Інтеграція теплових насосів із сонячними pvt-системами: сучасні технології, ефективність та перспективи впровадження в домогосподарствах
Amid the energy crisis in Ukraine and the instability of centralized energy supply, the strategic importance of developing decentralized renewable energy sources is growing. Increasing attention is being paid to hybrid autonomous energy systems, particularly the combination of heat pumps and photovo...
Збережено в:
| Дата: | 2025 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/926 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | System Research in Energy |
Репозитарії
System Research in Energy| id |
oai:www.systemre.org:article-926 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
System Research in Energy |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-11-20T12:36:12Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
PVT-система фотоелектрично-термічний колектор відновлювані джерела енергії децентралізоване енергозабезпечення енергоефективність енергетична автономність. |
| spellingShingle |
PVT-система фотоелектрично-термічний колектор відновлювані джерела енергії децентралізоване енергозабезпечення енергоефективність енергетична автономність. Kulyda, Dmytro Інтеграція теплових насосів із сонячними pvt-системами: сучасні технології, ефективність та перспективи впровадження в домогосподарствах |
| topic_facet |
PVT system photovoltaic-thermal collector renewable energy sources decentralized energy supply energy efficiency energy autonomy. PVT-система фотоелектрично-термічний колектор відновлювані джерела енергії децентралізоване енергозабезпечення енергоефективність енергетична автономність. |
| format |
Article |
| author |
Kulyda, Dmytro |
| author_facet |
Kulyda, Dmytro |
| author_sort |
Kulyda, Dmytro |
| title |
Інтеграція теплових насосів із сонячними pvt-системами: сучасні технології, ефективність та перспективи впровадження в домогосподарствах |
| title_short |
Інтеграція теплових насосів із сонячними pvt-системами: сучасні технології, ефективність та перспективи впровадження в домогосподарствах |
| title_full |
Інтеграція теплових насосів із сонячними pvt-системами: сучасні технології, ефективність та перспективи впровадження в домогосподарствах |
| title_fullStr |
Інтеграція теплових насосів із сонячними pvt-системами: сучасні технології, ефективність та перспективи впровадження в домогосподарствах |
| title_full_unstemmed |
Інтеграція теплових насосів із сонячними pvt-системами: сучасні технології, ефективність та перспективи впровадження в домогосподарствах |
| title_sort |
інтеграція теплових насосів із сонячними pvt-системами: сучасні технології, ефективність та перспективи впровадження в домогосподарствах |
| title_alt |
INTEGRATION OF HEAT PUMPS WITH SOLAR PVT SYSTEMS: MODERN TECHNOLOGIES, EFFICIENCY, AND PROSPECTS FOR IMPLEMENTATION IN HOUSEHOLDS |
| description |
Amid the energy crisis in Ukraine and the instability of centralized energy supply, the strategic importance of developing decentralized renewable energy sources is growing. Increasing attention is being paid to hybrid autonomous energy systems, particularly the combination of heat pumps and photovoltaic-thermal (PVT) panels. This integration enables comprehensive coverage of household heat and electricity demands while reducing dependence on gas and centralized grids. The aim of this article is to review modern design solutions of PVT systems, their operating principles, advantages, and challenges in integration with heat pumps. The paper substantiates the role of such systems in enhancing energy efficiency and energy autonomy of private households in Ukraine. A photovoltaic-thermal (PVT) collector combines a solar thermal collector and a photovoltaic module in a single unit, simultaneously generating heat and electricity. These collectors can serve as a heat source for brine-water heat pumps, increasing the seasonal performance factor (SPF) and reducing the need for deep drilling of ground heat exchangers. The article examines various configurations of PVT and heat pump integration (series and parallel circuits, uncovered and covered collectors) and optimal thermal-to-electric capacity ratios adapted to Ukrainian conditions. System modeling demonstrated competitive performance of hybrid configurations: for example, a PVT-HP system with a finned collector can achieve SPF ≈ 3.5–3.8 (for 20–30 m² of panels) and SPF(Grid) up to ~4.4. Combining PVT with a geothermal source further increases efficiency (SPF > 4.0) with reduced borehole depth (~70 m), and under drilling constraints helps reduce the area of horizontal heat exchangers while improving overall system performance. Based on the analysis of recent international and domestic studies, the article provides an analytical summary to assess the feasibility and prospects of implementing combined PVT-HP systems in Ukraine's residential sector. |
| publisher |
General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://systemre.org/index.php/journal/article/view/926 |
| work_keys_str_mv |
AT kulydadmytro integrationofheatpumpswithsolarpvtsystemsmoderntechnologiesefficiencyandprospectsforimplementationinhouseholds AT kulydadmytro íntegracíâteplovihnasosívízsonâčnimipvtsistemamisučasnítehnologííefektivnístʹtaperspektivivprovadžennâvdomogospodarstvah |
