Luận văn thạc sĩ Công nghệ nhiệt: Nghiên cứu các giải pháp cung cấp nước nóng mặt trời cho các khu nghỉ dưỡng cao cấp tại Việt Nam

Thông số khảo sát hệ thống nước nóng NLMT dân dụng Bảng 6.1: Các chi phí đầu tư cơ bản cho hệ thống đun nước bằng năng lượng mặt trời, công suất 15000lit/ngày Bảng 6.2: Các chi phí đầu t

Trang 1

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

NGUYỄN VĂN QUYẾT

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP CUNG CẤP NƯỚC NÓNGMẶT TRỜI CHO CÁC KHU NGHỈ DƯỠNG CAO CẤP TẠI

VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học:GS.TS LÊ CHÍ HIỆP

2 Thư ký : TS Trần Văn Hưng

3 Ủy viên – Phản biện 1: TS Hà Anh Tùng4 Ủy viên – Phản biện 2: TS Nguyễn Thế Bảo5 Ủy viên: TS Tạ Đăng Khoa

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyênngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

Trang 3

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

I TÊN ĐỀ TÀINGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP CUNG CẤP NƯỚC NÓNG MẶT TRỜICHO CÁC KHU NGHỈ DƯỠNG CAO CẤP TẠI VIỆT NAM

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

- Nghiên cứu các giải pháp cung cấp nước nóng mặt trời ở điều kiện thời tiết ViệtNam, dựa trên các công trình nghiên cứu đã có

- Phân tích ưu nhược điểm của một số phương pháp sản xuất nước nóng hiện tại

- Áp dụng cơ sở lý thuyết để tính toán các thông số cho các phương pháp sảnxuất nước nóng khác nhau cho một công trình cụ thể

- Đo đạc thực tế một số hệ thống sản xuất nước nóng đang được áp dụng để có

cái nhìn bao quát và thực tế hơn đối với các giải pháp đề xuất

- Nghiên cứu xây dựng phần mềm để tính toán các thông số cho các phương phápsản xuất nước nóng để từ đó giúp chúng ta có cái nhìn cụ thể hơn và có thể sosánh thông số của các phương án với nhau

- Phân tích, so sánh, đánh giá hiệu quả kinh tế-kỹ thuật của từng phương án, từđó đề xuất một số phương án sản xuất nước nóng mặt trời phù hợp với từng

Tp HCM, ngày 05 tháng 12 năm 2016

Trang 4

và hạn chế thấp nhất sự phát thải khí CO2ra ngoài môi trường đúng với tiêu chí

của một “công trình xanh”

- Rút ra kết luận và kiến nghị

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 04/07/2016IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 04/12/2016V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1: GS.TS LÊ CHÍ HIỆP

ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ

Trang 5

Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:

 Cán bộ hướng dẫn: GS.TS LÊ CHÍ HIỆP, đã đưa ra định hướng cho học viên tiếp

cận đề tài “Nghiên cứu các giải pháp cung cấp nước nóng mặt trời cho các khunghỉ dưỡng cao cấp tại Việt Nam” Trong quá trình thực hiện luận văn, thầy đãquan tâm, chia sẻ, sửa chữa, đóng góp ý kiến kịp thời và giúp đỡ học viên hoànthành các nội dung nghiên cứu trong luận văn

 Xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô trong bộ môn Công nghệ Nhiệt lạnh –Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM đã tận tâm truyền đạt kiến thức cũng như

kinh nghiệm trong suốt quá trình học viên học tập và nghiên cứu tại trường

 Cảm ơn gia đình đã tạo điều kiện thuận lợi về thời gian, vật chất, chia sẻ, động

viên học viên trong suốt thời gian qua

 Các bạn bè thân thiết, đồng nghiệp đã tạo điều kiện giúp đỡ để học viên hoànthành các đo đạc thực nghiệm trong luận văn

