đồ án hệ thống cung cấp nhiệt trường đại học bách khoa hà nội khoa năng lượng nhiệt, đồ án 1 nhiệt lạnh. Đồ án cung cấp nước nóng cho khách sạn dùng bơm nhiệt. Sử dụng hệ thống bơm nhiệt kết hợp năng lượng mặt trời
CHƯƠNG TRÌNH MỤC TIÊU QUỐC GIA VỀ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM & HIỆU QUẢ BỘ CÔNG THƯƠNG BÁO CÁO CHUN ĐỀ: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CẤU HÌNH HỆ THỐNG CẤP NHIỆT TÍCH HỢP CHO TỒ NHÀ KHÁCH SẠN PHÙ HỢP ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM Người lập Báo cáo: Cơ quan: Ths Bùi Thanh Hùng Viện KH&CN Nhiệt - Lạnh Hà Nội, 11/2012 CHƯƠNG TRÌNH MỤC TIÊU QUỐC GIA VỀ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM & HIỆU QUẢ BỘ CƠNG THƯƠNG BÁO CÁO CHUN ĐỀ: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CẤU HÌNH HỆ THỐNG CẤP NHIỆT TÍCH HỢP CHO TOÀ NHÀ KHÁCH SẠN PHÙ HỢP ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM Người lập Báo cáo: Cơ quan: Ths Bùi Thanh Hùng Viện KH&CN Nhiệt - Lạnh MỤC LỤC Chương I: Phân tích cấu hình hệ thống cấp nhiệt cho tồ nhà 1.1 Hệ thống cấp nước nóng sử dụng thiết bị đun nóng nước đơn giản 1.2 Hệ thống cấp nhiệt sử dụng lị cơng nghiệp Trang 2 1.2.1 Hệ thống cấp nhiệt sử dụng lò gia nhiệt dầu 1.2.2 Hệ thống cấp nhiệt sử dụng lị nước nóng 1.2.3 Hệ thống cấp nhiệt sử dụng lò 1.3 Hệ thống cấp nhiệt sử dụng nguồn cấp nhiệt bên (trung tâm nhiệt điện) 13 1.4 Hệ thống cấp nhiệt sử dụng thu lượng mặt trời 14 1.5 Hệ thống cấp nhiệt tận dụng nhiệt thải từ bình ngưng hệ thống lạnh điều hịa khơng khí 1.6 Hệ thống cấp nhiệt sử dụng nguồn điện 1.7 Hệ thống cấp nhiệt tích hợp Chương II: Kết luận Tài liệu tham khảo 17 18 18 20 21 CHƯƠNG I PHÂN TÍCH CÁC CẤU HÌNH HỆ THỐNG CẤP NHIỆT CHO TỒ NHÀ 1.1 Hệ thống cấp nước nóng sử dụng thiết bị đun nóng nước đơn giản nl bnl bnn Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống cấp nước nóng sử dụng thiết bị đun nóng nước đơn giản BNN: bể nước nóng; BNL: bể nước lạnh; NL: nước lạnh vào Cấu tạo: hệ thống bao gồm thiết bị đun nước nóng đơn giản, bể nước nóng, bể nước lạnh Mơ tả hoạt động: nước lạnh cấp vào bể nước lạnh Từ nước lạnh đưa vào khoang chứa nước lạnh bao quanh cột khói Nhiên liệu đốt cháy khơng gian lị, khói lị có nhiệt độ cao trao đổi nhiệt với nước lạnh xung quanh qua bề mặt thành ống khói Nước nóng đưa đến bể nước nóng từ cấp đến hộ tiêu thụ nhiệt Khi nhiệt độ nước nóng đường ống giảm xuống mức yêu cầu cho nước quay trở lại gia nhiệt thêm khoang nước lạnh nhờ đường hồi Nhiên liệu thường dùng gỗ, mùn cưa than Bên cạnh đó, sơ đồ khơng dùng bể nước nóng mà dùng thiết bị đun để dự trữ nước nóng đưa nước lạnh trực tiếp từ mạng nước lạnh vào Ưu điểm: - Hệ thống có kết cấu đơn giản, dễ thiết kế, gia công chế tạo lắp đặt, chi phí đầu tư cho hệ thống thấp - Vận hành hệ thống tương đối đơn giản, chi phí vận hành thấp, chi phí cho nhiên liệu không cao - Hệ thống đặc biệt thích hợp với hộ tiêu thụ nhiệt nhỏ Nhược điểm: - Hiệu suất thấp (chỉ khoảng 40-50%) nhược điểm lớn hệ thống - Khả tự động hoá điều chỉnh nhiệt độ nước nóng thấp, phụ thuộc nhiều vào loại nhiên liệu - Chất lượng nước nóng thấp cột đun thường làm thép đen nên đun nước nóng có váng sắt (đặc biệt sử dụng thời gian cột thép bị oxi hoá) - Hệ thống không đạt yêu cầu thẩm mỹ sử dụng nơi yêu cầu công suất thấp 1.2 Hệ thống cấp nhiệt sử dụng lị cơng nghiệp 1.2.1 Hệ thống cấp nhiệt sử dụng lò gia nhiệt dầu nl lD td nn Hình 1.2 : Sơ đồ hệ thống cấp nhiệt sử dụng lò gia nhiệt dầu LD: lò dầu; TD: thùng dầu; NL: nước lạnh vào; NN: nước nóng Cấu tạo: hệ thống bao gồm lị dầu, bơm dầu, bể nước nóng, hệ thống đường ống truyền tải dầu, truyền tải nước nóng Mô tả hoạt động: nước lạnh cấp vào bể nước có đặt trao đổi nhiệt bên Nhiên liệu đốt cháy không gian buồng đốt lị dầu Khói nóng có nhiệt độ cao trao đổi nhiệt bề mặt với dàn ống chứa môi chất dầu bên làm cho nhiệt độ dầu tăng lên Dầu có nhiệt độ cao (khoảng 250 - 300oC) dẫn qua trao đổi nhiệt đặt bể nước nóng Tại đó, dầu ống dẫn trao đổi nhiệt bề mặt với nước lạnh làm tăng nhiệt độ nước lạnh lên đến nhiệt độ yêu cầu Dầu hồi dẫn quay lại lò để tiếp tục gia nhiệt tham gia vòng tuần hồn Nước nóng từ bể đưa đến hộ tiêu thụ nhiệt Khi nhiệt độ đường ống cấp nước nóng giảm xuống nhiệt độ cho phép ta cho quay trở lại bể nước nóng để gia nhiệt bổ sung qua đường hồi Nhiên liệu sử dụng dầu, than khí đốt, Có thể thay thiết bị gia nhiệt cho nước kiểu dung tích thiết bị gia nhiệt kiểu lưu tốc (có khả cho lượng nước nóng lớn thời gian ngắn), cơng suất lị phải lớn nên có két nước nóng dự trữ Ưu điểm: - Vì dầu mơi chất có nhiệt dung riêng lớn nên khả tải nhiệt cao Vậy nên lị có nhiệt thể tích lớn, kết cấu nhỏ so với lị tải nhiệt mơi chất nước nóng với cơng suất Khả cấp nhiệt lị khơng lị nước bão hồ lại an tồn thiết bị làm việc với áp suất cao - Lị có khả khống chế nhiệt độ nước nóng tự động hố cao; - Dễ dàng chế tạo lắp đặt tuân theo tiêu chuẩn nghiêm ngặt thiết bị áp lực khác - Ngoài cung cấp nhiệt cho nước nóng, sơ đồ cịn cung cấp nhiệt cho số thiết bị khác hệ thống sấy, số thiết bị dùng nhiệt Nhược điểm: - Vì dầu mơi chất đắt tiền nên giá thành lị cao đồng thời thiết bị an tồn địi hỏi cao đắt tiền Ví dụ bơm dầu tuần hồn có u cầu cao phải làm việc với mơi chất có độ nhớt nhiệt độ cao - Khi khởi động lị, dầu có nhiệt độ thấp nên độ nhớt lớn khó đảm bảo chế độ thuỷ động lị độ chênh nhiệt độ đầu vào đầu lớn nên phải gia nhiệt sơ dầu trước đưa vào bơm - Mặt khác môi chất có nhiệt độ cao nên yêu cầu đường ống dẫn bảo ôn cho đường ống cao, dẫn đến giá thành đầu tư cao - Một nhược điểm quan trọng khác trình sử dụng lâu dài, đường ống dẫn dầu bị rị rỉ vào két nước nóng làm cho chất lượng nước khơng đảm bảo cho nhu cầu sinh hoạt, đặc biệt hộ tiêu thụ khách sạn, chung cư cao tầng Do hầu hết khách sạn, chung cư cao tầng có nhu cầu sử dụng nước nóng khơng sử dụng lị gia nhiệt dầu mà thường chọn lị nước nóng lị để cung cấp nhiệt Ứng dụng thực tế: Việt Nam nhiều sở công nghiệp sử dụng hệ thống Ví dụ Cơng ty Dệt cơng nghiệp Hà Nội sử dụng lò gia nhiệt dầu để cấp nhiệt cho nhu cầu sấy vải, Lò sử dụng nhiên liệu than 1.2.2 Hệ thống cấp nhiệt sử dụng lị nước nóng a Hệ thống có bể nước nóng trao đổi nhiệt hỗn hợp nh nl LNN nn Hình 1.3 : Sơ đồ hệ thống cấp nhiệt sử dụng lị nước nóng trao đổi nhiệt hỗn hợp LNN: lị nước nóng; NN: nước nóng ra; NL: nước lạnh vào; NH: nước hồi Cấu tạo: Hệ thống bao gồm lị nước nóng cung cấp nước nóng, bể nước nóng trao đổi nhiệt kiểu hỗn hợp, bơm nước nóng cấp nước cho lị phụ kiện Mơ tả hoạt động : Nước lạnh cấp vào bể nước nóng Nhiên liệu đốt cháy khơng gian buồng đốt lị nước nóng Khói nóng trao đổi nhiệt bề mặt với nước dàn ống gia nhiệt không gian buồng đốt làm cho nhiệt độ nước tăng lên cao Nước nóng dẫn qua bể nước nóng hoà trộn với nước lạnh để làm tăng nhiệt độ nước bể lên nhiệt độ yêu cầu Nước cấp