en

Стаття

Методи моделювання для ефективного розподілу теплової енергії в системах опалення громадських будівель

Муроділ Мадалієв Мірзохід Содіков*

dr.m.sodikhov@bk.ru

Анотація

Актуальність дослідження зумовлена наявною проблемою нерівномірного розподілу теплової енергії в однотрубних системах опалення з верхньою розводкою в будівлях, що призводило до перегріву верхніх поверхів і недостатнього обігріву нижніх, негативно впливаючи на тепловий комфорт і енергоефективність приміщень. Метою роботи став аналіз методів покращення мікроклімату приміщень і вирівнювання температури шляхом забезпечення рівномірного розподілу теплоносія в однотрубній системі опалення з верхньою розводкою у громадських будівлях. У дослідженні було використано чисельне моделювання в програмному середовищі COMSOL Multiphysics для оцінювання впливу схеми підключення радіаторів на розподіл тепла в системі опалення п’ятиповерхової громадської будівлі. Досліджено сучасну вертикальну однотрубну систему опалення, сформовано та порівняно базову і модифіковану систему з регулюванням за допомогою клапанів на верхніх поверхах. Розраховано локальні теплові потоки, швидкість руху теплоносія та температуру повітря в приміщеннях. Окремо у роботі було оцінено температурні втрати теплоносія в радіаторах на кожному поверсі. Отримані результати засвідчили суттєву нерівномірність теплопостачання в наявній системі, з перегрівом верхніх поверхів і недостатнім нагріванням нижніх. Після впровадження запропонованого рішення ефективність системи зросла на 21,62 %, а температура теплоносія на вході до першого поверху підвищилася з 47,813 °C до 52,594 °C. Практична цінність дослідження полягає в обґрунтуванні ефективного підходу до покращення теплового розподілу в багатоповерхових будівлях шляхом регулювання потоку за допомогою байпасної лінії в однотрубній системі опалення, що сприяє підвищенню теплового комфорту та зниженню енергоспоживання

Ключові слова

теплопередача; CFD-моделювання; радіаторна система опалення; енергоефективність; тепловий комфорт; байпасне регулювання

Завантажити статтю

Отримано 06.02.2026, Доопрацьовано 01.05.2026, Прийнято 02.06.2026 Опубліковано 22.06.2026

Взято з Том 12, № 2, 2026

ЦИТУВАТИ

Madaliev , M., & Sodikov, M. (2026). A simulation-methods for effective heat energy distribution in heating systems in public buildings. Architectural Studies, 12(2), 19-27. https://doi.org/10.56318/as/2.2026.02

