서펜타인 PV/T 태양열집열기의 열 및 발전성능 해석 (Analysis of the Thermal-Electrical Performance of Serpentine PV/T Solar Collector)

서지정보

· 발행기관 : 대한설비공학회
· 수록지 정보 : 설비공학 논문집 / 32권 / 6호 / 288 ~ 296페이지
· 저자명 : 이왕제, 임희원, 신우철

초록

본 연구에서는 전면 투과체가 있는 형태로 기존 태양열집열기와 동일한 크기와 구조로 개발된 평판형 서펜타인 PV/T 태양열집열기의 열 및 발전성능을 이론해석하고 KS B 8295 기준에 따른 시험을 통해 그 타당성을 분석하였다. 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
(1)부하상태에서 PV/T 태양열집열기의 무 손실 열효율과 열손실계수는 각각 0.5604와 7.3353 ㎡K/W, 무손실 발전효율과 온도손실계수는 각각 0.1481와 0.5505 ㎡K/W로 나타났다.
(2) 모든 에너지가 열로 변환되는 무 부하상태에서 서펜타인 PV/T 태양열집열기의 무손실 효율과 열손실계수는 각각 0.6894와 7.8241로 나타났으며, 시스템 작동()에서 열효율은 부하상태의 복합효율(열 및 발전)과 일치하였다.
(3)부하 및 무 부하상태에서 열성능에 대한 시뮬레이션과 시험 결과의 평균 제곱근 오차(RMSE)는 각각 0.01674와 0.01688로, 본 연구의 시뮬레이션과 시험결과가 거의 일치하였다.
이상과 같이 본 연구에서는 서펜타인 PV/T 태양열집열기의 이론해석을 위한 알고리즘을 개발하고 그 타당성을 검증하였으며, 향후 최적화 설계를 위한 분석도구로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

영어초록

Serpentine PV/T (Photovoltaic/Thermal) hybrid solar collector is a co-generation system that produces electricity and heat using one collector. In this study, we analyzed the thermal-electrical performance by theoretical analysis and experiment. The serpentine absorber whose solar circuit comprises one whole pipe without connection, is simpler in its composition than the header-riser absorber and also has low flow rate, making it possible to improve thermal stratification in the water tanks. Especially when the absorber is laminated with solar cell through a thin adhesive layer of ethylene-vinyl acetate (EVA), the thermal resistance is minimized and the manufacturing process can be automatized. Zhang and Lavan’s analytical model was introduced to determine the heat removal factor of serpentine absorber, and iterative method was used to obtain these solutions linked to the solar cell power generation analysis. To verify the validity of the theoretical analysis, the thermal performance of PV/T collector was tested in accordance with KS standards (KS B 8295). As a result, the numerical results agreed well with the experimental data.

참고자료

· 없음