cho lò lấy từ bể nước nóng Nước nóng bể đưa đến hộ tiêu thụ nhiệt Khi nhiệt độ đường ống cấp giảm xuống nhiệt độ cho phép ta cho quay trở lại bể nước nóng để gia nhiệt bổ sung qua đường hồi Nhiên liệu cung cấp cho lị nước nóng than, dầu khí đốt Ưu điểm: - Cấu tạo tương đối đơn giản, dễ thiết kế, gia công chế tạo; - Lị nước nóng làm việc với mơi chất nước nóng có áp suất, nhiệt độ làm việc thấp nên an toàn lắp đặt vận hành; - Chi phí đầu tư cho hệ thống tương đối thấp, hiệu suất cao; - Chi phí cho nhiên liệu rẻ nhiều so với chi phí điện sử dụng bình điện đun nước nóng Nhược điểm: - Chỉ đáp ứng nhu cầu nước nóng; - Do nước nóng cung cấp cho lị lấy trực tiếp từ két nước nóng nên nhiệt độ đầu vào nước cung cấp cho lò giai đoạn đầu thấp, dẫn đến khơng đảm bảo quy chuẩn an tồn với lị nước nóng (độ chênh nhiệt độ nước đầu vào đầu lị khơng q 300C) dễ gây giãn nở nhiệt bất thường dàn ống lị Để giải vấn đề đặt đường nước hồi từ đầu đường nước nóng đầu vào lị; - Chất lượng nước cấp cho lị thấp, khơng đảm bảo, gây đóng cáu cặn, giảm tuổi thọ lị Có thể giải cách xử lí nước lạnh trước đưa vào két nước nóng vừa tốn lại không đảm bảo chất lượng hộ tiêu thụ khử hết độ cứng; - Lị thường chế tạo thép đen nên nước nóng khỏi lị có váng sắt, khơng đảm bảo chất lượng nước sinh hoạt Có thể khắc phục cách thay dàn ống inox b Hệ thống có bể nước nóng trao đổi nhiệt kiểu bề mặt nh nl lnn bnm nn Hình 1.4 : Sơ đồ hệ thống cấp nhiệt sử dụng lị nước nóng trao đổi nhiệt bề mặt LNN: lị nước nóng; BNM: bể nước mềm; NN: nước nóng ra; NL: nước lạnh vào; NH: nước hồi Cấu tạo: Hệ thống bao gồm lò nước nóng cung cấp nước nóng, bể nước nóng trao đổi nhiệt kiểu bề mặt (đây điểm khác biệt so với hệ thống nói trên), bơm nước nóng cấp nước cho lị phụ kiện Mơ tả hoạt động: hệ thống hoạt động tương tự hệ thống dùng lị nước nóng có bình nước nóng trao đổi nhiệt hỗn hợp nói Điểm khác biệt nằm bể nước nóng, nước nóng đưa tới từ lò trao đổi nhiệt bề mặt với nước bể, làm tăng nhiệt độ nước sau lại quay trở lại lị để tiếp tục gia nhiệt Trong hệ thống bố trí bể nước mềm cao bổ sung lượng nước mát lị q trình vận hành để khí khơng ngưng sinh đường ống trình vận hành để đảm bảo chế độ thủy động lò Ưu điểm: - Khắc phục nhược điểm sơ đồ dùng trao đổi nhiệt hỗn hợp độ chênh nhiệt độ nước đầu vào đầu lò, đảm bảo chất lượng nước cấp cho lò nước dùng cho sinh hoạt, giảm tượng váng sắt bể nước; - Hệ thống thiết bị đơn giản, dễ quản lí, hiệu suất cao, an tồn dễ vận hành; - Hệ thống khống chế nhiệt độ nước tốt, yêu cầu thiết bị an tồn khơng cao; - Chi phí cho nhiên liệu rẻ nhiều so với chi phí điện sử dụng bình điện đun nước nóng Nhược điểm: - Chỉ cung cấp nước nóng; - Nên áp dụng với nơi yêu cầu công suất vừa nhỏ Ví dụ tính tốn: Một hệ thống cấp nước nóng phục vụ khách sạn Đặc điểm hệ thống: tiêu thụ nhiệt cho tắm nước nóng tập trung vào cao điểm, cịn lại tiêu thụ nhiệt Mặt khác, phụ tải nhiệt khác có cơng suất nhỏ so với phụ tải nhiệt phục vụ tắm nước nóng hoạt động vào không trùng với cao điểm phụ tải tắm nước nóng Vì tính tốn cơng suất nhiệt hệ thống ta cần tính đủ cho cung cấp nước nóng phịng khách sạn vào cao điểm Thông số đầu vào: - Số phòng sử dụng (n): 100 phòng - Nhiệt độ nước lạnh(t1): 200C - Nhiệt độ nước sử dụng(t2): 400C - Nhiệt độ nước nóng cấp đến phịng: 800C - Lượng nước sử dụng phòng cao điểm ( G040) 200 lít - Hệ số sử dụng khơng đồng thời số phịng (K1) 0,9 - Hệ số