1. JEECS
  2. Всі випуски
  3. Випуск 12, Номер 1, 2026
  4. Аналіз аварійних пошкоджень внутрішніх інженерних систем будівель, пов’язаних із замерзанням води: причини та умови виникнення

Аналіз аварійних пошкоджень внутрішніх інженерних систем будівель, пов’язаних із замерзанням води: причини та умови виникнення

JEECS.
2026;
Випуск 12, Номер 1
: с. 9 – 21
https://doi.org/10.23939/jeecs2026.01.009
Надіслано: Березень 20, 2026
Переглянуто: Квітень 02, 2026
Прийнято: Квітень 09, 2026
Опубліковано: Травень 28, 2026

V. Savin, A. Yalova, N. Bondar, D. Harasym, V. Zhelykh. (2026). Analysis of accidental damage to internal building utility systems due to water freezing: causes and conditions of occurrence. Energy Engineering and Control Systems, Vol. 12, No. 1, pp. 9 – 21. https://doi.org/10.23939/jeecs2026.01.009

Автори:
  1. Валерій Савін
  2. Альона Ялова
  3. Наталія Бондар
  4. Дмитро Гарасим
  5. Василь Желих
1
Криворізький національний університет
ORCID: 0009-0008-6013-7371
2
Криворізький національний університет
ORCID: 0000-0003-0926-542X
3
Криворізький національний університет
ORCID: 0000-0002-8713-265X
4
Національний університет «Львівська політехніка»
ORCID: 0009-0005-5818-1443
5
Національний університет «Львівська політехніка»
ORCID: 0000-0002-5063-5077

У статті проаналізовано причини виникнення аварійних пошкоджень внутрішніх інженерних систем будівель, пов’язаних із замерзанням води. Встановлено, що поєднання кліматичних особливостей холодного періоду, проєктних рішень і експлуатаційних чинників формує підвищений ризик аварій у системах водопостачання, опалення та водовідведення. Розглянуто фізичні передумови замерзання води в трубопроводах та їх вплив на надійність і довговічність інженерних систем будівель. Для кількісного оцінювання наслідків припинення роботи системи опалення запропоновано алгоритм визначення часу охолодження приміщення залежно від температури зовнішнього повітря, параметрів системи опалення та теплотехнічного стану огороджувальних конструкцій. На прикладі типової квартири у п’ятиповерховому житловому будинку панельного типу виконано розрахунок часу зниження температури внутрішнього повітря до характерних температурних рівнів. Додатково виконано оцінювання часових параметрів охолодження та подальшого замерзання води в опалювальних приладах після припинення роботи системи опалення. Отримані результати дозволяють оцінити потенційний ризик замерзання води у внутрішніх інженерних системах будівель та можуть бути використані при обґрунтуванні інженерних рішень, спрямованих на підвищення їх експлуатаційної надійності.

