การศึกษาระยะห่างระหว่างแผงเซลล์แสงอาทิตย์กับหลังคาอาคารที่มีผลต่อ การลดอุณหภูมิใต้แผงและความแข็งแรงของโครงสร้างหลังคา

Abstract

There are many factors effecting the efficiency of a solar cell panel and solar cell panel temperature is an important factor. This study investigates the distance between a solar panel and a roof having an effect on a decrease in temperature under the solar cell panel and the strength of the plant roof structure in Lamphun industrial estate. The distance between the solar cell panel and the structure roof is set at 20, 25, and 30 cm. After that, data on solar radiation value, ambience temperature, and temperature under the solar cell panel are collected (19,467 data). It is found that the temperature under the solar cell panel decreases for 4 and 6 oC at the distance of 25 and 30 cm, the electric power increased 26 kW or 3.25% and 32 kW or 4% at the distance 25 and 30 cm, respectively. When compares with the distance of 20 cm. An increase in the distance of the solar cell panel is horizontal roof beam equivalent to 68.4 kg force and restraint to be strong enough must be considered. In addition, there is moment force having an effect on an increase in the strength of the iron roof and the horizontal roof beam where the solar cell panel is located. This is based on the comparison of the design of the existing iron roof structure which is not installed (a horizontal roof beam of C-125x50x20x2.3 mm-4.51 kg./m). A horizontal roof beam of C-150x65x20x2.3 mm (5.50 kg./m) should be used when a solar cell panel is installed at 20, 25, and 30 cm. The horizontal roof beam material value of the 3 distances increase for 10%. An increase in the distance made a better heat transfer and this reduce the temperature under solar cell panel. However, structure of the building must also be considered for safety in the building using.

ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อประสิทธิภาพแผงเซลล์แสงอาทิตย์มีหลายองค์ประกอบและอุณหภูมิแผงเซลล์แสงอาทิตย์เป็นปัจจัยสำคัญ งานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาระยะห่างระหว่างแผงเซลล์แสงอาทิตย์กับหลังคาอาคารที่มีผลต่อการลดอุณหภูมิใต้แผงและความแข็งแรงของโครงสร้างหลังคาโรงงาน ณ หลังคาโรงงาน ในสวนอุตสาหกรรมลำพูน โดยกำหนดระยะห่างแผงเซลล์แสงอาทิตย์กับหลังคาอาคาร 3 ระดับ คือ 20, 25 และ 30 เซนติเมตร จากนั้นเก็บผล บันทึกผลข้อมูล ค่ารังสีอาทิตย์ อุณหภูมิแวดล้อม อุณหภูมิใต้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ จำนวนข้อมูลที่เก็บ 19,467 ข้อมูล จากผลการทดลอง พบว่า ระยะ 25 และ 30 เซนติเมตร อุณหภูมิใต้แผงเฉลี่ยลดลง 4 และ 6 องศาเซลเซียส เมื่อเปรียบเทียบกับระยะ 20 เซนติเมตร และกำลังไฟฟ้าเพิ่มขึ้น 26 กิโลวัตต์ คิดเป็น 3.25 เปอร์เซ็นต์ และ 32 กิโลวัตต์ คิดเป็น 4.00 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ เมื่อเปรียบเทียบกับระยะ 20 เซนติเมตร ระยะห่างแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่สูงขึ้นมีผลทำให้โครงสร้างหลังคารับแรงลมที่กระทำต่อจุดรองรับของแผงเซลล์แสงอาทิตย์เป็นแรงยกเท่ากับ 68.4 กิโลกรัม ต้องพิจารณาการยึดรั้งให้แข็งแรงเพียงพอ อนึ่งยังมีแรงโมเมนต์ที่มีผลให้โครงหลังคาเหล็ก แป ที่รับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ต้องมีความแข็งแรงมากขึ้น โดยเปรียบเทียบการออกแบบโครงหลังคาเหล็กเดิมที่ไม่ได้ติดตั้ง ใช้แปขนาด C-125x50x20x2.3 มม (4.51 กก./ม.) เมื่อติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ระยะ 20, 25 และ 30 เซนติเมตร ควรใช้แปขนาด C-150x65x20x2.3 มม (5.50 กก./ม.) และทั้ง 3 ระยะค่าวัสดุแปเพิ่มขึ้น 10 เปอร์เซ็นต์ และวัสดุอื่น ๆ ไม่ส่งผลกระทบ ทั้งนี้การเพิ่มระยะห่างให้การถ่ายเทความร้อนได้ดีขึ้นเพื่อลดอุณหภูมิใต้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ต้องพิจารณาในโครงสร้างของอาคารควบคู่กันไปเพื่อความปลอดภัยต่อการใช้อาคาร