Нестационарное температурное поле стен зданий при значениях эксплуатационной влажности строительных материалов

В представленной работе исследовано нестационарное температурное поле в однослойной кирпичной ограждающей конструкции стены здания. Для моделирования нестационарного температурного поля стены здания было решено дифференциальное уравнение теплопроводности методом конечных разностей по явной разностной схеме с учетом краевых условий третьего рода. Приведена формула, по которой можно рассчитать значение эксплуатационной теплопроводности при известном значении эксплуатационной влажности строительного материала. Для расчетов приняты однослойные ограждающие кирпичные конструкции с толщинами оснований равными 0,12 м, 0,25 м и 0,51 м в городе Москве. Представлены результаты расчета температур в сечениях ограждающих конструкций с течением времени при значении теплопроводности, выбранном согласно нормативному документу. Также представлено время, за которое в ограждающей конструкции устанавливается стационарное температурное поле. Для кирпичных стен определено время наступления стационара при температуре наружного воздуха равной температуре наиболее холодной пятидневки.

1. Радин В.П., Позняк Е.В., Новикова О.В. Реакция модели здания со снижением жесткости на длиннопериодные сейсмические воздействия // Вестник Московского энергетического института. Вестник МЭИ. – 2019. – № 6. – С. 124-130. – DOI 10.24160/1993-6982-2019-6-124-130.

2. Лихачев А.А., Усольцева О.А. Обзор и сравнение современных отечественных и зарубежных методов оценки технического состояния зданий и сооружений / А. А. Лихачев, // Инженерный вестник Дона. – 2022. – № 10(94). – С. 1-12.

3. González-Rodrigo B., Navas-Sánchez L., Rejas-Ayuga J.G., Hernández-Rubio O., Benito M.B. Preliminary Geospatial and In Situ Reconnaissance of the 8 September 2023 Moroccan Atlas Earthquake Damage // Buildings 2024. – Том. 14(3). – No. 693. https://doi.org/10.3390/buildings14030693

4. Huang Y., Tu R., Tuerxun W., Jia X., Zhang X., Chen X. A Community Information Model and Wind Environment Parametric Simulation System for Old Urban Area Microclimate Optimization: A Case Study of Dongshi Town, China // Buildings 2024. – Vol. 14(3). – No. 832. https://doi.org/10.3390/buildings14030832

5. Medinilha-Carvalho T.A., Marques da Silva F.V., Bre F., Gimenez J.M., Labaki L.C. Experimental Study of Wind Pressures on Low-Rise H-Shaped Buildings // Buildings. – 2024. – Vol. 14(3). – No. 762. https://doi.org/10.3390/buildings14030762

6. Karvelis A.C., Dimas A.A., Gantes C.J. Unsteady Numerical Simulation of Two-Dimensional Airflow over a Square Cross-Section at High Reynolds Numbers as a Reduced Model of Wind Actions on Buildings // Buildings. – 2024. – Vol. 14(3). – No. 561. https://doi.org/10.3390/buildings14030561

7. Сазонов А. К., Сухарев Г. В., Белявская О. Ш. Трехмерное моделирование температурных полей в угловых зонах наружных стен // Природные и техногенные риски. Безопасность сооружений. – 2023. – № 6-2(67). – С. 34-36.

8. Kokaya D., Zaborova D., Koriakovtseva T. Environmental analysis of residential exterior wall construction in temperate climate // Magazine of Civil Engineering. – 2023. – No. 8 (124). – P. 114-122. DOI 10.34910/MCE.124.10.

9. Habibi A., Kahe N. Evaluating the Role of Green Infrastructure in Microclimate and Building Energy Efficiency // Buildings. – 2024. – Vol. 14(3). – No. 825. https://doi.org/10.3390/buildings14030825

10. Sun W., Chen L., Suolang B., Liu K. An Investigation of the Energy-Saving Optimization Design of the Enclosure Structure in High-Altitude Office Buildings // Buildings. – 2024. – Vol. 14(3). – No. 645; https://doi.org/10.3390/buildings14030645

11. Лысова Е.П., Котлярова Е.В. Основы обеспечения экологической безопасности строительных материалов на всех этапах их жизненного цикла // Современные тенденции в строительстве, градостроительстве и планировке территорий. – 2023. – Т. 2. – № 2. – С. 72-80. DOI 10.23947/2949-1835-2023-2-2-72-80.

12. Самарская Н.С., Котлярова Е.В., Лысова Е.П. Основные научные принципы системного подхода к определению негативных факторов, воздействующих на окружающую среду городских территорий // Безопасность техногенных и природных систем. – 2023. – Т. 7. – № 4. – С. 20-29. DOI 10.23947/2541-9129-2023-7-4-20-29.

13. Kotlyarova E. Improving the methodology for assessing the level of environmental safety of urban areas as the basis of their life cycle // E3S Web of Conferences. – 2023. – Vol. 389. – No. 09062. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202338909062

14. Лушин К.И., Войтович Е.В. Мультимодальность подхода решения задач энергоэффективности городского хозяйственного комплекса // Международный технико-экономический журнал. – 2022. – № 5-6. – С. 7-17. DOI 10.34286/1995-4646-2022-86-5/6-7-17.

