vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2026-53-2-192-201vdgtu-2106Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРАBUILDING AND ARCHITECTUREРазработка и верификация программно-вычислительного метода моделирования температурного режима помещения при аварийных отключениях отопленияDevelopment and verification of a computational software-based method for modeling the indoor thermal regime under emergency heating shutdownshttps://orcid.org/0000-0002-3522-9302КарповД. Ф.KarpovD. F.

Карпов Денис Федорович, старший преподаватель, кафедра теплогазоводоснабжения

160000, г. Вологда, ул. Ленина, 15

Denis F. Karpov, Senior Lecturer, Department of Heat, Gas and Water Supply

15 Lenin St., Vologda 160000

karpovdf@vogu35.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8687-3296ПавловМ. В.PavlovM. V.

Павлов Михаил Васильевич, кандидат технических наук, доцент, доцент, кафедра теплогазоводо-снабжения

160000, г. Вологда, ул. Ленина, 15

Mikhail V. Pavlov, Cand. Sci. (Eng.), Assoc. Prof., Assoc. Prof., Department of Heat, Gas and Water Supply

15 Lenin St., Vologda 160000

pavlovmv@vogu35.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7422-5494ВафаеваХ. М.VafaevaKh. M.

Вафаева Христина Максудовна, кандидат технических наук, научный сотрудник

195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29 литера Б

Khristina M. Vafaeva, Cand. Sci. (Eng.), Scientific Associate

29 Letter B Polytechnicheskaya St., Saint Petersburg, 195251

vafaeva.khm@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-7802-8981ФроловаА. А.FrolovaA. A.

Фролова Анастасия Анатольевна, кандидат технических наук, доцент, доцент, кафедра теплогазо-снабжения и вентиляции

129337, г. Москва, Ярославское шоссе, 26

Anastasiya A. Frolova, Cand. Sci. (Eng.), Assoc. Prof., Assoc. Prof., Department of Ventilation and Heat and Gas Supply

Yaroslavskoe Highway, 26, Moscow, 129337

FrolovaAA@mgsu.ruВологодский государственный университетРоссияVologda State UniversityRussian FederationСанкт-Петербургский политехнический университет Петра ВеликогоРоссияPeter the Great St.Petersburg Polytechnic UniversityRussian FederationНациональный исследовательский Московский государственный строительный университетРоссияMoscow State University of Civil Engineering (National Research University)Russian Federation202610082026532192201Copyright © Карпов Д.Ф., Павлов М.В., Вафаева Х.М., Фролова А.А., 20262026Карпов Д.Ф., Павлов М.В., Вафаева Х.М., Фролова А.А.Karpov D.F., Pavlov M.V., Vafaeva K.M., Frolova A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.dgtu.ru/jour/article/view/2106

Цель. Цель исследования – подтвердить корректность работы цифрового инструмента, который обеспечивает расчет температурного режима помещения, темпа падения температуры воздуха и тепловых потерь в условиях прерывистой подачи энергии, с учетом теплоаккумулирующих свойств ограждающих конструкций и элементов системы отопления.Метод. Методической основой программного обеспечения являются теория теплоустойчивости и закон регулярного теплового режима первого рода, описывающий процесс остывания элементов системы отопления и ограждающих конструкций. Программный алгоритм состоит из двух последовательных вычислительных блоков, которые обрабатывают геометрические, теплофизические и эксплуатационные параметры помещения, наружных ограждений и системы отопления. Программный продукт ориентирован на исследовательские и инженерно-технические расчеты.Результат. Проведена проверка программного продукта для определения температуры внутреннего воздуха в размерном и безразмерном видах, темпа падения температуры и тепловых потерь за период остывания помещения. Тестирование подтвердило устойчивость расчетов и соответствие результатов физической модели теплообмена.Вывод. Новизна результатов исследования заключается в алгоритмической интеграции процессов охлаждения воздуха, ограждающих конструкций и системы отопления в едином программно-вычислительном подходе. Разработанный метод обеспечивает автоматизацию расчетов температурного режима помещения при аварийных отключениях системы отопления и предназначен для анализа надежности, энергоэффективности и эксплуатационной устойчивости зданий.

