Investigation of an unglazed transpired solar collector in different climates using TRNSYS software

Abstract

Solar energy is a widely recognized renewable energy source that offers a sustainable and infinite energy supply. Unglazed transpired solar collectors (UTSCs) have emerged as an effective, eco-friendly solution for harnessing solar radiation. This study examines the performance of UTSCs across various climatic conditions using TRNSYS software. Five cities reflecting different climatic zones have been selected for the UTSC modelling: Kampala (tropical climate), Riyadh (desert climate), Madrid (Mediterranean climate), Vilnius (continental climate), and Svalbard (polar climate). The analysis showed that UTSC efficiency varied depending on the climate. It performed best in tropical and desert regions with consistent solar radiation, such as Kampala and Riyadh, where it provided year-round heating and cooling. Mediterranean climates like Madrid operate well seasonally, while in continental regions like Vilnius, it is mainly beneficial for winter heating. This technology has various applications in buildings and the drying industry, leading to various results. By analysing the performance of UTSCs in tropical, desert, Mediterranean, continental, and polar climates, this research contributes to the advancement of climate-resilient technologies and sustainable energy planning.

Saulės energija ‒ pripažintas atsinaujinančios energijos šaltinis, siūlantis tvarų ir neišsenkamą energijos tiekimą. Neskaidrūs pratakūs saulės kolektoriai (angl. Unglazed transpired solar collectors, UTSCs) tapo efektyvus ir ekologiškas sprendimas saulės spinduliuotei panaudoti. Šiame tyrime analizuojamas UTSC veikimas įvairiomis klimatinėmis sąlygomis, naudojant TRNSYS programą. UTSC modeliavimui pasirinkti penki miestai, atspindintys skirtingus klimatus: Kampala (tropinis), Rijadas (dykumų), Madridas (Viduržemio jūros), Vilnius (žemyninis) ir Svalbardas (poliarinis). Analizė parodė, kad UTSC efektyvumas priklauso nuo klimato – geriausi rezultatai pasiekti tropinėse ir dykumų vietovėse, pavyzdžiui, Kampaloje ir Rijade, kur kolektoriai užtikrino ištisus metus trunkantį šildymą ir vėsinimą. Viduržemio jūros klimato zonose, tokiose kaip Madridas, sistema veikė efektyviai sezoniškai, o žemyninėse vietovėse, tokiose kaip Vilnius, UTSC buvo ypač naudingas žiemos metu patalpoms šildyti. Šie skirtumai lemia skirtingas technologijos taikymo galimybes pastatų šildymo bei džiovinimo pramonės srityse. Analizuodamas UTSC veikimą skirtinguose klimatuose ‒ nuo tropinio iki poliarinio ‒ šis tyrimas prisideda prie klimato sąlygoms atsparių technologijų plėtros ir tvarios energetikos planavimo.