Post on 26-Aug-2019
PEMBANGUNAN DAN KAJIAN PRESTASI LAPANGAN PENGUMPUL
POLIMER DAN FOTOVOLTAN TERMA (PVT) POLIMER DI MALAYSIA
MOHD AFZANIZAM BIN MOHD ROSLI
TESIS YANG DIKEMUKAKAN UNTUK MEMPEROLEH IJAZAH
DOKTOR FALSAFAH
INSTITUT PENYELIDIKAN TENAGA SURIA
UNVERSITI KEBANGSAAN MALAYSIA
BANGI
2016
ii
DEVELOPMENT AND OUTDOOR PERFORMANCE STUDY OF POLYMER COLLECTOR AND PHOTOVOLTAIC THERMAL (PVT) POLYMER IN
MALAYSIA
MOHD AFZANIZAM BIN MOHD ROSLI
THESIS SUBMITTED IN FULFILMENT OF THE DEGREE OF
DOCTOR OF PHILOSOPHY
SOLAR ENERGY RESEARCH INSTITUTE
UNIVERSITI KEBANGSAAN MALAYSIA
BANGI
2016
iii
PENGAKUAN
Saya akui karya ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali nukilan dan ringkasan yang
tiap-tiap satunya telah saya jelaskan sumbernya.
5 September 2016 MOHD AFZANIZAM BIN MOHD ROSLI
P64499
iv
PENGHARGAAN
Segala puji bagi Allah S.W.T Tuhan sekalian alam. Selawat dan salam ke atas junjungan besar Nabi Muhammad S.A.W. Syukur ke hadrat Allah. S.W.T dengan limpah kurnia dan izinNya, telah memberikan nikmat dan rezeki kesihatan, kesabaran, ruang masa, buah fikiran dan kekuatan dalam menyiapkan tesis ini.
Ucapan jutaan terima kasih dan setinggi – tinggi penghargaan kepada penyelia utama saya iaitu Prof. Dr. Sohif Mat dan penyelia bersama saya iaitu Prof. Dato’ Dr. Kamaruzzaman Sopian, Prof. Dr. Mohamad Yusof Sulaiman dan Prof. Emeritus Dato’ Ar. Dr. Elias@Ilias Salleh kerana telah banyak memberi tunjuk ajar, bimbingan, pengetahuan, berkongsi kepakaran dan motivasi dalam menyiapkan tesis ini.
Saya juga ingin merakamkan setinggi – tinggi terima kasih kepada Universiti Teknikal Malaysia Melaka kerana telah memberi peluang kepada saya untuk melanjutkan pelajaran di peringkat PhD melalui skim cuti belajar, Kementerian Pendidikan Tinggi yang memberikan biasiswa dibawah Skim Latihan IPTA dan Universiti Kebangsaan Malaysia. Tidak ketinggalan pada pihak industri iaitu Greentech Sdn Bhd dibawah kendalian Encik Kong Kit Yong yang menyumbangkan pengumpul polimer bagi kajian tesis ini.
Buat isteri tersayang, Nurzarina Binti Zakaria dan putera hati saya Muhammad Afif Nazmi, terima kasih diatas segala pengorbanan, sokongan dan kasih sayang yang dicurahkan selama ini. Kesemuanya itu merupakan azimat dan kekuatan saya dalam menempuhi cabaran dan dugaan sepanjang menyiapkan tesis ini.
Buat ayahanda dan bonda tersayang Mohd Rosli Mansor dan Mastika Sharif, arwah ibu Salina Bt Mohd Yusof serta keluarga mertua Zakaria Ismail dan Nafsiah Rashid, terima kasih kerana sentiasa mendoakan kejayaan saya. Sesungguhnya berkat doa mereka jugalah yang membantu saya menyiapkan tesis ini dengan jayanya. Tidak lupa kepada rakan – rakan seperjuangan PhD dan Sarjana yang banyak membantu dari segi tunjuk ajar, buah fikiran dan berkongsi pengalaman kajian.
Akhir kata, saya juga mengucapkan jutaan terima kasih kepada Institut Penyelidikan Tenaga Suria, Pusat Siswazah UKM dan semua pihak yang terlibat secara langsung atau tidak bagi penghasilan tesis ini. Sesungguhnya, hanya Allah sahaja yang dapat membalas segala jasa baik yang diberikan. Saya doakan agar segala bantuan yang diberikan kepada saya agar beroleh ganjaran kebaikan dari Allah S.W.T baik di dunia dan di akhirat kelak.