Objective. This study presents the development and verification of a computational method for predicting indoor air temperature during emergency heating shutdowns. The aim of the study is to verify the correctness of a digital tool designed to calculate the indoor temperature regime, the rate of air temperature drop and heat losses under intermittent energy supply conditions, taking into account the heat-storage properties of enclosing structures and heating system components.Method. The methodological basis is the theory of thermal stability and the law of regular thermal conditions of the first kind, which describes the cooling process of heating system elements and enclosing structures. The software algorithm consists of two blocks that process the geometric, thermophysical, and operational parameters of the room, external enclosures, and heating system. The software is designed for research and engineering calculations.Result. The developed tool was tested to determine indoor air temperature in both dimensional and nondimensional forms, the rate of temperature drop and heat losses during the room cooling period. Testing confirmed the stability of calculations and their consistency with the physical heat transfer model.Conclusion. The novelty lies in the algorithmic integration of air cooling processes, building envelopes, and the heating system within a single software and computing approach. The method automates calculations of room temperature conditions during heating system outages and is designed to analyze the reliability, energy efficiency, and operational sustainability of buildings.

прерывистое отоплениеаварийное отключение отоплениясистема отоплениятеплоустойчивостьтемпература внутреннего воздухатепловая энергиярегулярный тепловой режимограждающие конструкциипрограммное обеспечениецифровой инструменталгоритмintermittent heatingemergency shutdown of heatingheating systemthermal stabilityindoor air temperaturethermal energyperiodic thermal regimebuilding envelopesoftwaredigital toolalgorithmReferencesМалявина, Е.Г., Суслова, В.В. Влияние теплоемкости ограждающих конструкций помещения на его температуру после отключения отопления // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2025. № 2(794). С. 76-84. https://doi.org/10.32683/0536-1052-2025-794-2-76-84Malyavina, E.G., Suslova, V.V. The effect of the enclosing structures heat capacity of the room on its temperature after the heating is turned off // News of Higher Educational Institutions. Construction. 2025; 2:76-84. https://doi.org/10.32683/0536-1052-2025-794-2-76-84. (In Russ)Карпов, Д.Ф., Павлов, М.В., Абрамова, Е.В., Вафаева, Х.М. Исследование температуры внутреннего воздуха в помещении гражданского здания после аварийного отключения системы отопления // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2024. Т. 51. № 2. С. 197-207. https://doi.org/10.21822/2073-6185-2024-51-2-197-207Karpov, D.F., Pavlov, M.V., Abramova, E.V., Vafaeva, Kh.M. Investigation of the indoor air temperature in a civilian building after an emergency shutdown of the heating system. Herald of Daghestan State Technical University. Technical Sciences. 2024;51(2):197-207. DOi.org/10.21822/2073-6185-2024-51-2-197-207. (In Russ)Шумилин, Е.В., Ильин, Н.В. Последствия отключения системы отопления отдельной квартиры в многоквартирном доме // Дальний Восток: проблемы развития архитектурно-строительного комплекса. 2023. № 1. С. 331-334Shumilin, E.V., Ilyin, N.V. Consequences of disconnecting the heating system of a separate apartment in an apartment building. Far East: Problems of Architectural and Construction Complex Development. 2023; 1: 331-334. (In Russ)Павлов, М.В., Карпов, Д.Ф., Храпонова, Л.