С. 132–137. DOI: 10.32683/0536-1052-2025-796-4-132-137. EDN TAXFPZ.

5. Jayathilaka R.D.W.W., Waidyasekara K.G.A.S., Sirimewan D.C. The impact of material and labour cost variables on contractors' budgeted cost // Proceedings of 10th World Construction Symposium 2022. 2022. Pp. 884–895. DOI: 10.31705/WCS.2022.71

6. Buijze J.A., Wright A.J. The potential for the Passive House standard in Longyearbyen — the High Arctic // Building Services Engineering Research and Technology. 2021. Vol. 42. Issue 3. Pp. 307–325. DOI: 10.1177/0143624421996989. EDN USMWAI.

7. Zohourian M., Pamidimukkala A., Kermanshachi Sh., Almaskati D. Modular construction : a comprehensive review // Buildings. 2025. Vol. 15. Issue 12. P. 2020. DOI: 10.3390/buildings15122020. EDN SRORGP.

8. Bagarić M., Banjad Pečur I., Milovanović B. Hygrothermal performance of ventilated prefabricated sandwich wall panel from recycled construction and demolition waste : A case study // Energy and Buildings. 2020. Vol. 206. P. 109573. DOI: 10.1016/j.enbuild.2019.109573. EDN HHTRHD.

9. Fraunhofer IBP. Integral evaluation of innovative building envelopes // Fraunhofer Publica. 2020.

10. Klyuev S.V., Ayubov N.A., Fomina E.V., Ageeva M.S., Klyuev A.V., Nedoseko I.V. Influence of carbon black additives and finely ground waste from stone wool production on characteristics of cement systems // Construction Materials and Products. 2025. Vol. 8. Issue 4. DOI: 10.58224/2618-7183-2025-8-4-8. EDN GXNOHH.

11. Гамаюнова О.С. Обоснование стоимости утеплителей от их теплофизических характеристик // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2019. № 1 (76). С. 19–29. DOI: 10.18720/CUBS.76.2. EDN MMSZFC.

12. Beskopylny A.N., Stel'makh S.A., Shcherban' E.M., Dolgov V., Beskopylny N., Elshaeva D. et al. Defects identification and crack depth determination in porous media on the brick masonry example using ultrasonic methods: numerical analysis and machine learning // Journal of Composites Science. 2025. Vol. 9. Issue 6. P. 267. DOI: 10.3390/jcs9060267. EDN QVVASO.

13. Mohammed M.A., Budaiwi I.M., Al-Osta M.A., Abdou A.A. Thermo-Environmental Performance of Modular Building Envelope Panel Technologies : a Focused Review // Buildings. 2024. Vol. 14. Issue 4. P. 917. DOI: 10.3390/buildings14040917. EDN FTPZKC.

14. Niazy D., Metwally E.A., Rifat M., Awad M.I., Elsabbagh A. A conceptual design of circular adaptive façade module for reuse // Scientific Reports. 2023. Vol. 13. Issue 1. P. 20552. DOI: 10.1038/s41598-023-47593-9. EDN ATKJHY.

15. Azkorra-Larrinaga Z., Romero-Antón N., Martín-Escudero K., Lopez-Ruiz G., Giraldo-Soto C. Evaluation of the Thermal Performance of Two Passive Facade System Solutions for Sustainable Development // Sustainability. 2023. Vol. 15. Issue 24. P. 16737. DOI: 10.3390/su152416737. EDN TNBMOV.

16. Salvalai G., Zhao F. Active prefabricated façade with building-integrated photovoltaic (APF-BIPV) technologies for high energy efficient building renovation: a systematic review of recent research advancements // Energy and Buildings. 2025. Vol. 348. P. 116440. DOI: 10.1016/j.enbuild.2025.116440. EDN PZLXXC.

17. Morganti L., Vandi L., Astudillo Larraz Ju., García-Jaca Ja., Navarro Muedra A., Pracucci A. A1–A5 Embodied Carbon Assessment to Evaluate Bio-Based Components in Façade System Modules // Sustainability. 2024. Vol. 16. Issue 3. P. 1190. DOI: 10.3390/su16031190. EDN HWEHDP.

18. Loizou L., Barati Kh., Shen X., Li B. Quantifying Advantages of Modular Construction: Waste Generation // Buildings. 2021. Vol. 11. Issue 12. P. 622. DOI: 10.3390/buildings11120622. EDN WZSCIH.