v
ABSTRAK
Sebuah pengumpul polimer komersil yang terdapat dipasaran digunakan bagi pembinaan pengumpul fotovoltan terma (PVT) polimer. Pengumpul PVT polimer tersebut diuji pada keadaan lapangan bagi menentukan prestasi. Fotovoltan jenis monohablur digunakan pada permukaan atas pengumpul polimer. Lapisan penebat berketebalan 10 mm dipasang pada permukaan bawah pengumpul PVT bagi mengelakkan kehilangan haba. Ujikaji lapangan dijalankan mengikut piawaian ASHRAE 93-2010. Dua jenis ujikaji kecekapan dijalankan bagi pengumpul polimer dan fotovoltan terma polimer. Ujian pertama adalah pada keadaan mantap bagi mendapatkan kecekapan terma dalam bentuk persamaan garis lurus manakala ujikaji kedua adalah pada keadaan fana bagi menentukan kecekapan terma, elektrik, keseluruhan dan suhu air keluaran. Ujikaji pada keadaan fana dijalankan dari 10.00 pagi hingga 4.00 petang pada kadar alir jisim malar menggunakan tangki simpanan berkapasiti 455 liter. Data direkodkan setiap 30 saat menggunakan sistem perolehan data. Model matematik dibangunkan bagi setiap pengumpul dan simulasi dijalankan bagi menentukan kecekapan terma dan suhu air keluaran. Model matematik telah dibangunkan menggunakan kaedah kesimbangan tenaga bagi meramal kecekapan setiap pengumpul pada keadaan mantap. Kecekapan maksima bagi pengumpul polimer dan pengumpul PVT polimer ialah 0.862 dan 0.402. Kecekapan terma pada keadaan fana bagi pengumpul polimer ialah 35.01% hingga 61.40%. Manakala kecekapan terma, elektrik dan keseluruhan pengumpul PVT polimer pada keadaan fana ialah 21.40-42.52%, 14.18-15.10% dan 34.40-56.70%. Berdasarkan keputusan pada suhu air tangki, pengumpul polimer mampu menghasilkan air panas dalam julat 45.5 °C hingga 49 °C manakala pengumpul PVT polimer menghasilkan air panas dalam julat 39 °C C hingga 45 °C pada kadar alir jisim yang malar pada julat antara 0.04 kg/s hingga 0.12 kg/s. Ralat keputusan ujikaji dan model matematik bagi pengumpul polimer dan pengumpul PVT polimer masing – masing ialah 8.8 % dan 6.1 %. Keputusan simulasi menunjukkan suhu air keluaran dan kecekapan terma bagi satu unit pengumpul polimer bersamaan dua unit pengumpul PVT polimer pada keadaan persekitaran dan opearasi yang sama. Kesimpulannya, pengumpul polimer dan pengumpul PVT polimer telah berjaya dibangunkan dan kedua-dua pengumpul sesuai bagi aplikasi terma yang rendah seperti pemanasan air domestik dan pemanasan kolam di Malaysia.
vi
ABSTRACT
A commercially available polymer collector was used to develop a photovoltaic themal (PVT) collector, which was tested under a field test to evaluate its performance. A monocrystalline photovoltaic (PV) was used on the top surface of polymer collector. A 10 mm insulation material was installed to prevent heat loss of the PVT collector. The experiment was conducted following the ASHRAE standard 93-2010. Two types of experiment for each collector was conducted; first, to determine the thermal efficiency under steady state condition and second, to determine thermal efficiency, electrical efficiency, overall efficiency and hot water generated under transient condition during one-day operation from 10.00 am to 4.00 pm. The test was conducted at constant mass flow rate using a 455 L storage tank. The data were recorded every 30 seconds by using a data logging system. A mathematical model were developed for each collector and simulation performed to determine the thermal efficiency and outlet water temperature. A mathematical model was developed using energy balance equation to predict the performance of each collector under steady state condition. The maximum thermal efficiency for polymer collector and PVT polymer collector were 0.862 and 0.402, respectively. The thermal efficiency under transient condition for polymer collector was 35.01% until 61.40% while the thermal efficiency, electrical, overall efficiency of PVT polymer collector were 21.40-42.52%, 14.18-15.10% and 34.40-56.70% respectively. The storage tank of polymer collector can generate hot water in the range of 45.5 °C to 49 °C while PVT polymer collector in the range of 39.5 °C to 49 °C with constant mass flow rate ranging from 0.04 kg/s to 0.12 kg/s during the testing day. Results from the experiment and mathematical model for each collector were in good agreement with the experiment; the errors for the polymer collector and PVT polymer collector were 8.8% and 6.1%, respectively. Simulation results show that the outlet water temperature and thermal efficiency for one polymer collector was equivalent to two PVT polymer collectors connected in series under the same environment and operating conditions. In conclusion, the polymer collector and developed PVT polymer collector are suitable for application in low-range temperature, such as domestic water and pool heating in Malaysia.
