Отримано 15.01.2026
Доопрацьовано 09.02.2026
Прийнято 26.03.2026
Опубліковано 07.04.2026
Взято з Вип. 119, 2026
Сторінки 230 -237
Анотація
Метою роботи є розробка комп’ютерної моделі теплового потоку підлоги по ґрунту з урахуванням радіогенного потоку землі для оцінки енергоефективності будівельних конструкцій. Як об'єкт моделювання розглядається прямокутна бетонна плита підлоги, розміщена на ґрунті, з можливим периметральним утепленням смугою утеплювача, де враховуються теплопровідність матеріалів, температура внутрішнього повітря та ґрунту, а також стаціонарний двовимірний процес теплопередачі. Було проаналізовано існуючі підходи до утеплення підлог на ґрунті згідно з українськими та європейськими нормативами, а також запропоновано принципи чисельного моделювання з використанням методу скінченних різниць та ітераційного розв'язання для рівняння теплопровідності з змінними коефіцієнтами. Поставлена мета досягається шляхом розв’язання задач моделювання поля температур у плиті, утеплювачі та ґрунті з урахуванням граничних умов, геометрії будівлі та теплотехнічних характеристик матеріалів, що дозволяє оцінювати трансмісійні тепловтрати для різних ширини утеплення. Для зручного застосування запропонованої моделі на практиці слід вводити додаткові параметри, які уможливлюють облік різних типів ґрунтів, товщини утеплювача та економічної доцільності заходів, з обов’язковим врахуванням нормативних вимог до енергоефективності будівель логістичної інфраструктури. Найважливішими результатами є розроблена 2D-модель теплопередачі, яка підтверджує концентрацію тепловтрат у крайових зонах підлоги та демонструє зниження втрат на 20-25% при периметральному утепленні шириною 2-3 м, а також співвідносність з інженерними методиками за ДСТУ EN ISO 13370:2022 та ДСТУ 9190:2022. Значимість отриманих результатів полягає в тому, що застосування запропонованої методики дозволяє не лише оптимізувати утеплення для будівель з великими площами підлог на ґрунті, підвищити енергоефективність та зменшити енергоспоживання, але й слугувати основою для оновлення нормативних стандартів, особливо при реконструкції існуючих об’єктів
Ключові слова:
теплопровідність, підлога на ґрунті, теплоізоляція; крайова зона, периметральне утеплення, чисельне моделювання, метод скінченних різниць, енергоефективність, будівлі логістичної інфраструктури1. Order of the Ministry for Communities and Territories Development of Ukraine No. 260 of October 27, 2020 “On approval of the minimum requirements for the energy efficiency of buildings,” registered with the Ministry of Justice of Ukraine on December 18, 2020, under No. 1257/35540. [in Ukrainian].
2. DBN V.2.6-31:2021 Thermal insulation and energy efficiency of buildings. [in Ukrainian].
3. DSTU 9191:2022 Thermal insulation of buildings. Method for selecting thermal insulation materials for building insulation. [in Ukrainian].
4. Pohosov, O., Pasichnyk, P., & Kulinko, Ye. (2023). Influence of some design solutions on the energy efficiency class of a building. Collection of scientific papers “SCIENTIA”, 2023.
URL: https://previous.scientia.report/index.php/archive/article/view/1526 [in Ukrainian].
5. Kulinko, Ye. O., Kuzytskyi, I. T., & Pohosov, O. H. (2017). Heat pumps as sources of low-temperature heat supply. Energy-Efficiency in Civil Engineering and Architecture. [in Ukrainian].
6. DSTU 9190:2022 Energy performance of buildings. Method for calculating energy consumption for heating, cooling, ventilation, lighting, and domestic hot water supply. [in Ukrainian].
7. DSTU EN ISO 13370:2022 Thermal performance of buildings — Heat transfer via the ground — Calculation methods (EN ISO 13370:2017, IDT; ISO 13370:2017, IDT). [in Ukrainian].
8. Givoni, B., & Katz, L. (1985). Earth temperatures and underground buildings. Energy and Buildings, 8(1), 15-25. https://doi.org/10.1016/0378-7788(85)90011-8.
9. Christoph Clauser, Jean-Claude Mareschal, Ground temperature history in central Europe from borehole temperature data, Geophysical Journal International, Volume 121, Issue 3, June 1995, Pages 805–817, https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1995.tb06440.x.
10. Dalla Santa, G., Galgaro, A., Sassi, R., Cultrera, M., Scotton, P., Mueller, J., ... & Bernardi, A. (2020). An updated ground thermal properties database for GSHP applications. Geothermics, 85, 101758. https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2019.101758.
11. Farouki, O. T. (1981). The thermal properties of soils in cold regions. Cold Regions Science and Technology, 5(1), 67-75. https://doi.org/10.1016/0165-232X(81)90041-0.
12. O. T. Farouki, Thermal properties of soils, No. CRREL-MONO-81-1 (1981), Cold Regions Research and Engineering Lab, Hanover. https://apps.dtic.mil/sti/pdfs/ADA111734.pdf.
13. Гільчук, А., Халатов, А., & Доник, Т. (2022). Теорія теплопровідності. https://ela.kpi.ua/server/api/core/bitstreams/83acae59-9dcd-4ad7-af4c-83aa3671a374/content.
14. Youssef, I. K., Ali, S. M., & Hamada, M. Y. (2016). On the line successive overrelaxation method. Applied and Computational Mathematics, 5(3), 103-106. https://doi.org/10.11648/j.acm.20160503.12.