The integration of PV modules into building facades or roof could raise their temperature that results in the reduction of PV system's electrical power generation. Hot air can be extracted from the space between PV modules and building envelope, and used for heating in buildings. The extraction of hot air from the space will enhance the performance of BIPV systems. The solar collector utilizing these two aspects is called PV/T(photovoltaic/thermal) solar collector. This paper compares the experimental performance of two different types of air type PV/T collector units: the base case of a collector unit with 10cm gap for forced ventilation and the other unit with copper pin attached to PV module to enhance its thermal performance. The experimental results shows that the base case unit had the overall efficiency of 41.9% and the improved unit with copper pin attached to PV module had 50.1% efficiency. For these air type PV/T units, the forced ventilation of the air space improved the electrical performance as well as the thermal performance.
Journal of the Korean Society of Clothing and Textiles
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v.33
no.11
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pp.1806-1816
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2009
This study analyzes the efficiency of a solar cell attached to an air circulation jacket. A commercially available silicon solar panel was selected and attached at four spots where the body angle was $40-60^{\circ}$ and voltage ($V_{oc}$, V), current ($I_{sc}$, A), and output power (P, W) were measured to determine the efficiency. The solar panel was applied to the outer jacket that operates with two fans to increase the convection that lowers the body temperature. The heavy work of standing, walking, and sweeping of a street sweeper was simulated in the field test. The microclimate within the jacket (with or without a fan) was measured and the subjective thermal, humidity, and comfort sensations were surveyed. SPSS 12.0 statistical package was used for a t-test and Wilcoxon signed-rank test. The results show that the highest efficiency of the solar cell was at the incident angle of $60^{\circ}$ in terms of voltage, current and output power distribution. The microclimate temperature of the air circulation jacket decreased significantly with the high power of the fan and subjects felt cooler than the jacket with a fan at the incident angle of $60^{\circ}$. Air circulation jackets operated by a silicon solar panel showed a significant cooling effect on the wearers.
In order to develop commercial model of 10kW dish-Stirling solar thermal power system, modification for the exiting facility was taken for a year as a Leading Project in KIER. During the project, solar tracking system, control and monitoring system and high durability reflector were developed and long term operation were performed. The solar tracking system was tested for four months to investigate the degree of precision and adapted to the control system for an actual operation from October in 2009. The sun tracking accuracy of ${\pm}4$ mrad using modified control system was obtained and the system operated successfully during the experimental period. The monitoring system displays engine pressure, electric generation amounts, generator RPM, receiver temperatures, and etc. from Stirling engine and weather data of Direct Normal Irradiation, Horizontal Global Insolation, wind speed & direction, and atmosphere temperature from weather station. According to the operating results in a clear sky day, electric power of 6,890 W was generated at the DNI value of 850 W/$m^2$ and the averaged solar-to-electricity efficiency during a whole day reached to 18.99%. From the overall operating results, linear power generation trend could be observed with increasing DNI value. The solar-to-electricity efficiency achieved to 19% around the DNI value of 700 W/$m^2$ and increased to 20% when the DNI value goes up to 900 W/$m^2$.
Solar energy is a potential source of power that offers much promise being used for low-temperature applications like drying farm crops, space heating, and water heating for domestic uses. Already much of it are being used for those purpose in foreign countries. However, very little research has been done to determine the possibility of using the solar energy in Korea. This study was conducted to develop the general prediction equation of the total radiation on a horizontal surface in Daejeon area based on 5 years 91972, Jun.1-1976. Dec.31) meteorological data (bright sunshine hours, average total horizontal radiation), and to obtain experimentally the thermal efficiency of solar air and water collectors, which will be used as a basic data of designing flat-plate solar collector system.In addition to the thermal efficiency of the collectorsthe relationship among those factors affecting it such as weather condition, orientation factor, and tilted angle of collector was analyzed. The results of this study were as follows. 1. The general predicted equation of the total radiation on a horizontal surface in Daejeon area based on bright sunshine hours was developed as $H_{av} =(1.546\frac{n}{N}-0.582)H_o$. Predicting the total radiation on a horizontal surface by the above equation was thought to be possible because to values of 0.882 was smaller than any t values at above 0.05 level on the basis of two tailed test of the difference between the calculated and the recorded values. 2.It was observed that optimum tilt angle of the collector in the summer and the autumn drying season was 13 degrees and 51 degrees respectively, these values could be obtained by adding or substracting approximately 25 degrees from the latitude of this area $(36.3^{\circ}N)$ .The relationship between orientation factor and declination of sun at suitable tilt angle of 33 degrees $(s=0.9\O)$ was shown at Fig.4. 3.The thermal efficiency of solar wdter collector was shown 13.4-51. 6% on Aug. 15 (the minimum radiation recorded) and 43.8 ~537% Aug.20 (the maximum radiation recorded), and 13.8~ 46.6 and 44.3~ 49.7 were shown on each corresponding day. 4.The thermal efficiency of the collectors according to the weather condition was shown a big difference of about 10% between the day of the maximum radiation recorded and the minimum, but the differen of efficiency between the air and the water collector was at most 2 ~ 3%. 5. Even if the efficiency of the solar water collector was a little higher than the solar air collector, for drying farm products, the solar air collector was thought to be more effective because the air heated by collector could be directly used for drying them.
