طراحی و ساخت یک نوع سیستم سرمایش تبخیری خورشیدی جهت استفاده در شهر اصفهان

در این پژوهش عملکرد یک سامانه تبخیری جدید که انرژی الکتریکی آن توسط سلول های فتوولتائیک تامین شد، مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. عملکرد سامانه تبخیری، در دو حالت استفاده از پد سلولزی و پوشال به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. اثر تغییرات عملکرد سامانه در دبی جریان هوا در سه سطح 400، 900 و 1200 فوت مکعب بر دقیقه، ضخامت پد در سه سطح 5، 10 و 15 سانتی متر و دبی جریان آب 08/0، 18/0 و 25/0 لیتر بر ثانیه بررسی شدند. با توجه به سطوح تعیین شده برای عوامل مورد بررسی و به منظور به دست آوردن عوامل مهم و برهمکنش بین عوامل در هر دو حالت پد سلولزی و پوشال، از طراحی آزمایش ها به روش تاگوچی استفاده شد. نتایج نشان داد که سامانه در حالت استفاده از پد سلولزی راندمان مطلوب تری نسبت به حالت پوشال دارد و در نقطه بهینه راندمان پد سلولری 23% بیشتر از پوشال به دست آمد. سامانه در هر دو حالت پد سلولزی و پوشال در دبی جریان هوا 400 فوت مکعب بر دقیقه ، ضخامت پد 15 سانتی متر و دبی جریان آب 19/0 لیتر بر ثانیه بهترین عملکرد را داشت. در نقطه بهینه در حالت استفاده از پد سلولزی راندمان حدود 96 درصد و در حالت پوشال حدود 78 درصد بود. همچنین نتایج نشان داد که مصرف آب پد سلولزی به میزان قابل توجهی کمتر از پوشال است. نتایج به دست آمده از طراحی آزمایش ها به روش تاگوچی برای هر دو حالت پد سلولزی و پوشال نشان داد که عوامل: دبی جریان هوا، ضخامت پد، دبی جریان آب از اهمیت بیشتری برخوردار هستند و از بین این سه عامل، ضخامت پد بیشترین اثر بر عملکرد سامانه را داشت. در بخش دوم این تحقیق، عملکرد پنل فتوولتائیک در زوایای 5، 15، 25، 30، 40، 50 و 65 درجه نسبت به سطح افق مورد بررسی قرار گرفت. همچنین روابطی برای مولفه های مختلف معادله تعادل اکسرژی سلول خورشیدی به دست آمد. به کمک این روابط و تعریف راندمان اکسرژی، معادله راندمان اکسرژی سلول فتوولتائیک مشخص شد. در انتها توسط داده های تجربی حاصل، راندمان اکسرژی سلول فتوولتائیک خورشیدی در شرایط محیطی اصفهان نسبت به برخی از پارامترهای عملکردی و طراحی نظیر دمای سلول خورشیدی، شدت تابش خورشیدی، ولتاژ و شدت جریان به دست آمدند. همچنین بهترین زاویه از لحاظ عملکرد راندمان انرژی و اکسرژی تعیین شد. از جمله عواملی که باعث افت راندمان پنل های فتوولتاییک می شود می توان به افزایش دما، افت تشعشعی و افت انعکاسی اشاره داشت. جهت کاهش این تلفات در این تحقیق با پاشش آب بر روی سطح پنل فتوولتائیک به میزان مطلوبی راندمان انرژی و اکسرژی بهبود یافت. نتایج نشان داد که راندمان انرژی و اکسرژی در حالت خنک کاری به ترتیب بین 14% تا 25% و 6 % تا 17%در زوایای مختلف نسبت به حالت بدون خنک-کاری افزایش می یابد. در نتیجه باعث کاهش هزینه های سیستم فتوولتاییک با استفاده از تعداد پنل کمتر به علت نزدیک بودن توان پنل ها به توان نامی می شود. با استفاده از طرح خنک سازی دمای سطح پنل به میزان 21 درجه کاهش یافت.