ТЕРМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЕРТИКАЛЬНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ С УЧЕТОМ ТЕПЛОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

НАУЧНАЯ СТАТЬЯ / RESEARCH PAPER УДК 624.02:536.3

DOI: 10.22227/1997-0935.2023.7.1039-1054

Термическая оценка вертикальных ограждающих конструкций с учетом тепловых воздействий

Адхам Иминжанович Гиясов, Егор Вадимович Карасёв

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет

(НИУ МГСУ); г. Москва, Россия

АННОТАЦИЯ

Введение. Тенденция увеличения температуры отмечается не только в городах южного региона Российской Федерации, но и в мире, что обусловлено проблемой глобального потепления. Выявление значений тепловых воздействий на здания и сооружения в аспекте повышения энергоэффективности зданий является приоритетным. Материалы и методы. Методика расчета представлена в виде формульной математической модели и числового метода с помощью программного комплекса. Объект исследования — жилое здание с конструкцией каркасной системы и рамной схемой. Ограждающие конструкции выполнены из газобетонных блоков с устройством мокрого и вентилируемого фасада.

Результаты. Представлены качественные и количественные итоги исследования в виде графических расчетов. Получены результаты энергоаудита ограждающих конструкций в условиях нагружений тепловыми воздействиями. Установлены зависимости температуры между поверхностью снаружи ограждающей конструкции и внутри. Определены критические температуры на поверхности ограждающих конструкций снаружи помещения, при которых на поверхности внутри наблюдаются неблагоприятные условия. Решены задачи в области определения угрозы внешних тепловых факторов на ограждающие конструкции с учетом их уязвимых частей при применении двух методов борьбы с тепловыми нагрузками в условиях нестационарной теплопередачи. ^ п

Выводы. Разработан порядок расчета с применением метода конечных элементов при помощи программного ком- ® Ф плекса в условиях тепловых воздействий на ограждающие конструкции, который позволяет прогнозировать температурные сдвиги на поверхности стены внутри помещения. Проведен сравнительный анализ достоинств и недостатков рекомендуемых конструкций, применяемых для конструирования оболочки здания. Выявлены условия повышения _ энергоэффективности при применении двух методов борьбы с тепловыми нагрузками в условиях нестационарной д 3 теплопередачи, разработаны рекомендации для повышения энергоэффективности ограждающих конструкций. 5) С

? у

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: здание, помещение, стена, фасад, температура, энергоэффективность, микроклимат, ма- < — териал с изменяемым фазовым состоянием (МИФС), вентилируемый фасад, лучистая энергия солнца, тепловое о М воздействие ^ <

< 9

Благодарности. Исследование проводилось в соответствии с планом научно-исследовательской работы кафедры 0 7

t о

iH

k s

7

I

О

проектирования зданий и сооружений НИУ МГСУ «Функция, конструкция и среда в архитектуре зданий» в аспекте проблемы «Тепловая безопасность в изменении климата». 1 з

о <

ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ: Гиясов А.И., Карасёв Е.В. Термическая оценка вертикальных ограждающих конструк- < р ций с учетом тепловых воздействий // Вестник МГСУ 2023. Т. 18. Вып. 7. С. 1039-1054. DOI: 10.22227/1997- 0 О

0935.2023.7.1039-1054 ^ <

^ -

с М

Автор, ответственный за переписку: Адхам Иминжанович Гиясов, [email protected]. Я 2

0 2

о 0 < -

о 0

Thermal assessment of vertical enclosing structures taking into account C g

thermal effects

CD CD

Adham I. Giyazov, Egor V. Karasev

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU); l O

Moscow, Russian Federation m i

5 i

ABSTRACT

<D

00

Ю DO

■ B"

Introduction. The hot and unfavorable climate, affecting both the person and the building as a whole, increases more and

more every year. This trend of temperature increase is noted not only in the cities of the southern region of the Russian s у

Federation, but also in the world, which is caused by the problem of global warming. Identification of the values of thermal § К

effects on buildings and structures in the aspect of increasing the energy efficiency of buildings is a priority. 7 7

Materials and methods. The calculation method is presented in the form of a formulaic mathematical model and a numeri- 2 2

cal method using a software package. The object of the study is a residential building with a frame system construction о О

and frame scheme. Enclosing structures are made of aerated concrete blocks with the device of wet and ventilated facade. 3 3 Results. Qualitative and quantitative results of the study are presented in the form of graphical calculations. The results

© А.И. Гиясов, Е.В. Карасёв, 2023 1039

Распространяется на основании Creative Commons Attribution Non-Commercial (CC BY-NC)

of the energy audit of enclosing structures under conditions of loading by thermal influences are obtained. Temperature dependences between the surface outside of the envelope and inside are established. Critical temperatures on the surface of enclosing structures outside the room at which unfavorable conditions are observed on the surface inside are determined. Problems in the field of determining the threat of external thermal factors on the enclosing structures taking into account their vulnerable parts in the application of two methods of thermal loads control in the conditions of unsteady heat transfer have been solved.

Conclusions. A calculation procedure using the finite element method by means of a software package under conditions of thermal effects on the enclosing structures has been developed, which allows to predict the temperature shifts on the wall surface inside the room. A comparative analysis of the advantages and disadvantages of the recommended structures used for building envelope design is carried out. The conditions for energy efficiency improvement in the application of two methods of thermal load control under unsteady heat transfer conditions have been identified, and recommendations for improving the energy efficiency of building envelope structures have been developed.

KEYWORDS: building, room, wall, facade, temperature, energy efficiency, microclimate, phase change material (MIFS), ventilated facade, solar radiant energy, thermal effect

Acknowledgments. The work was carried out in accordance with the plan of research work of the Department of Design of Buildings and Structures of NRU MGSU focused on the "Function, Construction and Environment in Building Architecture" in the aspect of the problem "Thermal safety in climate change".

FOR CITATION: Giyazov A.I., Karasev E.V. Thermal assessment of vertical enclosing structures taking into account thermal effects. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture]. 2023; 18(7):1039-1054. DOI: 10.22227/19970935.2023.7.1039-1054 (rus.).

Corresponding author: Adham I. Giyazov, [email protected].

ВВЕДЕНИЕ

Повышение энергоэффективности здания — м м это процесс, при котором затрачиваемая энергия ^ 2 на отопление помещения в холодном и теплом периоде уменьшается с помощью применения эф-^ ^ фективных в области теплозащитных механизмов о з определенных материалов и конструкций [1-3]. ОдЕ нако при повышении энергоэффективности здания л

Ш во не ограничиваются одним только понижением энер-

. г

во ф гии для отопления в условиях низких температур

2 Ц региона, также нужно обеспечить теплоустойчи-

£ о вость конструктивной оболочки здания по отноше-

д ^ нию к избыточному теплу снаружи, формируемому

с £ под воздействием повышенных температур и сол-

0 "С нечной радиации [4]. Данные строения, в сравнении

о 5= с типовым решением, отличаются тем, что во время

о ££

со <£ их эксплуатации уменьшается затрачиваемая энер-

4 с гия, возрастает комфортность пребывания людей

¡= внутри помещений, основополагающим фактором

2 является экологичность.