sử dụng không đồng thời thời gian (K2) 0,8 Phương án cấp nhiệt: sử dụng bể nước nóng trao đổi nhiệt bề mặt kiểu bình ngưng ống vỏ Nước nóng sau gia nhiệt cho nước lạnh đưa trở với nước bổ sung lại cấp cho lị Nước nóng dẫn đến phịng, nước nóng trộn lẫn với nước lạnh t1 = 200C để thành nước tắm có nhiệt độ t2 = 400C Lượng nước nóng sử dụng 400C tiêu thụ trung bình ngày tồn khách sạn: G40 = K1.K2.n.G040 = 0,9.0,8.100.200 = 14400 (lít) Tại cao điểm, khách sạn cần 4800 lít nước nóng nhiệt độ 80 0C Khách sạn sử dụng bể dự phịng chứa nước nóng 3000 lít, cần cung cấp thêm 1800 lít nước nóng nhiệt độ 800C vào cao điểm u cầu lị nước nóng: hiệu suất lị nước nóng đốt dầu thiết bị gia nhiệt cho nước = 82%, công suất lị nước nóng 146,5 kW Ứng dụng thực tế: Tại Việt nam có nhiều tồ nhà khách sạn sử dụng hệ thống cấp nhiệt sử dụng lị nước nóng Phần sau giới thiệu hệ thống cấp nước nóng cho tịa nhà 17 tầng khách sạn Hà Nội Hệ thống cung cấp nước nóng cho nhu cầu chủ yếu sau: Nước nóng cho phịng Nước nóng cho khu vực bếp Nước nóng cho khu vực bán coffee, nước giải khát Các thiết bị hệ thống bao gồm: 02 lị nước nóng DONLEE hãng York – USA sản xuất năm 1996 o Cơng suất 01 lị: 1.340.000 BTU/hour o Áp suất làm việc: 150 PSI Lò nước nóng 02 calorifier: Đây loại thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt, hình trụ đặt đứng Nước nóng từ lị nước nóng dàn ống truyền nhiệt cho nước lạnh calorifier cấp từ bể nước cấp khách sạn Calorifier Hoạt động hệ thống: hệ thống bao gồm vòng tuần hồn: vịng tuần hồn 1: 02 lị nước nóng (sử dụng nhiên liệu dầu DO), nước nóng từ lị nước nóng dẫn qua 02 thiết bị trao đổi nhiệt (calorifier), nước nóng truyền nhiệt cho nước lạnh sau tuần hồn trở lại lị nước nóng Vịng tuần hồn thứ 2: nước lạnh từ bể chứa nước qua 02 thiết bị trao đổi nhiệt, nhận nhiệt tăng nhiệt độ đạt đến 55 0C sau cung cấp cho phịng nơi có nhu cầu sử dụng nước nóng nhà bếp, shop coffee , nước cuối nhánh đường ống phân phối nước nóng bị giảm nhiệt độ xuống khoảng 40 đến 45 0C bơm tuần hoàn bơm trở lại thiết bị trao đổi nhiệt, nhận nhiệt tiếp tục vịng tuần hồn Lượng nước cung cấp cho nhu cầu sử dụng nước nóng lượng nước tổn thất hệ thống lị nước nóng bổ xung từ bể chứa nước lạnh tòa nhà Ngồi ra, nước nóng cịn sử dụng để sưởi ấm cho phịng mùa đơng cách đưa nước nóng qua dàn trao đổi nhiệt hệ thống lạnh đặt phòng 1.2.3 Hệ thống cấp nhiệt sử dụng lò Hệ thống thường sử dụng cho nơi sử dụng nhiệt công suất qui mô vừa Hệ thống cung cấp nhu cầu nước nóng nhu cầu cao cấp khác dùng xông hơi, thiết bị sấy, sưởi, gặt là, Nhiên liệu cung cấp cho lò than, dầu khí đốt ogh a Hệ thống có bể nước nóng trao đổi nhiệt hỗn hợp nh nl lh bnm nn Hình 1.5: Sơ đồ hệ thống cấp nhiệt sử dụng lò trao đổi nhiệt hỗn hợp LH: lị hơi; OGH: ống góp hơi; BNM: bể nước mềm; NN: nước nóng ra; NL: nước lạnh vào; NH: nước hồi Cấu tạo: Hệ thống bao gồm lò hơi, hệ thống ống góp đường ống phân phối hơi, bể nước nóng trao đổi nhiệt kiểu hỗn hợp, bơm nước nóng cấp nước cho lị phụ kiện, bể nước mềm Mơ tả hoạt động : Lị sử dụng nhiệt nhiên liệu cháy để sản sinh nước bão hoà đưa tới ống góp Từ ống góp, trích dẫn tới bể nước nóng Đồng thời nước lạnh bổ sung cung cấp vào bể nước nóng Trong bể nước nóng nước ống ruột gà sau hồ trộn với nước bể Như nước trao đổi nhiệt qua bề mặt ống ruột gà với nước lạnh, sau hoà trộn với nước lạnh để làm tăng nhiệt độ nước bể lên nhiệt độ yêu cầu Nước cấp