بهبود عملکرد پنل فتوولتائیک حرارتی با به‌کارگیری هندسه‌های مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشگاه صنعت نفت، تهران،ایران

2 کارشناس ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

3 کارشناس ارشد مهندسی انرژی دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

10.22059/ses.2025.391817.1126

چکیده

در این مقاله، به‌منظور بهبود عملکرد پنل‌های فتوولتائیک حرارتی (PVT)، از هندسه‌های مختلف در طراحی سیستم استفاده‌شده است. هدف اصلی، بررسی تأثیر پیکربندی‌های مختلف جریان بر انتقال حرارت، بهره‌وری حرارتی و بازده الکتریکی سیستم بوده است. در این پژوهش، چهار نوع پیکربندی جریان شامل مدل اصلی با ۸ لوله، مدل‌های اصلاح‌شده با ۶ و ۱۰ لوله و پیکربندی جریان مارپیچی دوگانه موردمطالعه قرارگرفته‌اند. نتایج شبیه‌سازی‌ها در نرم‌افزار کامسول نشان می‌دهد که پیکربندی جریان مارپیچی دوگانه هنگام استفاده از آب به‌عنوان سیال عامل، بهترین عملکرد را ازنظر بازده الکتریکی و حرارتی ارائه می‌دهد. در این حالت، بازده الکتریکی به مقدار حداکثر 735/14 درصد و بازده حرارتی به مقدار 164/34 درصد رسیده است. این مقادیر در مقایسه با سایر پیکربندی‌ها ازجمله سیستم با 6 لوله (567/14 و 139/30 درصد)، 8 لوله (676/14 و 641/32 درصد) و 10 لوله (737/14 و 128/34 درصد) افزایش جزئی داشته‌اند. اگرچه این افزایش در بهره‌وری الکتریکی و حرارتی نسبت به پیکربندی‌های دیگر قابل‌توجه نیست، اما نشان می‌دهد که پیکربندی مارپیچی دوگانه می‌تواند در شرایط خاصی به‌عنوان یک گزینه بهینه انتخاب شود. این مطالعه همچنین اهمیت طراحی هندسی مناسب برای بهبود عملکرد سیستم‌های فتوولتائیک حرارتی و تأثیر آن بر کارایی کلی سیستم را برجسته می‌کند. یافته‌ها می‌توانند در توسعه فناوری‌های نوین و افزایش بازده سیستم‌های انرژی تجدید پذیر مورداستفاده قرار گیرند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Improving the Performance of a Photovoltaic-Thermal Panel by Utilizing Different Geometries

نویسندگان [English]

  • mohammad mazidi sharafabadi 1
  • mohammad Khezrmohammad 2
  • Seyed mohammad sadegh mousavishad 3
1 Research Institute of Petroleum Industry (RIPI)
2 Master of Science in Mechanical Engineering, Islamic Azad University, Science and Research Branch, Tehran, Iran
3 Master of Science in Energy Engineering, Islamic Azad University, Science and Research Branch, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this paper, various geometries are employed in the design of photovoltaic-thermal (PVT) systems to enhance their performance. The main objective is to investigate the impact of different flow configurations on heat transfer, thermal efficiency, and electrical efficiency of the system. This study examines four types of flow configurations, including the original model with 8 pipes, modified models with 6 and 10 pipes, and a dual-spiral flow configuration. Simulation results obtained using COMSOL software indicate that the dual-spiral flow configuration, when using water as the working fluid, provides the best performance in terms of electrical and thermal efficiency. In this case, the electrical efficiency reaches a maximum of 14.735%, while the thermal efficiency attains 34.164%. These values show a slight improvement compared to other configurations, including the 6-pipe system (14.567% and 30.139%), the 8-pipe system (14.676% and 32.641%), and the 10-pipe system (14.737% and 34.128%). Although the increase in electrical and thermal efficiency is not significantly higher than in other configurations, the results suggest that the dual-spiral configuration can be considered an optimal choice under specific conditions. This study also highlights the importance of proper geometric design in improving the performance of PVT systems and its impact on overall system efficiency. The findings can contribute to the development of innovative technologies and the enhancement of renewable energy system efficiency.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Photovoltaic-Thermal Panel (PVT)
  • Fluid Flow Geometries
  • Heat Transfer and Energy Efficiency
  • Simulation
  • Dual-Spiral Configuration