ся ^

В исследованиях на теплоустойчивость зда-

^ § ния рекомендуется производить расчеты на каж-

£ ^ дую ограждающую конструкцию оболочки. Это

° обусловлено тем, что здание работает как единая

о Е система и любой недочет в вертикальной или гори-

со ° зонтальной конструкции оболочки будет снижать его энергоэффективность. Так, например, при уста-

от с новке мощных обогревательных или охлаждающих

— 2 установок они будут показывать меньший КПД,

^ 3 если в устройствах стен неправильно запроектиро-

|- ц ван теплоизоляционный слой или неверно подобра-

ЕЕ на оконная или балконная система [5].

| ~ Одна из главных особенностей проектирова-

¡3 "Ц ния энергоэффективного здания — экология [6].

Ш ¡¡> Затрачивая меньшие ресурсы на отопление или охлаждение помещений, достигается снижение по-

требности в использовании большого количества невозобновляемых ресурсов.

Нестационарную теплопередачу через ограждающие конструкции при совместном действии температуры внешней среды, пристенного слоя воздуха и теплового воздействия при инсоляции наружной поверхности следует рассчитать, пользуясь понятием условной температуры наружного воздуха (до 60-65 °С), учитывающей составляющие температуры пристенного слоя воздуха и температурной надбавки, эквивалентной действию солнечной радиации. В течение суток значения температуры внешней среды, пристенного слоя воздуха и действие солнечной радиации меняются. Имея соответствующий сдвиг по времени, колебания условной температуры определяют степень затухания температурных колебаний в ограждающих конструкциях [7].

Ключевым критерием энергоэффективного проектирования зданий служит снижение теплопо-терь из помещений или повышение теплоустойчивости к излишней энергии, поступающей из окружающей среды в помещение. Одним из главных факторов таких тепловых потерь и поступления тепла являются ограждающие конструкции с уязвимыми местами (оконными и балконными проемами, дверями, горизонтальными и вертикальными швами сопрягаемых конструкций и т.д.) [3].

С целью изучения и оценки энергоэффективности в качестве примера принято жилое здание с типовым объемно-планировочным и конструктивным решением. Жилое здание представляет собой конструкцию каркасной системы с рамной схемой. Пространственная жесткость достигается совместной работой колонн и ригелей. Стены выполнены из газобетонных блоков с устройством мокрого фасада. Здание состоит из фасадной части с балконными и оконными узлами, а также глухой стеной.

В расчетах будут рассматриваться ограждающие конструкции с наиболее уязвимыми местами с точки зрения теплотехнических характеристик. Для исследуемого здания ограждающая конструктивная оболочка имеет следующие характерные «слабые места»:

• оконные проемы;

• балконные проемы;

• узел сопряжения балконной плиты с внутренним междуэтажным перекрытием здания.

Для сравнительного анализа полученных результатов составлена табл. 1, показывающая процентное соотношение слабых мест от общей поверхности ограждающей оболочки.

Табл. 1. Процентное соотношение уязвимых мест оболочки здания

Table 1. Percentage of vulnerabilities in the building envelope

Наименование Name Площадь, м2 Area, m2 Процентное соотношение, %

Percentage, %

Ограждающая оболочка Enclosing shell 8104,62 100

Оконные проемы Window openings 1188 14,66

Балконные проемы Balcony openings 1801,8 22,23

Узел плиты перекрытия Floor slab assembly 1306,8 16,12

Общее соотношение слабых мест

ко всей ограждающей оболочке здания General ratio of weak points to the entire building envelope 53,01

Уязвимые места ограждающей оболочки здания составляют 53,01 %. В теории, при установке теплоизоляционных конструкций в данные места, значительно повышается общая энергоэффективность ограждающей конструкции.

В табл. 2 приведены материалы с их характеристиками, которые потребуются для дальнейших исследований.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследования проведены на ограждающих конструкциях стен (стены с уязвимыми частями) жилого здания. Климатические параметры представляют собой среднестатистические метеорологические данные южного региона Российской Федерации. В условиях климата южного региона на здания и их ограждающие конструкции, помимо теплового воздействия, влияет нагрузка в виде лучистой энергии солнца. Солнечная радиация, как и температура, нестационарная величина, которая изменяется в течение дня. Поэтому в исследованиях заданы одновременно оба фактора климата — значение температуры воздуха и солнечная радиация, обуславливающие результирующую температуру наружной поверхности ограждающей конструкции.

Расчет ограждающих конструкций методом конечных элементов (МКЭ) при помощи программного комплекса (ПК) выполняется формулированием математической модели на теплоустойчивость конструкции с учетом температурной и радиационной нагрузки1.

Моделирование и теплотехнический расчет ограждающей конструкции осуществляется с применением ПК COMSOL Multiphysics 5.5 [8].

Исходными данными служат сведения, приведенные в вводной части. Расчет производится по нестационарным условиям теплопередачи при переменной температуре наружной поверхности стены, обусловленной за счет изменения температуры воздуха внешней среды и условии ее инсоляции.

Первый рассматриваемый объект ограждающей конструкции представляет собой модель стены с оконным проемом, показанной на рис. 1. Размеры стены 3000 х 3000 мм и оконного проема

1 СП 50.13330.2012. Тепловая защита зданий. М., 2012.

Табл. 2. Характеристики исследуемой ограждающей конструкции Table 2. Characteristics of the investigated building envelope

Материал Material Теплопроводность, Вт/(мК) Thermal conductivity, W/(mK) Плотность, кг/м3 Density, kg/m3 Теплоемкость, Дж/(кгК) Heat capacity, J/(kgK)

Газобетон автоклавный Autoclaved aerated concrete 0,096 400 840

Утеплитель (каменная вата) Insulation (stone wool) 0,036 145 920

Штукатурка / Plaster 0,26 1000 880

Стеклопакет / Double glazing 0,76 2500 840

Оконное обрамление Window frame 0,2 1600 1050

Бетон / Concrete 1,52 2400 1130

< П

iH * к

G Г

0 CO n CO

1 z y 1

J CD

u-

^ I

n ° О 3 о о =! (

О i о n

CO CO

CD

l\J CO О О 66

r §6 c я

h о

c n

О )

ii

00 В

■ T

S У

с о

1 к

22 о о 10 10 U W

1500 х 1500 мм. Материалы оконного проема — ПВХ с двойным стеклопакетом, стыки загерметизированы монтажной пеной.

(О (О

N N

О О

N N

К ш U 3

> (Л

с и

U 00 . г

e (U

ц

<D 0J

О S

---' "t^

о

о У

Рис. 1. Модель стены с оконным проемом с сеткой конечных элементов

Fig. 1. Wall model with a window opening with finite element mesh

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Конечный вид графического расчета представлен на рис. 2. Эта иллюстрация показывает, что даже хорошо загерметизированный стык подвержен тепловым нагрузкам, которые способствуют нагреву поверхности стены внутри помещения. Это связано с тем, что тепловые потоки проходят не только по поверхности откоса оконного проема, но и уходят вглубь слоев глухой части стены.

В настоящей статье уделяется особое внимание передаче тепла через откосы уязвимых мест ограждающей конструкции.

Выводом данных вычислений стал табличный результат (табл. 3), показывающий зависимость термического режима на поверхности ограждающей конструкции (глухой части стены) внутри помещения от температуры, возникающей на поверхности снаружи помещения при наличии оконного проема.