cho lò lấy từ bể nước mềm Nước nóng bể đưa đến hộ tiêu thụ nhiệt Khi nhiệt độ đường ống cấp giảm xuống nhiệt độ cho phép ta lại cho quay trở lại bể nước nóng để gia nhiệt bổ sung Ưu điểm: - Thiết kế, chế tạo, lắp đặt tương đối đơn giản; - Hiệu suất hệ thống cao (hiệu suất lò 85%); - Do có thơng số cao nên thiết bị trao đổi nhiệt có kích thước gọn nhẹ; - Quản lí vận hành hệ thống thuận tiện đa số khâu hệ thống làm việc tự động - Có khả cấp nhiệt cho nhiều nhu cầu nhiệt khác nước nóng cho tắm giặt, cho xơng hơi, sấy sưởi - Chi phí đầu tư cho hệ thống mức hợp lý (tuy có cao chi phí đầu tư cho bình điện đun nước nóng); - Chi phí cho nhiên liệu rẻ nhiều so với chi phí điện sử dụng bình điện đun nước nóng 10 Nhược điểm: - Sơ đồ khơng có lượng nước ngưng tuần hồn lị nên thiết bị xử lí nước cấp vào lị phải có cơng suất lớn nên giá thành tăng Tuy nhiên, sử dụng hệ thống cho khách sạn, chung cư cao tầng chấp nhận công suất nhiệt không lớn nên lượng nước cấp cho lị khơng nhiều Chi phí cho xử lí nước chấp nhận - Để tránh việc có áp suất cao xục trực tiếp vào nước lạnh gây tiếng ồn lớn rung thiết bị trao đổi nhiệt, cho đường dài nước Khi đường trao đổi nhiệt với nước trước ngưng tụ lại nên khỏi đường ống nước ngưng giảm tiếng ồn Trong đường ống dẫn hơi, sau q trình sử dụng có váng sắt tượng ăn mòn đường ống Để đảm bảo chất lượng nước cấp cho hộ tiêu thụ, nên sử dụng đường cấp ống inox - Lị phải chịu áp lực cao nên khơng an tồn sơ đồ hệ thống khác Lị phải tuân thủ nghiêm ngặt quy phạm an toàn chế tạo, vận hành lắp đặt.; - Các thiết bị hệ thống phải đặt dụng cụ đo thiết bị an toàn (van an toàn, ống thuỷ, rơ le áp suất…) nên giá thành cao; - Việc lắp đặt sửa chữa hệ thống cần người có kinh nghiệm chun mơn b Hệ thống có bể nước nóng trao đổi nhiệt bề mặt bnn ogh nn gnbm bnl lh bnm Hình 1.6 : Sơ đồ hệ thống cấp nhiệt sử dụng lò trao đổi nhiệt bề mặt LH: lị hơi; OGH: ống góp hơi; BNM: bể nước mềm; NN: nước nóng ra; NL: nước lạnh vào; NH: nước hồi Cấu tạo: Hệ thống bao gồm lị hơi, hệ thống ống góp đường ống phân phối hơi, bể nước nóng trao đổi nhiệt kiểu bề mặt, bơm nước nóng cấp nước cho lò phụ kiện, bể nước mềm 11 Mô hoạt động : tương tự hoạt động hệ thống có bể nước nóng trao đổi nhiệt hỗn hợp, khác chỗ sau trao đổi nhiệt bề mặt với nước bể khơng hịa trộn mà ngưng tụ lại đưa quay trở lại lị Bể nước mềm có nhiệm vụ bổ sung thiếu hụt cho nước cấp tới lò Trong sơ đồ thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt kiểu dung tích (hoạt động chu kỳ) đóng vai trị két nước nóng dự trữ Hơi truyền nhiệt cho nước qua vách ống làm cho nước nóng lên ngưng tụ lại Sơ đồ thường sử dụng cho nơi sử dụng nước nóng nhiều chế độ dùng nước nóng khơng đặn Ở sơ đồ ta thay thiết bị trao đổi nhiệt kiểu dung tích (thiết bị trao đổi nhiệt chu kỳ) thiết bị trao đổi nhiệt lưu tốc (thiết bị trao đổi nhiệt kiểu liên tục) Loại có khả cho lượng nước nóng lớn thời gian ngắn nên thường sử dụng cơng trình có yêu cầu dùng lượng nước nóng lớn, chế độ dùng nước nóng khơng điều hồ khách sạn có nhu cầu lượng lớn nước nóng thời gian ngắn Thiết bị kích thước gọn nhẹ so với thiết bị trao đổi nhiệt kiểu dung tích nên dễ bố trí lắp đặt Tuy nhiên sơ đồ sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt kiểu lưu tốc ta nên dùng thêm két dự trữ nước nóng để đảm bảo chế độ dùng nước nóng hộ tiêu thụ lị khơng phải hoạt động thường xuyên Ưu điểm: - Có ưu điểm giống hệ thống sử