تحلیل سیستم‌های فتوولتاییک ادغام شده با نمای دو پوسته ساختمان و تأثیر آن بر روی بار تهویه مطبوع ساختمان برای اقلیم گرم و نیمه خشک: مطالعه موردی شهر تهران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

2 دانشیار، مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد زنجان، زنجان، ایران

3 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی معماری، موسسه آموزش عالی حافظ شیراز، شیراز، ایران

چکیده

افزایش نگرانی بابت کاهش منابع سوخت فسیلی در جوامع امروزی باعث گرایش بیشتر به انرژی‌های تجدیدپذیر شده است. ازاین‌بین، انرژی خورشیدی در دسترس-ترین منبع تجدیدپذیر است. اغلب سلول‌های خورشیدی بازدهی مطلوبی برخوردار نیستند راهکار مؤثرتر برای حل این مشکل، افزایش کارایی ماژول‌های خورشیدی با ترکیب آن‌ها با سایر سیستم‌ها است یکی از این سیستم‌ها نمای دو پوسته می‌باشد. با ترکیب این سیستم با پنل‌های خورشیدی، فناوری جدیدی تحت عنوان سیستم-های فتوولتاییک ادغام شده با نمای دو پوسته ساختمان معرفی می‌شود. هدف از این پژوهش، تحلیل چند نوع از سیستم‌های فتوولتاییک ادغام شده با نمای دو پوسته ساختمان برای مشاهده تأثیر آن روی بار تهویه مطبوع ساختمان و بهینه‌سازی پارامتر‌های دخیل در این سیستم برای اقلیم گرم و نیمه‌خشک می‌باشد. نتایج نشان می-دهد که دما داخل ساختمان با استفاده از نمای دو پوسته به علت انتقال حرارت بیشتر نمای دو پوسته به طور میانگین در هر ماه دو درجه سانتیگراد کمتر حالت ساده است. میزان سرمایش مصرفی درون ساختمان در حالت استفاده از نمای دو پوسته کمتر از حالت ساده است. در تابستان به علت شدت تابش خورشیدی مناسب شهر تهران و نورگیری نمای دو پوسته، دما درون ساختمان بالا رفته و نیاز به مصرف سرمایش بیشتری جهت تهویه مطبوع مناسب درون ساختمان نیاز می‌باشد از طرفی با استفاده از سلول‌های خورشیدی شفاف به طور میانگین در هر ماه می‌توان 30 کیلووات‌ساعت انرژی الکتریکی تولید کرد. همچنین استفاده از نمای دو پوسته باعث می-شود تا میزان سوخت کمتری در نیروگاه‌ها مصرف می‌شود که باعث کاهش انتشار آلایندگی خواهد شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