Для следующего этапа исследований и сравнительных результатов из табл. 3 представляет интерес одно значение, при котором температура внутренней поверхности ограждающей конструкции достигает выше 28 °С. Это обусловлено нормативным документом2. В целях обеспечения комфортного пребывания людей в помещении температура внутренней поверхности стены в теплый период года не должна превышать 28 °С. В расчетах температура воздуха помещения была принята 20 °С. Неблагоприятная температура наружной поверхности достигается при 42 °С и выше, что негативно сказывается на тепловом состоянии людей, пребывающих в помещении жилого здания.

Аналогичный расчет производится для ограждающей конструкции стены с балконным узлом. Ее геометрические размеры — 6000 х 3000 мм (без учета второго этажа, он дан для наглядности исследований). Размеры оконного проема в этом узле составляют 1400 х 1300 мм и дверного проема 2200 х 700 мм. Балконный узел ограждающей конструкции рассматривается в виде вертикальной стены с балконной плитой в сопряжении с плитой перекрытия помещения. Он также подвергается тепловым воздействиям и требует отдельного внимания в расчетах нестационарной теплопередачи. Более подробный анализ бетонного узла будет выполнен после расчета балконного стыка, который

2 СанПиН 1.2.3685-21. Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания.

о со <м

ОТ "

от Е —

^ w

I §

^ с ю °

S 1

о Е

СП ^ т- ^

от от

■8 г

S!

О И

JIO.il

309.05

»T-ÎÎ 1« и

1®4.sb

»3.71

мап

301.95 »1.07

310.71 »04.» 100.97 »0-1 307jî

103.71 102.41 101-« 101.07 100 j ï00-u 290.44 297j* 290.« 205Л1 »4-9» 294 и

Рис. 2. Графический результат исследования стены с оконным проемом при нестационарной теплопередаче: a — наружная поверхность; b — внутренняя поверхность; c — распределение солнечного излучения по наружной поверхности ограждающей конструкции

Fig. 2. Graphical result of the study of a wall with a window opening with non-stationary heat transfer: a — outer surface; b — inner surface; c — distribution of solar radiation over the outer surface of the enclosing structure

представлен на рис. 3. Здесь, помимо откосов окна и двери, тепловому потоку подвергается узел сопряжения низа дверного проема с бетонной плитой перекрытия.

Результаты вычислений балконного узла представлены в табл. 4. Из этих расчетов понятно, что при достижении на поверхности ограждающей стены снаружи помещения 44 °С и более внутренняя

Табл. 3. Результат теплотехнического расчета стены с оконным проемом Table 3. The result of the thermotechnical calculation of a wall with a window opening

Характеристика ограждающей конструкции Characteristics of building envelope Размеры ограждающей конструкции, мм Dimensions of building envelope, mm Результирующая температура на поверхности ограждающей конструкции снаружи помещения т, °С The resulting temperature on the surface of building envelope outside the room т, °С Температура в слоях стены на удалении 200 мм от кромки оконного проема т, °С Temperature in the layers of the wall at a distance of 200 mm from the edge of the window opening т, °C Температура внутренней поверхности стены т, °С The temperature of the inner surface of the wall т, °С

Стена из газобетона с утеплителем Aerated concrete wall with insulation 300 х 300 х 280 30 26,25 23,00

32 27,14 23,43

34 28,04 23,86

36 29,02 24,33

38 30,16 26,63

40 33,50 27,53

Окно — ПВХ, обрамление с двойным стеклопакетом Window — PVC framing with double glazing 1500 х 1500 42 36,68 28,11

44 38,21 28,85

46 39,74 29,58

48 41,26 30,32

50 42,79 31,05

< П

i H *к

G Г

S 2

0 со

n CO

1 О y 1

J to

^ I

n ° О 3

o О

zs (

О i

о n

CO CO

0)

Рис. 3. Графический результат исследования балконного узла: a — наружная поверхность; b — внутренняя поверхность; c — плита перекрытия; d — распределение солнечной радиации на поверхности плиты балконного узла Fig. 3. Graphical result of the study of the balcony node: a — outer surface; b — inner surface; c — floor slab; d — distribution of solar radiation on the surface of the balcony assembly slab

i\j со о

о § > §

c я

h о

c n

О )

ii

® о

00 в ■

s □

S у с о

1 к

22 о о 10 10 U W

Табл. 4. Результат теплотехнического расчета стены с балконным оконным и дверным проемом Table 4. The result of the heat engineering calculation of a wall with a balcony window and doorway

Характеристика ограждающей конструкции Characteristics of building envelope Размеры ограждающей конструкции, мм Dimensions of building envelope, mm Результирующая температура на поверхности ограждающей конструкции снаружи помещения т, °С The resulting temperature on the surface of building envelope outside the room т, °С Температура в слоях стены на удалении 200 мм от кромки оконного проема т, °С Temperature in the layers of the wall at a distance of 200 mm from the edge of the window opening т, °C TeMneparypa BHyrpeHHen noBepxHocra CTeHti T, °C The temperature of the inner surface of the wall T, °C

Стена из газобетона с утеплителем Aerated concrete wall with insulation 6000 x 3000 x 280 30 26,61 23,56

32 27,90 24,25

34 29,23 24,97

36 30,56 25,69

Окно — ПВХ, блок с двойным стеклопакетом Window — PVC block with double glazing 1400 x 1300 38 31,89 26,35

40 33,20 27,12

42 34,47 27,79

44 35,80 28,51

Дверь — ПВХ, блок Door — PVC block 2200 x 700 46 37,13 29,23

48 38,47 29,94

50 39,80 30,66

W (0

N N

О О

N N

¡г ш

U 3

> (Л

с и

U во

. г

в (U

ц

<D (D

О ё

---' "t^

о

о У

8 «

Z ■ ^ от « от IE

— -ь^

Е is

• с ю °

S ц

о Е с5 °

СП ^ т- ^

от от

■8 Г Е!

О (Я

поверхность нагревается до неблагоприятной температуры 28 °С и более.

Следующий расчет на вертикальную поверхность стены проводится для узла стыка балконной плиты и междуэтажной плиты перекрытия, расположенного в слое стены. Геометрические размеры плиты перекрытия помещения составляют 3000 х 3000 х 180 мм и выполнены по технологии типа «КУБ», балконной плиты — 3000 х 1500 х 120 мм. На рис. 3, с, ё представлен графический визуальный результат теплотехнического расчета данного сопряжения балконной плиты перекрытия с междуэтажным перекрытием и стеной здания в виде температурного поля. Результат теплотехнического расчета приведен в табл. 5. В условиях стыка балконной плиты и междуэтажной плиты перекрытия отмечается, что при температуре 45-46 °С на поверхности стены снаружи помещения, на поверхности стены внутри достигается неблагоприятная температура, превышающая 28 °С.

В итоге теплотехнических исследований программным комплексом получены качественные картины с количественными подтвержденными результатами термического режима ограждающей конструкции в целом и в уязвимых частях под влиянием температурных воздействий внешней среды и условии инсоляции поверхности стены фасадов.

Следующий этап исследования — поиск и разработка рекомендаций по повышению показателей энергоэффективности уязвимых зон теплозащит-

ной конструктивной оболочки здания. С этой целью исследованы и проанализированы следующие конструктивные решения ограждения зданий.

