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研究生：	周柏庭 Jou, Bor-Tyng
論文名稱：	具單/雙層水飽和相變化微膠囊之光電池模組熱/電性能數值模擬 Numerical study on thermal/electrical performance of a photovoltaic cell integrated with single/double layers of water-saturated microencapsulated phase change material
指導教授：	何清政 Ho, Ching-Jenq
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 機械工程學系 Department of Mechanical Engineering
論文出版年：	2012
畢業學年度：	100
語文別：	中文
論文頁數：	106
中文關鍵詞：	光電池、相變化材料微膠囊、溫度控制
外文關鍵詞：	Solar Photovoltaic, Microencapsulated phase change material, Thermal management
相關次數：	點閱：175 下載：3
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本研究旨於以數值模擬方式探討使用水飽和相變化材料微膠囊層作為光電池系統之被動式溫控元件，藉由相變化過程潛熱吸收使得光電池在日照高峰期間能維持在一定溫度，避免其發電效率因溫度升高而衰退，進而提升光電池模組發電效率之效益。文中針對不同氣候條件、相變化材料熔點和夾層厚度等參數對光電池模組在熱/電方向的效能影響作有系統探討:並進一步考慮具不同熔點雙層相變化微膠囊之光電池模組的系統，探討其適用於較大變動氣候環境的效益。模擬結果顯示，相較於未具相變化微膠囊層光電池模組，具單/雙層水飽和相變化微膠囊之光電池模組在冬季與夏季環境皆有較佳的性能表現。由於冬季之日照輻射與室外溫度較低，單/雙層具相變化微膠囊之光電池模組性能提升量較有限；而在夏季，具單/雙層相變化微膠囊之光電池模組性能則有明顯提升。

The present study via a numerical simulation aims to explore the efficacy of using a single/double layers of water-saturated microencapsulated phase change material (MEPCM) as a passive thermal management medium for a PV module under various daily operation conditions. Parametric simulations have been performed for the thermal /electrical performances of the PV module integrated with single/double layers of MEPCM under different weather conditions, focusing on the effects of varying thickness of the MEPCM layers as well as the melting point of PCM in the MEPCM. The results showed the thermal/electrical performances of PV module may be markedly improved in both winter and summer weather conditions considered by using double layers of MEPCM.

第一章 緒論	1
1-1  前言	1
第二章、物理/數學模型與數值方法	12
2-1  光電池/相變化微膠囊層模組物理模型與數學模式：	12
2-1-1  光電池/相變化微膠囊層模組之物理模型與基本假設	12
2-1-2  光電池之能量平衡	13
2-1-3  光電池/單層相變化微膠囊模組之數學模式	15
2-1-4  光電池/雙層相變化微膠囊模組之數學模式	23
2-2  初始條件、邊界條件與環境參數：	25
2-2-1  光電池之初始條件與邊界條件	26
2-2-2  相變化微膠囊夾層之初始條件與邊界條件	26
2-2-3  相變化微膠囊隔板之初始條件與邊界條件	26
2-2-4  環境參數設定	27
2-3  無因次數學模式：	29
2-3-1  光電池之無因次數學模式	29
2-3-2  單層相變化微膠囊之無因次數學模式	29
2-3-3  雙層相變化微膠囊之無因次數學模式	33
2-3-3-1  第一層相變化微膠囊夾層	33
2-3-3-2  第二層相變化微膠囊夾層	34
2-3-3-3  中隔板區塊	35
2-3-4  無因次初始條件、邊界條件與環境參數：	37
2-3-4-1  光電池之無因次初始條件與邊界條件	37
2-3-4-2  相變化微膠囊夾層之無因次初始條件與邊界條件	37
2-3-4-3  相變化微膠囊隔板之無因次初始條件與邊界條件	38
2-3-4-4  無因次環境參數	39
2-3-5  相關無因次變數與參數定義	40
2-4  相關熱/電物理量之計算：	41
2-5  參數設定：	47
2-6  數值方法：	49
2-6-1  網格系統	49
2-6-2  離散方法	49
2-6-3  解題流程	50
第三章 結果與討論	53
3-1  未具相變化微膠囊層之光電池的性能表現：	53
3-1-1　模擬結果與實驗量測結果之比對	53
3-1-1-1  環境參數設定	53
3-1-1-2  模擬結果與實驗量測結果之比較	54
3-1-2  冬天氣候條件下光電池表面平均溫度模擬結果	54
3-1-3  夏天氣候條件下光電池表面平均溫度模擬結果	55
3-2  光電池/單層相變化微膠囊模組之性能表現：	55
3-2-1  在冬天氣候條件下的性能表現	55
3-2-1-1  相變化微膠囊熔點對光電池溫度影響	55
3-2-1-2  相變化微膠囊夾層厚度對光電池溫度影響	56
3-2-1-3  不同參數下之相關熱/電物理量結果比較	57
3-2-1-4  總熱對流係數(U值) 對使用相變化微膠囊層效應之影響	59
3-2-2  在夏天氣候條件下的性能表現	60
3-2-2-1  相變化微膠囊熔點對光電池溫度影響	60
3-2-2-2  相變化微膠囊夾層厚度對光電池溫度影響	62
3-2-2-3  不同參數下之相關熱/電物理量結果比較	63
3-3  光電池/雙層相變化微膠囊模組的性能：	66
3-3-1  在冬天氣候條件下的性能表現	67
3-3-1-1  前後層相變化微膠囊不同熔點對光電池溫度之影響	67
3-3-1-2  不同參數下之相關熱/電物理量結果比較	68
3-3-2  在夏天氣候條件下的性能表現	69
3-3-2-1  前後層相變化微膠囊不同熔點對光電池溫度之影響	69
3-3-2-2  前後層相變化微膠囊夾層厚度對光電池溫度之影響	70
3-3-2-3  不同參數下之相關熱/電物理量結果比較	71
第四章 結論與未來研究方向	102
4-1  結論	102
4-2  未來研究方向	104
參考文獻	105

                                    

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校內：2014-09-07公開
校外：2014-09-07公開

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