PVT模块和热泵系统为法兰克福费兴海姆的住宅建筑提供热量和热水。（图片：Nassauische Heimstätte）
现有建筑物配备热泵通常只有在之前经过翻新以使其更节能的情况下才有意义。热泵可以使用PVT模块经济地运行，PVT模块是发电和热能的组合模块。
16.05.2022 – 在现有建筑物中安装热泵有技术限制。可用的土地面积通常不足以将土壤用作热源。在空气-水热泵的情况下，吸入空气时产生的噪音水平通常也被认为太大。此外，热泵需要电力——如果电力来自电网，由于价格高昂，运行通常不经济。
尽管如此，住房和开发公司Nassauische Heimstätte已经迎接了挑战。在住宅区，它在PVT模块的支持下运行热泵。这些是同时产生电力和热量的组合模块。自 2021 年年中以来，法兰克福费兴海姆的四栋建筑拥有约 100 套公寓，已使用四套 PVT 热泵系统运行，为供暖和热水生产提供能源。从理论上讲，该系统的冷却也是可行的。
PVT模块与热泵的结合
安装的四个自给自足的系统分别包括 72 个 PVT 模块，屋顶总面积为 119 平方米，以及两个调节高达 20 kW 标称输出的热泵。此外，每栋建筑还安装了两台总功率为 76 kW 的燃气冷凝锅炉作为额外供暖。根据模拟，PVT-WP系统提供的建筑块年总热量需求的50%以上，剩余的热量需求由冷凝锅炉覆盖。热泵的年性能系数（APF）为3.8。这意味着热泵只需要一个单位的电力即可提供近四个单位的热量。
提前进行大规模翻新
“在我们安装新系统之前，公寓已经完全现代化，因此现在的年比供暖需求为 38.4 kWh/m2Nassauische Heimstätte 中央技术任务 （ZTA） 部门的 Mathias Lupp 描述了翻新工作的过程。Lupp 与他的同事 Tobias Reichert 一起实施了该项目，Tobias Reichert 负责现代化和主要维护部门的能源概念等。“安装了新的三层玻璃窗，安装了具有16厘米绝缘层的隔热复合系统（ETICS），并对地下室天花板和顶层天花板进行了隔热处理。除了新的中央供暖系统（包括中央热水供暖系统）外，还安装了受控的公寓排气系统。现在，满负荷下的流动温度为55°C。“ 通常，现代化是在有人居住的状态下进行的，但由于电晕，租户不得不搬出去进行现代化工作。
Nassauische Heimstätte 从联邦经济和出口管制办公室 （BAFA） 的资金池中获得了该项目的财政支持，资金状况不断改善。“自今年以来，我们已经能够让德国复兴信贷银行为整个系统和整个围护区的节能升级提供资金，以提高能源效率，”Lupp解释道。
Lupp认为，尽管有补贴，但目前投资成本很高，PVT-WP系统的使用受到限制。然而，这项技术是注定的，尤其是在全面现代化的情况下。他总结道：“当涉及到用 70 °C 流量对供暖系统进行纯技术替换时，我无法通过这些系统实现有价值的年度性能系数。建筑商还应该注意，这项技术还没有现成的。“这些系统只能按照专家设计的运行方式运行，或者控制系统也按照编程的方式运行，”Lupp 指出。“但随着市场渗透率的提高，这种情况将迅速改善。
柏林-兰克维茨未来住宅的改造概念
PVT热泵系统也是Degewo住房协会拥有的柏林-兰克维茨公寓楼改造概念的一部分。该建筑建于 1954 年，共有 64 个住宅单元，共 8 层，总居住面积为 3,733 米2.该综合体的改造于2016年1月至2017年6月进行，并由柏林应用科学大学进行科学监督。
带毛细管垫的天花板加热
作为改造的一部分，首先实施了低能耗房屋标准。在这里，租户也不得不暂时搬走。外墙和屋顶的隔热层增加了一倍，更换了窗户，安装了带热回收功能的受控机械通风系统，并最大限度地减少了热桥。此外，公寓还配备了毛细管垫形式的天花板供暖，使房间可以在低温水平下加热。
其目的是通过在屋顶和立面上使用光伏和PVT集热器，通过建筑围护结构实现最大的能源产生。来自188米的温暖2大型PVT系统可作为两个盐水热泵的能源，以及部分隔热的低温地下储罐的再生。热泵为公寓提供暖气和热水。在冬季，热量供应由与当地供热网络的现有连接补充。控制系统规定，热水系统主要以局部供暖为主要用热。这样，供暖热泵可以在冬季的较低温度下连续运行，从而提高了年度性能系数。这个概念是有回报的：供暖热泵的 JAZ 为 3.8，而服务用水全年的 JAZ 仅为 2.9。
并非Degewo未来房屋概念的所有目标都已实现。然而，在翻新后，建筑物的运行需要减少 70% 的能源，并减少 80% 的一氧化碳2当量排放。随着可再生能源在德国电力结构中所占份额的增加，CO2未来，该建筑的排放量将进一步减少。
PVT集热器的主要优点是空间的有效利用、外观均匀、运行无噪音以及通过利用屋顶太阳能提高热泵的年度性能系数。在一年中，这些产生的总能量（即热量和电力）大约是相同面积的光伏系统的四倍。
永久低运营成本是一个很好的论据，另一个理由是局部无排放加热，没有颗粒物，与燃气冷凝锅炉相比，它只排放了大约一半的一氧化碳。2与空气源热泵不同，排放物无声地工作。
结论：在建筑领域，为了实现气候目标，必须大幅提高能源效率。PVT集热器与热泵的结合可以提供一个有趣的解决方案，无论何时无法将地面用作能源，或者传统的空气-水热泵被认为噪音太大。在现有建筑中，提前大幅降低建筑的能源需求，并显著降低供暖系统的温度水平是值得的。因此，由 PVT 集热器和热泵组成的混合系统可以实现 4 或更高的年性能系数。
由德国联邦经济事务和能源部（BMWi）资助的IntegraTE项目计划目前正在探索所谓的PVT热泵系统的可能性和局限性。这项为期三年的计划的目的是确定目前可用和使用的PVT热泵系统（PVT-WP系统）的现状，以改善其能源效率，CO2- 评估节约和发热成本，并使用特殊工具与替代能源供应系统建立可比性。此外，对现有PVT-WP系统的监控和优化，以及营销措施的构思和实施，都是项目合作伙伴工作的一部分。PF公司
令人兴奋的太阳能热能和PVT项目在2022年太阳能热学年鉴中进行了描述。
制图：Solrico
PVT集热器从太阳辐射中产生电力和热量。为此，在光伏模块后面安装了一个管盘管，传热介质通过该盘管流过。这种吸热器吸收光伏组件的废热和环境热量，并将其作为热源提供给热泵。太阳能也可用于操作热泵或在家中。编译 陈讲运
管材盘管由铝、铜或塑料制成，可以牢固地粘在光伏组件上、层压、夹在框架中，也可以改装到现有的光伏系统中。在一年中，PVT集热器可以提供比相同面积的光伏系统多四倍的总能量，即热能和电能，使其成为热泵加热系统的理想补充。