Рассматриваются две энергоэффективные конструкции.

Первая — это навесной вентилируемый фасад. Данный вид конструкции широко распространен на российском строительном рынке. Его энергоэффективность заключается в том, что воздушная прослойка с помощью конвективных потоков, создаваемых отверстиями снизу и сверху здания за счет притока и оттока воздуха, производит теплосъем конструктивных слоев, а также способствует влагосъему, тем самым понижая теплопередачу через ограждающую конструкцию [9]. Применение навесного вентилируемого фасада обязывает архитекторов-инженеров проектировать их по всему зданию, что порой является экономически невыгодным решением.

Второй метод повышения энергоэффективности ограждающих конструкций — применение материала с изменяемым фазовым состоянием (МИФС) или другое название phase change material (РСМ) [10, 11]. Этот материал широко распространен за рубежом. Достоинства состоят в том, что его можно использовать в определенных выборочных уязвимых участках и зонах конструкций и он имеет малую толщину. Например, толщина конструкции вентилируемого фасада, применяемая в настоящем исследовании, — 160 мм, а МИФС, упакованный в контейнеры, обладает толщиной 20 мм.

Табл. 5. Результат теплотехнического расчета стены в условиях стыка балконной плиты и междуэтажной плиты перекрытия

Table 5. The result of the thermal engineering calculation of the wall in the conditions of the junction of the balcony slab and the interfloor floor slab

Характеристика ограждающей конструкции Characteristics of building envelope Размеры ограждающей конструкции, мм Dimensions of building envelope, mm Результирующая температура на поверхности ограждающей конструкции снаружи помещения т, °С The resulting temperature on the surface of building envelope outside the room т, °С Температура в слоях стены на удалении 200 мм от кромки оконного проема т, °С Temperature in the layers of the wall at a distance of 200 mm from the edge of the window opening т, °C Температура внутренней поверхности стены т, °С The temperature of the inner surface of the wall т, °С

Стена из газобетона с утеплителем Aerated concrete wall with insulation 6000 x 3000 x 280 30 26,92 23,35

32 28,5 24,15

Окно — ПВХ, обрамление с двойным стеклопакетом Window — PVC framing with double glazing 1400 x 1300 34 30,25 24,48

36 31,32 25,18

38 32,97 25,60

Дверь — ПВХ, блок Door — PVC, block 2200 x 700 40 35,03 26,59

42 36,01 27,12

Балконная плита перекрытия. Междуэтажное перекрытие (плита «КУБ») Balcony floor slab. Interfloor overlap (plate "CUBE") 3000 x 3000 x 160 44 37,28 27,87

46 40,24 28,91

48 39,75 29,76

50 41,15 30,17

< П £8 i H kK

о

(Л

с

Расчет будет произведен при устройстве вентилируемого фасада на газобетонный конструктивный слой. Характеристика конструкции для расчета представлена в табл. 6.

Рассчитываются температурные колебания при нестационарной теплопередаче с применением навесного вентилируемого фасада. Результаты расчета для каждого исследуемого узла приведены в табл. 7.

Табл. 6. Характеристика навесного вентилируемого фасада Table 6. Characteristics of a hinged ventilated facade

Материал Теплопроводность, Вт/(мК) Плотность, кг/м3 Теплоемкость, Дж/(кгК)

Material Thermal conductivity, W/(mK) Density, kg/m3 Heat capacity, J/(kgK)

Газобетон автоклавный 0,096 400 840

Autoclaved aerated concrete

Утеплитель / Insulation 0,036 145 920

Металлические конструкции

(профили, кронштейны) 209,3 7130 897

Metal structures (profiles, brackets)

Воздушная прослойка / Air gap 0,022 1,28 1007

Керамогранит / Porcelain stoneware 0,88 2200 1400

При использовании навесного вентилируемого фасада удается значительно повысить энергоэффективность ограждающей конструкции. Так, например, без устройства вентилируемого фасада неблагоприятная температура на наружной поверхности стены у оконного узла отмечается при температуре 42 °С, а при устройстве энергоэффективной вентилируемой конструкции при 58 °С.

0 со n со

1 z y 1

J со

u-

^ I

n °

О 3 o

=s (

О i о n

СО

со

0)

M со о

о 66

r §6 c я

h о

c n

О )

iï

® 0

00 В ■ £

s У с о

1 к

J, J, M 2

о о 10 10 u w

Табл. 7. Результат расчета исследуемых узлов ограждающей конструкции с применением навесного вентилируемого фасада

Table 7. The result of the calculation of the studied units of the enclosing structure using a hinged ventilated facade

Результирующая температура на поверхности ограждающей конструкции снаружи помещения т, °С The resulting temperature on the surface of building envelope outside the room т, °С Температура на поверхности внутри помещения при оконном проеме т, °С The temperature on the surface inside the room at the window opening т, °С Температура на поверхности внутри помещения при балконном проеме т, °С The temperature on the surface inside the room with a balcony opening т, °С Температура на поверхности внутри помещения при балконной плите т, °С The temperature on the surface inside the room with a balcony slab т, °С

30 22,8 23,05 22,5

32 23,36 23,38 23,00

34 23,71 23,89 23,51

36 24,07 24,11 24,03

38 24,41 24,49 24,57

40 24,73 24,98 25,01

42 25,09 25,19 25,59

44 25,39 25,44 26,10

46 25,82 25,86 26,99

48 26,13 26,26 27,6

49 - - 28,22

50 26,47 26,78 -

52 26,93 27,05 -

54 27,2 27,45 -

56 27,78 27,91 -

58 28,07 28,23 -

W (0

N N

О О

N N

> (Л

с и

U 00

во ^

S о H

<u <u

о 8

(j <

"О с го с о

И* от Е

Е о

^ с ю °

S 1

о Е

СП ^ т- ^

В исследованиях в узле сопряжения балконной плиты перекрытия из-за затруднения применения фасадного устройства использовано традиционное конструктивное решение заполнения стыка с помощью каменной плиты утеплителя размером 160 х 150 мм. Поэтому энергоэффективность ограждающей конструкции увеличилась незначительно в сравнении с результатами вентилируемого фасада.

Табл. 8. Характеристика РСМ RT42 Table 8. Characteristics of PCM RT42

Расчет с применением МИФС (РСМ) — относительно новое исследование для российского строительного рынка. Много исследований приведено в зарубежной литературе [12-15]. В некоторых источниках представлены расчеты с результатами повышения энергоэффективности здания на 70 % [16]. Характеристика используемого МИФС приведена в табл. 8.

Процесс/Характеристика Process/Characteristic Значение/Обозначение Meaning/Designation

Область плавления / Melting area 38-43 °С

Область затвердевания / Solidification area 43-37 °С

Теплоаккумулирующая способность / Heat storage capacity 165 кДж/кг / kJ/kg

Удельная теплоемкость / Specific heat 2 кДж/кг-К / kJ/kg-K

Плотность твердого тела / Solid Density 880 кг/м3 / kg/m3

Плотность в жидком состоянии / Density in liquid state 760 кг/м3 / kg/m3

Теплопроводность (обе фазы) / Thermal conductivity (both phases) 0,2 Вт/м-К / W/m-K

Температура воспламенения / Flash point 186 °С

Максимальная рабочая температура / Maximum operating temperature 72 °С

Размеры конструкции / Construction dimensions 500 х 200 х 20 мм / mm

Тип наполнителя РСМ Type of filler PCM Органический (на основе парафина) Organic (paraffin based)

(Л (Л

МИФС устанавливается по всем откосам балконного и оконного блока из ПВХ (рис. 4). Данный материал крепится на газобетонный конструктивный слой при помощи термосиликонового клея

[17, 18].