внутрішні інженерні системи
аварійні пошкодження
замерзання труб
водопостачання
нагрівання
водовідведення
час охолодження приміщення
експлуатаційна надійність
  1. Mattsson, C., Nordquist, B., Johansson, D., Wallentén, P., Bagge, H. (2024). A quantitative and qualitative literature review of water damage in buildings occurring in building services systems. Journal of Building Engineering, 33 (7). https://doi.org/10.1177/1420326X241248331  
  2. Mattsson, C., Nordquist, B., Johansson, D., Wallentén, P., & Bagge, H. (2021). Water damages in HVAC, tap water and sewage systems in cold climates. E3S Web of Conferences, 246, 12001. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202124612001
  3. Serdyuk, V., Franyshyna, S., Serdyuk, T., Khrystych, V. (2022). Thermal modernization of the aging housing stock. Bulletin of the Vinnytsia Polytechnic Institute, 2. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2022-161-2-6-17  
  4. DBN V.1.2-2:2006 (2006). System for Ensuring the Reliability and Safety of Construction Projects. Loads and Effects. Design Standards. Amendment No. 1. Minbud Ukrainy, Kyiv. (in Ukrainian)
  5. Forcada, N., Macarulla, M., Gangolells, M., Casals, M., Fuertes, A., & Roca, X. (2013). Posthandover housing defects: Sources and origins. Journal of Performance of Constructed Facilities, 27 (6), 756–762. https://doi.org/10.1061/(ASCE)CF.1943-5509.0000368  
  6. Mésároš, Peter & Chellappa, Vigneshkumar & Spisakova, Marcela & Kaleja, Pavol & Spak, Matej. (2024). Factors influencing defects in residential buildings. Journal of Building Pathology and Rehabilitation. 9. 1-11. https://doi.org/10.1007/s41024-023-00381-4  
  7. DBN V.2.5-64:2012 (2012). Internal Water Supply and Sewerage Systems. Part I. Design. Part II. Construction. With Amendment No. 1. Minrehionbud Ukrainy, Kyiv. (in Ukrainian)
  8. DBN V.2.5-67:2013 (2013). Heating, Ventilation, and Air Conditioning. Minrehion Ukrainy, Kyiv. (in Ukrainian)
  9. DSTU-H B V.2.5-61:2012. Guidelines for the Installation of Surface Water Drainage Systems. Minrehion Ukrainy, Kyiv. (in Ukrainian)
  10. Lee, S., Lee, S., & Kim, J. (2018). Evaluating the impact of defect risks in residential buildings at the occupancy phase. Sustainability, 10 (12), 4466. https://doi.org/10.3390/su10124466  
  11. Harasymchuk I. D., Pantsyr Y. I., Olenyuk O. A., Pechenyuk A. V. (2025). Current Challenges and Prospects for Improving the Energy Efficiency of Buildings and Structures in Ukraine. Podilsky Visnyk: Agriculture, Technology, Economics. 1 (46). https://doi.org/10.37406/2706-9052-2025-1.33  
  12. Chew, M. Y. L., & De Silva, N. (2002). Factors affecting water-tightness in wet areas of high-rise residential buildings. Architectural Science Review, 45 (4), 375–383. https://doi.org/10.1080/00038628.2002.9696953  
  13. Żywiec, J., Szpak, D., Wartalska, K., & Grzegorzek, M. (2024). The Impact of Climate Change on the Failure of Water Supply Infrastructure: A Bibliometric Analysis of the Current State of Knowledge. Water, 16 (7), 1043. https://doi.org/10.3390/w16071043  
  14. Wols B. A., Vogelaar A., Moerman A., Raterman B. (2019). Effects of weather conditions on drinking water distribution pipe failures in the Netherlands. Water Supply, 19 (2), 404–416. https://doi.org/10.2166/ws.2018.085  
  15. Huang, Y., Zhang, H., Li, X., & Wang, J. (2025). Freeze thickness prediction of fire pipes in low-temperature environments. Fire, 8 (2), 65. https://doi.org/10.3390/fire8020065  
  16. Dawood, T., Elwakil, E., & Novoa, H. (2020). Water pipe failure prediction and risk models: State-of-the-art review. Canadian Journal of Civil Engineering, 47 (8), 888–903. https://doi.org/10.1139/cjce-2019-0481  
  17. Wang, Q., Kleiner, Y., Rajani, B., & Sadiq, R. (2022). Research on pipe burst in water distribution systems: Knowledge structure and emerging trends. Aqua – Water Infrastructure, Ecosystems and Society, 71 (12), 1408–1424. https://doi.org/10.2166/aqua.2022.034  
  18. Bakhtawar, B., Kleiner, Y., & Rajani, B. (2025). Ageing underground water pipelines: Time-to-failure modelling and critical review. Results in Engineering, 15, 100644. https://doi.org/10.1016/j.wroa.2025.100331
  19. Forero-Ortiz, E., Tscheikner-Gratl, F., Rauch, W., & Kleidorfer, M. (2023). Models and explanatory variables in modelling failure of water distribution pipes: A review. Applied Water Science, 13, 141. https://doi.org/10.1007/s13201-023-02013-1
  20. Farajzadeh, N., McBean, E., Gharabaghi, B. (2024). Water distribution pipe lifespans: Predicting when to repair, rehabilitate, or replace. PLOS Water, 3 (1), e0000164. https://doi.org/10.1371/journal.pwat.0000164  
  21. ASHRAE Handbook-Fundamentals. (2021). American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. Р. 1024.
  22. Hrabko, N. V., Romanchuk, M. Ye. (2023). Analysis of water supply and wastewater services in the regions of Ukraine. Scientific Bulletin of National Mining University, (34-35), 111-120. https://doi.org/10.32782/uhj.34-35.2025.11  
  23. Potapenko, S., Kravchenko О. (2024). The main problems of the functioning of existing water supply and water distribution systems in Ukraine. Problems of Water Supply, Sewerage and Hydraulics. https://doi.org/10.32347/2524-0021.2024.46.35-42  
  24. DSTU-H B V.1.1-27:2010 Protection against hazardous geological processes, harmful operational impacts, and fire. Building climatology. Minrehion Ukrainy, Kyiv (in Ukrainian).
  25.  Leane, Joseph. (2022). Forensic Engineering Research and Testing of Building Copper Tube Water Piping System Freeze Failures. Journal of the National Academy of Forensic Engineers. 39. 13-27. https://doi.org/10.51501/jotnafe.v39i1.819
  26. Xu, M., Gao, M., Yang, R., Wang, K., & Yuan, Z. (2024). Economic Optimization of Thermal Insulation Thickness for Insulated and Electrically Traced Pipelines in Drilling Applications. Processes, 12 (7), 1506. https://doi.org/10.3390/pr12071506  
  27. DSTU EN 442-1:2019. Radiators and Convectors. Part 1. Technical Specifications and Requirements (EN 442-1:2014, IDT). Kyiv. (in Ukrainian)
  28. DSTU EN 442-2:2022. Radiators and Convectors. Part 2. Testing Methods and Ratings (EN 442-2:2014, IDT). Kyiv. (in Ukrainian)
  29. Nicolae Lobontiu, Chapter 5 - Fluid and Thermal Systems (2018). System Dynamics for Engineering Students (Second Edition), Academic Press, P. 786. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-804559-6.00005-1
  30. DSTU EN ISO 52016-1:2022. Energy efficiency of buildings. Energy consumption for heating and cooling, indoor temperatures and sensible and latent heat loads. Part 1. Calculation methods (EN ISO 52016-1:2017, IDT; ISO 52016-1:2017, IDT). Kyiv. (in Ukrainian)
  31. Martinez, M., Febrero-Garrido, L., Granada, E., Martínez, J., Martínez-Mariño, S. (2020). Heat Loss Coefficient Estimation Applied to Existing Buildings through Machine Learning Models. Applied Sciences, 10(24):8968. https://doi.org/10.3390/app10248968
  32. Theodore, L. Bergman, Adrienne, S. Lavine, Frank, P. Incropera, David, P. DeWitt (2018). Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 8th Edition. Wiley, Р. 992.