Інтеграція сонячної електростанції та теплового насоса в систему гарячого водопостачання на основі цифрового двійника

Автор(и)

  • Микола Політикін Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ, Україна
  • Олена Яценко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ, Україна

DOI:

https://doi.org/10.30857/2786-5371.2025.3.6

Ключові слова:

автономне теплозабезпечення, багатоквартирний будинок, відновлювальні джерела енергії, енергетичне моделювання, енергоефективність

Анотація

В умовах зростання загроз енергетичній безпеці України та необхідності підвищення автономності житлового сектору, дослідження ефективного поєднання теплових насосів та сонячної генерації є вкрай актуальним. Метою дослідження було обґрунтування доцільності інтеграції теплового насоса типу «повітря- вода» у систему гарячого водопостачання багатоквартирного будинку, оснащеного сонячною електростанцією, з використанням цифрового двійника задля підвищення енергоефективності та автономності. У дослідженні застосовано наступні методи: аналіз фактичної бази енергоспоживання, енергетичне моделювання в програмі PV*SOL, інструментальний моніторинг температур, витрат води й електроенергії, а також порівняння варіантів конфігурації систем з урахуванням сезонних особливостей. Проведено порівняння режимів роботи теплового насоса: повного нагріву (до 55 °C) і бівалентного (до 35 °C з догрівом). Розраховано сезонну ефективність, покриття потреб від сонячної електростанції та варіанти балансування системи. В результаті встановлено, що фактичне споживання гарячої води у 21,5 раза нижче нормативного, а понад 60 % теплової енергії витрачається на циркуляцію. Надлишкова генерація сонячним масивом (понад 16 000 кВт·год/рік) може бути ефективно використана для нагріву води через тепловий насос. У режимі нагріву до 35 °C електроспоживання знижується на 50,9 % порівняно з режимом повного нагріву води (до 55 °C). Також, в роботі запропоновано цифровий двійник гібридної системи сонячна електростанція-тепловий насос, що адаптується до змін навантаження та умов роботи. Вперше проведено кількісну оцінку ефективності бівалентного режиму в умовах реального будинку з урахуванням фактичного споживання. Результати можуть бути використані для адаптивного проєктування систем гарячого водопостачання у житлових будинках. Запропонований підхід дозволяє знизити витрати, підвищити автономність, зменшити навантаження на мережу й адаптувати системи до кризових умов і змін у поведінці споживачів

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Біографії авторів

Микола Політикін, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ, Україна

Олена Яценко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ, Україна

Доктор філософії, асистент викладача https://orcid.org/0000-0002-8001-5987

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-09-25

Як цитувати

Politykin, M., & Yatsenko, O. (2025). Інтеграція сонячної електростанції та теплового насоса в систему гарячого водопостачання на основі цифрового двійника. Технології та інжиніринг, 26(3), 77–88. https://doi.org/10.30857/2786-5371.2025.3.6

Номер

Розділ

Articles