تحلیل حرارتی دیوار خورشیدی مجهز به سلول‌های فتوولتائیک و مواد تغییرفازدهنده

در این مقاله تحلیل حرارتی سیستم دیوار خورشیدی دارای سلول‌های فتوولتائیک و مواد تغییرفازدهنده به‌صورت عددی بررسی شده است. برای مدل‌سازی حرارتی سیستم، تعادل انرژی برای اجزاء مختلف آن شامل سلول‌های فتوولتائیک، کانال هوا، صفحه جاذب، ماده تغییرفازدهنده و اتاق نوشته شده است. اعتبارسنجی نتایج عددی در تطابق خوبی با داده‌های تجربی پژوهش‌های پیشین است. در مطالعات پارامتری تاثیر ضخامت مواد تغییرفازدهنده، دبی هوای ورودی به کانال، عرض کلکتور و درصد پوشش سطح بر افزایش دمای اتاق و متوسط بازده انرژی سیستم در چهار روز متوالی بررسی شده‌است. نتایج نشان داد که ضخامت مطلوب مواد تغییرفازدهنده 0.05 متر است. افزایش بیشتر ضخامت مواد تغییرفازدهنده باعث کاهش دمای اتاق و بازده انرژی می‌شود. افزایش دبی هوای ورودی به کانال باعث کاهش دمای سلول‌های فتوولتائیک و افزایش بازده الکتریکی و در نتیجه افزایش بازده انرژی می‌شود. ولی کاهش دمای اتاق را سبب می‌گردد. بنابراین مقدار دبی مطلوب برای هوای ورودی به کانال kg/s 0.04 به دست آمد. افزایش عرض کلکتور، علی‌رغم افزایش دمای اتاق باعث کاهش بازده انرژی می‌شود، بنابراین عرض مطلوب برای کلکتور 0.7 متر به دست آمد. افزایش مقدار پوشش سطح باعث افزایش دمای اتاق و کاهش بازده انرژی می‌شود. بنابراین مقدار پوشش سطح 0.5 به دست آمد.

Thermal Analysis of a Solar Wall Equipped with Photovoltaic Cells and Phase-Change Materials

In this paper, the thermal analysis of a solar wall system equipped with photovoltaic cells and phasechange materials has been numerically investigated. For the thermal modeling of the system, the energy balance for its various components, including photovoltaic cells, air channel, absorber plate, phasechange material, and room are written. The validation of the numerical results is consistent with the experimental data of previous studies. In parametric studies, the effect of phasechange material thickness, inlet air flow rate, collector width, and packing factor have been investigated on the room temperature and system average energy efficiency in four consecutive days. Results show that the optimal phasechange material thickness is 0.05 m. Increasing the phasechange material thickness reduces the room temperature and energy efficiency. Increasing the airflow rate decreases the photovoltaic cell temperature and increases electrical efficiency, thereby increasing energy efficiency. However, it reduces room temperature. Therefore, the optimum flow rate of air was obtained at 0.04 kg/s. Increasing the collector width, despite increasing room temperature, reduces energy efficiency, so the optimum collector width was 0.7 m. The increase of the packing factor increases room temperature and reduces energy efficiency. Therefore, the optimum packing factor was 0.5.