This paper presents the thermal hydraulic performance of a three dimensional rib-roughened solar air heater (SAH) duct with the one principal wall subjected to uniform heat flux. The SAH duct has aspect ratio of 12.0 and the Reynolds number ranges from 2000 to 12000. The roughness has relative rib height of 0.045, ratio of dimple depth to print diameter of 0.5 and rib pitch ratio of 8.0. The flow attack angle is varied from $35^{\circ}$ to $70^{\circ}$. Various turbulent flow models are used for the heat transfer and fluid flow analysis and their results are compared with the experimental results for smooth surfaces. The computational fluid dynamics (CFD) results based on the renormalization k-epsilon model are in better outcomes compared with the experimental data. This model is used to calculate heat transfer and fluid flow in SAH duct with the compound roughness of V-shaped ribs and dimples. The overall thermal performance based on equal pumping power is found to be the highest (2.18) for flow attack angle of $55^{\circ}$. The thermo-hydraulic performance for V-pattern shaped ribs combined with dimple ribs is higher than that for dimple rib shape and V-pattern rib shape air duct.
Heliostat, as a mirror system tracking the sun's movement, is the most important subsystem determining the efficiency of solar thermal power plant. Thus the accurate sun tracking performance under the various hazardous operating condition, is required. This study presents a methodology of development of the solar ray tracing technique and the application of it in the analysis of sun tracking error due to the heliostat geometrical errors. The geometrical errors considered here are the azimuth axis tilting error and the elevation axis tilting error. We first analyze the geometry of solar ray reflected from the heliostat. Then the point on the receiver, where the solar ray reflected from the heliostat is landed, is computed and compared with the original intended point, which represents the sun tracking error. The result obtained shows that the effect of geometrical error on the sun tracking performance is varying with time(season) and the heliostat location. It also shows that the heliostat located near the solar tower has larger sun tracking error than that of the heliostat located farther.
PV/Thermal module is the combined system, which consist of a photovoltaic module and solar thermal collector that can obtain electrical power and thermal energy simultaneously. Thus the power generation can be increase by decreasing the temperature of photovoltaic module and thermal energy retrieved from module also can be used for heating system. In this study, Heat transfer performance of air type PV/Thermal module was confirmed with various bottom obstacles that can be installed easily to real photovoltaic module by CFD (computational fluid dynamics) analysis. Eight type obstacles were investigated according to the shape and arrangement. As a result, nusselt number represent heat transfer performance was increased about 86% compare with the basic type PV/Tthermal module that has no obstacle and triangle type obstacle had higher value than other types. But pressure drop was also increased with increment of heat transfer enhancement. Thus the performance factor considering both heat transfer and pressure drop was confirmed and V-fin type obstacle arranged in a row for Reynolds number below 9,600 and protrusion type obstacle arranged in zigzag for Reynolds number above 14,400 were shown higher performance factor than other types. From these results, V-fin type obstacle arranged in row and protrusion type obstacle arranged in zigzag were considered as a proper type for applying to real PV/thermal module according to operating condition. But the heat transfer performance can be changed by the geometric conditions of obstacle such as height, width, length and arrangement. Thus, it could also confirmed that the optimal condition and arrangement of this obstacle need to be found in further study.
Recently supply of low energy house is increasing which can enhance energy efficiency and indoor environment comfort. Low energy house have to secure air tightness as well as thermal performance so house become high airtightness and inevitably need heat recovery ventilator to enhance indoor air quality. However, most of current ventilation systems are one-click, controlling the entire space so it causes increasing of heating load and fan power which makes it hard to save energy. Thus, Individual Control system is required which can achieve both enhancing indoor air quality and decreasing heating load and electric fan power. Thereby, in this study, we analyzed the correlation between ventilation and fan power through mock-up experiment and measured ventilation load under individual control system. As a result, under the condition of $24^{\circ}C$ of indoor temperature for 6 month(November to April) in Daejeon, ventilation load by fan speed was $10.9{\sim}19.6kWh/m^2{\cdot}a$ when operated 24 hours and $7.6{\sim}13.7kWh/m^2{\cdot}a$ when operated 12 hours in night time. In addition, it is possible to reduce at most 60% of ventilation load under the individual control system; measured ventilation load was $7.4kWh/m^2{\cdot}a$ when operated 24 hours, and $5.5kWh/m^2{\cdot}$ when operated 12 hours in night time.
Int this paper, we studied the analysis on long-term durability and output power characteristics of PV modules by variation on local thermal property. Using 5 modules(80W), we measured the maximum output power change during the test period. And the optical transmittance of glass was compared with PV module's maximum power fluctuation. The external environment change effected contamination on the entire or local surface of module. This caused the local temperature variation of each solar cell on PV module. The specific analysis is shown in the following paper.
Jo, Dok-Ki;Yun, Chang-Yeol;Kim, Kwang-Deuk;Kang, Young-Heak
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2010.11a
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pp.63.1-63.1
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2010
Since the solar energy resource is the main input for sizing any solar photovoltaic system and solar thermal power system, it is essential to utilize the solar radiation data as a application and development of solar energy system increase. It will be necessary to understand and evaluate the insolation data. The Korea Institute of Energy Research(KIER) has begun collecting horizontal global insolation data since May, 1982 at 16 different locations in Korea and for the more detailed analysis, Images taken by geostationary satellite may be used to estimate solar irradiance fluxes at earth's surface. It is based on the empirical correlation between a satellite derived cloud index and the irradiance at the ground. From the results, the measured data has been collected at 16 different stations and estimated using satellite at 23 different stations over the South Korea from 1982 to 2009. The Result of analysis shows that the annual-average daily global radiation on the horizontal surface is $3.56kWh/m^2/day$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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