Томские ученые помогут проектировать энергоэффективные здания

Коллектив механико-математического факультета Томского госуниверситета создаст цифровые модели для повышения энергоэффективности зданий. Такие строения могут удерживать внутри избыток тепла зимой и прохладу летом, уменьшая затраты на отопление и кондиционирование. С помощью многопараметрического моделирования ученые изучат, как тепло перемещается внутри стен, помещений и строительных конструкций.

Ученым предстоит разработать комплексные математические модели, которые опишут, как множество факторов — от формы полостей до свойств материалов — влияют на теплообмен в строительных сооружениях. В частности, научный коллектив подробно изучит такие системы солнечного нагрева зданий, как стены Тромба-Мишеля. Это пассивные солнечные системы отопления, представляющие собой массивную стену с воздушным зазором и остеклением. Математики смоделируют работу таких стен в разных климатических условиях и определят оптимальные параметры для концепции «пассивного» дома.

Также ученые проанализируют, как включение элементов с низкой теплопроводностью внутрь строительных блоков может улучшить теплоизоляционные свойства ограждающих конструкций и снизить потери энергии. Еще одним направлением исследований станет влияние теплового излучения. Будет детально рассмотрено, как излучение поверхностей внутри помещений и в самих стенах влияет на общий тепловой баланс здания.

Для расчетов коллектив будет использовать собственные программные коды, что снижает зависимость от зарубежного ПО, а также открытую платформу OpenFOAM. К работе планируется привлечь студентов и аспирантов, которые смогут решать конкретные задачи в рамках большого проекта.

Проект рассчитан на три года (2025–2028). Ожидается, что его результаты лягут в основу методик проектирования энергоэффективных жилых и общественных зданий, что в конечном счете сделает жилье более комфортным, а его эксплуатацию — менее затратной.