vii
JADUAL KANDUNGAN
Halaman
PENGAKUAN iii
PENGHARGAAN iv
ABSTRAK v
ABSTRACT vi
KANDUNGAN vii
SENARAI JADUAL xi
SENARAI ILUSTRASI xiv
SENARAI SIMBOL xxiv
BAB I PENGENALAN
1.1 Cabaran 1
1.2 Pilihan Masa Depan 3
1.3 Latar Belakang Kajian 6
1.4 Penyataan Masalah 8
1.5 Persoalan Kajian 9
1.6 Hipotesis 9
1.7 Objektif Kajian 10
1.8 Skop Penyelidikan 10
BAB II KAJIAN KEPUSTAKAAN
2.1 Pengenalan 12
2.2 Pengumpul Polimer 12
2.3 Pengumpul Fotovoltan Terma 16
2.4 Pengumpul Fotovoltan Polimer 23
viii
BAB III SISTEM EKSPERIMEN
3.1 Pengenalan 28
3.2 Rekabentuk dan Fabrikasi Pengumpul Polimer 28
3.2.1 Pengumpul polimer 29
3.3 Rekabentuk dan Fabrikasi Fotovoltan 31
3.4 Pengumpul Fotovoltan Terma Jenis Polimer 34
3.4.1 Modul fotovoltan 35
3.4.2 Kerangka pengumpul 37
3.5 Sistem Perolehan Data 37
3.5.1 Modul perolehan data 37
3.5.2 Sistem perolehan data di lapangan 38
3.6 Peralatan Eksperimen 41
3.6.1 Pengumpul polimer dan fotovoltan terma 43
3.6.2 Pengukuran suhu 45
3.6.3 Sistem aliran air 50
3.6.4 Pengukuran sinaran suria 51
3.6.5 Pengukuran kelajuan angin 52
3.6.6 Pengukuran kadar alir jisim 53
3.6.7 Pengukuran arus dan voltan 53
3.7 Tatacara Eksperimen 56
3.7.1 Tatacara eksperimen di lapangan 56
BAB IV MODEL MATEMATIK
4.1 Pengenalan 63
4.2 Pemindahan Haba Pada Pengumpul Fotovoltan Terma 65
4.2.1 Pemindahan haba sinaran 68
4.2.2 Pemindahan haba perolakan 71
4.3 Sifat Fizik Bendalir 76
4.4 Kehilangan Haba Keseluruhan Pengumpul 76
4.5 Kecekapan Terma Pengumpul 80
4.5.1 Teori persamaan graf kecekapan pengumpul 82
4.6 Kecekapan Elektrik Pengumpul 84
4.7 Kecekapan Keseluruhan Fotovoltan Terma 88
4.8 Analisis Prestasi Pengumpul 89
ix
4.8.1 Andaian penyelesaian masalah 89
4.8.2 Persamaan keseimbangan tenaga 90
4.8.3 Tatacara penyelesaian 95
4.9 Analisis Ralat 100
BAB V ANALISIS KEPUTUSAN EKSPERIMEN KE ATAS
PENGUMPUL POLIMER DAN PENGUMPUL
FOTOVOLTAN TERMA POLIMER
5.1 Pengenalan 1011
5.2 Ciri-Ciri Panel Fotovoltan Pada Pengumpul 101
5.2.1 Kesan suhu ke atas ciri elektrik pengumpul PVT polimer 101
5.2.2 Pengaruh keamatan sinaran terhadap Isc , Voc dan Pmak 107
5.3 Prestasi Pengumpul Polimer dan Pengumpul Fotovoltan Terma
Pada Keadaan Mantap 109
5.3.1 Kecekapan terma pengumpul polimer 110
5.3.2 Kecekapan terma pengumpul fotovoltan terma polimer 111
5.3.3 Perbandingan kecekapan terma pengumpul polimer
dan fotovoltan terma polimer 115
5.4 Prestasi Pengumpul Polimer dan Pengumpul Fotovoltan Terma
Pada Keadaan Fana 117
5.4.1 Pengumpul polimer 117
5.4.2 Pengumpul fotovoltan terma polimer 120
5.5 Analisis Keputusan Eksperimen Di Lapangan 128
5.5.1 Pengumpul polimer 128
5.5.2 Pengumpul fotovoltan terma polimer 132
5.5.3 Prestasi pada keadaan jerubu 144
BAB VI PENGESAHAN MODEL MATEMATIK DAN KAJIAN
SIMULASI
6.1 Pengenalan 157
6.1.1 Pengesahan model matematik bagi pengumpul polimer 157
6.1.2 Pengesahan model matematik bagi pengumpul fotovoltan
terma polimer 160
6.2 Kaedah Simulasi 162
x
6.2.1 Pengumpul polimer 162
6.2.2 Pengumpul fotovoltan terma 169
6.2.3 Perbandingan keputusan simulasi pengumpul polimer
dan fotovoltan terma polimer 177
BAB VII KESIMPULAN DAN CADANGAN
7.1 Kesimpulan 189
7.2 Sumbangan 190
7.3 Cadangan Untuk Kajian Lanjutan 191
7.3.1 Model matematik 191
7.3.2 Eksperimen 191
7.3.3 Ciri untuk meningkatkan prestasi 192
RUJUKAN 193
LAMPIRAN
A Kertas yang telah diterbitkan dan dibentangkan 204
B Ujian solar panel daripada pengeluar 206
C Data fotovoltan 207
D Rangkaian sistem perolehan data 208
E1 Data ujikaji kesan suhu terhadap kecekapan elektrik PV komersil 209
E2 Data ujikaji kesan suhu terhadap kecekapan elektrik PV modifikasi 210