19. Mohtashami N., Fuchs N., Streblow R., Osterhage T., Müller D., Fotopoulou M. et al. State of the Art of Technologies in Adaptive Dynamic Building Envelopes (ADBEs) // Energies. 2022. Vol. 15. Issue 3. DOI: 10.3390/en15030829. EDN HPHOKN.

20. Fawaz M., Elgheznawy D., Nashaat B., Megahed N.A. Hybrid Façades: A Systematic Review of Integrating Vertical Greenery Systems with Advanced Façade Technologies // Sustainability. 2026. Vol. 18. Issue 6. P. 2882. DOI: 10.3390/su18062882. EDN ZDWCOF.

21. Li J., Lu S., Wang W., Huang J., Chen X., Wang J. Design and Climate-Responsiveness Performance Evaluation of an Integrated Envelope for Modular Prefabricated Buildings // Advances in Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 2018. Issue 1. DOI: 10.1155/2018/8082368

22. Kokaya D., Zaborova D., Koriakovtseva T. Environmental analysis of residential exterior wall construction in temperate climate // Magazine of Civil Engineering. 2023. No. 8 (124). DOI: 10.34910/MCE.124.10. EDN HNNOQM.

23. Loli A., Andersen R., Olesen B.W. A full-scale experimental setup for characterizing the thermal performance of building integrated vacuum insulation panels // Energy and Buildings. 2022. Vol. 274. P. 112432.

24. Arun Solomon A., Hemalatha G. Characteristics of expanded polystyrene (EPS) and its impact on mechanical and thermal performance of insulated concrete form (ICF) system // Structures. 2020. Vol. 23. Pp. 204–213. DOI: 10.1016/j.istruc.2019.10.019. EDN DDSMAP.

25. Bacher P., Madsen H. Identifying suitable models for the heat dynamics of buildings // Energy and Buildings. 2011. Vol. 43. Issue 7. Pp. 1511–1522. DOI: 10.1016/j.enbuild.2011.02.005

26. Sousa S.P.B., Teixeira H.C., Autretto G., Cárdenas V.V., Fantucci S., Favoino F. et al. Eco-Friendly Sandwich Panels for Energy-Efficient Façades // Sustainability. 2025. Vol. 17. Issue 15. P. 6848. DOI: 10.3390/su17156848. EDN KDOVTB.

27. Scioti A., De Fino M., Martiradonna S., Fatiguso F. Construction Solutions and Materials to Optimize the Energy Performances of EPS-RC Precast Bearing Walls // Sustainability. 2022. Vol. 14. Issue 6. DOI: 10.3390/su14063558. EDN QIKWWC.

28. Zaborova D., Musorina T. Environmental and energy-efficiency considerations for selecting building envelopes // Sustainability. 2022. Vol. 14. Issue 10. P. 5914. DOI: 10.3390/su14105914. EDN IXJBWJ.

29. Johnsen K.M., Lassen N., Havran J. Challenges and opportunities for modular housing in the Arctic // Polar Geography. 2021. Vol. 44. Issue 4. Pp. 265–282.

30. Lee Y., Ng E. Critical review of current understanding of passive façade design in residential buildings // Environmental Research: Infrastructure and Sustainability. 2024. Vol. 4. Issue 3. P. 032001. DOI: 10.1088/2634-4505/ad78fc. EDN RASCIW.

31. Danková A., Bielek B., Szabó D., Kaniková K., Šveda M. Twin Rooms — Experimental Facility for Research on Advanced Façades // Slovak Journal of Civil Engineering. 2024. Vol. 32. Issue 4. Pp. 19–30. DOI: 10.2478/sjce-2024-0022. EDN JCQUZU.

32. Noaman D.S., Moneer S.A., Megahed N.A., El-Ghafour Sh.A. Integration of active solar cooling technology into passively designed facade in hot climates // Journal of Building Engineering. 2022. Vol. 56. P. 104658. DOI: 10.1016/j.jobe.2022.104658. EDN MXUBGS.

33. Павлова М.О., Захаров В.А. Экспериментальные исследования фасадных конструкций // Промышленное и гражданское строительство. 2022. № 4. С. 43–50. DOI: 10.33622/0869-7019.2022.04.43-50. EDN ABLQSN.