| first_indexed |
2025-11-21T03:16:10Z |
| last_indexed |
2025-11-21T03:16:10Z |
| _version_ |
1849548356909531136 |
| spelling |
oai:www.systemre.org:article-9262025-11-20T12:36:12Z INTEGRATION OF HEAT PUMPS WITH SOLAR PVT SYSTEMS: MODERN TECHNOLOGIES, EFFICIENCY, AND PROSPECTS FOR IMPLEMENTATION IN HOUSEHOLDS Інтеграція теплових насосів із сонячними pvt-системами: сучасні технології, ефективність та перспективи впровадження в домогосподарствах Kulyda, Dmytro PVT system, photovoltaic-thermal collector, renewable energy sources, decentralized energy supply, energy efficiency, energy autonomy. PVT-система, фотоелектрично-термічний колектор, відновлювані джерела енергії, децентралізоване енергозабезпечення, енергоефективність, енергетична автономність. Amid the energy crisis in Ukraine and the instability of centralized energy supply, the strategic importance of developing decentralized renewable energy sources is growing. Increasing attention is being paid to hybrid autonomous energy systems, particularly the combination of heat pumps and photovoltaic-thermal (PVT) panels. This integration enables comprehensive coverage of household heat and electricity demands while reducing dependence on gas and centralized grids. The aim of this article is to review modern design solutions of PVT systems, their operating principles, advantages, and challenges in integration with heat pumps. The paper substantiates the role of such systems in enhancing energy efficiency and energy autonomy of private households in Ukraine. A photovoltaic-thermal (PVT) collector combines a solar thermal collector and a photovoltaic module in a single unit, simultaneously generating heat and electricity. These collectors can serve as a heat source for brine-water heat pumps, increasing the seasonal performance factor (SPF) and reducing the need for deep drilling of ground heat exchangers. The article examines various configurations of PVT and heat pump integration (series and parallel circuits, uncovered and covered collectors) and optimal thermal-to-electric capacity ratios adapted to Ukrainian conditions. System modeling demonstrated competitive performance of hybrid configurations: for example, a PVT-HP system with a finned collector can achieve SPF ≈ 3.5–3.8 (for 20–30 m² of panels) and SPF(Grid) up to ~4.4. Combining PVT with a geothermal source further increases efficiency (SPF > 4.0) with reduced borehole depth (~70 m), and under drilling constraints helps reduce the area of horizontal heat exchangers while improving overall system performance. Based on the analysis of recent international and domestic studies, the article provides an analytical summary to assess the feasibility and prospects of implementing combined PVT-HP systems in Ukraine's residential sector. В умовах енергетичної кризи в Україні та у зв’язку з нестабільністю централізованого постачання енергії зростає стратегічна значущість розвитку децентралізованих відновлюваних джерел. Наразі особливу увагу привертають гібридні автономні системи енергозабезпечення, зокрема поєднання теплових насосів та фотоелектрично-термічних (PVT) панелей, яке дозволяє комплексно покривати потреби домогосподарств у теплі та електроенергії, знижувати залежність від газу і централізованої мережі. Метою статті є огляд сучасних конструктивних рішень PVT-систем, принципів їх роботи, переваг і викликів при інтеграції з тепловими насосами. Представлено обґрунтування ролі таких систем у підвищенні енергоефективності та енергетичної автономності приватних домогосподарств України. Фотоелектрично-термічний PVT-колектор об’єднує сонячний тепловий колектор і фотоелемент в одному пристрої, одночасно виробляючи тепло та електроенергію. Такі колектори можуть виконувати функцію джерела тепла для соляно-водяних теплових насосів, що дозволяє підвищити сезонний ККД системи і знизити потребу в глибокому бурінні ґрунтових теплообмінників. У статті розглянуто різні варіанти поєднання PVT з тепловими насосами (послідовні та паралельні схеми, використання відкритих або покритих колекторів) та оптимальні співвідношення теплової і електричної потужності для умов України. Моделювання систем показало конкурентну ефективність гібридних конфігурацій: наприклад, PVT-ТН з ребристим колектором досягають SPF ≈3,5–3,8 (для 20–30 м² панелей) і SPF(Grid) до ~4,4. Поєднання PVT з геотермальним джерелом ще підвищує коефіцієнт ефективності (SPF >4,0) при скороченій довжині свердловини (~70 м), а в умовах обмеженого буріння допомагає зменшити площу горизонтального теплообмінника і підвищити загальний ККД системи. На основі аналізу сучасних зарубіжних та вітчизняних досліджень сформовано аналітичне узагальнення, що дозволяє оцінити перспективність і доцільність впровадження комбінованих PVT-ТН систем у житловому секторі України. General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2025-11-21 Article Article application/pdf https://systemre.org/index.php/journal/article/view/926 System Research in Energy; No. 4 (84) (2025): System Research in Energy; 82-93 Системні дослідження в енергетиці; № 4 (84) (2025): Системні дослідження в енергетиці; 82-93 2786-7102 2786-7633 uk https://systemre.org/index.php/journal/article/view/926/824 |