Học viên

NGUYỄN VĂN QUYẾT

Trang 6

Luận văn “Nghiên cứu các giải pháp cung cấp nước nóng mặt trời cho các khu nghỉ

dưỡng cao cấp tại Việt Nam” sẽ bao gồm những nội dung như sau: Tổng quan về nhu cầu sử dụng nước nóng cũng như hiện trạng sử dụng năng

lượng cho quá trình sản xuất nước nóng ở Việt Nam cũng như các nước trên thế

giới

 Phân tích ưu nhược điểm của một số phương pháp sản xuất nước nóng hiện tại. Áp dụng cơ sở lý thuyết để tính toán kỹ thuật cũng như kinh tế cho các phương án

sản xuất nước nóng khác nhau cho một công trình cụ thể

 Đo đạc thực tế một số hệ thống sản xuất nước nóng đang được áp dụng để có cái

nhìn bao quát và thực tế hơn đối với các giải pháp đề xuất

 Nghiên cứu xây dựng chương trình phần mềm để tính toán và kiểm tra các thông

số về kinh tế, kỹ thuật cho các phương án sản xuất nước nóng

 Phân tích, so sánh, đánh giá hiệu quả kinh tế-kỹ thuật của từng phương án, từ đóđề xuất một số phương án sản xuất nước nóng mặt trời phù hợp với từng vùng và

từng công trình, khả thi với nhà đầu tư, đảm bảo tiết kiệm năng lượng và hạn chếthấp nhất sự phát thải khí CO2 ra ngoài môi trường đúng với tiêu chí của một“công trình xanh”

ABSTRACT

The thesis: “The research of solutions on providing hot-water using solar energy forhigh-end resorts in Vietnam” includes the following contents:

 An overview of the demand of hot water usage as well as the current usage of

energy for the production of hot water in Vietnam and in countries around theworld

 Analysing the advantages and disadvantages of some current producing methods

of hot water

Trang 7

parameters as well as economics parameters, used for the different hot-waterproducing systems in reality.

 Taking the precise measurements of some hot-water producing systems in order

to have an more realistic overview and on the proposed solutions

 Study to design software programs in order to calculate and check economic and

technical parameters of the hot-water producing solutions

 Analysing, comparing and evaluating the technical and economic efficiency of

each method so as to propose some hot-water producing solutions which aresuitable, feasible with investors, ensure to save energy and minimize CO2emissions into the environment, match with the criteria of "the Green Building"

Trang 8

Học viên xin cam đoan rằng những nội dung kiến thức và các số liệu đo đạcthực nghiệm được trình bày trong luận văn này là do học viên tìm hiểu, nghiên cứu

và đo đạc được trên hệ thống thực tế

Phần mềm tính toán mô phỏng do chính học viên xây dựng với những kiếnthức đã có, không sao chép từ bất kỳ phần mềm nào đã có

Trong quá trình làm luận văn, học viên có sử dụng một số nguồn tài liệu củacác tác giả khác ở Việt Nam cũng như trên thế giới, nhưng có trích dẫn nguồn gốc rõràng

Học viên

Nguyễn Văn Quyết

Trang 9

DỤNG TRONG LUẬN VĂN1 CHỮ VIẾT TẮT

NLMT: Năng lượng mặt trời

CFP: Copper Flat Plate, tấm phẳng đồng

HP: Heat pump, bơm nhiệt

COP: Coefficient Of Performance, hệ số hiệu quả

PB: Payback, thời gian hoàn vốn

NPV: Net Present Value, giá trị hiện tại thuần

IRR: Internal Rate of Return, tỷ suất hoàn vốn nội bộ

PA: Phương án

2 CÁC KÝ HIỆU, Ý NGHĨA VÀ ĐƠN VỊ ĐO

Qk Nhiệt lượng hữu ích mà nước nhận được tại dàn ngưng W

Qo Nhiệt lượng mà môi chất hấp thụ được tại dàn collector W

q0 Nhiệt lượng mà môi chất hấp thụ trên một đơn vị diện tích collector W/m2

β Góc nghiêng collector

α Hệ số hấp thụ của collector/dàn bay hơi

qL Tổn thất nhiệt trên một đơn vị diện tích collector W/m2

ε Hệ số phát xạ của collector

Trang 10

Ta Nhiệt độ môi trường không khí xung quanh K

qe Sự chênh lệch giữa năng lượng phát xạ trên một đơn vị diện tích từ vật đen ởnhiệt độ môi trường không khí xung quanh và năng lượng phát xạ từ bầu trời W/m2