F Kesan keamatan sinaran ke atas Voc, Isc dan Pmak pada panel PV
(Tc = 50.4 °C - 51.1 °C) dan PVT (Ts = 47.9 °C – 49.7 °C dan
ṁ = 0.06 kg/s) 211
G Kecekapan terma pengumpul polimer terhadap kadar alir pada
perbezaan keamatan sinaran 212
H Keputusan simulasi perubahan suhu air keluaran pengumpul
pada keamatan sinaran yang berbeza 213
xi
I Kecekapan terma dab kecekapan elektrik pengumpul fotovoltan
terma polimer terhadap kadar alir jisim pada perbezaan keamatan
sinaran 215
J Keputusan simulasi perubahan suhu air keluaran pengumpul
fotovoltan terma polimer pada keamatan sinaran yang berbeza 216
K Kecekapan terma dan suhu air keluaran polimer dan PVT polimer
pada keamatan sinaran dan bilangan pengumpul yang berbeza 218
xii
SENARAI JADUAL
No. Jadual Halaman
Jadual 2.1 Kajian terhadap pengumpul PVT polimer 27
Jadual 3.1 Parameter pengumpul polimer 30
Jadual 3.2 Prestasi fotovoltan yang digunakan bagi kajian lapangan 33
Jadual 3.3 Spesifikasi modul fotovoltan 36
Jadual 3.4 Jenis dan julat pengganding suhu (Keyence 2014) 37
Jadual 3.5 Penentuan parameter untuk saluran setiap modul bagi pengambilan data di lapangan 40
Jadual 3.6 Simbol dan lokasi pengganding suhu bagi ujikaji pengumpul polimer dan fotovoltan terma polimer 48
Jadual 3.7 Parameter penentuan pemalar masa bagi pengumpul polimer dan PVT polimer 58
Jadual 4.1 Pemalar bagi persamaan (4.28) bagi tiub pada kadar haba malar. Nombor Nusselt 75
Jadual 4.2 Pemalar yang terlibat dalam persamaan keseimbangan tenaga bagi pengumpul 98
Jadual 5.1 Ciri – ciri pengumpul terhadap suhu sel fotovoltan pada keamatan sinaran 890 W/m
2 (22 Julai 2015, 12:00) 103
Jadual 5.2 Ciri – ciri pengumpul terhadap suhu sel fotovoltan pada keamatan sinaran 890 W/m
2 pada (22 Julai 2015, 15:00) 105
Jadual 5.3 Data terperinci pengumpul polimer semasa ujian di lapangan 113
Jadual 5.4 Data terperinci pengumpul fotovoltan terma polimer semasa ujian di lapangan 114
Jadual 5.5 Perbandingan ciri setiap pengumpul 115
Jadual 5.6 Perubahan kecekapan η pengumpul polimer (4/8/2015, ṁ = 0.06 kg/s) 129
Jadual 5.7 Perubahan kecekapan η pengumpul polimer (2/8/2015, ṁ = 0.09 kg/s) 130
xiii
Jadual 5.8 Perubahan kecekapan η pengumpul polimer (30/7/2015, ṁ = 0.12 kg/s) 131
Jadual 5.9 Perubahan kecekapan η pengumpul (26/7/2015, ṁ = 0.04 kg/s) 133
Jadual 5.10 Perubahan kecekapan η pengumpul (21/7/2015, ṁ = 0.06 kg/s) 135
Jadual 5.11 Perubahan kecekapan η pengumpul (23/7/2015, ṁ = 0.09 kg/s) 137
Jadual 5.12 Perubahan kecekapan η pengumpul (22/7/2015, ṁ = 0.12 kg/s) 139
Jadual 5.13 Rumusan kesan IPU terhadap kesihatan manusia (Jabatan Alam Sekitar 2015) 145
Jadual 5.14 Perubahan kecekapan η pengumpul polimer (IPU: 100-200) (29/9/2015, ṁ = 0.06 kg/s) 146
Jadual 5.15 Perubahan kecekapan η pengumpul polimer (IPU: 100-200) (7/10/2015, ṁ = 0.12 kg/s) 148
Jadual 5.16 Perubahan kecekapan η pengumpul (IPU: 100-200) (1/10/2015, ṁ = 0.06 kg/s) 150
Jadual 5.17 Perubahan kecekapan η pengumpul (20/10/2015, ṁ = 0.12 kg/s) 153
Jadual 5.18 Keputusan ujikaji keseluruhan pengumpul PVT dan PV pada kadar alir jisim berbeza 156
Jadual 6.1 Nilai – nilai data eksperimen dan teori pengumpul polimer 159
Jadual 6.2 Nilai – nilai data eksperimen dan teori pengumpul fotovoltan terma polimer 161
xiv
SENARAI ILUSTRASI
No. Rajah Halaman
Rajah 2.1 Keratan rentas pengumpul polimer (a) komponen utama, bekas pengumpul polimer (3), penyerap polimer (2), kaca (1), pada (b) hingga (f) jenis penyerap polimer, (b) kepingan polimer selari, (c) sambungan rib, (d) penyerap kepingan plastik, (e) penyerap getah jenis “butyl”, (f) penyerap tiub polimer (Tsilingiris 1999) 13
Rajah 2.2 Model lapisan berkaca pengumpul lutsinar polimer 15
Rajah 2.3 Keratan rentas fotovoltan terma air (a) kepingan tiub, (b) tiub selari (Kim & Kim 2012; Dubey & Tay 2013) 18
Rajah 2.4 Komponen utama fotovoltan terma (Chow 2010) 20
Rajah 2.5 Susunan sel monohablur (30 unit) pada pengumpul polimer (PPO) (Sandnes & Rekstad 2002) 24
Rajah 2.6 Biji – bijian silika pada tiub aliran pengumpul polimer (PPO) (Sandnes & Rekstad 2002) 24
Rajah 2.7 Carta alir kajian penyelidikan 26
Rajah 3.1 Arah aliran air pada pengumpul 30
Rajah 3.2 Keratan rentas (a) hadapan dan (b) sisi pengumpul fotovoltan polimer 35
Rajah 3.3 Susunatur asas pengambilan data 38
