مقايسه تئوري عملكرد حرارتي و الكتريكي طرح‌هاي مختلفكلكتور فتوولتائيك - حرارتي نوع ورق و لوله براي سيال آب

Theoretical comparison of thermal and electrical performance of different models of sheet and tube type solar photovoltaic - thermal water collector

هدف از اين مقاله، مقايسه عملكرد الكتريكي و حرارتي طرح‌هاي مختلفي از كلكتور تركيبي فتوولتائيك – حرارتي است. مزيت مهم كلكتورهاي فتوولتائيك - حرارتي نسبت به مدول‌هاي فتوولتائيك مرسوم، كاهش دماي مدول و افزايش راندمان توليد الكتريسيته آن است. از طرفي استفاده از اين روش منجر به توليد حرارت و الكتريسيته در يك دستگاه و در نتيجه كاهش سطح مورد نياز براي نصب كلكتور و مدول مي‌شود. در تحقيق حاضر راندمان الكتريكي و حرارتي چند طرح متفاوت از يك كلكتور تركيبي فتوولتائيك - حرارتي كه از آب براي خنك كردن آن استفاده شده مورد بررسي قرار گرفته است. به منظور بررسي و تعيين اثرات پارامترهاي هندسي بر عملكرد كلكتور فتوولتائيك - حرارتي، مدل‌سازي حرارتي مدول فتوولتائيك و هشت طرح متفاوت از كلكتور تركيبي فتوولتائيك - حرارتي نوع ورق و لوله با طرح‌هاي لوله مارپيچي (مقطع گرد) و لوله موازي (مقاطع گرد، مربعي و مستطيلي) به صورت تئوري و به كمك نرم‌افزار متلب انجام شده است. بر طبق نتايج به دست آمده از اين تحقيق، طرح ورق و لوله با مقطع گرد كمترين و مقطع مستطيلي داراي بيشترين راندمان حرارتي و كل است. همچنين وجود پوشش شيشه‌اي سبب كاهش راندمان الكتريكي و افزايش راندمان حرارتي و انرژي حرارتي كل مي‌شود.

This paper aims to compare the electrical and thermal performance of different designs of hybrid photovoltaic-thermal collectors. The main advantage of photovoltaic-thermal collectors in comparison to common photovoltaic modules is decreased cell temperature and an associated increase in their electrical efficiency. In addition, the combination of photovoltaic module and solar thermal collector makes it possible to produce both heat and electricity in a single device and reduces the area required for collector and module installation. In this research, the electrical and thermal efficiency of different designs of photovoltaic-thermal collectors is investigated. The heat transfer fluid considered for heat dissipation is water. A theoretical analysis of eight types of different photovoltaic-thermal collectors, including sheet and tube with spiral (circular cross-section) and parallel tube (circular, square and rectangular cross-sections) designs were implemented based on thermal modeling. These include collectors with different flow paths and different cross-section geometries. According to the results, sheet and tube design with circular cross-section has minimum and sheet and tube design with rectangular cross-section has maximum thermal and total efficiency. Also, glass cover reduces the electrical efficiency and increases the thermal efficiency and total thermal energy.