Ts Nhiệt độ hiệu dụng của bầu trời khi giả định bầu trời là vật đen tuyệt đối, K

Tdp Nhiệt độ đọng sương của không khí ứng với nhiệt nhiệt độ môi trường, K

U Tổng hệ số tổn thất nhiệt từ collector/dàn bay hơi tới môi trường không khí

hw Hệ số truyền nhiệt đối lưu cưỡng bức do tác động của gió trên bề mặt

S Sự chênh lệch giữa bức xạ mặt trời được hấp thụ bởi collector trên một đơn vịdiện tích và tổng bức xạ nhiệt bị tổn thất từ bề mặt collector W/m2

F’ Hệ số hiệu quả của collector/dàn bay hơi

Trang 11

hif Hệ số tỏa nhiệt đối lưu giữa tấm và ống W/m2.độ

η Hiệu suất collector

Hình 1.3 Tỷ lệ sử dụng năng lượng cho việc sản xuất nước nóng trong các Siêu thị ở

Canada qua các năm

Hình 1.4 Mức tiêu hao năng lượng cho 1 hộ gia đình tại Nhật Bản năm 2009

Hình 1.5 Tỷ lệ tiêu hao năng lượng ở quy mô dân dụng và khách sạn ở Việt namHình 1.6 Hệ thống đun nước nóng năng lượng mặt trời tại Furama Resort

Hình 1.7 Bể bơi dùng bơm nhiệt để sản xuất nước nóng tại khu nghĩ dưỡng cao cấpAna Mandara ở Đà Lạt

Trang 12

Hình 1.9 Cấu tạo bồn nước nóng năng lượng mặt trời

Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống nước nóng NLMT dân dụng

Hình 1.11 Hệ thống cung cấp nước nóng NLMT hệ Hiline Solar Water Heating

Hình 1.12 Hệ thống cung cấp nước nóng NLMT hệ Loline Solar Water Heating

Hình 1.13 Nguyên lý hoạt động của Bơm nhiệt

Hình 1.14 Bơm nhiệt tiết kiệm điện

Hình 1.15 Sơ đồ nguyên lý hệ thống năng lượng mặt trời và bơm nhiệt kết hợp songsong

Hình 1.16 Sơ đồ nguyên lý hệ thống năng lượng mặt trời và bơm nhiệt kết hợp giántiếp

Hình 1.17 Sơ đồ nguyên lý hệ thống năng lượng mặt trời và bơm nhiệt kết hợp trựctiếp

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý bơm nhiệt cung cấp nước nóng

Hình 2.5 Đồ thị T-s của hệ thống năng lượng mặt trời và bơm nhiệt kết hợp trực tiếp

Hình 2.6 Biểu đồ thể hiện phần trăm các loại collector/thiết bị bay hơi được sử dụngtrong hệ thống bơm nhiệt sử dụng năng lượng mặt trời

Hình 2.7 Cấu hình hệ thống năng lượng mặt trời và bơm nhiệt kết hợp trực tiếp đểsản xuất nước nóng

Trang 13

Hình 3.2 Thông số kỹ thuật của bơm nhiệt SolarBK

Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý kết nối hệ thống bơm nhiệt làm nước nóng

Hình 3.4 Sơ đồ hệ thống nước nóng NLMT kết hợp với bình đun điện

Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý hệ thống NLMT kết hợp bơm nhiệt kiểu trực tiếp

Hình 3.6 Chu trình làm việc biểu diễn trên đồ thị T-s và LogP-i

Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý hệ thống NLMT kết hợp bơm nhiệt kiểu gián tiếp

Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý hệ thống NLMT kết hợp bơm nhiệt kiểu song song 1

Hình 3.9 Sơ đồ kết nối hệ thống NLMT kết hợp bơm nhiệt kiểu song song 1

Hình 3.10 Sơ đồ nguyên lý hệ thống NLMT kết hợp bơm nhiệt kiểu song song 2

Hình 3.11 Thông số Bình nóng lạnh Ariston SLIM 30L QH

Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống sản xuất nước nóng NLMT kết hợp bơm nhiệtkiểu song song (Khách sạn GreenWorld Nha Trang)

Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống sản xuất nước nóng sử dụng bơm nhiệt