2

a

b

Рис. 4. Применение МИФС к исследуемым узлам ограждающей конструкции с оконным (a); оконным и дверным блоком (b); 1 — окно из ПВХ; 2 — МИФС с ПВХ накладкой; 3 — существующая стена; 4 — дверь из ПВХ

Fig. 4. Application of MIFS to the investigated units of the enclosing structure with a window (a); window and door block (b); 1 — PVC window; 2 — MIFS with PVC lining; 3 — existing wall; 4 — PVC door

В стыке балконной плиты перекрытия используется МИФС с макрокапсульным методом упаковывания. Это связано с тем, что метод упаковывания МИФС не сказывается на изменении теплопередачи материала, важен тип наполнителя, он идентичный указанному в работе [19]. Расположение МИФС в стыке балконной плиты перекрытия показан на рис. 5.

Рис. 5. Устройство МИФС в стыке балконной плиты с междуэтажным перекрытием: 1 — узел; 2 — балконная плита; 3 — междуэтажное перекрытие; 4 — окно из ПВХ; 5 — слой МИФС; 6 — утеплитель; 7 — существующая стена

Fig. 5. MIFS device at the junction of a balcony slab with an interstorey ceiling: 1 — node; 2 — balcony slab; 3 — interstorey overlap; 4 — PVC window; 5 — MIFS layer; 6 — insulation; 7 — existing wall

Полученные авторами результаты исследования термических характеристик узлов ограждающей конструкции с применением МИФС при нестационарной теплопередаче приведены в табл. 9.

Отмечаются привлекательные результаты вычисления. Градация температур получается меньше, чем с вентилируемым фасадом, но при толщине МИФС 20 мм результат теплопередачи оказался выше. Более подробнее сравнительные вычисления будут проведены далее.

Табл. 9. Результат расчета исследуемых узлов ограждающей конструкции с применением МИФС Table 9. The result of the calculation of the investigated nodes of building envelope using MIFS

Результирующая температура на поверхности ограждающей конструкции снаружи помещения т, °С The resulting temperature on the surface of building envelope outside the room т, °С Температура на поверхности внутри помещения при оконном проеме т, °С The temperature on the surface inside the room at the window opening т, °С Температура на поверхности внутри помещения при балконном проеме т, °С The temperature on the surface inside the room with a balcony opening т, °С Температура на поверхности внутри помещения при балконной плите т, °С The temperature on the surface inside the room with a balcony slab т, °С

30 22,72 22,43 22,5

32 23,24 24,13 23,00

34 23,78 24,63 23,5

36 24,31 25,53 24,0

< П

iH G Г

S 2

0 СО n СО

1 О y 1

J со

u-

^ I

n °

О 3 o

zs (

О i о n

CO CO

0)

l\J CO

о о 66

r §6 c я

h о

c n

О )

iï

® 0

00 В

■ T

s У с о

1 к

M 2

о о 10 10 U W

Окончание табл. 9 / End of the Table 9

Результирующая температура на поверхности ограждающей конструкции снаружи помещения т, °С The resulting temperature on the surface of building envelope outside the room т, °С Температура на поверхности внутри помещения при оконном проеме т, °С The temperature on the surface inside the room at the window opening т, °С Температура на поверхности внутри помещения при балконном проеме т, °С The temperature on the surface inside the room with a balcony opening т, °С Температура на поверхности внутри помещения при балконной плите т, °С The temperature on the surface inside the room with a balcony slab т, °С

38 25,84 26,23 24,5

40 25,95 26,29 24,63

42 26,09 26,38 24,75

44 26,21 26,50 24,88

46 26,33 26,63 24,96

47 27,68 27,05 25,3

48 28,03 27,88 25,09

50 29,11 29,45 25,61

52 30,21 30,87 26,11

54 31,12 31,96 27,34

56 - - 28,76

(О (О

N N

О О

N N

¡г ш

U 3

> (Л

с и

U оо

. г

00 (U

Ц

<D 0J

Для уточнения результатов выполненных исследований осуществляется следующий сравнительный расчет и анализ. Результаты расчета приведены в виде графиков с выражением, в процентном эквиваленте степень повышения энергоэффективности каждого узла. На рис. 6 представлен график, показывающий зависимость температур внутренней и наружной поверхности оконного и балконного узла ограждающих конструкций.

Графики температурных зависимостей указывают, что наилучшим решением в повышении энергоэффективности конструкции служит вентилируемый фасад. Получается, что при применении вентилируемого фасада энергоэффективность оконного проема повышается на 35,7 % и балконного — на 38 %. В случае применения МИФС для оконного и балконного проема их энергоэффективность составит в среднем 16 %.

О ё

---' "t^

о

о У

™ . ° ОТ 13

от Е —

^ w Е §

• с ю °

S ц

о Е с5 °

СП ^ т- ^

от от

£ w

iE 3s

О И

Рис. 6. Зависимость между температурой внутренней поверхности стены и результирующей температурой наружной поверхности стены оконного (a); балконного узла (b); 1 — конструкция с мокрым фасадом; 2 — конструкция с применением МИФС; 3 — конструкция с вентилируемым фасадом

Fig. 6. The relationship between the temperature of the inner surface of the wall and the resulting temperature of the outer surface of the wall of the window (a); balcony unit (b); 1 — design with a wet facade; 2 — design using MIFS; 3 — design with a ventilated facade

Стоит отметить, что в расчетах использовалась конструкция вентилируемого фасада толщиной 160 мм, а конструкция МИФС составила 20 мм. Если сравнивать повышение энергоэффективности при равной толщине, то МИФС будет эффективнее вентилируемого фасада на 15-25 % [20].

Следующий анализ производится для стыка балконной и внутренней плиты перекрытия. Применялись материалы с утеплителем из каменных плит и МИФС. Влияние на энергоэффективность ограждения данных конструктивных решений продемонстрировано на рис. 7.

Анализ представленных на графике результатов показывает, что наилучшим решением для узла плит перекрытий является использование МИФС с утеплителем. Применение данного решения увеличивает энергоэффективность конструктивного узла на 24,4 %. При использовании только одного утеплителя энергоэффективность повышается на 10 %.

Проанализировано, насколько повышается энергоэффективность определенных слабых мест в отношении теплопроводности в том или ином конструктивном решении узлов теплозащитной оболочки здания, которая позволяет применить результаты для всего исследуемого здания.

Как отмечалось, слабые места в ограждающей конструкции здания составляют 53,1 %. Использование вентилируемого фасада и утеплителя в стыке плит повышает энергоэффективность, которая составляет 43,81 %, применение МИФС материалов — 29,95 %. Главным достоинством МИФС от вентилируемого фасада является его установка в любые, даже замкнутые, места для ликвидации теплопроводности уязвимых частей фасада, а также высокое эксплуатационное качество. Проектирова-

Рис. 7. Зависимость между температурой внутренней поверхности стены и результирующей температурой наружной поверхности стены для стыка балконной плиты и плиты перекрытия помещения: 1 — конструкция с мокрым фасадом; 2 — конструкция с утеплителем; 3 — конструкция с применением МИФС Fig. 7. The relationship between the temperature of the inner surface of the wall and the resulting temperature of the outer surface of the wall for the junction of the balcony slab and the floor slab of the room: 1 — design with a wet facade; 2 — design with insulation; 3 — design using MIFS

ние вентилируемого фасада обуславливает проектировщика использовать его для всего здания в целом.