dụng bể nước nóng trao đổi nhiệt hỗn hợp; - Khắc phục nhược điểm sơ đồ hệ thống sử dụng bể nước nóng trao đổi nhiệt hỗn hợp liên quan đến xử lý nước, Nhược điểm: - Lò phải chịu áp lực cao nên khơng an tồn sơ đồ hệ thống khác Lò phải tuân thủ nghiêm ngặt quy phạm an toàn chế tạo, vận hành lắp đặt.; - Các thiết bị hệ thống phải đặt dụng cụ đo thiết bị an toàn (van an toàn, ống thuỷ, rơ le áp suất…) nên giá thành cao; - Việc lắp đặt sửa chữa hệ thống cần người có kinh nghiệm chun mơn Ứng dụng thực tế: Việt nam số khách sạn đại sử dụng hệ thống cấp nhiệt sử dụng lò hơi, đặc biệt khách sạn qui mô lớn vừa Phần sau giới thiệu hệ thống cấp nhiệt sử dụng lò khách sạn Sheraton (Hà Nội) Hệ thống cấp nhiệt sử dụng thiết bị: - lò KEWANEE, lị có cơng suất 175 HP áp suất làm việc 150 PSI - 06 thiết bị trao đổi nhiệt (calorifier) - Các thiết bị phụ Mô tả hoạt động: hệ thống bao gồm vịng tuần hồn: Vịng tuần hồn 1: 03 lị (sử dụng nhiên liệu dầu DO), nước từ lò dẫn qua 06 thiết bị trao đổi nhiệt (calorifier), nước ngưng tụ 12 lại, truyền nhiệt cho nước lạnh sau nước ngưng tuần hồn trở lại bể thu hồi nước ngưng đồng thời bể nước cấp cho lị Vịng tuần hồn thứ 2: nước lạnh từ bể chứa nước qua 06 thiết bị trao đổi nhiệt, nhận nhiệt tăng nhiệt độ đạt đến 55 0C sau cung cấp cho phịng nơi có nhu cầu sử dụng nước nóng nhà bếp, shop coffee , nước cuối nhánh đường ống phân phối nước nóng bị giảm nhiệt độ xuống khoảng 40 đến 45 0C bơm tuần hoàn bơm trở lại thiết bị trao đổi nhiệt, nhận nhiệt tiếp tục vòng tuần hoàn Lượng nước cung cấp cho nhu cầu sử dụng nước nóng lượng nước tổn thất hệ thống lị nước nóng bổ sung từ bể chứa nước lạnh tịa nhà Ngồi ra, nước nóng sử dụng để sưởi ấm cho phòng mùa đơng cách đưa nước nóng qua dàn trao đổi nhiệt hệ thống lạnh đặt phòng 1.3 Hệ thống cấp nhiệt sử dụng nguồn cấp nhiệt bên (trung tâm nhiệt điện) Sơ đồ thường áp dụng cho nơi có nhu cầu sử dụng nhiệt lớn phải có trung tâm cấp nhiệt bên trung tâm nhiệt điện nhà máy sử dụng lò nhà máy sản xuất giấy, sản xuất đường, BNN nn ogh HMN GNBM BNl Hình 1.7: HMN: trích từ mạng nhiệt; OGH: ống góp hơi; NN: nước nóng GNBM: thiết bị gia nhiệt bề mặt; BNN: bể nước nóng; BNL: bể nước lạnh Cấu tạo: đường ống cấp từ bên ngoài, thiết bị gia nhiệt kiểu bề mặt, bể nước nóng, bể nước lạnh Mơ tả hoạt động: Hơi trích từ mạng nhiệt bên dẫn đến thiết bị gia nhiệt bề mặt để gia nhiệt cho nước lạnh nước hồi lên đến nhiệt độ yêu cầu (nước lạnh ống, nước ngồi ống) Nước nóng đưa đến bể nước nóng tiếp tục đưa đến hộ tiêu thụ Khi nhiệt độ nước nóng đường ống giảm xuống nhiệt độ cho phép cho quay lại gia nhiệt thêm qua đường hồi Hơi sau trao đổi nhiệt ngưng tụ lại thường xả bỏ ngồi mơi trường có lượng nhỏ, nhiệt độ thấp, chi phí đường ống lớn 13 Trong sơ đồ này, dẫn trích vào thiết bị gia nhiệt đặt bể nước nóng sơ đồ trung tâm cấp nhiệt sử dụng lò trao đổi nhiệt bề mặt Ưu điểm: - Đơn giản, dễ quản lí, việc thiết kế, chế tạo, lắp đặt khơng gặp khó khăn nhiều - Hiệu suất nhiệt cao; - Chất lượng nước đảm bảo mà không cần nồi đun; - Không cần cung cấp nhiên liệu nên việc vận hành tương đối đơn giản, chi phí vận hành thấp Nhược điểm: - Chỉ áp dụng với nơi có nguồn cấp nhiệt bên trạm cấp nhiệt trung tâm; - Phụ thuộc nhiều vào trung tâm cấp nhiệt bên công suất phạm vi dùng nhiệt nên khơng chủ động q trình hoạt động lúc cơng suất thay đổi theo nhu cầu hàng ngày Hệ thống khơng thích hợp sử dụng cho khách