بررسي تاثير متغيرهاي مختلف بر عملكرد يك سيستم فتوولتاييك/حرارتي صفحه تخت آبي

Investigating the Effects of Various Parameters on the Performance of a Water-Based Photovoltaic/Thermal System

سيستم فتوولتاييك/حرارتي تركيبي از فناوري فتوولتاييك و فناوري حرارتي خورشيدي است كه به‌وسيله آن، انرژي الكتريكي و حرارتي به‌طور هم‌زمان توليد مي‌شود. در اين تحقيق، يك سيستم فتوولتاييك/حرارتي صفحه تخت آبي در دو حالت با پوشش شيشه‌اي و بدون آن مدل‌سازي شده و كارايي سيستم فتوولتاييك/حرارتي از ديدگاه انرژي و اگزرژي به‌صورت عددي مورد مطالعه قرار گرفته است. تاثير چهار متغير تابش خورشيد، دماي محيط، دبي جرمي و ضريب فشردگي بر راندمان انرژي و اگزرژي بررسي شده است. مدل پيشنهادشده با استفاده از نتايج آزمايشگاهي موجود اعتبارسنجي و تطابق مناسبي بين نتايج مشاهده شده است. براساس نتايج به‌دست‌آمده بازده انرژي سيستم فتوولتاييك/حرارتي با پوشش شيشه‌اي همواره بيشتر از سيستم بدون پوشش شيشه‌اي است؛ اما بازده اگزرژي سيستم با پوشش شيشه‌اي در بيشتر موارد از سيستم بدون پوشش شيشه‌اي كمتر است. افزايش تابش و ضريب فشردگي سبب افزايش بازده انرژي و بازده اگزرژي مي‌شود، اما افزايش دماي محيط سبب افزايش بازده انرژي و كاهش بازده اگزرژي مي‌گردد. همچنين يك دبي جرمي بهينه وجود دارد كه به‌ازاي آن، بازده اگزرژي ماكزيمم مي‌شود. اين دبي بهينه براي سيستم بدون پوشش شيشه‌اي بيشتر از سيستم با پوشش شيشه‌اي به‌دست مي‌آيد.

Photovoltaic/thermal (PV/T) systems are a hybrid of solar collectors and photovoltaic panels which convert radiant energy into both electricity and heat. The objective of this work is to simulate a water-based flat plate photovoltaic/thermal collector with glass cover and without it and investigate the influence of four parameters of solar irradiation, packing factor, ambient temperature and mass flow rate on the performance of this system. The accuracy of the model has been validated with the available data in the literature where good agreement between the results has been achieved. The results showed that energy efficiency of the glazed photovoltaic/thermal collector is higher than unglazed one and its exergy efficiency is lower. Results also showed that increasing solar irradiation and packing factor lead to increase in energy and exergy efficiencies while increasing ambient temperature leads to an increase in energy efficiency and decrease in exergy efficiency. Moreover, it was found that there is an optimum mass flow rate to maximize exergy efficiency. The value of the optimum mass flow rate is larger in the case of the unglazed system compared to that of glazed one.