Rajah 3.4 Susunatur modul pengambilan data di lapangan 39
Rajah 3.5 Sistem bagi eksperimen pengumpul 43
Rajah 3.6 Lokasi pengganding suhu pada setiap fotovoltan (PV) 45
Rajah 3.7 Lokasi pengganding suhu di (a) atas (T5 dan T6), (b) bawah pengumpul (T7, T8) polimer 46
Rajah 3.8 Lokasi pengganding suhu pada permukaan PVT polimer 47
Rajah 3.9 Kitaran aliran air bagi sistem eksperimen 51
Rajah 3.10 Litar sambungan peranti (a) penguji LIV, (b) fotovoltan dan (c) paparan keputusan 54
Rajah 3.11 Paparan keluaran penguji LIV 55
xv
Rajah 3.12 Graf pemalar masa bagi ujikaji pengumpul pada kadar alir jisim 0.06 kg/s 57
Rajah 3.13 Carta alir kajian penyelidikan 62
Rajah 4.1 Keratan rentas pengumpul polimer 64
Rajah 4.2 Keratan rentas pengumpul fotovoltan terma polimer 65
Rajah 4.3 Keratan rentas pengumpul polimer dengan pekali pemindahan haba pada keseimbangan terma 67
Rajah 4.4 Keratan rentas pengumpul fotovoltan terma polimer dengan pekali pemindahan haba pada keseimbangan terma 68
Rajah 4.5 Graf kecekapan pengumpul 83
Rajah 4.6 Kecekapan pengumpul terhadap beberapa pengumpul jenis air 84
Rajah 4.7 Litar setara model diod tunggal untuk sel fotovoltan 85
Rajah 4.8 Kedudukan suhu – suhu bagi analisis pengumpul polimer 91
Rajah 4.9 Litar terma pengumpul polimer pada keseimbangan terma 92
Rajah 4.10 Kedudukan suhu – suhu bagi analisis pengumpul fotovoltan terma polimer 94
Rajah 4.11 Litar terma pengumpul fotovoltan terma polimer pada keseimbangan terma 94
Rajah 4.12 Carta alir untuk menentukan prestasi pengumpul 99
Rajah 5.1 Lengkung I-V pengumpul PVT (ṁ = 0.12 kg/s, S = 890 W/m2, 22
Julai 2015, 12:00) 102
Rajah 5.2 Lengkung I-V fotovoltan (S = 890 W/m2, 22 Julai 2015, 12:00) 102
Rajah 5.3 Lengkung I-V pengumpul PVT (ṁ = 0.12 kg/s, S = 890 W/m2, 22
Julai 2015, 15:00) 104
Rajah 5.4 Lengkung I-V fotovoltan (S = 890 W/m2, 22 Julai 2015, 12:00) 104
Rajah 5.5 Perubahan suhu sel PVT dan fotovoltan dalam sehari 105
Rajah 5.6 Kesan suhu sel terhadap kecekapan elektrik (PV komersil) pada masa yang berlainan (21 Julai 2015) 106
xvi
Rajah 5.7 Kesan suhu sel terhadap kecekapan elektrik (PV modifikasi) pada masa yang berlainan (21 Julai 2015) 107
Rajah 5.8 Kesan keamatan sinaran terhadap voltan litar terbuka dengan purata sel bagi PV 49.5 °C - 51.5 °C dan PVT 47 °C – 49 °C pada kadar alir 0.06 kg/s (21 Julai 2015) 108
Rajah 5.9 Kesan keamatan sinaran terhadap arus litar terbuka dengan purata sel bagi PV 49.5 °C - 51.5 °C dan PVT 47 °C – 49 °C pada kadar alir 0.06 kg/s (21 Julai 2015) 108
Rajah 5.10 Kesan keamatan sinaran terhadap kuasa maksimum dengan purata sel bagi PV 49.5 °C - 51.5 °C dan PVT 47 °C – 49 °C pada kadar alir 0.06 kg/s (21 Julai 2015) 109
Rajah 5.11 Kecekapan pengumpul polimer 111
Rajah 5.12 Kecekapan terma pengumpul fotovoltan terma polimer 112
Rajah 5.13 Perbandingan kecekapan terma pengumpul polimer dan pengumpul PVT polimer 115
Rajah 5.14 Pengkelasan aplikasi pengumpul polimer dan fotovoltan terma polimer terhadap penyelidik lain 117
Rajah 5.15 Perubahan sinaran S dan suhu ambien Ta yang memberi kesan pada suhu pengumpul polimer [ṁ=0.09 kg/s] 118
Rajah 5.16 Perubahan sinaran S dan suhu ambien Ta yang memberi kesan pada suhu pengumpul polimer [ṁ=0.06 kg/s] 119
Rajah 5.17 Perubahan sinaran S dan suhu ambien Ta yang memberi kesan pada suhu pengumpul polimer [ṁ=0.12 kg/s] 120
Rajah 5.18 Perubahan sinaran S dan suhu ambien Ta yang memberi kesan pada suhu pengumpul [ṁ=0.04 kg/s] 123
Rajah 5.19 Perubahan Voc dan Isc terhadap perubahan keamatan sinaran S dan suhu sel fotovoltan Tsurf [ṁ=0.04 kg/s] 123
Rajah 5.20 Perubahan sinaran S dan suhu ambien Ta yang memberi kesan pada suhu pengumpul [ṁ=0.06 kg/s] 124
Rajah 5.21 Perubahan Voc dan Isc terhadap perubahan keamatan sinaran S dan suhu sel fotovoltan Tsurf [ṁ=0.06 kg/s] 124
Rajah 5.22 Perubahan sinaran S dan suhu ambien Ta yang memberi kesan pada suhu pengumpul [ṁ=0.09 kg/s] 125
xvii
Rajah 5.23 Perubahan Voc dan Isc terhadap perubahan keamatan sinaran S dan suhu sel fotovoltan Tsurf [ṁ=0.09 kg/s] 125
Rajah 5.24 Perubahan sinaran S dan suhu ambien Ta yang memberi kesan pada suhu pengumpul [ṁ=0.12 kg/s] 126
Rajah 5.25 Perubahan Voc dan Isc terhadap perubahan keamatan sinaran S dan suhu sel fotovoltan Tsurf [ṁ=0.12 kg/s] 126
