สมรรถนะของแผงผลิตไฟฟ้าและความร้อนชนิดแผ่นเรียบแบบใช้น้ำถ่ายเทความร้อนสำหรับใช้กับบ้านพักอาศัย

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาสมรรถนะของระบบแผงผลิตไฟฟ้าและความร้อน ชนิดแผ่นเรียบแบบใช้น้ำถ่ายเทความร้อนที่มีขนาด 0.79 m² ซึ่งต่อเข้ากับถังน้ำร้อนที่มีปริมาณน้ำ 120 ลิตร โดยทดสอบในกรณีหมุนเวียนน้ำด้วยปั๊มขนาดเล็ก และกรณีหมุนเวียนน้ำตามธรรมชาติ แผงผลิตไฟฟ้าและความร้อนติดตั้งบนดาดฟ้าของอาคารในจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยที่อยู่ ณ ตำแหน่งละติจูด 13^o44’ 8” เหนือตัวแผงวางหันไปทางทิศใต้ ทำมุม 15 องศาในแนวระดับ ตัวแปรที่ใช้ในการศึกษาได้แก่ความเข้มแสงอาทิตย์ อุณหภูมิน้ำเริ่มต้นในถังเก็บ อุณหภูมิน้ำเข้าแผง และอุณหภูมิอากาศภายนอก การเก็บข้อมูลจะเก็บในช่วงเวลาตั้งแต่ 8.00–16.00 น. ทุกๆ 2 นาที แล้วนำข้อมูลที่ได้ ทำเป็นข้อมูลรายชั่วโมง และข้อมูลรายวัน จากนั้นนำข้อมูลรายวันมาคำนวณหาประสิทธิภาพทางความร้อน  และประสิทธิภาพทางไฟฟ้าเป็น n_{th = 0.25-0.06 ()}  และจากการทดสอบได้สมการประสิทธิภาพทางความร้อนเป็น  โดยคืออุณหภูมิน้ำเริ่มต้นในถังเก็บน้ำร้อน (^oC) T_a คืออุณหภูมิภายนอกเฉลี่ย (^oC) และ H คือพลังงานแสงอาทิตย์เฉลี่ยที่แผงได้รับในช่วงเวลาหนึ่ง (MJ) ได้ประสิทธิภาพความร้อนสูงสุด 25 % ส่วนสมการประสิทธิภาพทางไฟฟ้าเป็น n_{el = 0.03-0.01 ()} และได้ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าสูงสุด 3 % ดังนั้นประสิทธิภาพรวมสูงสุดของระบบเท่ากับ 28 % สำหรับพลังงานที่ได้จากระบบแผงผลิตไฟฟ้าและความร้อน โดยอาศัยข้อมูลความเข้มแสงอาทิตย์ และอุณหภูมิอากาศภายนอก ตั้งแต่เดือนธันวาคม พ.ศ. 2553–พฤศจิกายน พ.ศ. 2554 เป็นระยะเวลา 1 ปี พลังงานความร้อนและพลังงานไฟฟ้าที่ได้  มีค่าเท่ากับ 1,023  MJ และ 127 MJ ตามลำดับ

Performance  of  Flat-Plate  Photovoltaic /Thermal Water  Collector for  Residential  Application

Tienrawit Taohiran¹ and Wittaya Yongchareon²

¹Energy Research Institute Chulalongkorn University Patumwan Bangkok 10330

²Faculty of Engineering Chulalongkorn University Patumwan Bangkok 10330

This research studied the performance of flat-plate photovoltaic/thermal system. The thermal side is a sheet and tube type using water to transfer heat. The panel area was 0.79 m² and connected to the insulated tank which stored 120 litres of water. The test divided in two cases, the small-size circulating pump was used in the first case and the natural circulating in the second case. The panel system was installed on the roof deck of a 5-storey building in Chulalongkorn University at coordinate 13^o 44’ 8” N. The panel was set at the angle of 15 degrees to the horizontal plane and facing the south direction. The important parameters that affect the system are solar intensity, initial water temperature, inlet water temperature and ambient temperature. The data were collected during 8.00 AM - 4.00 PM in two minutes interval and convert the data into hourly and daily basis.

The daily data were used to calculate thermal efficiency  and electrical efficiency.  The thermal efficiency equation was obtain as  n_{th = 0.25-0.06 ()}   which  is initial water temperature in tank (^oC),  is mean ambient temperature (^oC) and  is mean solar energy on the panel in a period of time. The maximum thermal efficiency was 25 %. The electrical efficiency was also obtain as n_{el = 0.03-0.01 ()} . The maximum electrical efficiency was 3 % and maximum total system efficiency was 28 %. The yearly energy that received from the system was calculated base on the solar intensity and ambient temperature data of Thai Meteorology Department at Bangkok station during December, 2010 to November, 2011. The result showed that the thermal energy and the electrical efficiency were 1,023 MJ and 127 MJ per year, respectively.