15. Sevryugina N.S., Apatenko A.S. Import Substitution and Monitoring of Workpiece Quality // Russian Engineering Research. – 2023. – Vol. 43. – No. 8. – P. 927-933. DOI 10.3103/s1068798x23080294.

16. Минченков Н.Д., Чуракова С.К. Дифференциальное уравнение теплопроводности и конвективного теплообмена в цилиндрической системе координат // Башкирский химический журнал. – 2024. – №1 (31). – С. 96- 100.

17. Nemova D., Kotov E., Andreeva D., Khorobrov S., Olshevskiy V., Vasileva I., Zaborova D., Musorina T. Experimental Study on the Thermal Performance of 3D-Printed Enclosing Structures // Energies. – 2022. – Vol. 15(12). – No. 4230. https://doi.org/10.3390/en15124230

18. Musorina T., Gamayunova O., Petrichenko M., Soloveva E. Boundary Layer of the Wall Temperature Field // Advances in Intelligent Systems and Computing. – 2020. – Vol. 1116 AISC. – P. 429-437. DOI:10.1007/978-3-030-37919-3_42

19. Zaborova D.D., Kozinec G.L., Musorina T.A., Petrichenko M.R. Mathematical Model for Unsteady Flow Filtration in Homogeneous Closing Dikes // Power Technology and Engineering. – 2020. – Vol. 54(3) . – P. 358–364. DOI:10.1007/s10749-020-01216-9

20. Petrichenko M.R., Musorina T.A. Fractional differentiation operation in the Fourier boundary problems // St. Petersburg State Polytechnical University Journal: Physics and Mathematics. – 2020. – Vol. 13(2). – P. 41–52. DOI: 10.18721/JPM.13204

21. Statsenko E.A., Musorina T.A., Ostrovaia A.F., Olshevskiy V.Ya., Antuskov A.L. Moisture transport in the ventilated channel with heating by coil // Magazine of Civil Engineering. – 2017. – 70(2). – P. 11–17. DOI:10.18720/MCE.70.2

22. Gamayunova O., Petrichenko M., Mottaeva A. Thermotechnical calculation of enclosing structures of a standard type residential building // Journal of Physics: Conference Series. – 2020. – Vol. 1614(1). – No. 012066. DOI 10.1088/1742-6596/1614/1/012066

23. Gamayunova O., Golov R. Potential of energy saving on transport // E3S Web of Conferences. – 2019. – Vol. 135. – No. 02025. DOI:10.1051/e3sconf/201913502025

24. Канарейкин А.И. Распределение температуры в полом теле эллиптического сечения при граничных условиях первого и третьего рода // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. – 2023. – № 9. – С. 10-14.

25. Белов А.В., Ильин Ю.П., Кузьмина Н.Ю., Скородумова Н.В. Решение уравнения теплопроводности для горизонтальной БГУ при внутреннем источнике тепла // АПК России. – 2019. – Т. 26, № 2. – С. 177-184.

26. Канарейкин А.И. Стационарное температурное поле в прямоугольной пластине с переменной теплопроводностью по одной координате // Вестник Международной академии холода. – 2023. – № 1. – С. 99- 104. – DOI 10.17586/1606-4313-2023-22-1-99-104.

27. Канарейкин А.И. Определение температурного поля термоэлемента в виде пластины при нестационарном режиме // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. – 2023. – № 4. – С. 11-16.

28. Видин Ю.В., Казаков Р.В., Злобин В.С. Процесс переноса тепла в двухслойном цилиндрическом теле // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2018. – Т. 20, № 11-12. – С. 93-98. – DOI 10.30724/1998-9903-2018-20-11-12-93-98.

29. Якимов Н.Д., Шагеев А.Ф., Дмитриев А.В., Бадретдинова Г.Р. Особенности расчета температурного поля в кольцевом пористом слое при бесконечном нагреве // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2023. – Т. 25. – № 6. – С. 54-66.

30. Бейбалаев В. Д., Аливердиев А. А. Исследование температурного поля в пластине одномерным нелинейным уравнением теплопроводности // Вестник Дагестанского государственного университета. Серия 1: Естественные науки. – 2022. – Т. 37. – № 1. – С. 12-17.

31. Kubacka E., Ostrowski P., Influence of Composite Structure on Temperature Distribution—An Analysis Using the Finite Difference Method // Materials. – 2023. – Vol. 16. – No. 5193.

32. Saadeh R, Sedeeg A.K, Ghazal B., Gharib G. Double Formable Integral Transform for Solving Heat Equations // Symmetry. – 2023. – Vol. 15. – No. 218.

33. Zubarev K.P. Taking into account moisture in increasing the accuracy of calculating heat losses of a building // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. – 2024. – Vol. 20. – No. 1. – P. 150- 161. DOI:10.22337/2587-9618-2024-20-1-154-161

34. Zubarev K.P. Derivation of the equation of unsteady-state moisture behaviour in the enclosing structures of buildings using a discrete-continuous approach // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. – 2021. – Vol. 17. – No. 4. – P. 83-90. DOI:10.22337/2587-9618-2021-17-4-83-90

35. Zubarev K.P. Using discrete-continuous approach for the solution of unsteady-state moisture transfer equation for multilayer building walls // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. – 2021. – Vol. 17. – No. 2. – P. 50-57. DOI:10.22337/2587-9618-2021-17-2-50-57