Rajah 5.26 Perubahan sinaran S dan suhu ambien Ta yang memberi kesan pada suhu pengumpul [ṁ=0 kg/s] 127
Rajah 5.27 Perubahan Voc dan Isc terhadap perubahan keamatan sinaran S dan suhu sel fotovoltan Tsurf [ṁ=0 kg/s] 127
Rajah 5.28 Perubahan kecekapan pengumpul kesan dari perubahan keamatan sinaran S [ṁ = 0.06 kg/s] 129
Rajah 5.29 Perubahan kecekapan terma pengumpul polimer dan kecekapan elektrik PV kesan dari perubahan keamatan sinaran S [ṁ = 0.09 kg/s] 130
Rajah 5.30 Perubahan kecekapan terma pengumpul polimer dan kecekapan elektrik PV kesan dari perubahan keamatan sinaran S [ ṁ= 0.12 kg/s] 131
Rajah 5.31 Perubahan kecekapan terma ηth polimer terhadap kenaikan suhu (To–Ti) pada keamatan sinaran S dan kadar alir jisim ṁ yang berbeza 132
Rajah 5.32 Perubahan kecekapan terma pengumpul PVT kesan dari perubahan keamatan sinaran S. (26/7/2015, ṁ = 0.04 kg/s) 134
Rajah 5.33 Perubahan kecekapan elektrik pengumpul PVT dan PV kesan dari perubahan keamatan sinaran S. (26/7/2015, ṁ = 0.04 kg/s) 134
Rajah 5.34 Perubahan kecekapan pengumpul PVT kesan dari perubahan keamatan sinaran S. (26/7/2015, ṁ = 0.04 kg/s) 135
Rajah 5.35 Perubahan kecekapan terma pengumpul PVT kesan dari perubahan keamatan sinaran S. (21/7/2015, ṁ = 0.06 kg/s) 136
Rajah 5.36 Perubahan kecekapan elektrik pengumpul PVT dan PV kesan dari perubahan keamatan sinaran S. (21/7/2015, ṁ = 0.06 kg/s) 136
Rajah 5.37 Perubahan kecekapan pengumpul PVT kesan dari perubahan keamatan sinaran S. (21/7/2015, ṁ = 0.06 kg/s) 137
xviii
Rajah 5.38 Perubahan kecekapan terma pengumpul PVT kesan dari perubahan keamatan sinaran S. (23/7/2015, ṁ = 0.09 kg/s) 138
Rajah 5.39 Perubahan kecekapan elektrik pengumpul PVT dan PV kesan dari perubahan keamatan sinaran S. (23/7/2015, ṁ = 0.09 kg/s) 138
Rajah 5.40 Perubahan kecekapan pengumpul PVT kesan dari perubahan keamatan sinaran S. (23/7/2015, ṁ = 0.09 kg/s) 139
Rajah 5.41 Perubahan kecekapan terma pengumpul PVT kesan dari perubahan keamatan sinaran S. (22/7/2015, ṁ = 0.12 kg/s) 140
Rajah 5.42 Perubahan kecekapan elektrik pengumpul PVT dan PV kesan dari perubahan keamatan sinaran S. (22/7/2015, ṁ = 0.12 kg/s) 140
Rajah 5.43 Perubahan kecekapan pengumpul PVT kesan dari perubahan keamatan sinaran S. (22/7/2015, ṁ = 0.12 kg/s) 141
Rajah 5.44 Perubahan kecekapan terma ηth PVT polimer terhadap kenaikan suhu (To-Ti) pada keamatan sinaran S dan kadar aliran jisim ṁ yang berbeza 142
Rajah 5.45 Perubahan kecekapan keseluruhan ηo PVT polimer terhadap kenaikan suhu (To-Ti) pada keamatan sinaran S dan kadar aliran jisim ṁ yang berbeza 142
Rajah 5.46 Perubahan kecekapan keseluruhan ηo (0.38) PVT polimer terhadap kenaikan suhu (To-Ti) pada keamatan sinaran S dan kadar aliran jisim ṁ yang berbeza 143
Rajah 5.47 Perbandingan perubahan kecekapan terma polimer dan PVT polimer terhadap kenaikan suhu (To-Ti) pada keamatan sinaran S dan kadar aliran jisim ṁ yang berbeza 144
Rajah 5.48 Perubahan sinaran S dan suhu ambien Ta pada keadaan jerubu (IPU: 100-200) yang memberi kesan pada suhu pengumpul [ṁ=0.06 kg/s] 146
Rajah 5.49 Perubahan kecekapan terma pengumpul polimer dan kecekapan elektrik PV kesan dari perubahan keamatan sinaran S. (IPU: 100-200) [ṁ = 0.06 kg/s] 147
Rajah 5.50 Perubahan sinaran S dan suhu ambien Ta pada keadaan jerubu (IPU: 100-200) yang memberi kesan pada suhu pengumpul [ṁ=0.12 kg/s] 148
Rajah 5.51 Perubahan kecekapan terma pengumpul polimer dan kecekapan elektrik PV kesan dari perubahan keamatan sinaran S (IPU: 100-200) [ṁ = 0.12 kg/s] 149
xix
Rajah 5.52 Perubahan sinaran S dan suhu ambien Ta pada keadaan jerubu (IPU: 100-200) yang memberi kesan pada suhu pengumpul [ṁ=0.06 kg/s] 150
Rajah 5.53 Perubahan kecekapan terma pengumpul PVT kesan dari perubahan keamatan sinaran S. (1/10/2015, ṁ = 0.06 kg/s) 151
Rajah 5.54 Perubahan kecekapan elektrik pengumpul PVT dan PV kesan dari perubahan keamatan sinaran S. (1/10/2015, ṁ = 0.06 kg/s) 151
Rajah 5.55 Perubahan kecekapan pengumpul PVT kesan dari perubahan keamatan sinaran S. (1/10/2015, ṁ = 0.06 kg/s) 152
Rajah 5.56 Perubahan sinaran S dan suhu ambien Ta pada keadaan jerubu (IPU: 100-200) yang memberi kesan pada suhu pengumpul [ṁ=0.12 kg/s] 153