Hình 4.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống sản xuất nước nóng sử dụng bơm nhiệt (Kháchsạn Liberty Central Nha Trang)

Hình 4.4 Sơ đồ nguyên lý hệ thống sản xuất nước nóng sử dụng NLMT (dân dụng)

Hình 5.1 MATLAB desktop

Hình 5.2 Cửa sổ Workspace

Hình 5.3 m-file editor

Hình 5.4 Giao diện tính toán nhiệt tổng

Hình 5.5 Giao diện lựa chọn các phương án

Trang 14

Hình 5.7 Giao diện tab “CẤP NƯỚC NÓNG DÙNG BƠM NHIỆT”

Hình 5.8 Giao diện tab “DÙNG NLMT KẾT HỢP ĐIỆN TRỞ”

Hình 5.9 Giao diện tab “DÙNG NLMT KẾT HỢP BƠM NHIỆT KIỂU TRỰCTIẾP”

Hình 5.10 Giao diện tab “DÙNG NLMT KẾT HỢP BƠM NHIỆT KIỂU SONG

SONG 1”

Hình 5.11 Giao diện tab “DÙNG NLMT KẾT HỢP BƠM NHIỆT KIỂU SONGSONG 2”

Hình 5.12 Giao diện tab “DÙNG BÌNH ĐUN ĐIỆN TRỰC TIẾP”

Hình 5.13 Thông số đầu vào và tính toán nhiệt tổng ở Green World Nha Trang

Hình 5.14 So sánh thực tết cà kết quả từ phần mềm ở Green World Nha Trang

Hình 5.15 Thông số đầu vào và tính toán nhiệt tổng ở Liberty Central Nha Trang

Hình 5.14 So sánh thực tết cà kết quả từ phần mềm ở Liberty Central Nha Trang

BẢNG

Bảng 1.1: Lượng bức xạ mặt trời trung bình tại một số vùng miền trong nước

Bảng 2.1 Mức phụ tải nhiệt cho sinh hoạt

Bảng 2.2 Hệ số sử dụng đồng thời k

Bảng 2.3 Dải công suất bơm tiêu chuẩn

Bảng 2.4 Hệ số COP của các môi chất theo nhiệt độ ngưng tụ

Bảng 2.5 Công nén riêng lmn(kJ/kg) của các môi chất theo nhiệt độ ngưng tụ

Bảng 2.6 Hệ số COP của các môi chất theo nhiệt độ bay hơi

Trang 15

Bảng 2.8 Các thông số đặc trưng theo các loại môi chất lạnh

Bảng 3.1 Diện tích các hạng mục của khu Resort

Bảng 3.2 Hạng mục trong khách sạn được khảo sát

Bảng 3.3 Nhu cầu sử dụng nước nóng trong khách sạn được khảo sát

Bảng 3.4 Thông số các điểm nút của chu trình

Bảng 4.1 Nhu cầu nước nóng của khách sạn GreenWorld Nha Trang, tháng 3.2016

Bảng 4.2 Nhiệt độ nước vào – ra khỏi bồn chứa

Bảng 4.3 Thông số khảo sát hệ thống nước nóng NLMT dân dụng

Bảng 6.1: Các chi phí đầu tư cơ bản cho hệ thống đun nước bằng năng lượng mặt

trời, công suất 15000lit/ngày

Bảng 6.2: Các chi phí đầu tư cơ bản cho hệ thống đun nước bằng bơm nhiệt, công

Bảng 6.6: Các chi phí đầu tư cơ bản cho hệ thống đun nước bằng NLMT kết hợp điện

trở, công suất 15000lit/ngày

Bảng 6.7: Các chi phí đầu tư cơ bản cho hệ thống đun nước bằng bình nước nóngđiện, công suất 15000lit/ngày

Bảng 6.8: Bảng chi phí và thu nhập cơ bản của từng phương án

Trang 16

Bảng 6.10: Thông số kinh tế của phương án.