В. Прогнозирование температуры воздуха в культивационном сооружении после отключения системы отопления // Природообустройство. 2025. № 3. С. 30-37. https://doi.org/10.26897/1997-6011-2025-3-30-37Pavlov, M.V., Karpov, D.F., Khraponova, L.V. Air temperature prediction in a cultivation facility after heating system shutdown. Prirodoobustrojstvo. 2025;3:30-37. DOI.org/10.26897/1997-6011-2025-3-30-37. (In Russ)Малявина, Е.Г., Ахвердашвили, Р.Г. Определение времени остывания помещения после отключения системы отопления с учетом теплоустойчивости внутренних и наружных многослойных ограждающих конструкций // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2023. № 10(778). С. 83-96. https://doi.org/10.32683/0536-1052-2023-778-10-83-96Malyavina, E.G., Akhverdashvili, R.G. Determination of the room cooling time after switching off the heating system, taking into account the thermal stability of indoor and outdoor multilayer enclosing structures. News of Higher Educational Institutions. Construction. 2023;10:83-96 https://doi.org/10.32683/0536-1052-2023-778-10-83-96. (In Russ)Разаков, М.А. Особенности теплонапряженности машинного зала при отключении системы отопления // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2022. Т. 24. № 6. С. 133-142. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2022-24-6-133-142Razakov, M.A. Engine room thermal density specials in heating systems shutdown process. Power engineering: research, equipment, technology. 2022; 24.(6):133-142. DOI.org/10.30724/1998-9903-2022-24-6-133-142. (In Russ)Borovkov, A.I., Vafaeva, Kh.M., Vatin, N.I., Ponyaeva, I. Synergistic Integration of Digital Twins and Neural Networks for Advancing Optimization in the Construction Industry: A Comprehensive Review // Construction Materials and Products. 2024. Vol. 7. No. 4. https://doi.org/10.58224/2618-7183-2024-7-4-7Borovkov, A.I., Vafaeva, Kh.M., Vatin, N.I., Ponyaeva, I. Synergistic Integration of Digital Twins and Neural Networks for Advancing Optimization in the Construction Industry: A Comprehensive Review. Construction Materials and Products. 2024;7(4). https://doi.org/10.58224/2618-7183-2024-7-4-7Feng, Yuxin and Hwang, Bon‐Gang. Toward a Sustainable Paradigm: Navigating Digital Transformation in the Construction Industry.Sustainable Development. 2025;33. DOI.org/9335-9351. 10.1002/sd.70162Feng, Yuxin and Hwang, Bon‐Gang. Toward a Sustainable Paradigm: Navigating Digital Transformation in the Construction Industry. Sustainable Development. 2025;33. DOI.org/9335-9351. 10.1002/sd.70162Lima, Maria and Cunha, Thaís and Cândido, Luis and de Paula Barros Neto, José. Digital Transformation in the Construction Industry: Lessons and Challenges from the Journey of Brazilian Construction Companies // Sustainability. 2025. Vol. 18. P. 407. https://doi.org/10.3390/su18010407Lima, Maria and Cunha, Thaís and Cândido, Luis and de Paula Barros Neto, José. Digital Transformation in the Construction Industry: Lessons and Challenges from the Journey of Brazilian Construction Companies. Sustainability. 2025; 18:407. https://doi.org/10.3390/su18010407Soltani, Sahar and Giusti Gestri, Lisa and Pavez, Fernando and Maxwell, Duncan. A multi-staged analysis to propose a construction hub framework to drive sustainable and digital transformation in the construction industry//Smart and Sustainable Built Environment. 2025;.1. https://doi.org/10.1108/SASBE-11-2024-0458Soltani, Sahar and Giusti Gestri, Lisa and Pavez, Fernando and Maxwell, Duncan. A multi-staged analysis to propose a construction hub framework to drive sustainable and digital transformation in the construction industry. Smart and Sustainable Built Environment. 