Rajah 5.57 Perubahan kecekapan terma pengumpul PVT kesan dari perubahan keamatan sinaran S. (20/10/2015, ṁ = 0.12 kg/s) 154
Rajah 5.58 Perubahan kecekapan elektrik pengumpul PVT dan PV kesan dari perubahan keamatan sinaran S. (20/10/2015, ṁ = 0.12 kg/s) 154
Rajah 5.59 Perubahan kecekapan pengumpul PVT kesan dari perubahan keamatan sinaran S. (20/10/2015, ṁ = 0.12 kg/s) 155
Rajah 6.1 Perbandingan keputusan eksperimen dan teori pengumpul polimer 158
Rajah 6.2 Perbandingan keputusan eksperimen dan teori pengumpul fotovoltan terma polimer 160
Rajah 6.3 Prestasi pengumpul polimer terhadap kadar alir jisim pada perbezaan keamatan sinaran [Ta = Ti = 35 °C, V = 1 m/s] 163
Rajah 6.4 Suhu air keluaran (To) dan kecekapan terma (ηth) pengumpul terhadap kadar alir jisim (ṁ) [S = 1000 W/m
2] 164
Rajah 6.5 Suhu air keluaran (To) dan kecekapan terma (ηth) pengumpul terhadap kadar alir jisim (ṁ) [S = 800 W/m
2] 165
Rajah 6.6 Suhu air keluaran (To) dan kecekapan terma (ηth) pengumpul terhadap kadar alir jisim (ṁ) [S = 600 W/m
2] 165
Rajah 6.7 Suhu air keluaran (To) dan kecekapan terma (ηth) pengumpul terhadap kadar alir jisim (ṁ) [S = 400 W/m
2] 166
Rajah 6.8 Suhu air keluaran (To) dan kecekapan terma (ηth) pengumpul terhadap kadar alir jisim (ṁ) [S = 200 W/m
2] 166
xx
Rajah 6.9 Suhu air keluaran (To) dan kecekapan terma pengumpul (ηth) terhadap keamatan sinaran (S) [ṁ = 0.02 kg/s] 167
Rajah 6.10 Suhu air keluaran (To) dan kecekapan terma pengumpul (ηth) terhadap keamatan sinaran (S) [ṁ = 0.04 kg/s] 167
Rajah 6.11 Suhu air keluaran (To) dan kecekapan terma pengumpul (ηth) terhadap keamatan sinaran (S) [ṁ = 0.06 kg/s] 168
Rajah 6.12 Suhu air keluaran (To) dan kecekapan terma pengumpul (ηth) terhadap keamatan sinaran (S) [ṁ = 0.08 kg/s] 168
Rajah 6.13 Suhu air keluaran (To) dan kecekapan terma pengumpul (ηth) terhadap keamatan sinaran (S) [ṁ = 0.10 kg/s] 169
Rajah 6.14 Kecekapan terma (ηth) pengumpul fotovoltan terma terhadap kadar alir jisim (ṁ) pada perbezaan keamatan sinaran (S) [Ta = Ti = 35 °C, V = 1 m/s] 170
Rajah 6.15 Kecekapan elektrik (ηel) pengumpul fotovoltan terma terhadap kadar alir jisim (ṁ) pada perbezaan keamatan sinaran (S) [Ta = Ti = 35 °C, V = 1 m/s] 170
Rajah 6.16 Suhu air keluaran (To), kecekapan terma (ηth) dan kecekapan elektrik (ηel) pengumpul fotovoltan terma polimer terhadap kadar alir jisim (ṁ) [S = 1000 W/m
2] 171
Rajah 6.17 Suhu air keluaran (To), kecekapan terma (ηth) dan kecekapan elektrik (ηel) pengumpul fotovoltan terma polimer terhadap kadar alir jisim (ṁ) [S = 800 W/m
2] 172
Rajah 6.18 Suhu air keluaran (To), kecekapan terma (ηth) dan kecekapan elektrik (ηel) pengumpul fotovoltan terma polimer terhadap kadar alir jisim (ṁ) [S = 600 W/m
2] 172
Rajah 6.19 Suhu air keluaran (To), kecekapan terma (ηth) dan kecekapan elektrik (ηel) pengumpul fotovoltan terma polimer terhadap kadar alir jisim (ṁ) [S = 400 W/m
2] 173
Rajah 6.20 Suhu air keluaran (To), kecekapan terma (ηth) dan kecekapan elektrik (ηel) pengumpul fotovoltan terma polimer terhadap kadar alir jisim (ṁ) [S = 200 W/m
2] 173
Rajah 6.21 Suhu air keluaran (To), kecekapan terma (ηth) dan kecekapan elektrik (ηel) pengumpul fotovoltan terma polimer terhadap keamatan sinaran (S) [ṁ=0.02 kg/s] 174
xxi
Rajah 6.22 Suhu air keluaran (To), kecekapan terma (ηth) dan kecekapan elektrik (ηel) pengumpul fotovoltan terma polimer terhadap keamatan sinaran (S) [ṁ=0.04 kg/s] 175
Rajah 6.23 Suhu air keluaran (To), kecekapan terma (ηth) dan kecekapan elektrik (ηel) pengumpul fotovoltan terma polimer terhadap keamatan sinaran (S) [ṁ=0.06 kg/s] 175
Rajah 6.24 Suhu air keluaran (To), kecekapan terma (ηth) dan kecekapan elektrik (ηel) pengumpul fotovoltan terma polimer terhadap keamatan sinaran (S) [ṁ=0.08 kg/s] 176
Rajah 6.25 Suhu air keluaran (To), kecekapan terma (ηth) dan kecekapan elektrik (ηel) pengumpul fotovoltan terma polimer terhadap keamatan sinaran (S) [ṁ=0.10 kg/s] 176
Rajah 6.26 Perbandingan kecekapan terma (ηth) pengumpul polimer dan fotovoltan terma secara tunggal dan susunan siri [S =1000 W/m
2] 178
Rajah 6.27 Perbandingan suhu air keluaran (To) pengumpul polimer dan fotovoltan terma secara tunggal dan susunan siri [S = 1000 W/m
2] 178
Rajah 6.28 Perbandingan kecekapan terma (ηth) pengumpul polimer dan fotovoltan terma secara tunggal dan susunan siri [S = 800 W/m
