Разработка и верификация программно-вычислительного метода моделирования температурного режима помещения при аварийных отключениях отопления

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.

1. Малявина, 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/10.32683/0536-1052-2025-794-2-76-84

2. 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/10.21822/2073-6185-2024-51-2-197-207

3. 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. 331-334

4. 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/10.26897/1997-6011-2025-3-30-37

5. 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/10.32683/0536-1052-2023-778-10-83-96

6. 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/10.30724/1998-9903-2022-24-6-133-142

7. 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/10.58224/2618-7183-2024-7-4-7

8. Feng, 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.70162

9. Lima, 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/su18010407

10. Soltani, 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-11-2024-0458

11. Стрижак, П.А., Морозов, М.Н. Тепловой режим здания при аварийной работе системы теплоснабжения // Главный энергетик. 2014. № 7. С. 39-45

12. 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/buildings15224066

13. Bianco, 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/10.1088/1742-6596/3143/1/012048

14. Ponni, 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/cgw1g472

15. Piras, 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/app15148117

16. Ali, 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.2025.002

17. Romaios, 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.70021

18. Вафаева, 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.2.2.20715.92965

19. 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.2025.160.72

20. 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/en19020379

21. Самарин, 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- 0935.2019.4.496-501

22. 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/10.21822/2073-6185-2021-48-2-113-123

23. 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_3

24. Zhang, 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/esi2.12082

25. Balasanian, 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-2024-0045

26. Deshko, 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.2025.010

27. Streckiene, 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.2025.23939

28. Taradai, 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/10.1088/1755-1315/1499/1/012054

29. Карпов, 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. 29-33

30. 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.2.2.28674.80326