IntegraTE計劃伴随着PVT熱泵系統快速增長的市場。該計劃的一個核心組成部分是在真實條件下進行調查，以調查供暖系統的可靠性和性能。對五棟單戶住宅進行多年監測的重要結果現已公布。
■ 對PVT熱泵系統的監測表明，在典型的現有建築中進行改造時，也取得了良好的效率值。
■ PVT集熱器和鹽水熱泵形成一個協調良好的整體系統非常重要。源溫度的變化範圍可能與空氣-水熱泵更具可比性。
■ 相當一部分自發電的光伏電力可以直接用于熱泵的運作，無需“電網中的中間存儲”。與儲電系統相結合，可以提高覆寫率。
對PVT集熱器的需求正在增加。在過去四年中，他們在德國的銷售額增長了近五倍。2022 年，該行業擁有 PVT 收集器，面積約為 19 100 m2安裝。光伏熱 （PVT） 集熱器被認為是鹽水熱泵的替代品，用于開發地熱源。
PVT集熱器從太陽輻射和環境中産生電力和熱量，并将其提供給熱泵以提高其效率和CO2資産負債表。在這種組合中，PVT集熱器在一個月曆年内産生的可用總能量（即熱能和電能）大約是具有相同面積的光伏系統的四倍。
倡議 IntegraTE
為了提高人們對 PVT 集熱器與建築領域熱泵相結合提供的具有技術和經濟吸引力的能源供應的認識，聯邦經濟事務和能源部自 2019 年底以來一直在為 IntegraTE 計劃提供資金。自2019年12月以來，與弗萊堡的Fraunhofer ISE公司、斯圖加特大學建築能量學、熱技術和儲能研究所（IGTE）以及哈梅林太陽能研究所（ISFH）合作，三個科學合作夥伴一直在合作。與此同時，來自德國和鄰國的16家系統供應商也加入了該倡議。
IntegraTE的一項核心活動是在實際條件下測量PVT熱泵系統。IntegraTE的工業合作夥伴能夠提出示範房屋，然後配備廣泛的測量技術。
“這樣一個年輕、充滿活力的行業需要科學支援，”IGTE的研究夥伴Harald Drück強調說。現在已經對來自不同系統供應商的第一批具有投資概念的單戶住宅進行了為期兩年的調查（圖2）。監測資料可在IntegraTE網站上公開獲得 pvt-energie.de。
結合
圖2：調查的單戶住宅一目了然。該項目的簡介顯示了房屋中的供暖技術和供暖配置設定系統（地暖或散熱器）。該編号對應于可公開通路的監控門戶 pvt-energie.de 中的系統編号。房屋 1 的結果是陰影的，因為瓦斯鍋爐與熱泵平行安裝，是以熱泵更有可能通過優先控制系統在有利的天氣條件下運作。
JAZ 作為關鍵參數
評估系統的核心參數是年度績效系數（JAZ）。它的定義是每年為空間供暖和飲用水供暖提供的熱量，與熱泵（壓縮機、加熱元件和控制）以及熱源回路中的控制和泵送所需的電能有關。
Fraunhofer ISE的IntegraTE項目經理Korbinian Kramer說：“我們沒有将房屋的儲熱考慮在年度性能系數的系統限制中，是以不同的供熱系統對運作結果的影響不大，我們實作了更大的可比性。此外，圖2顯示了純粹用于加熱操作的JAZ。在這裡，不扣除直接用于操作熱泵的 PVT 集熱器的太陽能份額。
Altenbuch 的單戶住宅建築 JAZ 為 4.2，表現最佳（5 号房屋）。在這裡，PVT收集器與花園中的三個地下籃子一起為熱泵提供熱量。在兩個測量年中，JAZ分别為3.3和3.4，瑞典的大型翻新單戶住宅（房屋3）也達到了令人滿意的效率值。項目經理 Kramer 強調，所有示範系統，無論是新的還是舊的，在前兩年都相當穩定。由于與開展工作的專業公司的交流，還可以在能源效率方面優化一些系統。
下面将更詳細地研究兩家工廠的營運結果，作為建立築（4号樓）和舊建築（3号樓）的例子。
10%至40%的PVT電力可由熱泵系統直接使用
位于下薩克森州哈斯費爾德的建立住宅樓（4号房屋，190米2生活空間）僅由調制 6 kW 的 PVT 集熱器控制Th-鹽水/水熱泵加熱。屋頂上緊挨着一個16-m2-PVT場，3.6 kW艾爾1.8 kW 的純光伏系統艾爾安裝。
對于四口之家居住的4号房屋，監測證明年度績效數字遠遠超過3。這一餘額包括 7 kW 電加熱元件的電力需求，然而，根據 2022 年的月度資産負債表，該電加熱元件很少被激活（圖 3）。2022 年，供暖系統總共需要 2566 千瓦時的電力。其中，79%用于熱泵，13%用于泵和控制的輔助電源，8%的能量直接在加熱元件中轉化為熱量。
Kramer：在運作中，以 PVT 集熱器作為熱泵唯一熱源的 PVT 熱泵加熱系統實作了與具有 PVT 和地面集熱器的系統相似的效率，盡管加熱元件的購買成本比地面集熱器便宜得多。
