افزايش بازده پوسته ساختماني مولد الكتريسيته با بهره‌گيري از سامانه تركيبي "بازتابنده تخت-پيل خورشيدي" در نماي جنوبي

Improving the Efficiency of Electricity-Generating Building Envelopes Using a Hybrid System of Flat Concentrator & Photovoltaic Panels (FCPV) in South Facade

قابليت استفاده از نور خورشيد در تأمين انرژي مورد نياز بنا از طريق جذب آن توسط پوسته ساختمان لزوم توجّه به طراحي پوسته را به عنوان عنصري انرژي-كارا در ساختمان به منظور توليد انرژي الكتريكي موجب گرديده است. ميزان توليد انرژي الكتريكي از يك سامانه پوسته ساختماني يكپارچه با پيل خورشيدي به عوامل گوناگوني از جمله شرايط تابشي سايت، جهت‌گيري ساختمان نسبت به مسير حركت خورشيد، ساختار شكلي پوسته بنا و بازده پيل خورشيدي مورد استفاده در سامانه بستگي دارد. از دسته عوامل فوق، ساختار شكلي پوسته بنا مي‌تواند در تركيب با بازتابنده‌هاي تخت موجب تشديد ميزان تابش رسيده به سطح پوسته و درنتيجه افزايش بهره‌وري الكتريكي از سطح بناي يكپارچه با پيل خورشيدي گردد. اين پژوهش با هدف بررسي اثر بازتابش بر ميزان افزايش بازده پيل خورشيدي در پوسته ساختمان طي يك تحقيق آزمايشي ميزان افزايش توان خروجي پيل واقع در نماي جنوبي را به ميزان 13.19 درصد با اضافه كردن بازتابنده تختِ عمود بر سطح پيل در سمت غرب و شرق آن و اين مقدار را براي همان پيل با افزودن بازتابنده تخت در سطح افق 11.19درصد ارزيابي نمود. از طرف ديگر تحليل زواياي تابشي خورشيد در سايت مورد مطالعه بازه‌اي معادل 26 درجه غربي تا 26 درجه شرقي را محدوده‌اي مناسب جهت الحاق پيل خورشيدي در بين دو بازتابنده تخت براي جذب حداكثر بازتابش سالانه توصيه مي‌نمايد. نتايج پژوهش نشان مي‌دهد كه بازتابنده تخت مستطيلي با عمقي معادل نصف ارتفاع پيل محصور در بين دو بازتابنده غربي و شرقي بهينه‌ترين پوشش انعكاس را در طول سال خواهد داشت. پژوهش انجام شده از منظر هدف، كاربردي و از جهت روش در دسته پژوهش‌هاي توصيفي-تجربي قرار دارد و نتيجه‌گيري به روش استدلال منطقي است.

The capacity of buildings to use solar radiance to supply their energy needs via absorbing sun-light energy through the outer envelope makes it so vital to have a substantial consideration to the design of buildings’ shell as an energy-efficient element. The amount of electrical energy output of a building integrated photovoltaic (BIPV) relates to various factors such as solar incidence of its platform, optimum orientation of building toward the Sun, form of its shell as well as the efficiency of photovoltaic modules used within the system as electricity generator. From mentioned factors, the form of a building envelope can intensify the yield of a BIPV system by being integrated to solar plain concentrators which known as CPV system. This research tries to monitor the effect of reflection on BIPV envelope efficiency improvement by doing an experimental test in which the increase of the output of a south-oriented photovoltaic module under a flat mirror reflection has been evaluated. The research concludes an improvement equal to 13.19% in output power by adding the flat mirror on the east/west sides of the module and 11.19% increase for a flat horizontal mirror perpendicular to the PV on southern façade. On the other hand, the research recommends the angle of 26 degrees inclination from the east and west for mirrors to reach to their best solar situation in which there is no shading effect on the PV surface. Moreover, results of this research shows that the best proportion for a rectangular mirror as a reflector is when its depth to height ratio is 0.5 or D/H=0.5. The research is categorized as an applied research which uses experimental-descriptive method to reach the goals.