Báo cáo nghiên cứu khoa học: MỘT SỐ ĐIỀU CẦN LƯU Ý TRONG THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG THIẾT BỊ ĐUN NƯỚC NÓNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

Mở đầu Theo con số thống kê cho đến năm 2004, số lượng thiết bị đun nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời đã được sản xuất và lắp đặt đạt khoảng 115 triệu m2 trên toàn thế giới. Trong đó nước sử dụng nhiều nhất là Trung Quốc (64,3 triệu m2), sau đó là EU (14 triệu m2), Nhật Bản (12,7 triệu m2), Mỹ (2 triệu m2), Úc (1,5 triệu m2)…
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học: "MỘT SỐ ĐIỀU CẦN LƯU Ý TRONG THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG THIẾT BỊ ĐUN NƯỚC NÓNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI" MỘT SỐ ĐIỀU CẦN LƯU Ý TRONG THIẾT KẾ V À LẮP ĐẶT HỆ THỐNG THIẾT BỊ ĐUN NƯỚC NÓNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜIThS. NGUYỄN SƠN LÂMKS. NGUYỄN QUYẾT CHIẾNViện KHCN Xây dựng1. Mở đầu T heo con s ố thống kê cho đến năm 2004, số l ư ợng thiết bị đun nư ớc nóng s ử dụng năng lư ợng mặttrời đã đư ợc sản xuất v à lắp đặt đạt khoảng 115 triệu m2 trên toàn thế giới. Trong đó nư ớc sử dụngnhi ều nhất l à Trung Quốc (64,3 triệu m2), sau đó là EU (14 tri ệu m2), Nhật Bản (12,7 triệu m2), M ỹ (2triệu m2), Úc (1,5 triệu m2)… Vi ệt Nam l à m ột n ư ớc nhiệt đới có tiềm năng bức xạ mặt trời v ào loại cao và số giờ nắng daođộng từ 1600- 2600 gi ờ nắng/năm. Do đó m à kh ả năng ứng dụng thiết bị đun n ư ớc nóng sử dụng nănglư ợng mặt trời tại nư ớc ta là rất khả thi v à đem lại nhiều lợi ích về kinh t ế cũng nh ư môi trư ờng. Hi ện nay tr ên thị trư ờng Việt Nam đã có các sản phẩm thiết bị đun nư ớc nóng sử dụng mặt trời docác công ty c ủa Việt Nam sản xuất (S ơn Hà, Tân Á, Quán Quân…) hoặc đư ợc nhập khẩu chủ yếu từTrung Qu ốc. Các thiết bị n ày hi ện nay ch ủ yếu đ ư ợc lắp đặt đơn l ẻ với qui mô công suất nhỏ từ mộttrăm đ ến vài trăm lít cho các hộ gia đình và chưa có các hư ớng dẫn đầy đủ trong việc thiết kế, lắp đặtvà bảo trì hệ thống nhất là đ ối với hệ thống cấp n ư ớc tập trung qui mô lớn cho các công tr ình như nhàchung cư cao tầng, khách sạn, trung tâm thể thao, bể b ơi, nhà thi đấu…. B ài báo này trình bày m ột sốđi ều cần lưu ý k hi thiết kế, lắp đặt hệ thống thiết bị cấp n ư ớc nóng sử dụng năng lư ợng mặt trời đểcung c ấp cho công tr ình.2. Hệ thống thiết bị đun nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời2.1. Nguyên lý ho ạt động chung của hệ thống Hệ thống đun nư ớc nóng sử dụng năng lư ợng mặt trời hoạt động dựa tr ên cơ s ở hiệu ứng nhà kínhchuyển quang năng thành nhiệt năng. Khi ánh sáng mặt trời chiếu v ào ống chân không v ới tính nănghấp thụ ánh sáng mặt trời cao và tỉ lệ phát xạ thấp sẽ hấp thụ bức xạ mặt trời rồi chuyển hoá th ànhnhi ệt năng. Nư ớc trong các ống chân không sẽ đ ư ợc đun nóng và t ạo th ành vòng tuần hoàn đối lưu tựnhiên theo nguyên tắc n ư ớc lạnh có tỉ trọng lớn đi xuống và nư ớc nóng có tỉ trọng nhỏ liên t ục đi lênvà sự tuần ho àn này làm cho nư ớc trong bình ch ứa nóng dần lên (h ình 1). Hình 1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống2.2. Phân lo ại hệ thống Hệ thống thiết bị đun nư ớc nóng sử dụng năng lư ợn g mặt trời có thể đư ợc chia thành 02 loại theophương thức vận hành.a. Hệ thống tuần ho àn tự nhi ên Hệ thống tuần hoàn tự nhi ên là h ệ thống nư ớc nóng mặt trời lợi dụng đối lưu nội bộ tự nhiên c ủavật chất truyền nhiệt hình thành do chênh lệch tỉ trọng sinh ra. Trong hệ thống tuần hoàn t ự nhiên, đểđảm bảo đầu thu áp của bình nhiệt cần thiết, bình chứa nư ớc phải cao hơn b ộ phận thu nhiệt. Kết cấucủa loại hệ thống n ày đơn gi ản, không cần động lực bổ sung.b. Hệ thống tuần ho àn cưỡng bức Hệ thống tuần hoàn cư ỡng bức là hệ thống nư ớc nóng mặt trời d ùng đ ộng lực bên ngoài (bơm) đểtu ần ho àn vật chất truyền nhiệt chảy qua bộ thu nhiệt (hoặc trao đổi nhiệt). Hệ thống tuần ho àn cư ỡngbức thư ờng đư ợc điều khiển bằng các thiết bị sử dụng phương pháp kh ống chế sai lệ ch nhi ệt độ,kh ống chế quang điện v à kh ống chế bằng máy hẹn giờ. Hệ thống n ày có ưu điểm là hoà tr ộn đều nư ớcnóng và l ạnh trong bình do v ậy làm nư ớc nóng nhanh đạt đến nhiệt độ y êu cầu. Ngoài ra căn c ứ v ào việc có hay không có bộ trao đổi nhiệt trong hệ t hống thiết bị đun nư ớc nóngsử dụng năng lư ợng mặt trời có thể chia l àm: hệ thống gia nhiệt trực tiếp chỉ gồm một v òng tu ầnhoàn. Nư ớc trong hệ thống đư ợc gia nhiệt trực tiếp tại bộ thu nhiệt nóng l ên và đư ợc dẫn về bình ch ứavà từ đó cấp trực tiếp đến nơi sử dụng. Hệ thống gia nhiệt gián tiếp: h ệ thống này có thêm b ộ trao đổinhi ệt đư ợc lắp đặt trong bình chứa nư ớc. N ư ớc đư ợc đun nóng tại bộ thu năng lư ợng và đư ợc tuầnhoàn kín bằng đối lưu tự nhiên ho ặc cư ỡng bức qua bộ trao đổi nhiệt làm cho nư ớc trong bình nóngdần lên. Hệ thống kết hợp đun nư ớc nóng sử dụng năng lư ợng mặt trời với nguồn năng lư ợng bổ trợ (điện,than, dầu…) trong tr ư ờng hợp mà năng lư ợng mặt trời không đủ để đun nư ớc nóng đến nhiệt độ quiđịnh. Nước lạnh Bình chứa Nước nóng Nước nóng Nước lạnh B ộ thu nhiệt Bơm Bình chứa Bộ thu nhiệt Hình 2. Hệ thống tuần hoàn t ự nhiên v ...