تم انجاز رسالة الماجستير للطالب مصطفى مهدي مصطفى في قسم الهندسة الميكانيكية عن بحثه الموسوم ” دراسة إستدلالية للطاقة الشمسية الفعالة بإستخدام فرشة الحصاة كمجمع وخازن للحرارة ” وبأشراف أ.م.د.سعد محسن صالح وتألفت لجنة المناقشة برئاسة أ.د.نجدت نشأت عبد الله وعضوية كل من أ.م.د.ماجد حميد مجيد و د.عصام محمد علي وتلخص بحثة بما يلي :
يكتب الملخص كامل
تم اجراء دراسة عملية و نظرية لاداء المجمع الشمسي الهوائي المتكامل مع فرشة الحصاة باعتبارها مادة خزن حرارة محسوسة. ان السخان الشمسي الهوائي هو من نوع اللوح المسطح مثبت بزاوية مائلة ثابتة (45°) و فرشة الحصاة موضوعة داخل المجرى الهوائي للمجمع الشمسي. وقد تم تطوير برنامج حاسوبي لدراسة تأثير مختلف المعايير مثل المسامية، وارتفاع فرشة الحصاة ومعدل التدفق الكتلي على أداء منظومة تجميع الطاقة الشمسية. تم تكرار التجارب مع اخذ قيم مختلفة لمعدل تدفق الهواء وهي (0.01 kg/s) و (0.018 kg/s) ، تم استخدام عينات مختلفة من المسامية (0.29) و (0.34) اما ارتفاع فرشة الحصاة فكان (15cm) و(20 cm) على التوالي. كذلك وتم استخدام طريقة (LCR) لاختبار اداء المجمع الشمسي الهوائي في المنظومة الفعالة و ذلك من خلال تطبيقها على غرفة اجتماعات تقع في بغداد وابعادها (3 * 4 * 7 m) كحالة دراسية. استخدمت هذه الطريقة من المصدر [6] و [24].
تم تشغيل المنظومة بطريقتين للتشغيل لتقييم اداء منظومة تجميع الطاقة الشمسية. طريقة متكاملة من التشغيل المستمر للمنظومة الشمسية خلال الفترة (11:00 am – 3:00 pm) و طريقة غير متكاملة حيث يتم خزن الطاقة الشمسية خلال النهار و تستخدم الطاقة الشمسية المخزونة لاحقا خلال الفترة (3:00 pm – 8:00 pm).
أظهرت نتائج الدراسة في حالة التشغيل المستمر أن معدل الحد الأقصى للفرق في درجة حرارة دخول و خروج الهواء من المجمع الشمسي كانت عند معدل تدفق (0.018 kg/s) والتي تجاوزت (17˚C) واعلى درجة حرارة للهواء الخارج من المجمع الشمسي تجاوزت (34˚C) لفترة الثلاثة أشهر (ديسمبر، يناير وفبراير) من التجارب. وقد تراوحت متوسط كفاءة المجمع الشمسي من 53% إلى 65%.
اما في حالة التخزين والتشغيل، تراوحت درجة الحرارة القصوى لمخرج الهواء من المجمع الشمسي من (27˚C) الى (31˚C) ثم انخفضت مع استهلاك الطاقة ليصل الى مدى تراوح من (13˚C) إلى (18˚C). وكانت طاقة الخزن القصوى (165.14 W) وذلك عندما كانت المسامية (0.29) و ارتفاع فرشة الحصاة (20 cm) وبمعدل تدفق للهواء (0.01 kg/s).
أيضا، أظهرت النتائج أن المجمع الشمسي الهوائي يجهز نسبة تدفئة بالطاقة الشمسية (SHF) بمتوسط(0.65) لغرفة الاجتماعات الواقعة في بغداد كحالة دراسية.
