چکیده:
در این مقاله، عملکرد گرمایی و الکتریکی سیستمهای فتوولتائیک/گرمایی مجهز به کلکتور صفحه-لولۀ مارپیچی شیاردار بهصورت آزمایشگاهی بررسی شده است. از نانوسیال آب-مگنتیت بهعنوان سیال انتقال گرما استفاده شده است. تأثیر غلظت نانوذرات (0-1 درصد)، دبی جرمی نانوسیال (10-40 کیلوگرم بر ساعت) و گام شیار (0، 4/5 و 8 میلیمتر) بر روی پارامترهای عملکردی سیستم شامل دمای پنل فتوولتائیک، راندمان گرمایی، راندمان الکتریکی و راندمان کل بررسی شده است. همۀ آزمایشها در شرایط محیطی (شدت تابش خورشیدی و دمای محیط) مشابه و با استفاده از شبیهساز خورشیدی انجام شده است. نتایج نشان داد که شیاردار کردن لولۀ مارپیچی منجر به بهبود عملکرد گرمایی، الکتریکی و کلی سیستم فتوولتائیک گرمایی میشود. همچنین مشاهده شد که سیستم با گام شیار 4/5 میلیمتر دارای عملکرد گرمایی، الکتریکی و کلی بهتری از سیستم با گام شیار 8 میلیمتر است. طبق نتایج، راندمانهای گرمایی، الکتریکی و کل سیستم با صفحه-لولۀ مارپیچی شیاردار با گام 4/5 میلیمتر، بهترتیب در محدودۀ 03/37-89/50، 29/12-38/12 و 37/69-47/83 درصد است. همچنین نتایج نشان داد که افزایش غلظت نانوذرات و دبی جرمی نانوسیال منجر به بهبود عملکردهای گرمایی، الکتریکی و کلی هر سه سیستم مورد بررسی در تحقیق حاضر میشود.
In this paper, the thermal and electrical performances of a photovoltaic/thermal system equipped with a sheet-and-grooved serpentine tube collector are investigated experimentally. The water-magnetite nanofluid is used as the heat transfer fluid. The effect of nanoparticle volume concentration (0-1%), nanofluid mass flow rate (10-40 kg/h) and groove pitch (0, 5.4 and 8 mm) on the operating parameters of system including photovoltaic panel temperature, thermal efficiency, electrical efficiency, and overall efficiency is examined. All experiments were performed under similar environmental conditions (solar radiation intensity and ambient temperature) using a solar simulator. The results showed that the grooving of the serpentine tube improves the thermal, electrical, and overall performance of the photovoltaic/thermal system. Also, it was observed that the system with 5.4 mm groove pitch has a better thermal, electrical, and overall performance than a system with 8 mm groove pitch. According to the results, the thermal, electrical, and overall efficiencies of the system with a sheet-and-grooved serpentine tube collector of a groove pitch of 5.4 mm vary in the range of 50.89-69.37%, 12.29-12.38% and 69.37-83.47% respectively. Also, the results showed that increasing the nanoparticle concentration and nanofluid mass flow rate leads to an improved thermal, electrical, and overall performance of all three systems studied in the present study.