sạn, chung cư cao tầng 1.4 Hệ thống cấp nhiệt sử dụng thu lượng mặt trời a Thiết bị đun nước nóng lượng mặt trời tuần hồn tự nhiên có thiết bị đốt nóng bổ sung nuoc nong den ho tieu thu nuoc lanh dau vao Hình 1.8: Bộ thu; Bể chứa; Thiết bị đốt nóng bổ sung Cấu tạo: bao gồm thu lượng mặt trời, bể chứa nước nóng, thiết bị gia nhiệt bổ sung 14 Mô tả hoạt động: hệ thống tuần hoàn tự nhiên, bể chứa đặt cao thu Nước bên thu hấp thụ lượng mặt trời từ phẳng hấp thụ, làm cho nước nóng lên dẫn đến mật độ phân tử nước giảm, nước nhẹ chảy lên bể chứa Nước lạnh từ bể chứa chảy phần phía thu Vào ban đêm khơng có lượng mặt trời nên thu lạnh dẫn đến khơng có tuần hoàn nước hệ thống Bể chứa thường bảo ôn để hạn chế tổn thất nhiệt, từ nước nóng phân phối cho hộ tiêu thụ tuỳ theo nhu cầu sử dụng Có thể bố trí thêm thiết bị đốt nóng bổ sung để dự phịng mà nhiệt độ nước nóng cấp cho hộ tiêu thụ không đảm bảo ngày trời nhiều mây, có mưa ngày mùa đơng… b Thiết bị đun nước nóng lượng mặt trời tuần hồn cưỡng có thiết bị đốt nóng bổ sung nu'ớc nóng đến nơi tiêu thụ nu'óc lạnh vào Hỡnh 1.9: Bộ thu; Bể chứa; Thiết bị đốt nóng bổ xung Thiết bị điều khiển; Bơm; Van kiểm tra Cấu tạo: bao gồm thu lượng mặt trời, bể chứa nước nóng, thiết bị gia nhiệt bổ sung, bơm nước, thiết bị điều khiển Mô tả hoạt động: Nước lạnh từ bể nước bên đưa vào bể chứa Dưới tác dụng bơm 5, nước từ bể chứa đẩy lên thu nhận nhiệt từ nguồn lượng mặt trời làm cho nước nóng lên chảy bể chứa Từ nước phân phối cho hộ tiêu thụ tuỳ theo nhu cầu sử dụng Trên đường đến hộ tiêu thụ người ta lắp đặt thêm gia nhiệt nước bổ sung, dùng mà nhiệt độ nước nóng khơng đảm bảo nhu cầu hộ tiêu thụ Thiết bị điều khiển hệ thống lấy tín hiệu: từ thu 1, từ van 5, từ bể chứa Trong hệ thống này, không cần thiết đặt bể chứa cao thu hệ thống trang bị bơm nước tuần hồn, nhằm trì chế độ tuần hoàn nước thu 15 Ngoài người ta lắp đặt thêm van chiều để ngăn chặn tuần hoàn ngược nước tránh tổn thất nhiệt vào ban đêm thu Ưu điểm: - Chi phí vận hành thấp, khơng tiêu tốn nhiên liệu không gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt thích hợp khu vực Nam Trung Bộ Nam Bộ nơi có cường độ xạ mặt trời lớn, số nắng ngày cao Trung bình năm, m2 thiết bị đun nước nóng lượng mặt trời tiết kiệm khoảng 500-900 kWh điện tùy vùng Nhược điểm: - Chi phí đầu tư cao; - Chiếm diện tích mặt lớn; - Phụ thuộc nhiều vào thời tiết bên ngoài, đặc biệt thời tiết mùa đông miền Bắc nước ta Muốn khắc phục nhược điểm thời tiết cần sử dụng thiết bị gia nhiệt bổ sung - Hệ thống phù hợp với hộ tiêu thụ nhỏ gia đình, nhà nghỉ khơng phù hợp với cơng trình lớn khách sạn biệt thự lượng nước nóng cung cấp không lớn - Hệ thống cung cấp nhu cầu nước nóng, khơng đáp ứng nhu cầu nhiệt cao cấp khác dùng để sấy sưởi, xông Theo khảo nghiệm Trung tâm nghiên cứu lượng – trường đại học Bách Khoa Hà Nội m² phẳng thu lượng thu được: 100 lít nước nóng nhiệt độ 700C ngày nắng gắt, 500C ngày nắng trung bình 40 – 45 0C ngày nắng yếu Vì nhu cầu nước nóng khách sạn thường tập trung vào mùa đông, ngày nắng yếu Giả sử ngày đó, nhiệt độ nước nóng gia nhiệt tới 400C, nhiệt độ nước tắm khách sạn Theo tính tốn cho sơ đồ cấp nhiệt sử dụng lị nước nóng hay lị trên, lượng nước nóng 400C cần cung cấp cho 100 phòng khách sạn 14400 lít Như vậy, diện tích phẳng thu lượng mặt trời để đáp ứng toàn nhu cầu nước nóng 100 phịng : 14400/100 = 144 (m2) Tuy nhiên, thực tế người ta cho