| Titre | Improving the melting duration of a PV/PCM System Integrated with different metal foam configurations for thermal energy management |
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| Auteur | Taqi Al-Najjar, H M; Mahdi, J M ; Olegovich Bokov, D; Ben Khedher, N;
Alshammari, N K; Opulencia, M J C; Fagiry, M A; Yaïci, W;
Talebizadehsardari, P |
| Source | Nanomaterials vol. 12, issue 423, 2022 p. 1-18, https://doi.org/10.3390/nano12030423  Accès ouvert |
| Image |  |
| Année | 2022 |
| Séries alt. | Ressources naturelles Canada, Contribution externe 20210675 |
| Éditeur | MDPI |
| Document | publication en série |
| Lang. | anglais |
| DOI | https://doi.org/10.3390/nano12030423 |
| Media | papier; en ligne; numérique |
| Formats | pdf |
| Sujets | analyses thermiques; métaux; Sciences et technologie |
| Illustrations | modèles schématiques; tableaux; profils; graphiques |
| Programme | CanmetÉNERGIE - Ottawa Bâtiments et groupe des renouvelables - Les systèmes d'énergie hybride |
| Diffusé | 2022 01 27 |
| Résumé | (disponible en anglais seulement)
The melting duration in the photovoltaic/phase-change material (PV/PCM) system is a crucial parameter for thermal energy management such that its improvement
can realize better energy management in respect to thermal storage capabilities, thermal conditions, and the lifespan of PV modules. An innovative and efficient technique for improving the melting duration is the inclusion of an exterior metal foam
layer in the PV/PCM system. For detailed investigations of utilizing different metal foam configurations in terms of their convective heat transfer coefficients, the present paper proposes a newly developed mathematical model for the PV/PCM-metal
foam assembly that can readily be implemented with a wide range of operating conditions. Both computational fluid dynamic (CFD) and experimental validations proved the good accuracy of the proposed model for further applications. The present research
found that the average PV cell temperature can be reduced by about 12 °C with a corresponding improvement in PCM melting duration of 127%. The addition of the metal foam is more effective at low solar radiation, ambient temperatures far below the PCM
solidus temperature, and high wind speeds in nonlinear extension. With increasing of tilt angle, the PCM melting duration is linearly decreased by an average value of (13.4-25.0)% when the metal foam convective heat transfer coefficient is changed in
the range of (0.5-20) W/m2.K. The present research also shows that the PCM thickness has a positive linear effect on the PCM melting duration, however, modifying the metal foam configuration from 0.5 to 20 W/m2.K has an effect on the PCM melting
duration in such a way that the average PCM melting duration is doubled. This confirms the effectiveness of the inclusion of metal foam in the PV/PCM system. |
| Sommaire | (Résumé en langage clair et simple, non publié)
La durée de fusion dans le système photovoltaïque / matériau à changement de phase (PV / MCP) est un paramètre crucial pour la gestion de
l'énergie thermique, de sorte que son amélioration peut permettre une meilleure gestion de l'énergie en ce qui concerne les capacités de stockage thermique, les conditions thermiques et la durée de vie des modules PV. Une technique innovante et
efficace pour améliorer la durée de fusion est l'inclusion d'une couche extérieure de mousse métallique dans le système PV/MCP. Pour des recherches détaillées sur l'utilisation de différentes configurations de mousse métallique en termes de
coefficients de transfert de chaleur par convection, le présent article propose un modèle mathématique développé pour l'assemblage PV/MCP-mousse métallique qui peut être facilement mis en oeuvre avec une large gamme de conditions de fonctionnement.
La dynamique des fluides computationnelle (CFD) et les validations expérimentales ont prouvé la bonne précision du modèle proposé pour d'autres applications. La présente recherche a révélé que la température moyenne des cellules PV peut être réduite
d'environ 12 °C avec une amélioration correspondante de la durée de fusion du MPC de 127 %. L'addition de la mousse métallique est plus efficace à faible rayonnement solaire, à des températures ambiantes bien inférieures à la température de solidus
PCM et à des vitesses de vent élevées en extension non linéaire. Avec l'augmentation de l'angle d'inclinaison, la durée de fusion du MCP diminue linéairement d'une valeur moyenne de 13,4 à 25,0 % lorsque le coefficient de transfert de chaleur par
convection de la mousse métallique est modifié dans la plage de 0,5 à 20 W/m2.K. La présente recherche montre également que l'épaisseur du MCP a un effet linéaire positif sur la durée de fusion du MPC. Cependant, la modification de la configuration
de la mousse métallique de 0,5 à 20 W/m2.K a un effet sur la durée de fusion du PCM de telle sorte que le la durée moyenne de fusion du MPC est doublée. Ceci confirme l'efficacité de l'inclusion de mousse métallique dans le système PV/MCP. |
| GEOSCAN ID | 329671 |
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