با استفاده از يك سيستم مبدل جاذب حرارتي مرتبط با پنل فتوولتاييك، با خنك كاري سلول هاي خورشيدي مي توان تلفات ناشي از افزايش دما را در اين پنل ها كاهش داد. اين سيستم بدون نياز به تغيير در شكل و اندازه پنل، عدم نياز به منبع تغذيه خارجي و سيال خاص و ايجاد هزينه هاي گزاف طراحي گرديده است. در حال حاضر نيروگاه هاي خورشيدي در روزهاي گرم سال حدود 10 درصد از توان نامي خود را به دليل گرما بصورت تلفات از دست مي دهند. اساس راه حل ارائه شده: با طراحي و ساخت مبدل جاذب حرارتي مشكلات بالا تا حدود زيادي مرتفع گشته ‏اند. مبدل جاذب حرارتي مشتمل بر دو صفحه فلزي جاذب حرارت، سه عدد فن و يك برد كنترلي هوشمند باعث كاهش دماي سلول فتوولتاييك مي گردد. همچنين به دليل متحرك نبودن اين سيستم و استفاده از حداقل تجهيزات، هزينه تعمير و نگهداري به مراتب كمتري را در مقايسه با ساير سيستم هاي خنك كاري دارد. در اين سيستم با استفاده از سيستم كنترلي هوشمند هر لحظه دماي سلول، دماي محيط و ميزان تابش اندازه گيري و پايش مي گردد و بر اساس يك الگوريتم كنترلي دماي سلول ها به منظور بهره وري حداكثري كاهش مي يابد.

1) عنوان اختراع فارسي: ساخت يك سيستم تركيبي تجديدپذير شامل هوا گرمكن خورشيدي و سيستم نماي دوپوسته با ملاحظه ارتقا عملكرد انرژي انگليسي: Fabrication of a renewable hybrid system including solar air heater and double skin façade (DSF) system, considering energy performance enhancement 2) زمينه فني اختراع زمينه فني اين اختراع در درجه اوليه انرژي¬هاي نو و تجديدپذير بوده، مورد استفاده آن در صنعت ساختمان و اصول فني و مطالعات آن بر مبناي مهندسي مكانيك انجام شده است. 3) مشكل فني با وجود تمام مزايايي كه يكپارچه¬سازي سيستم¬هاي دو پوسته با نماي ساختمان دارند، استفاده از اين سيستم¬ها با چالش¬هايي نيز همراه مي¬باشد. مهم¬ترين اين مشكلات عبارتند از:  هزينه اوليه ساخت بالا مرتبط با طراحي و هزينه¬هاي مرتبط با تعمير و نگهداري  مسئله افزايش دما در روزهاي گرم تابستان  افزايش وزن سازه  عدم قطعيت در ابعاد فيزيكي سازه اساس راه حل ارائه شده: با استفاده از تركيب يك هواگرمكن خورشيدي و يك سيستم دو پوسته منفرد، مي-توان معايب ذكر شده فوق را تا حد زيادي برطرف نمود. خصوصا از ديدگاه اقتصادي، استفاده از سيستم تركيبي پيشنهادي مي¬تواند هزينه هاي اجراي چنين سيستم¬هايي را تا حد زيادي كاهش دهد و در عين حال، بازدهي مشابه با بازده سيستم¬هاي دوپوسته يكپارچه شده با نماي ساختمان داشته باشد. 4) كاربرد اختراع بهترين كاربرد اين اختراع براي ساختمان هايي است كه در مناطق اقليمي گرم و خشك واقع شده اند، زيرا از گرم شدن بيش از حد در تابستان و سرد شدن بيش از حد در زمستان جلوگيري مي نمايد. همچنين مي توان به عنوان يك كاربرد عملي خاص، سوله هاي صنعتي كه داراي نماي شيشه اي هستند را با نماي دوپوسته جايگزين كرد و سپس با سيستم هواگرمكن خورشيدي تركيب نمود.