nước gia nhiệt tới nhiệt độ yêu cầu (800C) cách cho nước gia nhiệt qua nhiều cấp sử dụng phẳng thu lượng mặt trời dùng thiết bị gia nhiệt bổ sung điện 16 1.5 Sơ đồ hệ thống cấp nhiệt tận dụng nhiệt thải từ bình ngưng hệ thống lạnh điều hịa khơng khí BNN BNL nh nt tl mn bh Hình 1.10: BNN: bể nước nóng; BNL: bể nước lạnh; NH: nước hồi MN: máy nén; BH: dàn bay hơi; NT: bình ngưng tụ; TL: tiết lưu Cấu tạo: bể nước nóng, bể nước lạnh, hệ thống máy lạnh với bình ngưng giải nhiệt nước Mô tả hoạt động : hệ thống tận dụng nhiệt thải bình ngưng hệ thống lạnh điều hồ khơng khí để gia nhiệt cho nước Nước lạnh từ bể nước lạnh dẫn qua bình ngưng tụ nhận nhiệt để tăng nhiệt độ tới giá trị yêu cầu Nước nóng đưa tới bể nước nóng từ đưa đến hộ tiêu thụ nhiệt Khi nhiệt độ đường ống giảm xuống nhiệt độ cho phép thi cho quay trở lại gia nhiệt thêm bình ngưng tụ qua đường hồi Ưu điểm: - Tiết kiệm lượng, không gây ô nhiễm môi trường; - Cấu tạo tương đối đơn giản, dễ thiết kế, chế tạo, lắp đặt vận hành; - Hiệu suất hệ thống không cao lại tận dụng nguồn nhiệt thải hệ thống lạnh điều hịa khơng khí, hiệu sử dụng lượng tăng lên - Chi phí đầu tư lắp đặt cho hệ thống thấp, chi phí cho nhiên liệu, vận hành mức thấp Nhược điểm: - Không đáp ứng nhu cầu sử dụng nhiệt cao cấp cho xông hơi, sấy sưởi mà cung cấp nước nóng; - Cơng suất hệ thống không lớn, phù hợp với khách sạn vừa nhỏ; - Hoạt động hệ thống phụ thuộc nhiều vào hoạt động hệ thống lạnh điều hịa khơng khí Vào mùa đơng, hệ thống điều hồ khơng khơng hoạt động mà 17 có hệ thống lạnh khó khăn việc đun nước nóng Khi phải lắp đặt thêm thiết bị gia nhiệt bổ sung, làm tăng giá thành đầu tư vận hành Mặc dù vậy, việc nghiên cứu tận dụng nhiệt thải bình ngưng hệ thống lạnh điều hịa khơng khí, sử dụng bơm nhiệt với mơi chất tải nhiệt có nhiệt độ ngưng tụ cao vấn đề cần nghiên cứu xem xét ưu điểm tiết kiệm lượng, không gây ô nhiễm môi trường 1.6 Hệ thống cấp nhiệt sử dụng nguồn điện Trong hệ thống này, việc cấp nhiệt cho hộ tiêu thụ, ví dụ phòng nghỉ khách sạn, thực thiết bị đun nước nóng điện (bình nóng lạnh) Thơng thường phịng lắp đặt bình nóng lạnh Ưu điểm: - Phổ biến thị trường; - Hiệu suất chuyển đổi lượng cao, gọn nhẹ, dễ bố trí lắp đặt, an tồn khơng gây ô nhiễm môi trường, vận hành dễ dàng; - Chi phí đầu tư lắp đặt thiết bị đun nước nóng điện thấp so với sơ đồ cấp nhiệt trung tâm sử dụng lị cơng nghiệp, sử dụng thiết bị thu lượng mặt trời Nhược điểm: - Chi phí điện cao nhiều so với hệ thống khác; - Đòi hỏi chi phí phụ trợ việc nâng cao cơng suất hệ thống cấp điện trạm biến áp, máy phát bù, đường dây, thiết bị bảo vệ an toàn, - Hoạt động phụ thuộc nhiều vào điện lưới Xét mặt tiêu thụ lượng, hệ thống có nhiều nhược điểm so với hệ thống cấp nhiệt khác Tuy nhiên Việt Nam hệ thống lại phổ biến, nhà qui mô vừa nhỏ Một lý quan trọng hệ thống đơn giản, dễ vận hành Đối với tồ nhà qui mơ lớn xây dựng tồ nhà cải tạo khơng nên sử dụng hệ thống Thay vào nên sử dụng hệ thống cấp nhiệt tập trung sử dụng lượng sơ cấp hệ thống cấp nhiệt sử dụng lị hơi, bình đun nước nóng sử dụng lượng mặt trời, 1.7 Hệ thống cấp nhiệt tích hợp Cấu tạo: hệ thống tích hợp hệ thống cấp nhiệt sử dụng lị bình đun nước nóng sử dụng lượng mặt trời Với cấu tạo vậy, hệ thống đảm bảo thoả mãn nhu cầu nhiệt khác nhà cấp nước nóng cho phịng nghỉ, cung cấp cho mát xa, giặt là, đồng thời hệ thống tận dụng nguồn lượng mặt trời, giảm tiêu hao lượng 18