ZEMCH 2019 International Conference Proceedings April.2020 | Page 375

1. Introduction 
The PVT collector is a device that uses the heat generated at the back of the PV at the same time as 
the electricity produced at the front of the PV. PVT collectors are classified into air and liquid types 
according to the fluid used as the heat transfer medium. Air‐type collectors have the advantage of being 
easy  to  manage.  Previous  studies  focused  on  improving  the  collectorʹs  own  thermal  and  electrical 
efficiency through the design, simulation, modeling and experimentation of air‐type PVT collectors. 
A review paper of previous studies reviewed the results of air flow and single / double flow paths 
of various air‐type PVT systems and various absorber configurations (i.e. fin, V‐groove, round tube, 
etc.). As a result, the electrical efficiency was 10‐25%, and the thermal efficiency was 40‐70%. Exergy 
efficiency was also in the range of 5‐25% [1, 2]. 
Based on CFD program (i.e. ANSYS Fluent), Chaube et al. analyzed shape viz. rectangular, square, 
chamfered, triangular and semicircle baffles after simulation in the Reynolds number range of 2,900‐
19,500 [3]. Abuska et al. examined the energy, exergy, economics and environmental performance of 
air‐type collectors with V‐groove‐shaped protrusions. The thermal and exergy efficiencies were 43‐60% 
and 6‐12%, respectively, and the payback period averaged 4.3‐4.6 years. Experiments showed that the 
collectorʹs thermal efficiency was about 6% higher than that of the flat collector [4]. Also, Fudholi et al. 
studied  the  exergy  and  sustainability  index  of  air‐type  PVT  collectors  with  V‐groove  shaped 
protrusions. The exergy efficiency was 13.36% in theory and 12.89% in the experimental results. The 
sustainability indexes were 1.168 and 1.148 [5]. Yadav et al. investigated the heat transfer inside the 
collector  by  installing  a  triangle  baffle  on  the  absorber  plate  using  CFD  (ANSYS  Fluent).  Nusselt 
number  increased  with  increasing  Reynolds  number,  which  was  1.4‐2.7  times  higher  than  without 
baffle collector [6]. Choi et al. performed CFD analysis under the same conditions by installing several 
resistors  inside  an  air‐type  PVT  collector.  In  terms  of  heat  transfer  performance,  the  intersection  of 
triangular baffles improved by up to 1.86 times [7]. 
In  the  case  of  triangular  baffles  applied  inside  the  air‐type  PVT  collector,  thermal  performance 
may vary depending on the installation conditions such as arrangement of the baffles, and dead space 
and pressure drop may occur. Therefore, it is necessary to design towards smooth flow inside the air‐
type PVT collector and to increase heat transfer performance. 
The purpose of this study was to analyze the heat transfer, pressure drop and thermal efficiency 
according  to  the  installation  conditions  of  triangular  baffles  in  air‐type  PVT  collectors  through  a 
simulation program (i.e. NX CFD). 
2. Air‐type PVT collector model for simulation 
2.1 Model Design 
The air‐type PVT collector designed in this study is shown in Figure 1. The front of the collector is 
covered with a general PV module and the size measures 1,011mm x 1,052mm. The air gap of collector 
is 40mm. The PV module has a cell covering the front surface like a conventional module, and consists 
of about 60 mono crystal cells between two glasses (G / G module). Inside the collector is an absorber 
that  acts  as  a  heat  sink  and  baffle,  with  triangular  airflow  obstructions  at  regular  intervals  and 
placement. Therefore, the baffle, which is an obstacle, generates turbulence in the flow and is used as 
an element to increase the heat transfer performance. 
The input values of the lateral spacing (W1) of the baffle and the longitudinal spacing (H1, H2) of 
the baffle, affecting the thermal performance of the baffle are shown in Table 1. To adjust the placement 
of the baffles in the collector, three parameters were given: W1 (62, 82.5, 144 mm), H1 (0, 47 mm), and 
H2  (83,  130,  176.3  mm).  In  addition,  a  total  of  10  cases  were  simulated  and  compared,  including  a 
reference to a PVT collector with a baffle‐free air layer. 
Comparative Analysis for Improvement Thermal Performance of
Air-type PVT Collector with Triangular Baffles
364