Стаття

Отримано 12.02.2026

Доопрацьовано 28.05.2026

Прийнято 25.06.2026

Опубліковано 06.07.2026

Взято з Том 30, № 2, 2026

Сторінки 8 -19

Pavlovskyi, S., Chaika, Yu., Tkachenko, R., Romanenko, S., & Alforov, S. (2026). Adaptive heating and ventilation systems for achieving an optimal microclimate in modern buildings. The National Transport University Bulletin, 30(2), 8-19. https://doi.org/10.33744/2308-6645-2026-2-30-8-19

Адаптивні системи опалення та вентиляції для досягнення оптимального мікроклімату в сучасних будівлях

Сергій Павловський*, Юрій Чайка, Роман Ткаченко, Сергій Романенко, Сергій Алфьоров

spavlovskyi645@gmail.com

Актуальність дослідження зумовлена необхідністю підвищення енергоефективності будівель та створення комфортного мікроклімату в умовах зростаючих вимог до екологічності й економії енергоресурсів. Дослідження мало на меті оцінити, як різні підходи до систем опалення та вентиляції підвищують комфорт і енергоефективність у будівлях. Для визначення оптимальних рішень у сфері автоматизації мікроклімату та інтеграції відновлювальних джерел енергії були використані методи аналізу ефективності технологій та порівняльної оцінки енергетичних систем. Результати показали, що адаптивні системи опалення та вентиляції значно підвищують енергоефективність. Теплові насоси у поєднанні з геотермальними технологіями підтримують стабільну температуру в приміщеннях навіть за змінних зовнішніх умов. Вентиляційні системи з рекуперацією тепла знижують втрати енергії, зберігаючи тепло під час повітрообміну. Автоматизація мікроклімату за допомогою датчиків і систем керування дозволяє регулювати параметри опалення та вентиляції залежно від заповненості приміщень, рівня вологості та складу повітря. Інтеграція відновлюваних джерел енергії, таких як сонячні колектори та біомаса, показала високу ефективність у зменшенні споживання традиційних енергоресурсів. Аналіз об’єктів у різних країнах показав, що найкращих результатів досягають завдяки комплексному підходу, що поєднує сучасні технології та адаптивні рішення. Будівлі з інтегрованими адаптивними системами зберігають стабільний мікроклімат незалежно від зовнішніх умов, що позитивно впливає на комфорт користувачів. Оптимізація енергоспоживання також знижує експлуатаційні витрати, роблячи такі рішення економічно доцільними для довгострокового використання. Адаптивні системи не лише забезпечують комфортні умови, а й значно скорочують споживання енергоресурсів у будівлях різного призначення

