การประเมินสมรรถนะเชิงความร้อนของปล่องสุริยะที่ใช้วัสดุห่อหุ้มแบบน้ำหนักเบา
คำสำคัญ:
aerogel, lightweight material, MAPE, passive ventilation, polycarbonate, solar chimney, thermal modellingบทคัดย่อ
ปล่องสุริยะเป็นระบบระบายอากาศแบบพาสซีฟที่อาศัยการเปลี่ยนพลังงานรังสีอาทิตย์ให้เป็นแรงลอยตัวของอากาศ แม้ว่างานวิจัยก่อนหน้านี้ได้ศึกษาการปรับเหมาะเชิงเรขาคณิตอย่างกว้างขวาง แต่อิทธิพลของวัสดุห่อหุ้มน้ำหนักเบายังไม่ได้รับการประเมินเชิงปริมาณอย่างเพียงพอ งานวิจัยนี้ได้ประเมินสมรรถนะเชิงความร้อนของปล่องสุริยะที่ติดตั้งวัสดุน้ำหนักเบา 3 ชนิด ได้แก่ แผ่นคอมโพสิตแอโรเจล แผ่นโพลีคาร์บอเนตแบบผนังสองชั้น และแผ่นแซนด์วิชโฟมพอลิสไตรีนขยายตัว โดยดำเนินการทั้งเชิงทดลองและเชิงตัวเลข
ได้สร้างต้นแบบระดับห้องปฏิบัติการและทดสอบภายใต้สภาพอากาศภายนอกเขตร้อน ทำการบันทึกอุณหภูมิอากาศขาออก ความเร็วลมที่ช่องระบาย และค่าความเข้มรังสีอาทิตย์ แบบจำลองความร้อนเชิงพลวัตถูกพัฒนาด้วยภาษา ไพทอน และตรวจสอบความถูกต้องด้วยค่า ค่าความคลาดเคลื่อนร้อยละสัมบูรณ์เฉลี่ย ผลการทดลองพบว่าโครงสร้างที่ใช้แผ่นแอโรเจลให้ค่าเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิและประสิทธิภาพเชิงความร้อนสูงสุด โดยมีค่าความคลาดเคลื่อนของการพยากรณ์อุณหภูมิต่ำกว่า 5% วัสดุโพลีคาร์บอเนตให้สมรรถนะอยู่ในระดับปานกลาง ขณะที่แผ่น EPS ให้ค่าการรับความร้อนต่ำที่สุด แบบจำลองเชิงตัวเลขที่ผ่านการตรวจสอบสามารถจำลองแนวโน้มผลการทดลองได้อย่างสอดคล้องในทุกกรณี
ผลการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าการเลือกใช้วัสดุน้ำหนักเบามีผลอย่างมีนัยสำคัญต่อประสิทธิภาพของปล่องสุริยะ และควรถูกพิจารณาเป็นตัวแปรหลักในการออกแบบระบบ
เอกสารอ้างอิง
Ahmed, O. K., Algburi, S., Ali, Z. H., Ahmed, A. K., & Shubat, H. N. (2022). Hybrid solar chimneys: A comprehensive review. Energy Reports, 8, 438-460. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.egyr.2021.12.007
Aziz, M. A., & Elsayed, A. M. (2022). Thermofluid effects of solar chimney geometry on performance parameters. Renewable Energy, 200, 674-693. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.renene.2022.10.022
Bagheri, S., & Ghodsi Hassanabad, M. (2023). Numerical and experimental investigation of a novel vertical solar chimney power plant for renewable energy production in urban areas. Sustainable Cities and Society, 96, 104700. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.scs.2023.104700
Brey, J. J., Carazo, A. F., & Brey, R. (2018). Exploring the marketability of fuel cell electric vehicles in terms of infrastructure and hydrogen costs in Spain. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 82, 2893-2899. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.10.042
Cuce, E. (2024). Divergent chimney and sloping collector design for ground heat source integrated solar chimney power plants. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 149(23), 14147-14161. https://doi.org/10.1007/s10973-024-13669-5
Fallah, S. H., & Valipour, M. S. (2022). Numerical investigation of a small scale sloped solar chimney power plant. Renewable Energy, 183, 1-11. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.renene.2021.10.081
Fu, Z., Corker, J., Papathanasiou, T., Wang, Y., Zhou, Y., Madyan, O. A., Liao, F., & Fan, M. (2022). Critical review on the thermal conductivity modelling of silica aerogel composites. Journal of Building Engineering, 57, 104814. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.jobe.2022.104814
