อิทธิพลของการจัดเรียงแถวของแผงโซลาร์เซลล์ที่มีต่อสัมประสิทธิ์แรงลม
คำสำคัญ:
อุโมงค์ลม, แผงโซลาร์เซลล์, สัมประสิทธิ์แรงลม, พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณบทคัดย่อ
งานวิจัยนี้ทำการทดสอบในอุโมงค์ลมและพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) ในสภาวะคงตัวแบบ 2 มิติด้วยแบบจำลองความปั่นป่วน k-w SST เพื่อประเมินค่าสัมประสิทธิ์แรงลมที่กระทำ
ต่อโซลาร์เซลล์แบบแผงเดี่ยวและแบบเรียงแถวชนิดติดตั้งบนพื้นดินในเขตที่โล่ง ผลการศึกษาพบว่าโซลาร์เซลล์แบบแผงเดี่ยวมีสัมประสิทธิ์แรงตั้งฉากสูงสุดที่มุมเอียง (q) 40 องศา โดยในช่วงมุมเอียง 15 ถึง 40 องศามีค่าสูงกว่ามาตรฐาน JIS C 8955 เล็กน้อยถึงปานกลาง กรณีแบบเรียงแถวพบว่าสัมประสิทธิ์แรงลมและโมเมนต์มีค่าต่ำกว่าแผงเดี่ยวในทุกมุมเอียง โดยเฉพาะแผงด้านในที่ได้รับอิทธิพลจากการกำบัง ส่งผลให้ความเร็วลมและการแยกตัวของกระแสลมลดลงอย่างชัดเจน นอกจากนี้ผลวิเคราะห์จาก CFD พบความคลาดเคลื่อนจากผลทดสอบในอุโมงค์ลมร้อยละ 5-17 เนื่องด้วยข้อจำกัดของการจำลองสภาวะคงตัวของแบบจำลอง 2 มิติที่ไม่สามารถสะท้อนพฤติกรรมการแยกตัวของกระแสลมแบบ 3 มิติที่ซับซ้อนได้อย่างสมบูรณ์ งานวิจัยนี้ช่วยสร้างความเข้าใจต่อพฤติกรรมการไหลของอากาศ เพื่อนำไปสู่การออกแบบโครงสร้างรับแรงลมของระบบโซลาร์เซลล์ให้มีประสิทธิภาพและความปลอดภัยยิ่งขึ้น
เอกสารอ้างอิง
Radu A, Axinte E, Theohari C. Steady wind pressures on solar collectors on flat-roofed buildings. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 1986;23:249-58.
Aly AM, Bitsuamlak G. Wind-induced pressures on solar panels mounted on residential homes. Journal of Architectural Engineering 2014;20(1):04013003. doi: 10.1061/(ASCE)AE.1943-5568.0000132.
Banks D. The role of corner vortices in dictating peak wind loads on tilted flat solar panels mounted on large, flat roofs. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 2013;123(Pt A):192-201.
Geurts C, Blackmore P. Wind loads on stand-off photovoltaic systems on pitched roofs. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 2013;123(Pt A):239-49.
American Society of Civil Engineers. ASCE/SEI 7-16. Minimum design loads and associated criteria for buildings and other structures. Reston (VA): ASCE; 2016.
Ikeda H, Kimura K, Kobayashi T, Kato K, Kubo Y, Ikeda K. A study on the effects of wind direction on the wind force coefficient of solar panels arranged in rows for a solar panel power plant. Journal of Structural Engineering 2012;58A:559-66. doi: 10.11532/structcivil.58A.559. (In Japanese)
Ma W, Zhang W, Zhang X, Chen W, Tan Q. Experimental investigations on the wind load interference effects of single-axis solar tracker arrays. Renewable Energy 2023;202:566-80. doi: 10.1016/j.renene.2022.11.112.
Shademan M, Balachandar R, Barron RM. Detached eddy simulation of flow past an isolated inclined solar panel. Journal of Fluids and Structures 2014;50:217-30.
Sun J, He Y, Li X, Lu Z, Yang X. CFD simulations for layout optimal design for ground-mounted photovoltaic panel arrays. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 2023;242:105558.
Xu A, Ma W, Yuan H, Lu L. The effects of row spacing and ground clearance on the wind load of photovoltaic (PV) arrays. Renewable Energy 2024;220:119627. doi: 10.1016/j.renene.2023.119627.
Smith SE, Viggiano B, Ali N, Silverman TJ, Obligado M, Calaf M, Cal RB. Increased panel height enhances cooling for photovoltaic solar farms. Applied Energy 2022;325:119819. doi: 10.1016/j.apenergy.2022.119819.
American Society of Civil Engineers. ASCE/SEI 7-05. Minimum design loads for buildings and other structures. Reston (VA): ASCE; 2005.
Bearman PW. An investigation of the forces on flat plates normal to a turbulent flow. Journal of Fluid Mechanics 1971;46(1):177-98. doi: 10.1017/S0022112071000478.
Schmitt FG. About Boussinesq's turbulent viscosity hypothesis: historical remarks and a direct evaluation of its validity. Comptes Rendus Mécanique 2007;335(9-10):617-27. doi: 10.1016/j.crme.2007.08.004.
Wilcox DC. Reassessment of the scale-determining equation for advanced turbulence models. AIAA journal 1988;26(11):1299-310. doi: 10.2514/3.10041.
Menter FR. Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications. AIAA journal 1994;32(8):1598-605. doi: 10.2514/3.12149.
Japanese Industrial Standards Committee. JIS C 8955:2011. Design guide on structures for photovoltaic array. Tokyo: Japanese Standards Association; 2011.
ดาวน์โหลด
เผยแพร่แล้ว
ฉบับ
ประเภทบทความ
สัญญาอนุญาต
ลิขสิทธิ์ (c) 2026 มหาวิทยาลัยเกษมบัณฑิต
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
ลิขสิทธิ์
บทความที่ได้รับการตีพิมพ์ในวิศวกรรมสารเกษมบัณฑิต ถือเป็นกรรมสิทธิ์ของมหาวิทยาลัยเกษมบัณฑิต ห้ามนำข้อความทั้งหมดไปตีพิมพ์ซ้ำ ยกเว้นได้รับอนุญาตจากมหาวิทยาลัยเกษมบัณฑิตแล้ว
ความรับผิดชอบ
หากบทความที่ได้รับการตีพิมพ์นั้นเป็นบทความที่ละเมิดลิขสิทธิ์ของผู้อื่นหรือมีความไม่ถูกต้องในเนื้อหาของบทความ ผู้เขียนบทความนั้นต้องเป็นผู้รับผิดชอบ