- مراجع
[1]  M. Rasouli, Y. Shahbazi, and M. R. Matini, Horizontal and Vertical Movable Drop-Down Shades Performance in Double Skin Facade of Office Buildings; Evaluation and Parametric Simulation, Naqshejahan, Vol. 9, No. 2, pp. 135–144, 2019. (in Persian)
[2]  N. Skandalos and D. Karamanis, PV glazing technologies, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 49, pp. 306–322, 2015.
[3]  Z. Keshavarz, M. Taban, and M. Mehrakizadeh, Evaluation of natural ventilation in a corridor double skin façade (case study office building in Shiraz), Sustainable Architecture and Urban Design, Vol. 5, No. 1, pp. 15–28, 2017. (in Persian)
[4]  S. Nourivand, L. Balilan, and M. Asefi, Assessment of the impacts of increasing cavity depth and floor numbers on energy performance of different types of double skin facade in Office Buildings of Cold Climate in 36 Different Scenarios (case study an office building in Tabriz), Journal of Environmental Science and Technology, Vol. 23, No. 7, pp. 1–19, 2021.
[5]  N. Gupta and G. N. Tiwari, Effect of heat capacity on monthly and yearly exergy performance of building integrated semitransparent photovoltaic thermal system, Journal of Renewable and Sustainable Energy, Vol. 9, No. 2, 2017.
[6]  A. Ghaffarianhoseini, A. Ghaffarianhoseini, U. Berardi, J. Tookey, D. H. W. Li, and S. Kariminia, Exploring the advantages and challenges of double-skin façades (DSFs), Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 60, pp. 1052–1065, 2016.
[7]  E. Gratia and A. De Herde, Are energy consumptions decreased with the addition of a double-skin?, Energy and Buildings, Vol. 39, No. 5, pp. 605–619, 2007.
[8]  M. A. Shameri, M. A. Alghoul, K. Sopian, M. F. M. Zain, and O. Elayeb, Perspectives of double skin façade systems in buildings and energy saving, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 15, No. 3, pp. 1468–1475, 2011.
[9]  R. Charron and A. K. Athienitis, Optimization of the performance of double-façades with integrated photovoltaic panels and motorized blinds, Solar Energy, Vol. 80, No. 5, pp. 482–491, 2006.
[10] B. J. Brinkworth, B. M. Cross, R. H. Marshall, and H. Yang, Thermal regulation of photovoltaic cladding, Solar Energy, Vol. 61, No. 3, pp. 169–178, 1997.
[11] G. Gan, Effect of air gap on the performance of building-integrated photovoltaics, Energy, Vol. 34, No. 7, pp. 913–921, 2009.
[12] J. Peng, D. C. Curcija, L. Lu, S. E. Selkowitz, H. Yang, and W. Zhang, Numerical investigation of the energy saving potential of a semi-transparent photovoltaic double-skin facade in a cool-summer Mediterranean climate, Applied Energy, Vol. 165, pp. 345–356, 2016.
[13] J. Peng, D. C. Curcija, L. Lu, S. E. Selkowitz, H. Yang, and R. Mitchell, Developing a method and simulation model for evaluating the overall energy performance of a ventilated semi‐transparent photovoltaic double‐skin facade, Progress in Photovoltaics: Research and Applications, Vol. 24, No. 6, pp. 781–799, 2015.
[14] J. Peng, L. Lu, and H. Yang, An experimental study of the thermal performance of a novel photovoltaic double-skin facade in Hong Kong, Solar Energy, Vol. 97, pp. 293–304, 2013.
[15] C. Lee, H. Lee, M. Choi, and J. Yoon, Design optimization and experimental evaluation of photovoltaic double skin facade, Energy and Buildings, Vol. 202, pp. 109–314, 2019.
[16] N. Ziasistani and F. Fazelpour, Comparative study of DSF, PV-DSF and PV-DSF/PCM building energy performance considering multiple parameters, Solar Energy, Vol. 187, pp. 115–128, 2019.
[17] Y. B. Yoon, B. Seo, B. B. Koh, and S. Cho, Performance analysis of a double-skin façade system installed at different floor levels of high-rise apartment building, Journal of Building Engineering, Vol. 26, pp. 100–900, 2019.
[18] B. Alijani and M. Ahmadi, Determining the comfort level of Tehran city, Persian language and literature, Vol. 9, No. 3, pp. 127–143, 1995.
[19] S. Y. Safavi, Investigation of geographical factors in air pollution in Tehran, Geographical researches (not published), Vol. 6, No. 38, 2007. (in Persian)
[20] M. Saligheh, Climate change and climate risks in Tehran, Climate Change and Climate Hazards, Vol. 2, No. 3, pp. 15–32, 2014. (in Persian)
[21] M. Siddique, N. Shahzad, S. Umar, A. Waqas, S. Shakir, and A. Kashif Janjua, Performance assessment of Trombe wall and south façade as applications of building integrated photovoltaic systems, Sustainable Energy Technologies and Assessments, Vol. 57, pp. 103–141, 2023.
[22] W. Liu et al., Machine learning applications for photovoltaic system optimization in zero green energy buildings, Energy Reports, Vol. 9, pp. 2787–2796, 2023.
[23] T. Wang, K. Chen, X. Hu, P. Liu, Z. Huang, and H. Li, Research on coordinated control strategy of photovoltaic energy storage system, Energy Reports, Vol. 9, pp. 224–233, 2023.
[24] H. M. Maghrabie, K. Elsaid, E. T. Sayed, M. A. Abdelkareem, T. Wilberforce, and A. G. Olabi, Building-integrated photovoltaic/thermal (BIPVT) systems: Applications and challenges, Sustainable Energy Technologies and Assessments, Vol. 45, pp. 101–151, 2021.