Для того чтобы помочь в выборе оптимальной энергоэффективной конструкции, в табл. 10 приведены достоинства и недостатки каждого исследуемого материала.

Табл. 10. Сравнительный анализ представленных методов повышения энергоэффективности ограждающих конструкций

Table 10. Comparative analysis of the presented methods for improving the energy efficiency of building envelopes

Наименование/Материалы Name/Materials Вентилируемый фасад Ventilated facade МИФС MIFS Примечание Note

Процент повышения энергоэффективности для исследуемого здания Percentage of Energy Efficiency Improvement for the Study Building 43,81 % 29,95 % При равных толщинах конструкций МИФС будет эффективнее на 15 % With equal thicknesses of structures MIFS will be 15 % more efficient

Легкость установки конструкций Ease of installation structures Нет Not Да Yes Вентилируемый фасад необходимо применять ко всему зданию, а МИФС можно в определенные места A ventilated facade must be applied to the entire building, while MIFS can be applied to certain places

Теплофизические свойства Thermophysical properties Высокие High Высокие High Рекомендуются Recommended

< П

8 8

iH *к

G Г

S 2

0 СО n СО

1 О y 1

J CD

u-

^ I

n °

О 3 o

=s (

О i о n

СО

со

м со о

о 66

r §6 c я

h о

c n

О )

iï

® 0

00 В ■ £

s У с о

1 к

M 2

о о 10 10 u w

0)

Продолжение табл. 10 / Continuation of the Table 10

Наименование/Материалы Name/Materials Вентилируемый фасад Ventilated facade МИФС MIFS Примечание Note

Толщина конструкций Structure thickness Больше 20 мм More than 20 mm Большой вариант толщин (толщина может составлять до 8 мм) Wide choice of thicknesses (thickness can be up to 8 mm) При проектировании вентилируемого фасада необходимо задаться минимумом воздушного зазора в 20 мм When designing For a ventilated façade, a minimum air gap of 20 mm must be specified

Вариативность конструкций Design variability Низкая Low Высокая High Вентилируемый фасад в основном представляет собой однотипные конструкции. Разновидность МИФС больше, есть возможность подбора под определенные задачи The ventilated facade is basically the same type of construction. The variety of MIFS is large, there is the possibility of selection for certain tasks

Возможность использования в разных температурных условиях (низкие температуры/высокие) Ability to use in different temperature conditions (low temperatures/high) Да Yes Да Yes -

Визуализация энергоэффективной конструкции Visualization of an energy efficient design Высокая (большая вариативность использования облицовочного материала) High (great variability in the use of facing material) Низкая Low При установке МИФС на лицевую сторону конструкции следует предусмотреть декоративные накладки When installing MIFS on the front side of the structure, it is necessary to provide decorative overlays

Защищенность от атмосферных осадков Weather protection Средняя Medium Высокая High При установке вентилируемого фасада с зазорами в конструкции необходимо предусмотреть гидроизоляционный слой. МИФС, установленный поверх теплоизоляционного слоя, защищает конструкцию от увлажнения When installing a ventilated facade with gaps, it is necessary to provide a waterproofing layer in the structure. MIFS, installed on top of the heat-insulating layer, protects the structure from moisture

Возможность применения на вертикальные конструкции Can be used on vertical structures Да Yes Да Yes МИФС применяется во всех частях, где используется теплоизоляционный слой MIFS is used in all parts where a heat-insulating layer is used

Основная область применения конструкции The main scope of the design Преимущественно для теплого климата Predominantly for warm climate В любых климатических условиях In any climatic conditions -

W (О

N N

О О

N N

> (Л С и

m оо

00

S о H

<u <u

О 8

от

ОТ

ОТ "

от iE

Е о

^ с ю °

S 1

о Е

СП ^ т- ^

Окончание табл. 10 / End of the Table 10

Наименование/Материалы Name/Materials

Вентилируемый

фасад Ventilated facade

МИФС MIFS

Примечание Note

Экономические затраты для проекта Economic cost for the project

Высокие High

Низкие Low

Сравниваются в денежном эквиваленте на зарубежных строительных рынках. Материал МИФС дешевый в производстве, вдобавок его еще можно использовать не для всего здания, а в определенных не энергоэффективных частях Here it is compared, in monetary terms, in foreign construction markets. By itself, the MIFS material is cheap to manufacture, in addition, it can still be used not for the entire building, but in certain non-energy efficient parts

Доступность на российском строительном рынке Availability in the Russian construction market

Высокие High

Подытоживая результаты сравнительного анализа, отметим, что нет однозначного мнения в выборе определенной конструкции ограждения. Все зависит от ситуации, например количества экономических средств, необходимой толщины ограждающей конструкции, места установки, типа ограждающей конструкции и т.д. Приведенная таблица сравнения конструктивных решений, основанная на результатах исследований, может помочь проектировщику при разработке энергоэффективных теплозащитных конструктивных оболочек зданий.

Стоит уточнить, что для глобального российского строительного рынка существует ряд китайский компаний, которые способны поставлять МИФС. Одна из таких строительных компаний — China State Construction Engineering, эта государственная китайская компания активно сотрудничает с российским строительным рынком в области строительства и поставки материалов. Также есть вариант закупки и для частного российского строительного сегмента. Он состоит из возможности закупки МИФС на сторонних китайских маркетплейсах с дальнейшей доставкой в Россию. Ведется работа по организации совместного производства МИФС.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБСУЖДЕНИЕ

В основе проведенных исследований заложен порядок теплотехнического расчета с применением МКЭ при помощи программного комплекса

Низкие Low

Технологии МИФС слабо развиты в РФ, но есть возможность закупки у партнеров, ведется работа по производству в РФ MIFS technology is underdeveloped in the Russian Federation, but it is possible to purchase from partners, work is underway on production in the Russian Federation

в условиях тепловых воздействии на ограждающие конструкции, которые позволяют прогнозировать температурные сдвиги на поверхности внутри помещения.

Решены задачи в области определения угрозы внешних тепловых факторов на ограждающие конструкции и разработаны рекомендации для повышения их энергоэффективности. Выявлены с учетом зон уязвимости критические температуры на поверхности ограждающих конструкций снаружи помещения, при которых на поверхности внутри стены отмечаются неблагоприятные условия.

Проведен энергоаудит ограждающих конструкции в условиях нагружений тепловыми воздействиями, на основе которых разработаны рекомендации для повышения энергоэффективности ограждающих конструкций. Выполнен сравнительный анализ достоинств и недостатков исследуемых конструкций (представленный в виде таблицы) с выявлением их приемлемости при конструировании оболочки здания.

Определена роль угрозы внешних тепловых факторов в оценке энергоэффективности ограждающей конструкции.

