ارائه‌کننده: علي عبدالحسن مغیض جبری 
استاد راهنمای اول: دکتر محمدرضا انصاری 
استاد راهنمای دوم: دکتر مهدی معرفت 
استاد ناظر داخلی اول: دکتر رضا مداحیان 
استاد ناظر داخلی دوم: دکتر محمد مهدی هیهات 
استاد ناظر خارجی اول: دکتر امیر رضا قهرمانی 
استاد ناظر خارجی دوم: دکتر بهرنگ سجادی
تاریخ: 1402/11/01
ساعت: 9 
مکان: اتاق 351

چکیده:

کلکـتورهای خورشیـدی حرارتـی (ST) فقـط می‌تواننـد انرژی حرارتـی تولیـد کنند؛ ولی سیـستم‌های فتـوولتائیک حرارتــی (PVT) قادرند هـم برق و هم انرژی حرارتی را تأمین کنند. اما دمـای خروجـی آنها به انـدازه کافی برای بسیاری از کاربردها ماننـد گرمـایش فضا منـاسب نیست. به همـین دلـیل، یک سیســتم جدیـد به نـام فتـوولتائیک حرارتـی (PVT) وکلکـتور خورشیدی (ST) به صورت سری (PVT-ST) به منظور تولید توان حرارتی با دمای خروجی بالاتر و برق پیشنهاد شده است. در این پایان نامه پیشنهاد شده است که از یک سیستم جدید به نام PVT و کلکتور ST به صورت سری (PVT-ST) استفاده شود که توان حرارتی با دمای خروجـی بالاتر و برق تولیـد کند. برای این منـظور عملکرد سـامانه سیستم پیشنهادی در شرایط آب هوایی چهار شهر مختلف از نـظر عملکرد حرارتی و تولید برق به صورت عددی با استفاده از کد نوشته شده به زبان فرترن ارزیابی می‌شـود. علاوه براین، اثرات نرخ جریـان جرمی سـیال کاری، بر عملـکرد سامانه پیشنهادی بررسی شده است. همچنـین، یک مقایسه‌ای بین سیستم پیشنهادی PVT-ST و سیستم‌های PVT و تک ST انجام شـده است. تجزیه وتحلیل عملکرد ماهانه نشان داد که حداکثر توان حرارتی والکتریکی را می‌توان در ماه ژوئیه و به دنبال آن سپتامبر و می در تمام شهرها (تهران، آبادان، بغداد و بصره) به دست آورد. انرژی حرارتـی با افزایش نـرخ جریـان جرمی به طـور چشمگیری افزایش می‌یابد. با در نـظر گرفتن دبی جرمی 0/0304 کیلو گرم بر ثانیـه (رژیم آشفته) در جـولای، راندمان حرارتـی سیستم‌های ST ،PVT-STوPVT به ترتیب 85% 78% و 72% است. با این حال، صرف نظر از نرخ جریان جرمی، سیستم PVT-ST دارای بالاترین انرژی حرارتی 603/70 وات برمتر مربع است که در بالاترين نرخ جریان جرمی که به دست می‌آید. در نهایت، مطالعه سالانه عملکرد سیستم در شهرهای مختلف نشان می‌دهد که حداکثر توان حرارتی را می‌توان در بصره با میانگین 375/72 وات بر متر مربـع تولید کرد. با این حال، حداکـثر تولید بـرق با میانگین 77 وات بر متر مربع متعلق به بغداد است. در انتها به بررسـی تامیـن انرژی یک منزل مسـکونـی توسـط سیسـتم‌های ترکیـبی با استـفاده از نرم افـزار ترنسیس (TRNSYS ) پرداخته شده است. کل پشت بام واحد مسکونی فرض شده است پوشانده شده از سیستم ترکیبی PVT-ST شده است. ملاحظه شد با استفاده از سیستم ترکیبی در حدود 10⁸ × 5 کیلوژول بر ساعت در طول سال مقدار نیاز به انرژی حرارتی توسط سوخت‌­های فسیلی برای گرمایش آب سرد شهری را کاهش دهد. استفاده از سیستم ترکیبی PVT-ST در شهر بصره در مقایسه با دیگر شهرهای در نظر گرفته شده بیشترین توانایی در تولید انرژی مورد نیاز یک واحد مسکونی را دارد. در بغداد تا 20% و در باقیه شهرها در حدود 17% می‌­تواند انرژی الکتریسیته لازم برای سرمایش و گرمایش واحد مسکونی را با استفاده از این سیستم در طول یکسال تامین کند. در مقایسه عملکرد سیستم ترکیبی در دو شهر سرد و گرم به ترتیب موصل و بغداد در کشور عراق نتایج نشان داد، استفاده از سیستم ترکیبی در شهر گرم به مقدار قابل توجهی می‌­تواند تامین گرمایش آب شهری و همچنین تامین الکتریسیسته لازم برای گرمایش و سرمایش یک واحد مسکونی را داشته باشد. در صورتی که در یک شهر سرد مثل موصل توان این سیستم ترکیبی برای تامین انرژی ساختمان به شدت کاهش پیدا می­‌کند.