2025; 1. https://doi.org/10.1108/SASBE-11-2024-0458Стрижак, П.А., Морозов, М.Н. Тепловой режим здания при аварийной работе системы теплоснабжения // Главный энергетик. 2014. № 7. С. 39-45Strizhak, P.A., Morozov, M.N. Thermal regime of a building under emergency operation of the heat supply system. Chief Power Engineer. 2014;7:39-45. (In Russ)Chen, Lu and Han, Zhipan and Wu, Yujie and Zhang, Zhongshan and Liu, Yu and Li, Xiaomeng and Cao, Hui and Chen, Yongxu and Yang, Kun. Research on Energy-Efficient Retrofit Design and Thermal Load Characteristics of Public Buildings Based on Optimal Thermal Comfort // Buildings. 2025. Vol. 15. P. 4066. https://doi.org/10.3390/buildings15224066Chen, Lu and Han, Zhipan and Wu, Yujie and Zhang, Zhongshan and Liu, Yu and Li, Xiaomeng and Cao, Hui and Chen, Yongxu and Yang, Kun. Research on Energy-Efficient Retrofit Design and Thermal Load Characteristics of Public Buildings Based on Optimal Thermal Comfort. Buildings. 2025;15:4066. https://doi.org/10.3390/buildings15224066Bianco, Nicola and Fragnito, Andrea and Mauro, Gerardo and Menna, Costantino and Roselli, Carlo. Thermal analysis of 3D-printed panels for enhanced building envelope performance // Journal of Physics: Conference Series. 2025. Vol. 3143. P. 012048. https://doi.org/10.1088/1742-6596/3143/1/012048Bianco, Nicola and Fragnito, Andrea and Mauro, Gerardo and Menna, Costantino and Roselli, Carlo. Thermal analysis of 3D-printed panels for enhanced building envelope performance // Journal of Physics: Conference Series. 2025; 3143:012048. https://doi.org/10.1088/1742-6596/3143/1/012048Ponni, M and Hemalatha, A and Baskar, S and Kuchana, Rakesh. AI-Based Optimization Of HVAC Systems For Smart Energy-Efficient Buildings // International Journal of Environmental Sciences. 2025. Vol. 11. P. 950. https://doi.org/10.64252/cgw1g472Ponni, M and Hemalatha, A and Baskar, S and Kuchana, Rakesh. AI-Based Optimization Of HVAC Systems For Smart Energy-Efficient Buildings. International Journal of Environmental Sciences. 2025; 11: 950. https://doi.org/10.64252/cgw1g472Piras, Giuseppe and Muzi, Francesco and Ziran, Zahra. A Data-Driven Model for the Energy and Economic Assessment of Building Renovations. Applied Sciences. 2025;15:8117. DOI.org/10.3390/app15148117Piras, Giuseppe and Muzi, Francesco and Ziran, Zahra. A Data-Driven Model for the Energy and Economic Assessment of Building Renovations. Applied Sciences. 2025;15:8117. https://doi.org/10.3390/app15148117Ali, Dalia and Motuzienė, Violeta. Applying AI to HVAC Systems: a Critical Analysis of Data-Related Challenges // CONECT. International Scientific Conference of Environmental and Climate Technologies. 2025. Vol. 18. https://doi.org/10.7250/CONECT.2025.002Ali, Dalia and Motuzienė, Violeta. Applying AI to HVAC Systems: a Critical Analysis of Data-Related Challenges // CONECT. International Scientific Conference of Environmental and Climate Technologies. 2025;18. https://doi.org/10.7250/CONECT.2025.002Romaios, A. and Paravantis, John and Giannadakis, A. and Malefaki, Sonia and Souliotis, Manolis and Antzoulatou, A. and Georgiou, Paraskevas and Nikolakopoulos, Pantelis and Mihalakakou, G. Simulation‐Based and Machine Learning Methodologies for Energy Optimization in Buildings // Wiley Interdisciplinary Reviews: Energy and Environment. 2026. Vol. 15. https://doi.org/10.1002/wene.70021Romaios, A. and Paravantis, John and Giannadakis, A. and Malefaki, Sonia and Souliotis, Manolis and Antzoulatou, A. and Georgiou, Paraskevas and Nikolakopoulos, Pantelis and Mihalakakou, G. Simulation‐Based and Machine Learning Methodologies for Energy Optimization in Buildings. Wiley Interdisciplinary Reviews: Energy and Environment. 