خلاصه ثبت اختراع 1)\tعنوان اختراع فارسي: ساخت كلكتور خورشيدي هواگرمكن با ساختار اصلاح‏شده (ساخت يك نمونه نسل جديد) انگليسي: Manufacturing of a solar-air-heater with infrastructure modification (product a new generation unit) 2)\tزمينه فني اختراع زمينه فني اين اختراع در درجه اوليه انرژي¬هاي نو و تجديدپذير بوده، مورد استفاده آن در صنعت ساختمان و اصول فني و مطالعات آن بر مبناي مهندسي مكانيك انجام شده است. 3)\tمشكل فني با وجود تمام مزايايي كه هواگرمكن‏هاي خورشيدي دارند، استفاده از اين سيستم¬ها با چالش¬هايي نيز همراه مي¬باشد. مهم¬ترين اين مشكلات عبارتند از: \tمناسب نبودن براي استفاده در نما و پوسته ساختمان به لحاظ زيبايي \tراندمان پايين \tمسئله افزايش دما در روزهاي گرم تابستان \tافزايش وزن سازه اساس راه حل ارائه شده: با ارائه طراحي جديد هواگرمكن خورشيدي، مشكلات بالا تا حدودي مرتفع گرديده است. استفاده حداكثري از انرژي خورشيدي در طول روز و افزايش راندمان با طراحي جديد، استفاده از مواد مناسب و متناسب با طراحي جديد در ساخت به منظور كاهش تلافات انرژي از سيستم به محيط و استفاده از دريچه براي مسدود كردن مسير جريان هوا در هواگرمكن، از جمله راهكارهاي ارائه شده در طراحي اين سيستم مي‏باشند. همچنين در طراحي سيستم جديد، به جنبه زيبايي سيستم توجه شده است تا مناسب براي استفاده در نما و پوسته ساختمان و يا بر روي بام گردد. 4)\tكاربرد اختراع بهترين كاربرد اين سيستم براي استفاده در تأمين هواي گرم ساختمان در زمستان مي‏باشد. با مصرف توان الكتريكي بسيار كم كه تنها براي تأمين توان مورد نياز فن‏ها مورد استفاده قرار مي‏گيرند، بحشي از هواي گرم مورد نياز ساختمان را تأمين كرد. همچنين به عنوان يك كاربرد خاص از آن مي‏توان براي تأمين هواي گرم گلخانه‏ها استفاده نمود.

1) زمينه فني اختراع زمينه فني اين اختراع در درجه اول مرتبط با مهندسي انرژي بوده، مورد استفاده آن در بويلر نيروگاه‏هاي بخار و اصول فني و مطالعات آن بر مبناي قوانين مكانيك سيالات و ديناميك گازها انجام شده است. 2) مشكل فني در حال حاضر در نيروگاه‏هاي بخار براي جلوگيري از نشستن دوده بر روي لوله‏هاي داخل بويلر (لوله‏هاي واتروال، اواپراتورها و سوپرهيترها) از دوده‏روب بخار استفاده مي‏شود. اما استفاده از اين سيستم داراي مشكلاتي مي‏باشد كه از جمله آن مي‏توان به موارد زير اشاره كرد: -پاك شدن تنها بخشي از سطوح كه در معرض برخورد بخار قرار دارند -ايجاد خوردگي و كاهش عمر اجزاي داخلي بويلر (لازم بذكر است با توجه به اينكه بسياري از نيروگاه‏هاي بخار موجود در كشور سوخت مازوت و يا گازوئيل مصرف مي‏كنند، وجود سولفور موجود در سوخت سبب توليد اكسيد گوگرد مي‏گردد كه تركيب آن با بخار دوده‏روب توليد اسيد سولفورو و اسيد سولفوريك نموده و بويژه در نقاط با دماي پايين سبب ايجاد خوردگي شديد مي‏شود.) -هزينه تعمير و نگهداري بالا -ساختار صلب و عدم انعطاف‏پذيري در شرايط مختلف كاري بويلر اساس راه حل ارائه شده: با طراحي و ساخت دوده‏روب صوتي، مشكلات بالا تا حدود زيادي مرتفع گشته‏اند. دوده‏روب صوتي با استفاده از هواي فشرده و ايجاد امواج صوتي باعث جدايش دوده از سطح لوله‏هاي مبدل حرارتي (بويلر) شده و اين ذرات دوده با جريان گازهاي خروجي از بويلر خارج مي‏شوند. همچنين به دليل متحرك نبودن اين سيستم، هزينه تعمير و نگهداري به مراتب كمتري نسبت به سيستم دوده‏روب بخار دارا مي‏باشد. 3) كاربرد اختراع بهترين كاربرد اين سيستم براي استفاده در بويلرهاي نيروگاه‏هاي بخار مي‏باشد. ضمناً قابل ذكر است كه براي نصب اين سيستم بر روي بويلرها نياز به تغيير و طراحي استراكچر خاص و پيچيده‏اي بر روي بويلر نمي‏باشد و آن را مي‏توان بر روي بويلرها به راحتي نصب نمود. همچنين در كوره‏هاي صنعتي نظير كوره‏هاي پخت و نيز سيلوهاي مورد استفاده در صنايع سيمان كاربرد دارد.

