title: Συνδυασμός ψυχρών υλικών με φωτοβολταϊκά
title: Cool materials combined with PV cells
Creators: name: Κοτενιδης Κωνσταντινος-Ανδρεας
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2021

description: Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει στόχο τη μελέτη των ψυχρών υλικών οροφής και ο συνδυασμός τους με φωτοβολταϊκά. Αναλυτικότερα, οι ψυχρές οροφές προσφέρουν πολλά πλεονεκτήματα στο υπό μελέτη κτίριο καθώς επίσης αναδεικνύεται η ικανότητά τους στο να μειώνουν τη θερμοκρασία της οροφής, επομένως και το κόστος για ψύξη των θερμικών ζωνών οι οποίες βρίσκονται υπό των οροφών αυτών, καθώς ταυτόχρονα επεκτείνουν το χρόνο ζωής της οροφής, αφού δρουν ως αδιάβροχες μεμβράνες και προλαμβάνουν πολλά προβλήματα που προκαλεί. Επίσης φαίνεται πως δρουν θετικά ως προς τα φωτοβολταϊκά πάνελ, μειώνουν δηλαδή τη θερμοκρασία τους μέσω της ψύξης του γύρω περιβάλλοντος και λόγω αυτής της μείωσης τα φωτοβολταϊκά παράγουν περισσότερη ισχύ από αυτή που παράγουν όταν είναι τοποθετημένα σε κάποια συνηθισμένη οροφή.
Αρχικά, για την κατασκευή των μοντέλων χρησιμοποιήθηκαν τα λογισμικά OpenStudio και EnergyPlus, στα οποία έγινε κατασκευή μιας απλής οροφής, μιας οροφής με προσθήκη του ψυχρού υλικό Elastokryl και τέλος έγινε η κατασκευή του μοντέλο μιας οροφής που είχε ως προσθήκη στην εξωτερική της επιφάνεια το ψυχρό υλικό Sikalastic-560. Από αυτά τα τρία μοντέλα έγινε η πρώτη εκτίμηση για την δράση των δύο αυτών υλικών. Έπειτα, τα ίδια μοντέλα έγιναν με τη χρήση του λογισμικού TRNSYS (Transient System Simulation Tool), όπου στην κάθε οροφή έγινε η προσθήκη τεσσάρων διαφορετικών φωτοβολταϊκών και έγινε η προσομοίωση για το καθένα ξεχωριστά. Τα τέσσερα φωτοβολταϊκά που χρησιμοποιήθηκαν είναι το SPR-X21-345 της εταιρίας SunPower, το REC350TP2S της εταιρίας REC Solar, το MiaSolé FLEX-03 500W της εταιρίας MiaSolé και τέλος το FS-6450A της εταιρίας First Solar.
Έπειτα έγινε η σύγκριση των αποτελεσμάτων για κάθε οροφή ξεχωριστά και για το κάθε φωτοβολταϊκό επίσης ξεχωριστά και το πώς αντέδρασε με την οροφή με την οποία αλληλεπιδρούσε για τρεις διαφορετικές ημέρες του χρόνου, μια ημέρα κατά τη διάρκεια του χειμώνα, μια ημέρα κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού και τέλος κατά τη διάρκειας μιας ημέρα όπου παρατηρήθηκε η μέγιστη προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία πάνω στο οριζόντιο επίπεδο, όπου για την κάθε περίπτωση παρουσιάζεται και η ποσοστιαία σύγκριση μεταξύ των αποτελεσμάτων.
Τέλος, κατασκευάστηκαν τα μαθηματικά μοντέλα των τεσσάρων αυτών φωτοβολταϊκών στο λογισμικό MATLAB/Simulink, με το οποίο έγινε η προσομοίωση για κάθε θερμοκρασία αυτών και κάθε τιμή της προσπίπτουσας ακτινοβολίας από τον ήλιο, οι οποίες εξήχθησαν από το λογισμικό TRNSYS, καθώς επίσης παρουσιάζονται και οι συγκρίσεις μεταξύ της κάθε προσομοίωσης, οι οποίες δίνουν θετικά αποτελέσματα για την χειμερινή ημέρα, την εαρινή ζεστή ημέρα και για την ημέρα με μέγιστη ηλιοφάνεια.
description: The present thesis, aims at the study of cool roof materials and their combination with photovoltaic cells. More specifically, cool roofs are able to offer many advantages to the building, which is under study, as well as is shown of their ability to reduce the roof temperature, and therefore the outcome is the cost reduction of the thermal zones underneath them, while in addition they extend the roof’s lifespan. It also seems, they have a positive effect on photovoltaic panels, they reduce their temperature by cooling the surrounding environment and due to this reduction, photovoltaics can produce more power of the power which is produced when they are mounted on a conventional roof.
Initially, OpenStudio and EnergyPlus were used to build the models, in which a simple concrete roof was built, a roof with the addition of Elastokryl and finally the third model was a roof with the addition of Sikalastic-560. Through these three models, the first assessment was made of the effect of these two cool materials. Then, the same models were moved and made from the beginning in TRNSYS software (Transient System Simulation Tool), where four different photovoltaic modules were added on each roof and the simulation was done for each one separately. The four different modules of the photovoltaic cells which were used are from SunPower Corporation the SPR-X21-345 module, the REC350TP2S-72 module of REC Solar Holdings SA, the MiaSolé FLEX-03 500W of MiaSolé company and the last one is a product of First Solar, Inc., the FS-6450A.
After these simulations, the results were compared for each roof separately and for each module also separately and how these four photovoltaics were affected by each roof material for three different days of the year, one during winter, one during summer and one where the maximum irradiance on the horizontal was measured, and for each comparison is presented the percentage in addition to the graphical comparison.
The last part of this thesis is the mathematical modelling of these four modules in MATLAB/Simulink, where is simulated the power production for each of their temperatures and for each value of the incident radiation, which values were extracted from TRNSYS. In addition, their comparisons are presented and for each simulation the results are positive for winter day, summer day and for the day with the maximum incidence of irradiance is measured.