2026; 15. https://doi.org/10.1002/wene.70021Вафаева, Х.М., Гаевская, З.А. Алгоритмы оптимизации и их применение в информационном моделировании объектов культурного наследия // Инновации и инвестиции. 2021. № 12. С. 175-179. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.20715.92965Vafaeva, Kh.M., Gaevskaya, Z.A. Optimization algorithms and their application in information modeling of cultural heritage objects. Innovation and Investment. 2021;12:175-179. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.20715.92965. (In Russ)Зарипов, А.А., Гузанов, Р.О., Нуриев, М.Г. и др. Разработка и тестирование системы автоматизированного обнаружения и управления инженерными устройствами на базе предиктивной аналитики//Международный научно-исследовательский журнал. 2025. № 10(160). https://doi.org/10.60797/IRJ.2025.160.72Zaripov, A.A., Guzanov, R.O., Nuriev, M.G. et al. Development and testing of an automated detection and control system for engineering devices based on predictive analytics. International Research Journal. 2025; 10(160). https://doi.org/10.60797/IRJ.2025.160.72. (In Russ)Darwish, Hiba and Khapper, Krupa and Graves, Corey and Gokaraju, Balakrishna and Tesiero, Raymond. Intelligent Energy Optimization in Buildings Using Deep Learning and Real-Time Monitoring // Energies. 2026. Vol. 19. https://doi.org/10.3390/en19020379Darwish, Hiba and Khapper, Krupa and Graves, Corey and Gokaraju, Balakrishna and Tesiero,Raymond. Intelligent Energy Optimization in Buildings Using Deep Learning and Real-Time Monitoring. Energies. 2026; 19. https://doi.org/10.3390/en19020379Самарин, О.Д. Расчет остывания помещений здания в аварийных режимах для обеспечения надежности их теплоснабжения // Вестник МГСУ. 2019. Т. 14. Вып. 4. С. 496-501. https://doi.org/10.22227/1997- 0935.2019.4.496-501Samarin, O.D. The calculation of building cooling under emergency conditions to ensure their heating reliability.Vestnik MGSU. 2019;14(4):496-501. DOI.org/10.22227/1997-0935.2019.4.496-501. (In Russ)Рафальская Т.А. Влияние влагонакоплений в наружных стенах на тепловой режим помещений при аварийном теплоснабжении//Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2021. Т.48. № 2. С.113-123 DOI.org/10.21822/2073-6185-2021-48-2-113-123Rafalskaya, T.A. Effects of moisture accumulation in outer walls on thermal mode of premises in case of emergency heat supply.Herald of Daghestan State Technical University. Technical Sciences. 2021;48(2): 113-123. https://doi.org/10.22227/10.21822/2073-6185-2021-48-2-113-123. (In Russ)Maracchini, Gianluca and D'orazio, Marco. Indoor Environment in Emergency Architectures. SpringerBriefs in Applied Sciences and Technology. 2025. https://doi.org/10.1007/978-3-032-06795-1_3Maracchini, Gianluca and D'orazio, Marco. Indoor Environment in Emergency Architectures // SpringerBriefs in Applied Sciences and Technology. 2025. https://doi.org/10.1007/978-3-032-06795-1_3Zhang, Jiarui and Mu, Yunfei and Wu, Zeqing and Liu, Zhe and Gao, Yi and Li, Hairun. Optimal scheduling method of regenerative electric heating for emergency residential building heating: An affine arithmeticbased model predictive control approach. IET Energy Systems Integration. 2022. Vol. 5. https://doi.org/10.1049/esi2.12082Zhang, Jiarui and Mu, Yunfei and Wu, Zeqing and Liu, Zhe and Gao, Yi and Li, Hairun. Optimal scheduling method of regenerative electric heating for emergency residential building heating: An affine arithmeticbased model predictive control approach. IET Energy Systems Integration. 2022;5. https://doi.org/10.1049/esi2.12082Balasanian, Hennadii and Klymchuk, Oleksandr and Luzhanska, Ganna and Aksyonova, Inna and Voronenko, Serhii. Influence of the Building’s Thermal Insulation on Intermittent Heating Mode Efficiency//Management Systems in Production Engineering. 