Gong, J., Chew, L. W., & Lee, P. S. (2024). Theoretical model for high-rise solar chimneys and optimum shape for uniform flowrate distribution. Energy, 298, 131358. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.energy.2024.131358
Haji Molla Ali Tork, M. H., Houshfar, E., & Ashjaee, M. (2024). Integrating geothermal energy and a solar chimney to maximize renewable energy production: An analytical investigation of a novel hybrid system. Renewable Energy, 230, 120827. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.renene.2024.120827
Kumar Mandal, D., Biswas, N., Manna, N. K., & Benim, A. C. (2024). Impact of chimney divergence and sloped absorber on energy efficacy of a solar chimney power plant (SCPP). Ain Shams Engineering Journal, 15(2), 102390. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.asej.2023.102390
Long, T., Li, W., Lv, Y., Li, Y., Liu, S., Lu, J., Huang, S., & Zhang, Y. (2022). Benefits of integrating phase-change material with solar chimney and earth-to-air heat exchanger system for passive ventilation and cooling in summer. Journal of Energy Storage, 48, 104037. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.est.2022.104037
Murena, F., Gaggiano, I., & Mele, B. (2022). Fluid dynamic performances of a solar chimney plant: Analysis of experimental data and CFD modelling. Energy, 249, 123702. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.energy.2022.123702
Perevozchikova, B. V., Pisciotta, A., Osovetsky, B. M., Menshikov, E. A., & Kazymov, K. P. (2014). Quality Evaluation of the Kuluevskaya Basalt Outcrop for the Production of Mineral Fiber, Southern Urals, Russia. Energy Procedia, 59, 309-314. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.egypro.2014.10.382
Saleh, M. J., Atallah, F. S., Algburi, S., & Ahmed, O. K. (2023). Enhancement methods of the performance of a solar chimney power plant: Review. Results in Engineering, 19, 101375. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/ j.rineng.2023.101375
Singh, T., & Kumar, A. (2024). Numerical analysis of the divergent solar chimney power plant with a novel arc and fillet radius at the chimney base region. Renewable Energy, 228, 120504. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/ j.renene.2024.120504
Toghraie, D., Karami, A., Afrand, M., & Karimipour, A. (2018). Effects of geometric parameters on the performance of solar chimney power plants. Energy, 162, 1052-1061. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.08.086
Xu, Y., & Zhou, X. (2018). Performance of divergent-chimney solar power plants. Solar Energy, 170, 379-387. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.solener.2018.05.068
Yoo, S., Oh, S., & Hachicha, A. A. (2023). Numerical simulation and performance evaluation of filter-equipped solar chimney power plants. Applied Thermal Engineering, 218, 119284. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/ j.applthermaleng.2022.119284
Zhu, L., Khdair, A. I., Aghaei, A., Zalipour, K., Chen, H., & Afrand, M. (2025). A comprehensive review of solar chimney power plants: technology, performance, and future prospects. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 81, 104413. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.seta.2025.104413
ดาวน์โหลด
เผยแพร่แล้ว
รูปแบบการอ้างอิง
ฉบับ
ประเภทบทความ
สัญญาอนุญาต
ลิขสิทธิ์ (c) 2026 อาคม บุญปัญญา, อรุณยุพา บัวทรัพย์, เอกรัตน์ นภกานต์, ศรีสุดา จันศิริ, ชัยพร สุภาหิตานุกุล, Supapradit Marsong
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