Bảng 6.11: Bảng số liệu tính toán NPV và IRR của phương án 1

Bảng 6.18 Chỉ số NPV và IRR của các dự án khả thi

Bảng 6.19 Lượng phát thải khí CO2ra ngoài môi trường của các phương án

BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 4.1 Nhu cầu nước nóng của khách sạn GreenWorld Nha Trang

Biểu đồ 4.2 Nhiệt độ nước vào – ra khỏi bồn chứa,

Biểu đồ 4.3 Nhiệt lượng cấp vào hệ thống kWh/ngày

Biểu đồ 4.4 Mức tiêu thụ điện năng của hệ thống

Biểu đồ 4.5 Nhiệt lượng được tạo ra từ hệ thống

Biểu đồ 4.6 Tỷ lệ tiêu hao điện năng của hệ thống so với hệ thống dùng điện trở

Biểu đồ 4.7 Nhiệt độ nước nóng trong bồn NLMT

Biểu đồ 6.1 So sánh lượng phát thải CO2của 7 phương án sản xuất nước nóng

Trang 17

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích của đề tài 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4 Tính cấp thiết của đề tài 3

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4

6 Phương pháp nghiên cứu 4

7 Giới hạn của đề tài nghiên cứu 5

8 Cấu trúc của luận văn 5

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG NGUỒN NĂNG LƯỢNGCŨNG NHƯ CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT NƯỚC NÓNG 6