Выявлена зависимость повышения энергоэффективности при применении двух методов борьбы с тепловыми нагрузками в условиях нестационарной теплопередачи. Установлено, что при применении метода вентилируемого фасада можно увели-

< п

8 8

i H *к

G Г

S 2

0 ся § ся

1 z y 1

J со

u-

^ I

n °

О 3 o

zs (

О i о §

§ 2 n 0

о 6

r 6 t (

О )

ii

® 0

00 В

■ T

s У с о

1 к

M 2 О О 10 10 U W

чить энергоэффективность здания на 43,81 %, а при использовании МИФС — на 29,95 %. Отмечено, что проектирование вентилируемого фасада касается всего здания в целом, а применение МИФС можно монтировать на более уязвимые места конструкций, что является энергоэффективнее для всей площади ограждающей конструкции на 15-25 %, чем первое конструктивное решение.

Выбор применения вентилируемого фасада или МИФС остается за проектировщиком. Если сравнивать материал с фазовым изменением и вентилируемый фасад, то первый энергоэффективнее

второго из-за того, что МИФС конструкция имеет малую толщину в сравнении с вентилируемым фасадом, технологичнее и надежнее в эксплуатации.

Предлагаемая методика моделирования и расчета с помощью ПК послужит для проведения энергоаудита качественной и количественной оценки термического состояния вертикальных ограждающих конструкций с учетом тепловых воздействий при нестационарных условиях теплопередачи и определения методов и средств повышения их энергоэффективности.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Петров А.С., Куприянов В.Н. О влиянии компьютерной модели узлов конструкций с теплотехнической неоднородностью на точность теплотехнических расчетов // Приволжский научный журнал. 2019. № 1 (49). С. 32-38. EDN YAPSCU.

2. Митяев В.Д., Кобзева А.А. О теплозащитной оболочке зданий, острове тепла и потеплении // Ра-

(О (о диоэлектроника, электротехника и энергетика : тез.

N N

о о докл. Двадцать восьмой междунар. науч.-техн. конф.

<У, студентов и аспирантов. 2022. 521 с. ЕБК ZAERWC. N N

* Ф 3. Романенко Е.Ю. Повышение энергетической > ю эффективности ограждающих конструкций — путь 3 ~ повышения эффективности эксплуатации зданий ® ? и сооружений // Инженерный вестник Дона. 2013.

№4 (27). С. 255. EDN SBLMPH.

!| з 4. Колебирова Ю.С. Анализ процесса повышения энергоэффективности наружных ограждающих

•¡и ф конструкций // Современные научные исследования

= .3 и разработки. 2018. Т. 1. № 12 (29). С. 306-308. EDN

О | YYKPHF.

о У 5. Береговой А.М., Береговой В.А., Викторо-

<9 ^ ва О.Л. Регулирование процессов тепломассопере-

<о носа и воздухообмена в ограждающих конструкциях

2 .2 и зданиях современного типа // Региональная архи-

$ § тектура и строительство. 2017. № 1 (30). С. 69-73.

— 1 EDN VZDKBH.

£1 о

£ О 6. Охапочкин С.В., КазачёкН.С. Экология и ре-

¡о ° сурсосбережение в строительстве // Молодые уче-

со —

§ 2 ные — развитию Национальной технологической

| инициативы (ПОИСК). 2020. № 1. С. 515-518. EDN

? HBVNBS.

^ ^ 7. Гиясов А.И., Мирзоев С.М., Абдулрахман К.

— Моделирование тепло-ветровых процессов при> стенного слоя ограждающих конструкций зданий

" «12 при инсоляции // Вестник МГСУ. 2022. Т. 17. № 3. 5 (9

* Е С. 285-297. Б01: 10.22227/1997-0935.2022.3.285-297 | я£ 8. Васильева М.С., Терех М.Д. Энергомодели-¡3 -ц рование как современная основа повышения энер-щ ¡¡> гоэффективности зданий // В1М-моделирование

в задачах строительства и архитектуры : мат. IV

Междунар. науч.-практ. конф. 2021. С. 85-92. DOI: 10.23968/BIMAC.2021.010. EDN DXKRCD.

9. Гринфельд Г.И. Ограждающие конструкции из газобетонных блоков с облицовкой навесными фасадами // Строительные материалы. 2009. № 10. С. 75-76.

10. Lamrani B., Johannes K., Kuznik F. Phase change materials integrated into building walls: An updated review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2021. Vol. 140. P. 110751. DOI: 10.1016/j. rser.2021.110751

11. Бараненко А.В., Кузнецов П.А., Захарова В.Ю., Цой А.П. Применение веществ с фазовыми переходами для аккумулирования тепловой энергии // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2018. Т. 18. № 6. С. 990-1000. DOI: 10.17586/2226-1494-201818-6-990-1000. EDN YQZIDJ.

12. Dincer I., Rosen M. Thermal Energy Storage: Systems and Applications. John Wiley & Sons, Chichester, 2002. 599 p.

13. Michael J.A. Experimental investigations of the combination of a heat pipe with metal foam or foils for enhancing heat transfer during the melting and solidification of a Phase Change Material (PCM) for latent heat thermal energy storage applications. Connecticut, University of Connecticut Graduate School, 2014. Pp. 1-196. URL: http://digitalcommons.uconn. edu/gs_theses/570

14. Аймбетова И.О., Сулейменов У.С., Кам-баров М.А., Калшабекова Э.Н., Риставлетов Р.А. Теплофизические свойства фазопереходных тепло-аккумулирующих материалов, применяемых в строительстве // Успехи современного естествознания. 2018. № 12-1. С. 9-13. DOI: 10.17513/use.36966

15. Suresh C., Hotta T.K., Saha S.K. Phase change material incorporation techniques in building envelopes for enhancing the building thermal Comfort-A review // Energy and Buildings. 2022. Vol. 268. P. 112225. DOI: 10.1016/j.enbuild.2022.112225

16. Al-Yasiri Q., Szabó M. Selection of phase change material suitable for building heating applications based on qualitative decision matrix // Energy Conversion and Management: X. 2021. Vol. 12. P. 100150. DOI: 10.1016/j.ecmx.2021.100150

17. Feng G, Wang T., He N, Wang G. A Review of Phase Change Materials // E3S Web of Conferences. 2022. Vol. 356. P. 01062. DOI: 10.1051/e3s-conf/202235601062

18. Назиров Р.А., Тараненко Д.В., Веде П.Ю. Применение материалов с изменяющимся фазовым состоянием в ограждающих конструкциях // Строи-

Поступила в редакцию 2 февраля 2023 г. Принята в доработанном виде 24 апреля 2023 г. Одобрена для публикации 6 июня 2023 г.

тельство и реконструкция. 2019. № 2 (82). С. 90-105. DOI: 10.33979/2073-7416-2019-82-2-90-105. EDN AALHYT.

19. Sundararajan S., Samui A. Organic Phase Change Materials // Smart Polymers. 2022. Pp. 67-94. DOI: 10.1201/9781003037880-4

20. Imafidon O.J., Ting D.S.K. Energy consumption of a building with phase change material walls — The effect of phase change material properties // Journal of Energy Storage. 2022. Vol. 52. P. 105080. DOI: 10.1016/j.est.2022.105080

Об авторах: Адхам Иминжанович Гиясов — доктор технических наук, профессор кафедры архитектурно-строительного проектирования и физики среды; Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ); 129337, г Москва, Ярославское шоссе, д. 26; РИНЦ ID: 979847, Scopus: 57202817395, ResearcherlD: T-8804-2018, ORCID: 57202817395; [email protected];

Егор Вадимович Карасёв — магистр кафедры архитектурно-строительного проектирования и физики среды; Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ); 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; [email protected].