2] 179
Rajah 6.29 Perbandingan suhu air keluaran (To) pengumpul polimer dan fotovoltan terma secara tunggal dan susunan siri [S = 800 W/m
2] 179
Rajah 6.30 Perbandingan kecekapan terma (ηth) pengumpul polimer dan fotovoltan terma secara tunggal dan susunan siri [S = 600 W/m
2] 180
Rajah 6.31 Perbandingan suhu air keluaran (To) pengumpul polimer dan fotovoltan terma secara tunggal dan susunan siri [S = 600 W/m
2] 180
Rajah 6.32 Perbandingan kecekapan terma (ηth) pengumpul polimer dan fotovoltan terma secara tunggal dan susunan siri [S = 400 W/m
2] 181
Rajah 6.33 Perbandingan suhu air keluaran (To) pengumpul polimer dan fotovoltan terma secara tunggal dan susunan siri [S = 400 W/m
2] 181
Rajah 6.34 Perbandingan kecekapan terma (ηth) pengumpul polimer dan fotovoltan terma secara tunggal dan susunan siri [S = 200 W/m
2] 182
Rajah 6.35 Perbandingan suhu air keluaran (To) pengumpul polimer dan fotovoltan terma secara tunggal dan susunan siri [S =200 W/m
2] 182
Rajah 6.36 Perbandingan kecekapan terma (ηth) pengumpul polimer dan PVT polimer terhadap keamatan sinaran (S) [ṁ=0.02 kg/s] 183
xxii
Rajah 6.37 Perbandingan suhu air keluaran (To) pengumpul polimer dan PVT polimer terhadap keamatan sinaran (S) [ṁ=0.02 kg/s] 184
Rajah 6.38 Perbandingan kecekapan terma (ηth) pengumpul polimer dan PVT polimer terhadap keamatan sinaran (S) [ṁ=0.04 kg/s] 184
Rajah 6.39 Perbandingan suhu air keluaran (To) pengumpul polimer dan PVT polimer terhadap keamatan sinaran (S) [ṁ=0.04 kg/s] 185
Rajah 6.40 Perbandingan kecekapan terma (ηth) pengumpul polimer dan PVT polimer terhadap keamatan sinaran (S) [ṁ=0.06 kg/s] 185
Rajah 6.41 Perbandingan suhu air keluaran (To) pengumpul polimer dan PVT polimer terhadap keamatan sinaran (S) [ṁ=0.06 kg/s] 186
Rajah 6.42 Perbandingan kecekapan terma (ηth) pengumpul polimer dan PVT polimer terhadap keamatan sinaran (S) [ṁ=0.08 kg/s] 186
Rajah 6.43 Perbandingan suhu air keluaran (To) pengumpul polimer dan PVT polimer terhadap keamatan sinaran (S) [ṁ=0.08 kg/s] 187
Rajah 6.44 Perbandingan kecekapan terma (ηth) pengumpul polimer dan PVT polimer terhadap keamatan sinaran (S) [ṁ=0.10 kg/s] 187
Rajah 6.45 Perbandingan suhu air keluaran (To) pengumpul polimer dan PVT polimer terhadap keamatan sinaran (S) [ṁ=0.10 kg/s] 188
No. Gambar
Gambar 2.1 Pengumpul mikrorerambut saput (Microcapillary Film-MCF) 16
Gambar 3.1 Pengumpul polimer 29
Gambar 3.2 Modul fotovoltan silikon monohablur bagi fotovoltan terma 31
Gambar 3.3 Modul fotovoltan silikon monohablur bagi fotovoltan konvensional 32
Gambar 3.4 Kedudukan fotovoltan terma dan fotovoltan konvensional 32
Gambar 3.5 Empat fotovoltan pada permukaan pengumpul polimer 34
Gambar 3.6 Paparan skrin data ujikaji lapangan 39
Gambar 3.7 Modul pengambilan data 41
Gambar 3.8 Susunatur ekperimen untuk kajian pengumpul di lapangan 42
xxiii
Gambar 3.9 Kedudukan pengumpul polimer dan fotovoltan pada kerangka eksperimen 44
Gambar 3.10 Kedudukan pengumpul fotovoltan terma polimer dan fotovoltan pada kerangka eksperimen 44
Gambar 3.11 Lokasi pengganding haba T5 dan T6 pada atas pengumpul polimer 46
Gambar 3.12 Lokasi pengganding suhu bagi pengukuran suhu ambien dilapangan 49
Gambar 3.13 Lokasi pengganding suhu pada salur air pengumpul 49
Gambar 3.14 Lokasi pengganding haba bagi pengukuran suhu tangki berkapasiti 35 liter 50
Gambar 3.15 Pironometer KIPP ZONEN, nombor siri 113002 52
Gambar 3.16 Penguji LIV yang digunakan pada kajian lapangan 55
xxiv
SENARAI SIMBOL
A luas, (m2)
Cp muatan haba tentu bendalir, (J/kg.K)
Do diameter, (m)
Di diameter dalam, (m)
e sisihan min punca kuasa dua
FF faktor isi
F12 faktor pandang dari permukaan 1 ke permukaan 2
FR faktor peralihan haba
F’ kecekapan pengumpul
G jarak antara tiub, (m)
h pekali pemindahan haba berolak, (W/m2K)
IPU indeks pencemaran udara
Isc arus litar pintas, (A)
k kekonduksian, (W/m.K)
L panjang, (m)
ṁ kadar alir jisim, (kg/s)
Nu nombor Nusselt
Pr nombor Prandtl
P Kuasa, (Watt)
Q tenaga haba, (W)
R rintangan, (m2K/W)
r pekali sekaitan
Re nombor Reynolds
S keamatan sinaran, (W/m2)
T suhu, (°C)
U pekali kehilangan haba, (W/m2K)
V halaju purata (m/s)
Voc voltan litar terbuka, (V)
W lebar, (m)
x ketebalan, (m)