Оцінка впливу конструкції бічного вузла примикання віконного блоку на енергоефективність будівлі

Abstract

The article provides a comprehensive analysis of the existing regulatory and technical methods for constructing interface units between window structures and external walls within the standard connection zones. Particular attention is paid to the peculiarities of integrating innovative building materials into the window block interface to optimise the structural stability and thermophysical properties of the building’s thermal envelope. The research theoretically substantiates the critical impact of thermal modernisation of the window-to-wall interface — identified as a primary zone of intense heat loss and potential "thermal bridges" — on the overall enhancement of the energy efficiency levels in modern buildings. Within the framework of this study, the author proposes a technically improved design of the interface unit, specifically adapted for the comprehensive thermal renovation of buildings using advanced construction technologies and specialised insulation materials. A detailed mathematical and physical calculation model of the interface units was developed, covering both standardised and modernised design variants, to facilitate high-precision simulation within the specialised THERM software environment. The article presents the verified results of two-dimensional simulation of temperature fields in the connection nodes. Key performance indicators were determined, including the minimum temperatures of the internal surface of the envelope in the interface zone, the dimensionless temperature factor, linear thermal transmittance ψ-value and the integral thermal uniformity coefficient. Based on the simulation results and analytical calculations, a comparative evaluation of various thermal insulation solutions for side interface units was performed. Following a rigorous numerical analysis of temperature distribution gradients and heat flux densities, the best design for the window-to-wall interface in the standard connection zone was selected and justified from both an energy-efficient and engineering perspective.

У статті проаналізовано наявні нормативні способи виконання вузлів примикання віконної конструкції до зовнішніх стін у зоні рядового сполучення. Розглянуто особливості використання сучасних будівельних матеріалів у вузлі примикання віконного блоку для оптимізування конструктивних та теплотехнічних якостей огороджувальних конструкцій. Теоретично обґрунтовано вплив термомодернізації вузла примикання вікна до стіни зовнішньої огороджувальної конструкції, що є зоною основних тепловтрат, на підвищення енергоефективності будівель. Запропоновано вдосконалену конструкцію вузла примикання при термомодернізації будівлі із використанням сучасних будівельних технологій. Розраховано вузли примикання для нормативних та термомодернізованих варіантів конструкції для моделювання в програмному комплексі THERM. Наведено результати моделювання температурних полів у вузлах сполучення. Визначено мінімальні температури внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції в зоні примикання, коефіцієнт температурного фактору, лінійні коефіцієнти теплопередачі та коефіцієнт термічної однорідності. На основі результатів моделювання та проведених розрахунків виконано порівняльний аналіз теплоізоляційних рішень для вузлів бічного примикання віконного блоку. На основі чисельного аналізу температурних полів і теплових потоків обрано доцільний варіант конструкції вузла примикання віконного блоку до зовнішніх стін у зоні рядового сполучення.