енергоефективність; теплові насоси; геотермальні технології; рекуперація тепла; автоматизація; відновлювані джерела енергії
  1. Adebayo, P., Jathunge, C.B., Darbandi, A., Fry, N., Shor, R., Mohamad, A., Wemhöner, C., & Mwesigye, A. (2024). Development, modeling, and optimization of ground source heat pump systems for cold climates: A comprehensive review. Energy and Buildings, 320, article number 114646.doi: 10.1016/j.enbuild.2024.114646.
  2. Adegbenro, A., Short, M., & Angione, C. (2021). An integrated approach to adaptive control and supervisory optimisation of HVAC control systems for demand response applications. Energies, 14(8), article number 2078. doi: 10.3390/en14082078.
  3. Ahmed, S.F., Khalid, M., Vaka, M., Walvekar, R., Numan, A., Rasheed, A.K., & Mubarak, N.M. (2021). Recent progress in solar water heaters and solar collectors: A comprehensive review. Thermal Science and Engineering Progress, 25, article number 100981. doi: 10.1016/j.tsep.2021.100981.
  4. Alassaf, Y. (2024). Comprehensive review of the advancements, benefits, challenges, and design integration of energy-efficient materials for sustainable buildings. Buildings, 14(9), article number 2994. doi: 10.3390/buildings14092994.
  5. Asim, N., Badiei, M., Mohammad, M., Razali, H., Rajabi, A., Chin Haw, L., & Jameelah Ghazali, M. (2022). Sustainability of heating, ventilation and air-conditioning (HVAC) systems in buildings – an overview. International Journal of Environmental Research and Public Health, 19(2), article number 1016. doi: 10.3390/ijerph19021016.
  6. Behzadi, A., & Sadrizadeh, S. (2024). Advanced smart HVAC system utilizing borehole thermal energy storage: Detailed analysis of a Uppsala case study focused on the deep green cooling innovation. Journal of Energy Storage, 99, article number 113470. doi: 10.1016/j.est.2024.113470.
  7. Bui, D.K., Nguyen, T.N., Ghazlan, A., & Ngo, T.D. (2021). Biomimetic adaptive electrochromic windows for enhancing building energy efficiency. Applied Energy, 300, article number 117341. doi: 10.1016/j.apenergy.2021.117341.
  8. Carlucci, F., Negendahl, K., & Fiorito, F. (2023). Energy flexibility of building systems in future scenarios: Optimization of the control strategy of a dynamic shading system and definition of a new energy flexibility metric. Energy and Buildings, 289, article number 113056. doi: 10.1016/j.enbuild.2023.113056.
  9. Croce, S., & Tondini, S. (2022). Fixed and mobile low-cost sensing approaches for microclimate monitoring in urban areas: A preliminary study in the city of Bolzano (Italy). Smart Cities, 5(1), 54-70. doi: 10.3390/smartcities5010004.
  10. Cui, P., Yang, W., Zhang, W., Zhu, K., Spitler, J.D., & Yu, M. (2024). Advances in ground heat exchangers for space heating and cooling: Review and perspectives. Energy and Built Environment, 5(2), 255-269. doi: 10.1016/j.enbenv.2022.10.002.
  11. Deshko, V., Bilous, I., Sukhodub, I., & Yatsenko, O. (2021). Evaluation of energy use for heating in residential building under the influence of air exchange modes. Journal of Building Engineering, 42, article number 103020. doi: 10.1016/j.jobe.2021.103020.
  12. Farzaneh, H., Malehmirchegini, L., Bejan, A., Afolabi, T., Mulumba, A., & Daka, P.P. (2021). Artificial intelligence evolution in smart buildings for energy efficiency. Applied Sciences, 11(2), article number 763. doi: 10.3390/app11020763.
  13. Gaur, A.S., Fitiwi, D.Z., & Curtis, J. (2021). Heat pumps and our low-carbon future: A comprehensive review. Energy Research & Social Science, 71, article number 101764. doi: 10.1016/j.erss.2020.101764.
  14. Hałaj, E., Kotyza, J., Hajto, M., Pełka, G., Luboń, W., & Jastrzębski, P. (2021). Upgrading a district heating system by means of the integration of modular heat pumps, geothermal waters, and PVs for resilient and sustainable urban energy. Energies, 14(9), article number 2347. doi: 10.3390/en14092347.
  15. Hassan, A.A., & El-Rayes, K. (2021). Optimizing the integration of renewable energy in existing buildings. Energy and Buildings, 238, article number 110851. doi: 10.1016/j.enbuild.2021.110851.
  16. Heptonstall, P.J., & Gross, R.J. (2021). A systematic review of the costs and impacts of integrating variable renewables into power grids. Nature Energy, 6, 72-83. doi: 10.1038/s41560-020-00695-4.
  17. Hoang, A.T., & Nguyen, X.P. (2021). Integrating renewable sources into energy system for smart city as a sagacious strategy towards clean and sustainable process. Journal of Cleaner Production, 305, article number 127161. doi: 10.1016/j.jclepro.2021.127161.
  18. Johansen, K., & Werner, S. (2022). Something is sustainable in the state of Denmark: A review of the Danish district heating sector. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 158, article number 112117. doi: 10.1016/j.rser.2022.112117.
  19. Kozakevich, І., & Kotyakova, M. (2021). Analysis of the influence of sources of distributed generation on the power quality. Journal of Kryvyi Rih National University, 19(1), 175-179. doi: 10.31721/2306-5451-2021-1-52-175-179.
