МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПАССИВНОГО ИСПАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МОДУЛЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЛАЖНОГО ТЕКСТИЛЬНОГО СЛОЯ В УСЛОВИЯХ ЖАРКОГО КЛИМАТА

Фарходжон Шухратжонугли Тураев; Исроил Абриевич Юлдошев; Бозорбек Мусурмонугли Ботиров; Химматали Номозович Жураев; Гавхар Абдуллаевна Машарипова

doi:10.70769/2181-284.ME.2(23).2026.16

Том 23 № 2 (2026), Maqolalar

Том 23 № 2 (2026)

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПАССИВНОГО ИСПАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МОДУЛЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЛАЖНОГО ТЕКСТИЛЬНОГО СЛОЯ В УСЛОВИЯХ ЖАРКОГО КЛИМАТА

Maqolalar

Опубликован 2026-07-16

Тураев, Ф.Ш.⁺⁻
Юлдошев, И.А.⁺⁻
Ботиров, Б.М.⁺⁻
Жураев, Х.Н.⁺⁻
Машарипова, Г.А.⁺⁻

Тураев, Ф.Ш.

Tashkent State Technical University named after Islam Karimov

Юлдошев, И.А.

Tashkent State Technical University named after Islam Karimov

Ботиров, Б.М.

Tashkent State Technical University named after Islam Karimov

Жураев, Х.Н.

Физико-технический институт имени С. А. Азимова Академии наук Республики Узбекистан

https://orcid.org/0000-0001-8963-3848

Машарипова, Г.А.

Национальный университет Узбекистана имени Мирзо Улугбека

PDF

Ключевые слова

фотоэлектрический модуль пассивное охлаждение испарительное охлаждение влажный текстильный слой математическая модель температура мокрого термометра теплопроводность кремниевый слой энергетическая эффективность

Как цитировать

Тураев, Ф. Ш., Юлдошев, И. А., Ботиров, Б. М., Жураев, Х. Н., & Машарипова, Г. А. (2026). МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПАССИВНОГО ИСПАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МОДУЛЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЛАЖНОГО ТЕКСТИЛЬНОГО СЛОЯ В УСЛОВИЯХ ЖАРКОГО КЛИМАТА. Альтернативная энергия, 23(2), 170-182. https://doi.org/10.70769/2181-284.ME.2(23).2026.16

Аннотация

Введение. Повышение температуры фотоэлектрических модулей в условиях интенсивного солнечного излучения приводит к снижению их электрической эффективности и ускорению деградации материалов. В жарком и сухом климате особую актуальность приобретают пассивные методы охлаждения, не требующие дополнительных энергетических затрат.

Методы и материалы. В работе разработана одномерная стационарная математическая модель пассивного испарительного охлаждения фотоэлектрического модуля с использованием влажного текстильного слоя, размещённого на тыльной поверхности панели. Модель основана на совместном рассмотрении теплопроводности в многослойной структуре фотоэлектрического модуля, испарительного массообмена и психрометрических параметров влажного воздуха. В расчётах учитывались температура воздуха, относительная влажность, влагосодержание, барометрическое давление, скорость воздушного потока и температурная зависимость КПД фотоэлектрического преобразования.

Результаты. Для климатических условий города Ташкента при температуре воздуха 40 °C и относительной влажности 20 % получено значение температуры мокрого термометра около 24 °C. На основе уравнений теплопроводности установлено, что температура кремниевого слоя фотоэлектрического модуля снижается примерно до 26 °C, а фактический КПД модуля составляет около 13,6 %, что близко к проектному значению 14 %.

Заключение. Полученные результаты показывают, что применение влажного капиллярно-пористого текстильного слоя является эффективным способом пассивного испарительного охлаждения фотоэлектрических модулей. Предложенный метод позволяет снизить температурные потери фотоэлектрического преобразования без дополнительных энергетических затрат и является перспективным для эксплуатации солнечных панелей в условиях жаркого и сухого климата.

PDF

Библиографические ссылки

[1]. Skoplaki E., Palyvos J.A. On the temperature dependence of photovoltaic module electrical performance: A review of efficiency/power correlations // Solar Energy. – 2009. – Vol. 83, No. 5. – P. 614–624. – DOI: 10.1016/j.solener.2008.10.008.

[2]. Dubey S., Sarvaiya J.N., Seshadri B. Temperature dependent photovoltaic (PV) efficiency and its effect on PV production in the world – A review // Energy Procedia. – 2013. – Vol. 33. – P. 311–321. – DOI: 10.1016/j.egypro.2013.05.072.

[3]. Faiman D. Assessing the outdoor operating temperature of photovoltaic modules // Progress in Photovoltaics: Research and Applications. – 2008. – Vol. 16, No. 4. – P. 307–315. – DOI: 10.1002/pip.813.

[4]. King D.L., Boyson W.E., Kratochvil J.A. Photovoltaic Array Performance Model. Report No. SAND2004-3535. – Albuquerque; Livermore: Sandia National Laboratories, 2004. – 41 p.

