620.92

В условиях холодного климата и ограниченной доступности сетевого газа значительная часть индивидуального жилищного фонда использует электрическое и твердотопливное отопление, что повышает нагрузку на энергосистему и усиливает локальные экологические эффекты. В работе выполнено сравнительное исследование трёх конфигураций теплоснабжения индивидуального жилого дома: базовая система электрического отопления; электрическое отопление с добавлением солнечных тепловых коллекторов; гибридная система «солнечные коллекторы - геотермальный тепловой насос - сезонное скважинное хранилище тепла (BTES)». Оценка проведена методом динамического имитационного моделирования годового цикла работы систем с использованием программного комплекса Polysun и климатических данных типового метеорологического года. Сопоставление выполнено по годовым энергетическим показателям при неизменных характеристиках здания и режимах эксплуатации. Полученные результаты показывают, что использование солнечных коллекторов в схеме с прямым электрическим нагревом обеспечивает ограниченный эффект, тогда как применение теплового насоса совместно с BTES позволяет существенно снизить годовое электропотребление системы при сопоставимом обеспечении тепловой нагрузки. Практическая значимость работы связана с обоснованием применимости гибридных солнечно-геотермальных систем для распределённых решений теплоснабжения в условиях холодного климата Дальнего Востока России.

In cold-climate regions with limited access to natural gas, individual housing often relies on electric heating and solid fuels, which increases peak electricity demand and intensifies local air-pollution impacts. This paper provides a comparative assessment of three heating configurations for a single-family dwelling: (1) a baseline electric heating system; (2) electric heating supplemented by solar thermal collectors; and (3) a hybrid solar-geothermal system combining solar thermal collectors, a ground-source heat pump, and seasonal borehole thermal energy storage (BTES). The systems are analyzed using year-round dynamic simulation with typical meteorological year data. The comparison is performed using annual energy indicators under identical building and operational assumptions. The results indicate that adding solar collectors to direct electric heating provides a limited reduction in annual electricity use, while integrating a heat pump with BTES can deliver a pronounced decrease in electricity consumption at comparable thermal service levels. The study supports the feasibility of hybrid solar-geothermal heating solutions for distributed heating applications in cold climate of the Far Eastern regions of the Russian Federation.

аспирант института гидроэнергетики и возобновляемых источников энергии (ИГВИЭ), ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «МЭИ»»

Минвостокразвития: к 2030 году уровень газификации Дальнего Востока необходимо удвоить // ТАСС. 18.06.2025. URL: https://tass.ru/obschestvo/24252851 (дата обращения: 05.01.2026).

Household air pollution. World Health Organization. 16.12.2025. URL: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/household-air-pollution-and-health (дата обращения: 05.01.2026).

Weiss W., Spork-Dur M. Solar Heat Worldwide: Global Market Development and Trends in 2024. IEA SHC TCP, 2025. DOI: 10.18777/ieashc-shww-2025-0001.

Kalogirou S.A. Solar thermal collectors and applications. Progress in Energy and Combustion Science. 2004. Vol. 30. No. 3. Pp. 231-295. DOI: 10.1016/j.pecs.2004.02.001.

Pavlov G.K., Olesen B.W. Thermal energy storage - A review of concepts and systems for heating and cooling applications in buildings: Part 1 - Seasonal storage in the ground. HVAC&R Research. 2012. Vol. 18. No. 3. Pp. 515-538. DOI: 10.1080/10789669.2012.667039.

Lanahan M., Tabares-Velasco P.C. Seasonal Thermal-Energy Storage: A Critical Review on BTES Systems, Modeling, and System Design for Higher System Efficiency. Energies. 2017. Vol. 10. No. 6. Article 743. DOI: 10.3390/en10060743.

Rad F.M., Fung A.S. Solar community heating and cooling system with borehole thermal energy storage - Review of systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016. Vol. 60. Pp. 1550-1561. DOI: 10.1016/j.rser.2016.03.025.

Bauer D., Marx R., Nu?bicker-Lux J., Ochs F., Heidemann W., Muller-Steinhagen H. German central solar heating plants with seasonal heat storage. Solar Energy. 2010. Vol. 84. No. 4. Pp. 612-623. DOI: 10.1016/j.solener.2009.05.013.

Sibbitt B., McClenahan D., Djebbar R., Thornton J., Wong B., Carriere J., Kokko J. The Performance of a High Solar Fraction Seasonal Storage District Heating System - Five Years of Operation. Energy Procedia. 2012. Vol. 30. Pp. 856-865. DOI: 10.1016/j.egypro.2012.11.097.

Hesaraki A., Holmberg S., Haghighat F. Seasonal thermal energy storage with heat pumps and low temperatures in building projects - A comparative review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015. Vol. 43. Pp. 1199-1213. DOI: 10.1016/j.rser.2014.12.002.

Yumrutas R., Unsal M. Energy analysis and modeling of a solar assisted house heating system with a heat pump and an underground energy storage tank. Solar Energy. 2012. Vol. 86. No. 3. Pp. 983-993. DOI: 10.1016/j.solener.2012.01.008.

Битюкова В.Р., Дехнич В.С., Кравчик А.И., Касимов Н.С. Оценка влияния автономных систем отопления жилых строений на загрязнение воздуха в муниципальных образованиях (на примере Байкальского региона) // Вестник Московского университета. Серия 5. География. 2024. №1. С. 22-36. DOI: 10.55959/MSU0579-9414.5.79.1.2.

International Energy Agency. The Future of Heat Pumps. 2022. URL: https://iea.blob.core.windows.net/assets/4713780d-c0ae-4686-8c9b-29e782452695/TheFutureofHeatPumps.pdf (дата обращения: 05.01.2026).

Vela Solaris AG. Polysun Tutorial (EN). 2022. URL: https://www.velasolaris.com/wp-content/uploads/2022/01/Tutorial_EN.pdf (дата обращения: 05.01.2026).

Meteotest AG. Meteonorm 8.2 Manual (Theory). 2025. URL: https://mn8.meteonorm.com/assets/downloads/mn82_theory.pdf (дата обращения: 05.01.2026).