كاهش دماي هواي ورودي به كمپرسور توربين گاز ميتواند تاثير مثبتي بر راندمان ونيز ميزان توليد واحد داشته باشد كه در اين راستا روشهاي مختلفي از جمله استفاده از سيستم فاگ ،سيستم مديا،‏سيستم خنك كاري چيلري وجود دارد. قدرت توليدي توربين هاي گازي بشدت متاثر از دماي محيط ميباشد .بطوري كه با افزايش يك درجه سانتيگراد دماي محيط حدودا توان خروجي توربين به ميزان تقريبي 0.7 درصد كاهش ميابد ميزان كار مصرفي كمپرسور بازاي واحد جرم هوا بر اساس رابطه زير قابل محاسبه است: Wcom=[CpT1(P2/P1)(k-1/k)-1]/ηc Cp: ظرفيت گرمايي ويژه هوا در فشار ثابت T1 : دماي هواي ورودي به كمپرسور P1 P2 ,: فشار هواي ورودي و خروجي از كمپرسور K : نسبت گرماي ويژه هوا ηc : راندمان كمپرسور رابطه فوق نشان ميدهد كه با افزايش دماي هواي ورودي به كمپرسور (T1) انرژي مورد نياز كمپرسور جهت فشرده كردن هوا بيشتر شده و در نتيجه قدرت تحويلي در كوپلينگ توربين كاهش ميابدبراي جبران كاهش قدرت تحويلي توربين روشهاي مختلفي وجو دارد. از روشهاي متداول خنك كاري هوا به خنك كاري تبخيري(فاگ يا مديا)، خنك كاري چيلري(مكانيكي يا جذبي)،ذخيره سازي سرما(يخ يا آب سرد) و... ميتوان اشاره نمود. روشهاي فوق هركدام داراي مزايا و معايب خاص خود ميباشند كه معايبي نظير محدوديت استفاده از آنها در شرايط آب و هوايي خاص، نياز به آب فراوان،مصرف توان الكتريكي بالا و مواردي از اين قبيل در هريك از اين روشها وجود دارد. روش نوآورانه مطرح شده در اين پروژه استفاده از سيستم نازل و ديفيوزر براي كاهش دماي هواي ورودي به كمپرسور ميباشد كه مزايايي همچون : - عدم نياز به سيال واسط خنك كننده - عدم نياز به توان الكتريكي - نداشتن قطعه متحرك - هزينه تعمير و نگهداري بسيار ناچيز را ميتوان براي آن بر شمرد.

با استفاده از يك سيستم خنك كاري هواي ورودي به كمپرسور مي توان قدرت مورد نياز توربين هاي گازي را بدون ايجاد، نصب و راه اندازي يك توربين گاز جديد و ايجاد هزينه هاي سرمايه گذاري مربوط به آن را افزايش داد. در حال حاضر در نيروگاه‏هاي گازي در كشور براي خنك¬كاري دماي هواي ورودي به كمپرسور عمدتا از سيستم¬هاي فاگ و مديا استفاده مي¬كنند. اما استفاده از اين سيستم¬ها داراي مشكلاتي مي‏باشد سيستم‏هاي خنك‏كاري ديگر نظير سيستم‏هاي چيلري و سيستم ذخيره يخ نيز بواسطه هزينه اوليه بالا و نيز مصرف داخلي بالا عملاً مورد استقبال نيروگاه¬ها نبوده است. اساس راه حل ارائه شده: با طراحي و ساخت مبدل حرارتي تركيبي زمين نهاد، مشكلات بالا تا حدود زيادي مرتفع گشته‏اند. مبدل حرارتي تركيبي زمين نهاد مشتمل بر يك مبدل دولوله كه درون لوله¬ي داخلي ماده¬ي تغيير فاز دهنده و درون لوله¬ي بيروني هوا جريان دارد باعث كاهش دماي هوا مي¬گردد. همچنين به دليل متحرك نبودن اين سيستم و استفاده از حداقل تجهيزات، هزينه تعمير و نگهداري به مراتب كمتري را در مقايسه با ساير سيستم¬هاي خنك¬كاري دارد. در اين سيستم با تركيب مبدل دو لوله دفني، مواد تغيير فاز دهنده از ظرفيت حرارتي ماده تغيير فاز دهنده و خاك براي خنك¬كاري هوا استفاده مي¬گردد.

با توجه به روند كاهشي منابع سوخت هاي فسيلي استفاده از انرژي هاي تجديدپذير در سالهاي آتي امري اجتناب ناپذير و ضروري مي باشد، در ميان انرژي هاي تجديدپذير انرژي خورشيد منبعي پاك و ارزان است. يكي از بخش هاي صنعت كه ميزان زيادي از مصرف انرژي را به خود اختصاص مي دهد فرآيند خشك كردن مي باشد كه در اغلب واحدهاي عملياتي مشاهده مي گردد. در اين طرح خشك كن خورشيدي بستر فواره اي ساخته و بهره برداري گرديد. از مزاياي اين نوع خشك كن مي توان به سرعت فرآيند خشك كردن، استفاده از آن در صنايع گوناگون (پوشش دهي، گرانول سازي، صنايع غذايي، صنايع دارويي و ...)، هزينه كم و سهولت استفاده اشاره نمود. اين خشك كن از هيچگونه انرژي فسيلي استفاده نكرده و تمامي انرژي هاي مورد مصرف آن از انرژي خورشيد تامين مي گردد. انرژي هاي مورد نياز آن كه عبارتد از : انرژي گرمايي و انرژي الكتريكي لازم براي كاركرد دمنده هوا، به ترتيب توسط كلكتور هواگرمكن و سلول خورشيدي تامين ميگردد.