1.1 Tổng quan về vấn đề sản xuất nước nóng trên thế giới và trong khu vực 6

1.2 Tình hình về vấn đề sản xuất nước nóng tại Việt Nam 10

1.3 Một số phương pháp sản xuất nước nóng tiết kiệm năng lượng 14

1.3.1 Năng lượng mặt trời 14

1.3.1.1 Nguyên lý hoạt động 14

1.3.1.2 Hệ thống Hiline Solar Water Heating System 16

1.3.1.3 Hệ thống Loline Solar Water Heating System 17

1.3.2 Bơm nhiệt 18

1.3.2.1 Nguyên lý hoạt động 18

1.3.2.2 Ưu tính – nhược điểm 19

1.3.3 Năng lượng mặt trời kết hợp bơm nhiệt 20

1.3.3.1 Hệ thống năng lượng mặt trời và bơm nhiệt kết hợp song song 20

1.3.3.2 Hệ thống năng lượng mặt trời và bơm nhiệt kết hợp gián tiếp 21

1.3.3.3.Hệ thống năng lượng mặt trời và bơm nhiệt kết hợp trực tiếp 21

1.4 Tiềm năng nguồn năng lượng mặt trời tại Việt Nam 22

Trang 18

2.1 Công thức tính toán 25

2.1.1 Tính toán nhiệt 25

2.1.2 Phương án đun nước bằng bơm nhiệt 27

2.1.3 Phương án đun nước bằng năng lượng mặt trời 28

2.2 Lý thuyết về bơm nhiệt làm nước nóng 29

2.2.1 Sơ đồ nguyên lý, đồ thị và nguyên lý làm việc 29

2.2.1.1 Sơ đồ nguyên lý 29

2.2.1.2 Đồ thị T-s và logP-i 29

2.2.1.3 Nguyên lý làm việc lý thuyết 29

2.2.2 Tính toán bơm nhiệt làm nước nóng 30

2.2.3 Tính toán chu trình 30

2.2.4 Phương trình cân bằng nhiệt 30

2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất bơm nhiệt 31

2.2.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ ngưng tụ 31

2.2.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ bay hơi 32

2.3 Lý thuyết về năng lượng mặt trời làm nước nóng 34

2.3.1 Tính toán sơ bộ hệ thống NLMT 34

2.3.2.1 Dữ liệu đầu vào phục vụ công tác thiết kế, lắp đặt thiết bị 34

2.3.2.2 Tính toán xác định diện tích của bộ thu nhiệt 35

2.3.2 Lý thuyết của loại collector kiểu tấm phẳng 36

2.4 Năng lượng mặt trời kết hợp bơm nhiệt làm nước nóng 40

2.4.1 Hệ thống năng lượng mặt trời và bơm nhiệt kết hợp song song để sảnxuất nước nóng 40

2.4.2 Hệ thống năng lượng mặt trời và bơm nhiệt kết hợp gián tiếp để sảnxuất nước nóng 41

2.4.3 Hệ thống năng lượng mặt trời và bơm nhiệt kết hợp trực tiếp 42

Trang 19

NÓNG 50

3.1 Đề xuất một số phương án khả thi hiện tại 50

3.2 Giới thiệu về công trình được khảo sát, tính toán 50

3.3 Thu thập số liệu liên quan tại vị trí khảo sát 51

3.4 Đặt vấn đề bài toán 53

3.5 Tính toán các phương án 54

3.5.1 Tính toán nhiệt sơ bộ cho địa điểm khảo sát 54

3.5.2 Phương án sử dụng năng lượng mặt trời 55

3.5.3 Phương án sử dụng bơm nhiệt 57

3.6 Giải pháp kết hợp 58

3.6.1 Phương án sử dụng NLMT kết hợp với điện trở 58

3.6.2 Phương án sử dụng NLMT kết hợp Bơm nhiệt kiểu trực tiếp 61

3.6.3 Phương án sử dụng NLMT kết hợp Bơm nhiệt kiểu gián tiếp 67

3.6.4 Phương án sử dụng NLMT kết hợp Bơm nhiệt kiểu song song l 67

3.6.5 Phương án sử dụng NLMT kết hợp Bơm nhiệt kiểu song song 2 70

3.7 Phương án sử dụng bình đun điện 72

CHƯƠNG IV KẾT QUẢ KHẢO SÁT VÀ SỐ LIỆU ĐO ĐẠC MỘT SỐ CÔNGTRÌNH SỬ DỤNG NƯỚC NÓNG MẶT TRỜI 74

4.1 Khách sạn GreenWorld Nha Trang – 4 sao 74

4.1.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống “NLMT kết hợp Bơm nhiệt song song” 74

4.1.2 Số liệu đã khảo sát 74

4.1.3 Thuyết minh hệ thống 75

4.1.4 Một số kết quả đo đạc thực tế 76

4.2 Khách sạn Liberty Central Nha Trang – 4 sao 81

4.2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống sử dụng bơm nhiệt làm nước nóng 81

4.2.2 Số liệu khảo sát thực tế 81

4.3 Công trình sử dụng nước nóng NLMT 82

4.3.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống nước nóng sử dụng NLMT (dân dụng) 82

