JUSTIFICATION FOR THE SELECTION OF RATIONAL WINDOW SYSTEMS BASED ON MULTI-CRITERIA OPTIMIZATION

Abstract

Material, sealing, thermal insulation, characteristics, design, cost, analysis, load, operation, calculation, indicator, coefficient, standard.

It is widely recognised that window design is a fundamental factor influencing a building’s overall energy performance and thermal efficiency. Windows serve not only as sources of natural insolation and ventilation but also act as primary elements determining heat transmission and indoor climatic comfort. Consequently, the strategic selection of window configurations has a direct and significant impact on energy consumption patterns and annual heating expenditures.

The energy efficiency of modern window systems is evaluated through a comprehensive set of parameters, including thermal conductivity, heat transfer coefficients, and structural airtightness. Furthermore, a professional assessment must incorporate long-term operating costs, structural durability, and the feasibility of routine maintenance. A holistic approach to selection necessitates a detailed analysis of regional climatic conditions, building orientation, architectural typology, and specific functional requirements. Such a strategy not only minimises the thermal load on the building’s HVAC systems but also ensures an optimal living environment for occupants.

This study conducts a comparative analysis of several prominent window system configurations: the Rehau 5-chamber PVC-U, Rehau 3-chamber PVC-U, WDS 5-chamber PVC-U, WDS 76 AD / WDS 76 MD profiles, and the VEKA 5-chamber system. The research methodology involved rigorous calculations of heat loss, additional heating expenditures, and initial material costs for installation. Additionally, capital investments in infrastructure and annual maintenance and repair costs were determined using the Life Cycle Costing (LCC) approach.

The preliminary economic evaluation revealed that the lowest discounted costs (1,000 UAH) are associated with the WDS 76 AD profile, followed by the VEKA Softline 70 (1,098 UAH). To ensure a scientifically grounded choice, a multi-objective optimisation was performed using the Multi-Objective Ratio Analysis (MOORA) method. This approach integrated both economic indicators and energy efficiency coefficients. The final results identify the WDS 76 AD profile as the most efficient solution, with REHAU Energy systems occupying the second position. The study concludes that the MOORA-based methodology provides a more reliable framework for selection than standard cost-based assessments, recommending the WDS 76 AD system for further engineering design and implementation.

1. Правила визначення вартості будівництва : ДБН Д.1.1-1-2000 (з урахуванням змін та доповнень). [Чинний від 2000-10-01]. Київ : Мінбуд України, 2006. № 1 (січень). (Ціноутворення у будівництві : збірник офіційних документів та роз’яснень).

Pravyla vyznachennia vartosti budivnytstva : DBN D.1.1-1-2000 (z urakhuvanniam zmin ta dopovnen). [Chynnyi vid 2000-10-01]. Kyiv : Minbud Ukrainy, 2006. № 1 (sichen). (Tsinoutvorennia u budivnytstvi : zbirnyk ofitsiinykh dokumentiv ta roziasnen).

2. Ціноутворення у будівництві : збірник офіційних документів та роз’яснень. Київ: Мінбуд України, 2006. № 2 (лютий).

Tsinoutvorennia u budivnytstvi : zbirnyk ofitsiinykh dokumentiv ta roziasnen. Kyiv: Minbud Ukrainy, 2006. № 2 (liutyi).

3. Додатки до ДБН Д.1.1-1-2000 (з урахуванням змін та доповнень). Правила визначення вартості будівництва. Київ : Мінбуд України, 2006. № 1, № 2. (Ціноутворення у будівництві : збірник офіційних документів та роз’яснень).

Dodatky do DBN D.1.1-1-2000 (z urakhuvanniam zmin ta dopovnen). Pravyla vyznachennia vartosti budivnytstva. Kyiv : Minbud Ukrainy, 2006. № 1, № 2. (Tsinoutvorennia u budivnytstvi : zbirnyk ofitsiinykh dokumentiv ta roziasnen).

4. Ресурсні елементні кошторисні норми на будівельні роботи. Оздоблювальні роботи : ДСТУ Б Д.2.2-15:2012. (Збірник 15). [Чинний від 2013-01-01]. Київ : Мінрегіон України, 2012.

Resursni elementni koshtorysni normy na budivelni roboty. Ozdobliuvalni roboty : DSTU B D.2.2-15:2012. (Zbirnyk 15). [Chynnyi vid 2013-01-01]. Kyiv : Minrehion Ukrainy, 2012.

5. Гомон П. С., Савицький В. В. Ціноутворення та інвесторська кошторисна документація будівництва : навч. посіб. Рівне : НУВГП, 2021. 214 с.

Homon P. S., Savytskyi V. V. Tsinoutvorennia ta investorska koshtorysna dokumentatsiia budivnytstva : navch. posib. Rivne : NUVHP, 2021. 214 s.

6. Бабіч Є. Є., Гомон П. С., Поляновська О. Є., Ласкевич А. Вибір оптимального варіанту покрівельного матеріалу. Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди : зб. наук. праць. Рівне : НУВГП, 2024. Вип. 46. С. 389–398. https://doi.org/10.31713/budres.v0i46.45

 Babich Ye. Ye., Homon P. S., Polianovska O. Ye., Laskevych A. Vybir optymalnoho variantu pokrivelnoho materialu. Resursoekonomni materialy, konstruktsii, budivli ta sporudy : zb. nauk. prats. Rivne : NUVHP, 2024. Vyp. 46. S. 389–398. https://doi.org/10.31713/budres.v0i46.45

7. Бабіч Є. Є., Гомон П. С., Поляновська О. Є. Оптимальний варіант утеплення стін фасадним утеплювачем. Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди : зб. наук. праць. Рівне : НУВГП, 2024. Вип. 45. С. 378–385. https://doi.org/10.31713/budres.v0i45.43

Babich Ye. Ye., Homon P. S., Polianovska O. Ye. Optymalnyi variant uteplennia stin fasadnym utepliuvachem. Resursoekonomni materialy, konstruktsii, budivli ta sporudy : zb. nauk. prats. Rivne : NUVHP, 2024. Vyp. 45. S. 378–385. https://doi.org/10.31713/budres.v0i45.43

8. Brauers K. W. M. et al. Multi-objective decision-making for road design. Transport. 2008. Vol. 23, No. 3. P. 183–193. https://doi.org/10.3846/1648-4142.2008.23.183-193

Brauers K. W. M. et al. Multi-objective decision-making for road design. Transport. 2008. Vol. 23, No. 3. P. 183–193. https://doi.org/10.3846/1648-4142.2008.23.183-193