  20. Lamsal, P., Bajracharya, S.B., & Rijal, H.B. (2023). A review on adaptive thermal comfort of office building for energy-saving building design. Energies, 16(3), article number 1524. doi: 10.3390/en16031524.
  21. Li, J., Yang, Z., Li, H., Hu, S., Duan, Y., & Yan, J. (2021). Optimal schemes and benefits of recovering waste heat from data center for district heating by CO2 transcritical heat pumps. Energy Conversion and Management, 245, article number 114591. doi: 10.1016/j.enconman.2021.114591.
  22. Lin, C.J., Wang, K.J., Dagne, T.B., & Woldegiorgis, B.H. (2022). Balancing thermal comfort and energy conservation – a multi-objective optimization model for controlling air-condition and mechanical ventilation systems. Building and Environment, 219, article number 109237. doi: 10.1016/j.buildenv.2022.109237.
  23. Liu, Z., Xie, M., Zhou, Y., He, Y., Zhang, L., Zhang, G., & Chen, D. (2023). A state-of-the-art review on shallow geothermal ventilation systems with thermal performance enhancement – system classifications, advanced technologies and applications. Energy and Built Environment, 4(2), 148-168. doi: 10.1016/j.enbenv.2021.10.003.
  24. Loni, R., Najafi, G., Bellos, E., Rajaee, F., Said, Z., & Mazlan, M. (2021). A review of industrial waste heat recovery system for power generation with Organic Rankine Cycle: Recent challenges and future outlook. Journal of Cleaner Production, 287, article number 125070. doi: 10.1016/j.jclepro.2020.125070.
  25. Mahmoud, M., Ramadan, M., Naher, S., Pullen, K., & Olabi, A.-G. (2021). The impacts of different heating systems on the environment: A review. Science of the Total Environment, 766, article number 142625. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.142625.
  26. Maier, L., Schönegge, M., Henn, S., Hering, D., & Müller, D. (2022). Assessing mixed-integer-based heat pump modeling approaches for model predictive control applications in buildings. Applied Energy, 326, article number 119894. doi: 10.1016/j.apenergy.2022.119894.
  27. Østergaard, P.A., Duic, N., Noorollahi, Y., & Kalogirou, S. (2022). Renewable energy for sustainable development. Renewable Energy, 199, 1145-1152. doi: 10.1016/j.renene.2022.09.065.
  28. Paraschiv, L.S., & Paraschiv, S. (2023). Contribution of renewable energy (hydro, wind, solar and biomass) to decarbonization and transformation of the electricity generation sector for sustainable development. Energy Reports, 9(9), 535-544. doi: 10.1016/j.egyr.2023.07.024.
  29. Pascaris, A.S., Schelly, C., Burnham, L., & Pearce, J.M. (2021). Integrating solar energy with agriculture: Industry perspectives on the market, community, and socio-political dimensions of agrivoltaics. Energy Research & Social Science, 75, article number 102023. doi: 10.1016/j.erss.2021.102023.
  30. Pekdogan, T., Tokuç, A., Ezan, M.A., & Başaran, T. (2021). Experimental investigation of a decentralized heat recovery ventilation system. Journal of Building Engineering, 35, article number 102009. doi: 10.1016/j.jobe.2020.102009.
  31. Qiang, G., Tang, S., Hao, J., Di Sarno, L., Wu, G., & Ren, S. (2023). Building automation systems for energy and comfort management in green buildings: A critical review and future directions. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 179, article number 113301. doi: 10.1016/j.rser.2023.113301.
  32. Rane, N.L., Choudhary, S.P., & Rane, J. (2024). Enhancing thermal comfort through leading-edge design, monitoring, and optimization technologies: A review. Sustainable and Clean Buildings, 1(1), 123-146.
  33. Rieser, A., et al. (2021). Integration of energy-efficient ventilation systems in historic buildings – review and proposal of a systematic intervention approach. Sustainability, 13(4), article number 2325. doi: 10.3390/su13042325.
  34. Saira, H. (2021). The role of waste and solid biofuels in heating and power sector; cases of Sweden, Poland and UK. (Master’s thesis, Lappeenranta-Lahti University of Technology, Lappeenranta, Finland).
  35. Sotnyk, I., Sotnyk, M., Kurbatova, T., Prokopenko, O.V., & Telizhenko, O. (2024). Shaping cost-optimal and environmentally friendly strategies for household heating systems: Case of Ukraine. Energy Policy Journal, 27(3), 161-192. doi: 10.33223/epj/191811.
  36. Tejani, A., & Toshniwal, V. (2023). Enhancing urban sustainability: Effective strategies for combining renewable energy with HVAC systems. ESP International Journal of Advancements in Science & Technology, 1(1), 47-60. doi: 10.56472/25839233/IJAST-V1I1P107.
  37. Zheng, P., Wang, C., Liu, Y., Lin, B., Wu, H., Huang, Y., & Zhou, X. (2022). Thermal adaptive behavior and thermal comfort for occupants in multi-person offices with air-conditioning systems. Building and Environment, 207, article number 108432. doi: 10.1016/j.buildenv.2021.108432.

https://doi.org/10.33744/2308-6645-2026-2-30-8-19