Trang 20

5.1 Giới thiệu về phần mềm Matlab 84

5.2 Một số thành phần chính của Matlab 85

5.3 Giao diện và cách sử dụng chương trình mô phỏng 88

5.3.1 Phần tính toán nhiệt tổng 88

5.3.2 Phần các Tab tính toán cho từng phương án 89

5.3.2.1 Tab “CẤP NƯỚC NÓNG DÙNG NĂNG LƯỢNG MẶTTRỜI” 89

5.3.2.2 Tab “CẤP NƯỚC NÓNG DÙNG BƠM NHIỆT” 91

5.3.2.3 Tab “CẤP NƯỚC NÓNG DÙNG NLMT KẾT HỢP ĐIỆNTRỞ” 92

5.3.2.4 Tab “CẤP NƯỚC NÓNG DÙNG NLMT KẾT HỢP BƠMNHIỆT TRỰC TIẾP” 93

5.3.2.5 Tab “DÙNG BƠM NHIỆT KẾT HỢP NLMT KIỂU SONGSONG 1” 94

5.3.2.6 Tab “DÙNG BƠM NHIỆT KẾT HỢP NLMT KIỂU SONGSONG 2” 95

5.3.2.7 Tab “DÙNG BÌNH NƯỚC NÓNG TRỰC TIẾP” 96

5.4 Kiểm tra một vài thông số từ phần mềm so với đo đạc thực tế 96

5.4.1 Kiểm tra thông số ở khách sạn Green World Nha Trang – 4 sao 96

5.4.2 Kiểm tra thông số ở khách sạn Liberty Central Nha Trang – 4 sao 97

Trang 21

THẢI CO2CỦA CÁC PHƯƠNG ÁN 99

6.1 Phân tích tính kinh tế 99

6.2 Các chi phí đầu tư cơ bản 99

6.2.1 Phương án sử dụng NLMT 99

6.2.2 Phương án sử dụng Bơm nhiệt 100

6.2.3 Phương án sử dụng NLMT kết hợp bơm nhiệt kiểu trực tiếp 101

6.2.4 Phương án sử dụng NLMT kết hợp bơm nhiệt kiểu song song 1 102

6.2.5 Phương án sử dụng NLMT kết hợp bơm nhiệt kiểu song song 2 103

6.2.6 Phương án sử dụng NLMT kết hợp điện trở 104

6.2.7 Phương án sử dụng bình đun điện 105

6.3 Phân tích tính kinh tế khả thi của các phương án 106

6.4 Mức độ phát thải CO2của từng phương án 113

CHƯƠNG 7 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 115

7.1 Kết luận 115

7.2 Kiến nghị 117

Tài liệu tham khảo 119

Trang 22

MỞ ĐẦU1 Lý do chọn đề tài

Năng lượng có vai trò rất quan trọng trong đời sống sinh hoạt và sản xuất

Những hệ quả nghiêm trọng do các cuộc khủng hoảng năng lượng gây ra trong lịchsử đã cho thấy tầm quan trọng của năng lượng đối với cuộc sống của con người.Giá

năng lượng tác động mạnh tới mọi hoạt động kinh tế - xã hội Gần đây có thể thấy

mỗi khi xăng dầu tăng giá, một loạt các hàng hóa, dịch vụ khác tăng giá theo

Việt Nam là nước sử dụng năng lượng chưa hiệu quả, lại phụ thuộc phần lớnvào nguồn nhập khẩu xăng, dầu nên nền kinh tế bị tác động rất lớn bởi những biến

động về năng lượng trên thế giới

Việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả sẽ góp phần giảm chi phí đầu

tư, tăng lợi nhuận, cải thiện môi trường làm việc, tăng khả năng cạnh tranh, bảo vệ

nguồn tài nguyên, bảo vệ môi trường

Ngày nay, nhu cầu tiêu thụ năng lượng ở nước ta đang gia tăng mạnh mẽ,trong bối cảnh đang phải phấn đấu vượt qua những thách thức to lớn về nguy cơhủy hoại môi trường, nguồn tài nguyên năng lượng truyền thống (than, dầu khí,thủy điện) ngày càng khan hiếm, thì chủ đề “tiết kiệm năng lượng” có ý nghĩa vôcùng quan trọng

Có thể khẳng định rằng, tiết kiệm năng lượng là tất yếu, sẽ là giải pháp lựachọn ưu tiên hàng đầu cho các nhà đầu tư bởi vì những lợi ích mà nó mang lại: chiphí vận hành thấp, hiệu quả cao, đặc biệt nó đáp ứng được tiêu chí trong chính sáchphát triển bền vững

Vậy, một doanh nghiệp nào đó phải làm gì để bằng một cách nào đó có thể

đánh giá được tình hình sử dụng năng lượng tại doanh nghiệp của mình có hiệu quả

hay không, từ đó tìm ra các phương án thay thế hoặc chuyển đổi kết hợp nhằm mục

đích cuối cùng là “tiết kiệm năng lượng” hiệu quả cho doanh nghiệp của mình Đây

là một việc làm rất cần thiết đối với bất kỳ doanh nghiệp nào hiện nay

Trang 23

Mặt khác, tiết kiệm năng lượng là tiêu chí quan trọng của “công trình xanh”.

Theo xu hướng của thế giới thì du lịch gắn liền với thiên nhiên và hướng đến xu thế“du lịch xanh” Nắm bắt được xu hướng phát triển của thế giới nên nhiều khách sạn,

khu nghỉ dưỡng cao cấp của Việt Nam nói chung đã chọn và định hướng cho mình

theo con đường du lịch xanh, nhằm thân thiện với môi trường, tiết kiệm năng lượng

nói chung và tiết kiệm điện nước nói riêng

Hiện nay, việc sản xuất nước nóng dùng năng lượng mặt trời nhằm tiết kiệm

năng lượng cũng như bảo vệ môi trường đang dần được các doanh ngiệp cũng như

hộ gia đình quan tâm hơn để đưa vào sử dụng, tuy nhiên vẫn chiếm tỷ lệ khá thấp sovới các phương pháp khác, mà lý do chủ yếu là do giá thành đầu tư ban đầu cao vàhoạt động không ổn định theo mùa trong năm, cũng như chịu ảnh hưởng nhiều bởiyếu tố thời tiết và vùng miền