34. Honic M., Kovacic I., Rechberger H. Improving the recycling potential of buildings through Material Passports (MP): An Austrian case study // Journal of Cleaner Production. 2019. Vol. 217. Pp. 787–797. DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.01.212

35. Mohammadhosseini H., Tahir M.M., Alrshoudi F., Alghamdi H., Alharbi Y.R., Alsaif A. et al. Durability and thermal properties of prepacked aggregate concrete reinforced with waste polypropylene fibers // Journal of Building Engineering. 2020. Vol. 32. P. 101723. DOI: 10.1016/j.jobe.2020.101723. EDN LEWMDB.

36. Maroy K., Steeman M., Van Den Bossche N. Air flows between prefabricated insulation modules and the existing façade: A numerical analysis of the adaption layer // Energy Procedia. 2017. Vol. 132. Pp. 885–890. DOI: 10.1016/j.egypro.2017.09.695

37. Pittau F., Lumia G., Heeren N., Iannaccone G., Habert G. Retrofit as a carbon sink: The carbon storage potentials of the EU housing stock // Journal of Cleaner Production. 2019. Vol. 214. Pp. 365–376. DOI: 10.1016/j.jclepro.2018.12.304

38. Eberhardt L.Ch.M., Birkved M., Birgisdottir H. Building design and construction strategies for a circular economy // Architectural Engineering and Design Management. 2022. Vol. 18. Issue 2. Pp. 93–113. DOI: 10.1080/17452007.2020.1781588. EDN UJRDEO.

39. Teng Y., Li K., Pan W., Ng T. Reducing building life cycle carbon emissions through prefabrication: A case study of a high-rise residential building in Hong Kong // Sustainability. 2018. Vol. 10. Issue 3. P. 886.

40. Guerra B.C., Leite F. Circular economy in the construction industry: An overview of United States stakeholders' awareness, major challenges, and enablers // Resources, Conservation and Recycling. 2021. Vol. 170. P. 105617. DOI: 10.1016/j.resconrec.2021.105617. EDN SPAAHA.

41. Fokaides P.A., Jurelionis A., Gineika A. A review of the thermal performance of vacuum insulation panels and their applications in the building sector // Energy and Buildings. 2014. Vol. 70. Pp. 198–210.

42. Gennaro G., Favoino F., Goia F., Michele G.De., Perino M. Calibration of DSF model for real-time control // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 2069. P. 012027. DOI: 10.1088/1742-6596/2069/1/012027

43. Soares J., Oliveira A. Numerical simulation of a hybrid CSP/Biomass 5 MWel power plant // AIP Conference Proceedings. 2017. Vol. 1850. P. 110014. DOI: 10.1063/1.4984488

44. Attia S., Bilir S., Safy T., Struck C., Loonen R., Goia F. Current trends and future challenges in the performance assessment of adaptive façade systems // Energy and Buildings. 2018. Vol. 179. Pp. 165–182. DOI: 10.1016/j.enbuild.2018.09.017

45. Elghazi Y., Elshafei G. Green building envelope: A comparative analysis of vertical greenery systems and green roofs // Alexandria Engineering Journal. 2022. Vol. 61. Issue 9. Pp. 7269–7280.

46. Campelo R.P., da Silva L.R.R. Passive façade systems for energy efficiency in buildings : a systematic review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2022. Vol. 157. P. 112044.

47. Liu Z., Li J., Zhai Z.J. A review of the application of modular building in different climate zones // Journal of Building Engineering. 2023. Vol. 72. P. 106652.

48. Kim D., Lee S. Bibliometric analysis of research trends in modular construction from 2010 to 2024 // Automation in Construction. 2024. Vol. 162. P. 105378.

49. Gorse C., Johnston D., Boukhanouf R. The economic viability of passive house in challenging climates // Energy Policy. 2020. Vol. 147. P. 111826.

50. Van Schilt I.M., Kwakkel J.H., Mense J.P., Verbraeck A. A simulation-based approach for reconstructing a diverse set of supply chain models with sparse data using a quality diversity algorithm // Simulation Modelling Practice and Theory. 2026. Vol. 146. P. 103216. DOI: 10.1016/j.simpat.2025.103216. EDN JYHAZF.