圖 3 顯示供暖系統的效率（由熱泵的月性能系數表示）随年變化。也可以看出，夏季占主導地位的飲用水加熱高溫往往是由熱泵産生的，其效率比秋冬季節主導熱平衡的中等加熱水溫更差。
結合
圖 3 房屋 4 的月度能源平衡 – 位于下薩克森州哈斯費爾德的一棟建立單戶住宅，其熱泵僅從 PVT 集熱器場擷取熱量，并由電加熱元件作為額外供暖保護。
在監測過程中，還記錄了PVT集熱器太陽能電路中的溫度。因季節而異。在1月和2月，PVT收集器在該月的能量權重初始溫度分别為1.7 °C和0.4 °C。 在某些日子裡，PVT收集器在冬季的膨脹溫度高達-12°C。 是以，從屋頂到熱泵的太陽能電路中的管道必須在建築圍護結構内進行良好的隔熱，以免在隔熱層的外部形成冷凝水。
在 7 月和 8 月，太陽能電路的平均溫度分别為 18.4 °C 和 19 °C。 熱泵必須針對這種寬範圍的源溫度而設計。是以，PVT熱泵系統必須始終是一個協調良好的整體系統，Kramer強調。
如果減去與熱泵運作同時産生的太陽能份額，年度性能系數将如何增加？根據監測，在電池的幫助下，來自PVT集熱器和額外安裝的光伏元件的電力覆寫了哈斯菲爾德單戶住宅中熱泵和加熱元件年電力需求的33%。是以，根據這種自我消耗調整後的年度績效系數從3.9增加到5.9。
來自示範房屋的監測資料顯示，在沒有電池的情況下，尺寸合理的光伏系統中約有10%至30%的發電量直接用于供暖目的。安裝儲電系統後，該覆寫率增加到 25% 至 40%。
地熱探頭的再生提高了土壤作為熱源的效率
監測的圖表 3 是瑞典一棟經過翻新的大型單戶住宅，面積為 340 米2生活空間。這裡需要采取行動，因為地熱探頭——作為鹽水/水熱泵的唯一熱源運作多年——已經大大冷卻了土壤。如果在地熱探頭周圍形成明顯的“冷漏鬥”，則探頭的産熱率會持續下降。
2020年安裝的PVT系統面積為31米2功率為 19 kW艾爾是以，它同時完成三項任務：它直接向鹽水/水熱泵供電和供熱（圖 4 中 x 軸上方的黃色柱部分。夏季多餘的熱量也可以輸入地熱探頭并在那裡再生土壤。特别是在 5 月至 9 月期間，PVT 系統将很大一部分熱量輸送到地面（x 軸下方的橙棕色柱子）。熱量的月平衡也顯示出一個有趣的效果，即即使在夏季，當沒有直接來自PVT收集器的熱量時，熱泵也會進入地面（X軸上方的棕色條形部分）。
結合
圖 4：11 kW 鹽水/水熱泵的每月熱源熱平衡Th在 House 3 – 瑞典一棟經過翻新的獨立式住宅，擁有 340 m2 的供暖生活空間。來自 PVT 系統和地面的熱量直接流向熱泵，以正向顯示（x 軸上方）。通過探頭送入地面的多餘PVT熱量出現在x軸下方。
滿足瑞典住宅樓供暖和熱水熱需求的總體餘額是多少？熱泵25%的源熱直接來自PVT集熱器場，75%由地熱探頭提供。來自地熱探頭的76%的源熱最初來自PVT系統。克萊默：“這個示範房表明，用PVT收集器場來補充舊建築中現有的地熱探測場是非常有幫助的，因為這樣地熱源可以保持多年的效率，而不必擴大甚至更新。
以瑞典的單戶住宅為例，測量技術顯示，一年中 PVT 電力直接滿足了 21% （1427 kWh） 的熱泵電力需求。3号房屋沒有太陽能電池。2022年的年工作時間從3.4小時增加到4.3小時，如果考慮到光伏直接用電的影響。
在較高的加熱回路溫度下，年性能因數會降低
結合
圖 5：2019 年測量的有和沒有 PVT 的現有單戶住宅熱泵系統的年度性能系數。藍點代表空氣源熱泵，棕色圓點代表鹽水熱泵。兩者都是WP smart im Bestand項目的一部分。黑點顯示了 IntegraTE 調查的五棟住宅樓，其中包含 2022 年的資料。
圖 5 将以前監測項目中不帶 PVT 的熱泵系統的現場測試結果與新的 IntegaTE 示範房的結果相結合。每個藍點代表空氣-水熱泵，每個棕色點代表鹽水-水熱泵--在現有的單戶住宅中。所調查的五個 IntegraTE 系統的黑點大緻介于空氣/水和鹽水/水熱泵的效率之間。克萊默：“這是一個令人欣喜的結果，因為PVT熱泵系統是一種更年輕、更不成熟的建築技術，是以未來肯定還有很大的改進潛力。
即使如預期的那樣，圖5反映了熱泵的年度性能系數取決于加熱回路中的流動溫度和加熱飲用水時的事實，但可以看出，在舊建築中也實作了良好的效率值。“根據我們的研究結果，PVT熱泵系統也非常适合在裝修中使用，”克萊默總結道。