https://doi.org/10.56318/as/2.2026.02

Сторінки 19-27

Використані джерела

  1. Alamdari, F., & Hammond, G.P. (1983). Improved data correlations for buoyancy-driven convection in rooms. Building Services Engineering Research & Technology, 4(3), 106-112. doi: 10.1177/014362448300400304.
  2. Aljashaami, B.A., Ali, B.M., Salih, S.A., Alwan, N.T., Majeed, M.H., Ali, O.M., Alomar, O.R., Velkin, V.I., & Shcheklein, S.E. (2024). Recent improvements to heating, ventilation, and cooling technologies for buildings based on renewable energy to achieve zero-energy buildings: A systematic review. Results in Engineering, 23, article number 102769. doi: 10.1016/j.rineng.2024.102769.
  3. ASHRAE. (2021). Heat exchange equipment. In Principles of heating, ventilating, and air conditioning. Atlanta: American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers.
  4. ASHRAE. (2022). ANSI/ASHRAE/IES Standard 90.1-2019. Energy standard for buildings except low-rise residential buildings. Retrieved from https://www.ashrae.org/file%20library/technical%20resources/standards%20and%20guidelines/standards%20addenda/90_1_2019_t_20220812.pdf.
  5. Bilous, I., Biriukov, D., Eutukhova, T., Novoseltsev, O., Voloshchuk, V., & Prozuments, A. (2025). Energy efficiency and indoor climatic conditions in buildings: Dynamic modeling for systemic improvement. Frontiers in Built Environment, 10, article number 1502794. doi: 10.3389/fbuil.2024.1502794.
  6. Camci, M., Karakoyun, Y., Acikgoz, O., & Dalkilic, A.S. (2023). Case studies on local mixed convection heat transfer coefficients along a radiant heated wall subjected to displacement ventilation. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 148, 7845-7854. doi: 10.1007/s10973-023-12262-6.
  7. Carella, A., Del Ferraro, L., & D’Orazio, A. (2023). Air/water heat pumps in existing heating and hot water systems for better urban air quality and primary energy savings: Scenarios of two Italian cities. Energies, 16(1), article number 377. doi: 10.3390/en16010377.
  8. Decree of the President of the Republic of Uzbekistan No. UP-63 “On Measures to Improve Public Administration in the Field of Energy Efficiency Enhancement and the Development of the Energy Service Company Market”. (2025, March). Retrieved from https://lex.uz/en/docs/7464127.
  9. EN 16798-1:2019. (2019). Energy performance of buildings – ventilation for buildings – Part 1: Indoor environmental input parameters for design and assessment of energy performance of buildings addressing indoor air quality, thermal environment, lighting and acoustics – module M1-6. Retrieved from https://standards.iteh.ai/catalog/standards/cen/b4f68755-2204-4796-854a-56643dfcfe89/en-16798-1-2019?srsltid=AfmBOor2k4CZHjAauRmm_IO6mmItaKKgslRnO1Xwl7_LjPmIxB-h08UA.
  10. Fanger, P.O. (1970). Thermal comfort. Analysis and applications in environmental engineering. Copenhagen: Danish Technical Press.
  11. Global Alliance for Buildings and Construction. (2018). 2018 Global Status Report. Towards a zero-emission, efficient and resilient buildings and construction sector. United Nations Environment Programme. Retrieved from https://iea.blob.core.windows.net/assets/30a31866-26ed-4c57-9d6f-3d382442b3fb/2018_Global_Status_Report.pdf. 
  12. Guelpa, E., Capone, M., Sciacovelli, A., Vasset, N., Baviere, R., & Verda, V. (2023). Reduction of supply temperature in existing district heating: A review of strategies and implementations. Energy, 262, article number 125363. doi: 10.1016/j.energy.2022.125363.
  13. Huang, C., Li, N., He, S., Weng, X., Shu, Y., Yang, G., & Bao, Y. (2024). Investigation of the temperature distribution and energy consumption of an integrated carbon fiber paper-embedded electric-heated floor. Buildings, 14(7), article number 2097. doi: 10.3390/buildings14072097.
  14. Incropera, F.P., DeWitt, D.P., Bergman, T.L., & Lavine, A.S. (2006). Introduction to heat transfer (5th ed.). Hoboken: Wiley.
  15. Kim, S.W., & Brown, R.D. (2021). Urban heat island (UHI) variations within a city boundary: A systematic literature review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 148, article number 111256. doi: 10.1016/j.rser.2021.111256.
  16. Kreider, J.F., Curtiss, P.S., & Rabl, A. (2009). Heating and cooling of buildings: Design for efficiency (2nd ed.). Boca Raton: CRC Press.
  17. Li, Y., Li, L., Cui, X., & Shen, P. (2024). Coupled building simulation and CFD for real-time window and HVAC control in sports space. Journal of Building Engineering, 97, article number 110731. doi: 10.1016/j.jobe.2024.110731.
  18. Mičko, P., Kapjor, A., Holubčík, M., & Hečko, D. (2021). Experimental verification of CFD simulation when evaluating the operative temperature and mean radiation temperature for radiator heating and floor heating. Processes, 9(6), article number 1041. doi: 10.3390/pr9061041.
  19. Nielsen, P.V. (2015). Fifty years of CFD for room air distribution. Building and Environment, 91, 78-90. doi: 10.1016/j.buildenv.2015.02.035.
  20. Patankar, S.V. (1980). Numerical heat transfer and fluid flow. New York: McGraw Hill Book.
  21. Raftery, P., Singla, R., Cheng, H., & Paliaga, G. (2024). Insights from hydronic heating systems in 259 commercial buildings. Energy and Buildings, 321, article number 114543. doi: 10.1016/j.enbuild.2024.114543.
  22. Reddy, J.N., Anand, N.K., & Roy, P. (2022). Finite element and finite volume methods for heat transfer and fluid dynamics. Cambridge: Cambridge University Press.
  23. SanPiN 0341-16. (2016). Sanitary and epidemiological requirements for conditions and organization of education in general secondary schools. Retrieved from https://buxgalter.uz/uz/doc?id=511213_&prodid=1_vse_zakonodatelstvo_uzbekistana&utm.
  24. Sarbu, I., Mirza, M., & Muntean, D. (2022). Integration of renewable energy sources into low-temperature district heating systems: A review. Energies, 15(18), article number 6523. doi: 10.3390/en15186523.
  25. Serra, N. (2023). Revisiting RANS turbulence modelling used in built-environment CFD simulations. Building and Environment, 237, article number 110333. doi: 10.1016/j.buildenv.2023.110333.
  26. Singh, M., & Sharston, R.A. (2022). A literature review of building energy simulation and computational fluid dynamics co-simulation strategies and its implications on the accuracy of energy predictions. Building Services Engineering Research & Technology, 43(1), 113-138. doi: 10.1177/01436244211020465.
  27. SNK 2.01.18-24. (2025). Energy consumption standards for heating, ventilation, and air conditioning of buildings and structures. Retrieved from https://main.tmsiti.uz/media/FILES/shnk/%D0%A8%D0%9D%D2%9A_2.01.18-24.pdf.
  28. SNK 2.08.02-23. (2024). Approval of urban planning standards and regulations for public buildings and structures. Retrieved from https://main.tmsiti.uz/media/FILES/shnk/%D0%A8%D0%9D%D2%9A_2.08.02-23.pdf.
ISSN 2411-801X e-ISSN 2786-7374  УДК 71;72
DOI: 10.56318/as