2024;32:484-488. DOI.org/10.2478/mspe-2024-0045Balasanian, Hennadii and Klymchuk, Oleksandr and Luzhanska, Ganna and Aksyonova, Inna and Voronenko, Serhii. Influence of the Building’s Thermal Insulation on Intermittent Heating Mode Efficiency. Management Systems in Production Engineering. 2024;32:484-488. https://doi.org/10.2478/mspe-2024-0045Deshko, Valeriy and Bilous, Inna and Buyak, Nadia and Hetmanchuk, Hanna and Hurieiev, Maksym and Odineca, Tatjana. Parametric Analysis of Heat Flows Through Building Envelope Considering Orientation, Massiveness, and Intermittent Heating Modes // Rocznik Ochrona Środowiska. 2025. Vol. 27. P. 110-120. https://doi.org/10.54740/ros.2025.010Deshko, Valeriy and Bilous, Inna and Buyak, Nadia and Hetmanchuk, Hanna and Hurieiev, Maksym and Odineca, Tatjana. Parametric Analysis of Heat Flows Through Building Envelope Considering Orientation, Massiveness, and Intermittent Heating Modes. Rocznik Ochrona Środowiska. 2025;27:110-120. https://doi.org/10.54740/ros.2025.010Streckiene, Giedre and Bielskus, Juozas and Rogoža, Artur and Lapinskiene, Vilune and Miseviciute, Violeta. Evaluating the integration of apartment building heating systems with low-temperature district heating networks//Mokslas - Lietuvos ateitis. 2025. Vol. 17. P. 1-8. https://doi.org/10.3846/mla.2025.23939Streckiene, Giedre and Bielskus, Juozas and Rogoža, Artur and Lapinskiene, Vilune and Miseviciute, Violeta. Evaluating the integration of apartment building heating systems with low-temperature district heating networks. Mokslas - Lietuvos ateitis. 2025; 17:1-8. https://doi.org/10.3846/mla.2025.23939Taradai, O and Bugai, Volodymyr and Gvozdetskii, O and Burda, Y and Diachenko, S. Improving the operational reliability of centralized heat supply systems // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2025. Vol. 1499. P. 012054. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1499/1/012054Taradai, O and Bugai, Volodymyr and Gvozdetskii, O and Burda, Y and Diachenko, S. Improving the operational reliability of centralized heat supply systems. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2025. 1499: 012054. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1499/1/012054Карпов, Д.Ф., Павлов, М.В., Синицын, А.А. Комплексная энергосберегающая диагностика технического состояния ограждающих конструкций объектов капитального строительства и инженерных систем на основе теплового контроля // Энергосбережение и водоподготовка. 2020. № 2 (124). С. 29-33Karpov, D.F., Pavlov, M.V., Sinitsyn, A.A. Integrated energy-saving diagnostics of the technical condition of fencing structures of capital construction objects and engineering systems based on thermal control. Energy saving and Water treatment. 2020; 2 (124):29-33. (In Russ)Фролова, А.А., Нуриев, М.Г., Шкиндеров, М.С. и др. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2025619659. Программа для определения температуры внутреннего воздуха в помещении после отключения системы отопления: № 2025617254: заявл. 28.03.2025: опубл. 16.04.2025. Бюл. №4//Правообладатель Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.28674.80326Frolova, A.A., Nuriev, M.G., Shkinderov, M.S. et al. Certificate of State Registration of a Computer Program No. 2025619659. Software for determining the indoor air temperature in a room after the heating system shutdown: No. 2025617254: declared 28.03.2025: publ. 16.04.2025;4. Right holder of National Research Moscow State University of Civil Engineering. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.28674.80326. (In Russ)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.