بررسی عملکردی آبگرمکن خورشیدی فتوولتائیک / حرارتی

امروزه جهان به علت محدودیت منابع فسیلی، به منظور تأمین انرژی به سمت استفاده از انرژی های تجدیدپذیر، مانند انرژی خورشیدی جهت گیری نموده است. یکی از زمینه های کاربرد انرژی خورشیدی، استفاده در سیستم های سرمایش و گرمایش خانگی و هم چنین تولید الکتریسیته توسط سیستم فتوولتائیک می باشد. در این تحقیق، راندمان یک مدل خانگی آب گرم کن خورشیدی ترموسیفون با دو کلکتور صفحه تخت و یک مخزن ذخیره دوجداره با ظرفیت 200 لیتر، به صورت آزمایشگاهی بررسی شده است. آب و گلایکول (ضد یخ) به عنوان سیال عامل در آب گرم کن مذکور به صورت ترموسیفون و با جابجایی آزاد به گردش در آمده و موجب افزایش دمای آب مصرفی می شود. آب مصرفی در طول مدت زمان آزمایش تخلیه نشده است. در این تحقیق شدت تابش خورشید، دماهای سیال عامل ورودی و خروجی کلکتورها، دمای آب شهر، دماهای آب مصرفی در نقاط مختلف داخل مخزن ذخیره و دمای محیط برای روزهای آفتابی و ابری در فصل پائیز در شهر تهران اندازه گیری و دبی جریان ترموسیفون، انرژی حرارتی آب مصرفی و راندمان کل آب گرم کن مذکور محاسبه شده و نمودارهای مربوطه نسبت به زمان ارائه شده اند. هم چنین، عمل کرد یک سیستم فتوولتائیک نیز با اندازه گیری دماهای نقاط مختلف سطح خارجی آن، ولتاژ و شدت جریان و محاسبه توان تولیدی و راندمان الکتریکی آن، بررسی شده و در ادامه تأثیر دمای سطح خارجی پنل بر روی راندمان آن، مورد ارزیابی قرار گرفته است. در آخر نیز با فرض جایگزینی پنل فتوولتائیک / حرارتی به جای یکی از کلکتورهای آب گرم کن خورشیدی و استفاده از آن به عنوان پیش گرم برای افزایش دمای سیال عامل ورودی به کلکتور دوم آب گرم کن، توان تولیدی و راندمان الکتریکی پنل فتوولتائیک / حرارتی جدید، مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که بالاترین دمای آب مصرفی در روزهای آفتابی فصل پائیز برابر 60 درجه سانتی گراد و در روزهای ابری برابر 50 درجه سانتی گراد می باشد. میزان راندمان کل آب گرم کن خورشیدی ترموسیفون به طور متوسط در طول ماه آبان سال 1391حدود 45% خواهد بود که علت این امر وجود شرایط ابری و بارانی در اکثر روزهای ماه آبان و هم چنین پائین بودن میزان شدت تابش خورشید و عدم گرمای مناسب می باشد. هم چنین بالاترین راندمان پنل فتوولتائیک در روزهای آفتابی فصل پائیز 5/13% و در روزهای ابری 6/11% می باشد که علت این کاهش راندمان نسبت به شرایط ایده آل، بالا بودن دمای سطح خارجی پنل می باشد که با خنک نمودن پنل و استفاده از آن به عنوان پیش گرم در آب گرم کن، می توان راندمان پنل فتوولتائیک / حرارتی را تا حدود 14% افزایش داد.