Вклад авторов:

Гиясов А.И. — научное руководство, руководство в формулировке математической модели и числового метода с помощью программного комплекса, концепция исследования, разработка методологии, написание итогового текста, итоговые выводы и заключение.

Карасёв Е.В. — составление математической модели и числового метода с помощью программного комплекса, разработка методологии исследования, обработка данных и составление графиков зависимостей, литературный обзор и написание текста, итоговые выводы и заключение. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

REFERENCES

1. Petrov A.S., Kupriyanov V.N. On the influence of a computer model of structures with thermotechnical heterogeneity on the accuracy of thermotechnical calculations. Privolzhsky Scientific Journal. 2019; 1(49):32-38. EDN YAPSCU. (rus.).

2. Mityaev V.D., Kobzeva A.A. On the heat-shielding shell of buildings, the island of heat and warming. Radioelectronics, Electrical Engineering and Energy : abstracts of the Twenty-eighth International Scientific and Technical Conference of Students and Postgraduates. 2022; 521. EDN ZAERWC. (rus.).

3. Romanenko E.Y. Increase of power efficiency of protecting designs — a way of increase of efficiency of operation of buildings and constructions. Engineering journal of Don. 2013; 4(27):255. EDN SBLMPH. (rus.).

4. Kolebirova Yu.S. Analysis of the process of increasing the energy efficiency of external building envelopes. Modern Scientific Research and Development. 2018; 1(12):306-308. EDN YYKPHF. (rus.).

5. Beregovoy A.M., Beregovoy V.A., Viktoro-va O.L. Regulation of processes of heat and mass transfer and air exchange in enclosing structures and facades of modern type. Regional Architecture and Engineering. 2017; 1(30):69-73. EDN VZDKBH. (rus.).

6. Okhapochkin S.V., Kazachek N.S. Ecology and resource saving in construction. Development of Young Scientists — National Technology Initiative (POISK). 2020; 1:515-518. EDN HBVNBS. (rus.).

7. Giyazov A.I., Mirzoev S.M., Abdulrahman K. Modeling thermal and wind processes in the near-wall layer of building envelopes subjected to insolation. Vest-nik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture]. 2022; 17(3):285-297. DOI: 10.22227/19970935.2022.3.285-297 (rus.).

8. Vasileva M.S., Terekh M.D. Energy modeling as a modern method of improving the energy efficiency of buildings. BIM-modeling in the prospects of construction and architecture : proceedings of the IV International Scientific and Practical Conference.

< П

8 8

i H * к

G Г

S 2

0 С/з § С/3

1 z y 1

J со

u-

^ I

n °

O 3 o

=¡ ( o H

o §

§ 2 n 0

o 6

Г ra t (

o )

Í!

oo в

■ г

s □

s У с о Í к , ,

M 2

О О

10 10

U W

A.M. runcoe, E.B. Kapacëe

(0 (0 N N

o o

N N

n o

U 3

> in

C M

HQ 00 . r

« gi j

<D <1J

O g

---' "t^

o

O £

Z ■ ^

w «

CO iE

2021; 85-92. DOI: 10.23968/BIMAC.2021.010. EDN DXKRCD. (rus.).

9. Grinfeld G.I. Enclosing structures made of aerated concrete blocks with hinged facades. Building Materials. 2009; 10:75-76. (rus.).

10. Lamrani B., Johannes K., Kuznik F. Phase change materials integrated into building walls: An updated review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2021; 140:110751. DOI: 10.1016/j. rser.2021.110751

11. Baranenko A.V., Kuznetsov P.A., Zakha-rova V.Yu., Tsoy A.P. Application of substances with phase transitions for thermal energy accumulation. Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics. 2018; 18(6):990-1000. DOI: 10.17586/2226-1494-2018-18-6-990-1000. EDN YQZIDJ. (rus.).

12. Dincer I., Rosen M. Thermal Energy Storage: Systems and Applications. John Wiley & Sons, Chich-ester, 2002; 599.

13. Michael J.A. Experimental investigations of the combination of a heat pipe with metal foam or foils for enhancing heat transfer during the melting and solidification of a Phase Change Material (PCM) for Latent Heat Thermal Energy Storage Applications. Connecticut, University of Connecticut Graduate School, 2014; 1-196. URL: http://digitalcommons.uconn.edu/ gs_theses/570

14. Aymbetova I.O., Suleymenov U.S., Kam-barov M.A., Kalshabekova E.N., Ristavletov R.A. Ther-

Received February 2, 2023.

Adopted in revised form on April 24, 2023.

Approved for publication on June 6, 2023.

Bionotes: Adham I Giyazov — Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Architectural and Construction Design and Physics of the Environment; Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU); 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; ID RSCI: 979847, Scopus: 57202817395, ResearcherlD: T-8804-2018, ORCID: 57202817395; [email protected];

Egor V. Karasev — magister of the Department of Architectural and Construction Design and Physics of the Environment; Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU); 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; [email protected].

mophysical properties of phase transparent heat-storing materials used in construction. Advances in Current Natural Sciences. 2018; 12-1:9-13. DOI: 10.17513/ use.36966 (rus.).

15. Suresh C., Hotta T.K., Saha S.K. Phase change material incorporation techniques in building envelopes for enhancing the building thermal Comfort-A review. Energy and Buildings. 2022; 268:112225. DOI: 10.1016/j.enbuild.2022.112225

16. Al-Yasiri Q., Szabo M. Selection of phase change material suitable for building heating applications based on qualitative decision matrix. Energy Conversion and Management: X. 2021; 12:100150. DOI: 10.1016/j.ecmx.2021.100150

17. Feng G., Wang T., He N., Wang G. A review of phase change materials. E3S Web of Conferences. 2022; 356:01062. DOI: 10.1051/e3sconf/202235601062

18. Nazirov R.A., Taranenko D.V., Vede P.Yu. The use of materials with a changing phase state in building envelope structures. Building and Reconstruction. 2019; 2(82):90-105. DOI: 10.33979/2073-74162019-82-2-90-105. EDN AALHYT. (rus.).

19. Sundararajan S., Samui A. Organic phase change materials. Smart Polymers. 2022; 67-94. DOI: 10.1201/9781003037880-4

20. Imafidon O.J., Ting D.S.K. Energy consumption of a building with phase change material walls — The effect of phase change material properties. Journal of Energy Storage. 2022; 52:105080. DOI: 10.1016/j. est.2022.105080

E o

CLU c

LT> O

s 1

o E

fee

CD ^

M M

I

S!

O M

Contributions of the authors:

Adham I. Giyazov — scientific guidance, guidance in the formulation of a mathematical model and a numerical method using a software package, the concept of research, development of methodology, writing the final version of the text, final conclusions and conclusions.

Egor V. Karasev — compilation of a mathematical model and a numerical method using a software package, development of a research methodology, data processing and plotting of dependencies, literature review and writing a text revision, final conclusions and conclusion. The authors declare no conflict of interest.