(BIPV)Building Integrated Photovoltaicسیستم های فتوولتائیک یکپارچه با ساختمان

امروزه، کاربرد انرژی های تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی در بخش ساختمان با توجه به اثرات نامطلوب تغییرات آب و هوایی بر زندگی انسان به طور قابل توجهی افزایش یافته است. از این رو، بسیاری از مطالعات بر کاربرد پانل های فتوولتائیک در ساختمان ها متمرکز شده اند. در مطالعه حاضر، یک مدل سه بعدی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) برای ارزیابی عملکرد یک سیستم فتوولتائیک یکپارچه در ساختمان (BIPV) تازه طراحی شده، توسعه داده شده است. با توجه به تاثیر منفی گرمای بیش از حد بر طول عمر و عملکرد پانل های PV، سرمایش غیرفعال هوا آنها مورد مطالعه قرار گرفته است. بعلاوه، پتانسیل پانل های خورشیدی نصب شده بر روی پشت بام در تهویه غیرفعال ساختمان ها با تولید جریان های همرفتی طبیعی مورد بررسی قرار گرفته است. مدل CFD توسعه یافته، اثرات تشعشع، هدایت و جریان های همرفتی طبیعی ناشی از شناوری تولید شده توسط پانل های PV خورشیدی را که به دلیل قرار گرفتن در معرض شار حرارتی تابش خورشیدی گرم می شوند، در نظر می گیرد. نتایج نشان می دهد که استفاده از ضریب انتشار سطح بالا برای بخشی از سقف در زیر پانل های PV، جریان های همرفتی طبیعی را تشدید می کند که به نوبه خود سرمایش بهتری را برای پانل های PV با اثرات سرمایشی بالاتر در شار حرارتی خورشیدی بالاتر فراهم می کند. با اصلاح ضریب انتشار سطح سقف، تا ۳۴ درصد افزایش در میزان جریان جرم همرفتی و ۳ درجه کلوین کاهش در میانگین دمای پانل ها به دست آمد. چنین کاهش ۳ درجه کلوین در دمای کارکرد پانل های PV می تواند بازده و طول عمر آنها را به ترتیب حدود ۱.۵۶٪ و ۲۱٪ افزایش دهد. بر اساس شرایط عملیاتی و مشخصات سیستم، سیستم BIPV نرخ تغییر هوا (ACH) را در محدوده ۳-۱۳ به دست داد که برای فراهم کردن تهویه غیرفعال مورد نیاز برای طیف گسترده ای از کاربردها بسیار رایج در نظر گرفته شد. همچنین مشاهده شد که دینامیک جریان در داخل ساختمان تحت تاثیر میزان بار حرارتی خورشیدی تابیده شده بر روی پانل های خورشیدی و ضریب انتشار سطح سقف در پشت پانل ها قرار می گیرد.

کلیدواژه ها:

همرفت طبیعی ، سرمایش غیرفعال ، تهویه غیر فعال