چگونه دمای ماژول PV را با سوراخ‌های قاب کاهش دهیم

یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی دانشمندان دانشگاه برق شمال شرقی چین تأثیر سوراخ شدن قاب را بر کاهش دمای پانل های PV با استفاده از خنک کننده هوای غیرفعال بررسی کرده است.

این گروه توضیح داد: «در مقایسه با مطالعات قبلی، تازگی اصلی این مطالعه ارزیابی اثر جامع سوراخ‌کاری قاب بر عملکرد خنک‌کننده هوای غیرفعال، مدیریت حرارتی و عملکرد الکتریکی پانل‌های PV است. "تجزیه و تحلیل دقیق میدان جریان هوا در اطراف پانل های PV و میدان دمایی پانل های PV انجام شده است، و اثرات الگوهای سوراخ های مختلف قاب و اشکال سوراخ های مختلف بر عملکرد حرارتی و الکتریکی پانل های PV مقایسه و مورد بحث قرار می گیرد. هدف اصلی این مقاله ارائه مرجعی برای تحقیقات فناوری خنک کننده هوای غیرفعال پانل های PV خورشیدی است."

تیم تحقیقاتی با استفاده از شبیه‌سازی‌های دینامیک سیالات محاسباتی سه‌بعدی (CFD)، 17 طرح مختلف سوراخ‌سازی قاب را بررسی کردند.

شبیه‌سازی‌ها بر اساس یک پانل فتوولتائیک سیلیکونی مونو کریستال (PV) با ابعاد 52.8 × 32 × 1.05 سانتی‌متر انجام شد. پانل شامل یک قاب آلیاژ آلومینیوم (2.5 میلی متر ضخامت)، یک لایه شیشه (3.2 میلی متر)، یک لایه اتیلن{6}}وینیل استات (EVA) (0.5 میلی متر)، یک سلول PV (0.6 میلی متر) و یک تخته پشتی (0.7 میلی متر) بود.

دامنه محاسباتی یک مکعب به ابعاد 0.8 متر در هر طرف، با ارتفاع نصب 0.4 متر بود. سرعت باد ورودی 6.0 متر بر ثانیه تعیین شد. ضلع بادگیر و بادگیر پانل 52.8 سانتی متر اندازه گیری شد، در حالی که سمت چپ و راست 32 سانتی متر بود. تابش خورشیدی برخوردی 900 وات بر متر مربع بود.

برای اعتبارسنجی مدل خود، محققان با استفاده از یک پانل PV سیلیکونی تک کریستالی کوچکتر با ابعاد 35 سانتی متر × 23.5 سانتی متر × 1.5 سانتی متر، یک مجموعه آزمایشی ساختند. این پنل دارای توان نامی 10 وات بود و با زاویه شیب 50 درجه نصب می شد. آزمایش‌ها در شهر جیلین، مرکز چین انجام شد و نتایج با یک مدل شبیه‌سازی جداگانه مقایسه شد. تجزیه و تحلیل میانگین اختلاف دمایی بین مقادیر شبیه‌سازی شده و اندازه‌گیری شده را فقط 0.2267 درجه، با حداکثر انحراف یک نقطه- 0.4 درجه نشان داد.

هنگامی که مدل CFD اعتبارسنجی شد، تیم زاویه شیب را برای خنک‌سازی غیرفعال بهینه کرد و 11 درجه را به عنوان موثرترین آن تشخیص داد. تمام شبیه سازی های بعدی از موارد سوراخ در این شیب انجام شد. 17 طرح سوراخ بر اساس تعداد اضلاع فریم سوراخ‌دار در چهار دسته گروه‌بندی شدند: سوراخ‌های یک-طرفه، دو طرف-، سه-طرف و چهار{7}}طرف.

هر کیس دارای سوراخ های دایره ای یا مستطیلی بود. برای پانل های با سوراخ های بادگیر و بادگیر، سوراخ های دایره ای شعاع 3 میلی متر داشتند و 58.68 میلی متر از هم فاصله داشتند. در سمت چپ و راست، سوراخ ها نیز 3 میلی متر شعاع داشتند اما 64 میلی متر از هم فاصله داشتند. سوراخ های مستطیل شکل 4 میلی متر × 100 میلی متر با فاصله 107 میلی متر و 5 میلی متر × 70 میلی متر با فاصله 60 میلی متر، بسته به طرف اندازه گیری شد.

"مورد 2 - با هشت سوراخ دایره‌ای به شعاع 3.0 میلی‌متر در سمت باد - به کمترین میانگین دمای پانل PV (39.37 درجه)، کمترین دمای حداکثر (42.63 درجه)، یکنواخت‌ترین توزیع دمای سطح، بالاترین توان خروجی (24.18 وات)، و بیشترین راندمان فوتوالکتریک گزارش‌شده (1%) را به دست آورد.

آنها افزودند: "از منظر دمای متوسط ​​پانل PV، 13 طرح از طرح‌های سوراخ‌دار قاب ارزیابی‌شده عملکرد بهتری از قاب غیر سوراخ‌دار (مورد 1) داشتند. در مقایسه با پانل بدون سوراخ، طراحی Case 2 دمای پانل را تا 5.44 درجه کاهش داد. تحت شرایط بدون

فقط سه طرح سوراخ - موارد 3، 7، و 8 - نسبت به پانل بدون سوراخ- عملکرد ضعیفی داشتند. مورد 3 دارای سوراخ های دایره ای در سمت بادگیر، مورد 7 دارای سوراخ های مستطیلی در سمت بادگیر و مورد 8 دارای سوراخ های مستطیلی در سمت چپ بود. این تیم نتیجه گیری کرد: برخلاف تصورات رایج، حفر سوراخ های بیشتر در قاب لزوماً عملکرد خنک کننده پانل PV را بهبود نمی بخشد.

کار آنها در "ارزیابی اثر سوراخ قاب بر کاهش دمای پانل فتوولتائیک با خنک کننده هوای غیرفعال" منتشر شده در مطالعات موردی در مهندسی حرارتی ارائه شد. محققان دانشگاه برق شمال شرق چین، گروه شنگو و دانشگاه علم و فناوری چین در این مطالعه شرکت کردند.