[5]. Nižetić S., Čoko D., Yadav A., Grubišić-Čabo F. Comprehensive analysis and general economic-environmental evaluation of cooling techniques for photovoltaic panels. Part I. Active cooling techniques // Energy Conversion and Management. – 2017. – Vol. 149. – P. 334–354.

[6]. Nižetić S., Čoko D., Yadav A., Grubišić-Čabo F. Comprehensive analysis and general economic-environmental evaluation of cooling techniques for photovoltaic panels. Part II. Passive cooling techniques // Energy Conversion and Management. – 2018. – Vol. 155. – P. 301–323.

[7]. Sun X., Silverman T.J., Zhou Z., Khan M.R., Bermel P., Alam M.A. An optics-based approach to thermal management of photovoltaics: Selective-spectral and radiative cooling // arXiv. – 2017. – arXiv:1701.01678.

[8]. Krauter S. Increased electrical yield via water flow over the front of photovoltaic panels // Solar Energy Materials and Solar Cells. – 2004. – Vol. 82, No. 1–2. – P. 131–137.

[9]. Abdolzadeh M., Ameri M. Improving the effectiveness of a photovoltaic water pumping system by spraying water over the front of photovoltaic cells // Renewable Energy. – 2009. – Vol. 34, No. 1. – P. 91–96. – DOI: 10.1016/j.renene.2008.03.024.

[10]. Bahaidarah H.M.S., Subhan A., Gandhidasan P., Rehman S. Performance evaluation of a PV module by back surface water cooling for hot climatic conditions // Renewable Energy. – 2013. – Vol. 59. – P. 445–453. – DOI: 10.1016/j.renene.2013.03.050.

[11]. Šuklje T., Arkar C., Medved S. A hydro-thermal study of the bionic leaf – A basic structural element of the bionic façade inspired by vertical greenery // Energy Procedia. – 2015. – Vol. 78. – P. 1195–1200. – DOI: 10.1016/j.egypro.2015.11.108.

[12]. Peng Y., Li W., Liu B., et al. Integrated cooling (i-Cool) textile of heat conduction and sweat transportation for personal perspiration management // arXiv. – 2020. – arXiv:2009.05918.

[13]. Guide to Meteorological Instruments and Methods of Observation. 7th ed. WMO-No. 8. – Geneva: World Meteorological Organization, 2008.

[14]. ASHRAE Handbook – Fundamentals: Psychrometrics. – Atlanta: ASHRAE, 2021.

[15]. Stull R. Wet-bulb temperature from relative humidity and air temperature // Journal of Applied Meteorology and Climatology. – 2011. – Vol. 50, No. 11. – P. 2267–2269. – DOI: 10.1175/JAMC-D-11-0143.1.

[16]. Davies-Jones R. An efficient and accurate method for computing the wet-bulb temperature along pseudoadiabats // Monthly Weather Review. – 2008. – Vol. 136, No. 7. – P. 2764–2785. – DOI: 10.1175/2007MWR2224.1.

[17]. Corpart M., Restagno F., Boulogne F. Measuring relative humidity from evaporation with a wet-bulb thermometer: The psychrometer // arXiv. – 2023. – arXiv:2309.06001.

[18]. Lewis W.K. The evaporation of a liquid into a gas // Transactions of the American Society of Mechanical Engineers. – 1922. – Vol. 44. – P. 325–340.

[19]. Chilton T.H., Colburn A.P. Mass transfer (absorption) coefficients: Prediction from data on heat transfer and fluid friction // Industrial & Engineering Chemistry. – 1934. – Vol. 26, No. 11. – P. 1183–1187. – DOI: 10.1021/ie50299a012.

[20]. Lawrence M.G. The relationship between relative humidity and the dewpoint temperature in moist air: A simple conversion and applications // Bulletin of the American Meteorological Society. – 2005. – Vol. 86, No. 2. – P. 225–233. – DOI: 10.1175/BAMS-86-2-225.

[21]. Лыков А.В. Теория сушки. – М.: Энергия, 1968. – 472 с.

[22]. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. – 4-е изд. – М.: Энергоиздат, 1981. – 416 с.

[23]. Ojo S.O., Grivet-Talocia S., Paggi M. Model order reduction applied to heat conduction in photovoltaic modules // arXiv. – 2015. – arXiv:1505.05361.

[24]. Poudel S., Zou A., Maroo S.C. Thermal management of photovoltaics using porous nanochannels // arXiv. – 2021. – arXiv:2105.04745.

[25]. Kumar M., Bhardwaj R. A combined computational and experimental investigation on evaporation of a sessile water droplet on a heated hydrophilic substrate // arXiv. – 2019. – arXiv:1907.05486.

[26]. Zhao H., Poole R., Zhou Z. Rate-limiting factors in thin-film evaporative heat transfer processes // arXiv. – 2024. – arXiv:2401.14843.

[27]. Babb P.I., Ahmadi S.F., Brent F., et al. Salt-rejecting continuous passive solar thermal desalination via convective flow and thin-film condensation // arXiv. – 2023. – arXiv:2305.09853.