Vài năm trở lại đây, việc nghiên cứu để tìm ra phương án cung cấp nước nóng

nào tốt nhất cả về mặt kinh tế và kỹ thuật vẫn đang tiếp diễn, đặc biệt là việc kếthợp giữa năng lượng mặt trời với một nguồn năng lượng khác đang được quan tâm

Với tất cả những yếu tố trên đã đưa tác giả đến việc chọn hướng đề tài nhằm

đề xuất một số giải pháp khả thi nhất cả về mặt kinh tế, kỹ thuật, và cả về việc giảm

ô nhiễm môi trường trong việc cung cấp nước nóng cho các khu nghỉ dưỡng cao cấpnói chung tại Việt Nam Cụ thể là “Nghiên cứu các giải pháp cung cấp nướcnóng mặt trời cho các khu nghỉ dưỡng cao cấp tại Việt Nam”.

2 Mục đích của đề tài

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết liên quan đến việc cung cấp nước nóng mặt trời ở

điều kiện thời tiết Việt Nam, dựa trên các công trình nghiên cứu đã có

- Đo đạc thực tế thông số cần thiết của một số hệ thống sản xuất nước nóngđang được sử dụng, từ đó kiểm nghiệm, xử lý số liệu thành dạng bảng và biểuđồ so sánh

Trang 24

- Tính toán lý thuyết hệ thống sản xuất nước nóng bằng nhiều phương án khácnhau cho công trình cụ thể khảo sát, có so sánh các thông số về kỹ thuật, kinhtế, sự phát thải khí CO2giữa các phương án.

- Xây dựng chương trình tính toán mô phỏng bằng phần mềm Matlab, từ đó tínhtoán kiểm nghiệm các các kết quả đã tính toán lý thuyết và đã đo đạc thực tế

- So sánh hiệu quả kinh tế - kỹ thuật, mức độ phát thài CO2của các hệ thống sảnxuất nước nóng mặt trời với một số phương pháp sản xuất nước nóng khác Từ

đó có những kiến nghị, đề xuất cho từng phương án

3 Đối tượng và Phạm vi nghiên cứua Đối tượng nghiên cứu

- Các khu nghỉ dưỡng, khách sạn cao cấp tại Việt Nam

b Phạm vi nghiên cứu

- Các giải pháp nước nóng mặt trời

4 Tính cấp thiết của đề tài

- Hiện nay, bài toán tiết kiệm và sử dụng hiệu quả năng lượng nói chung, trong đóviệc tiết kiệm và sử dụng hiệu quả năng lượng ở hạng mục cung cấp nước nóng nóiriêng, cũng như vấn đề giảm phát thải khí CO2ra ngoài môi trường khiến cho nhiềunhà đầu tư còn đang phân vân lựa chọn và đưa ra quyết định sao cho hợp lý và đạtđược hiệu quả cao, theo tiêu chí của “công trình xanh”

- Việc cung cấp nước nóng bằng phương án nào thì hợp lý nhất cả về mặt kinh tế,kỹ thuật, cũng như đáp ứng được các quy chuẩn cho dự án của mình như: quy chuẩnvề “công trình xanh”, quy chuẩn QCVN 09:2013/BXD là quy chuẩn kỹ thuật quốcgia về các công trình xây dựng sử dụng năng lượng hiệu quả…là vấn đề quan tâmcủa các nhà đầu tư

- Việc tính toán thiết kế, so sánh, phân tích các yếu tố như: chỉ tiêu về kinh tế, kỹthuật, khả năng áp dụng, mức độ gây ô nhiễm môi trường…từ đó tìm ra được

Trang 25

phương án cung cấp nước nóng phù hợp và “tốt” nhất là vấn đề cấp thiết, có ý nghĩa

lớn đối với doanh nghiệp nói riêng và sự phát triển của xã hội nói chung về vấn đềsử dụng hiệu quả và tiết kiệm năng lượng

5 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài- Ý nghĩa khoa học

Kết quả của đề tài có thể sử dụng làm cơ sở dữ liệu và tài liệu tham khảo cho

các đề tài hay dự án tương tự

tài mang khá nhiều ý nghĩa về thực tiễn

6 Phương pháp nghiên cứu- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Sử dụng các công thức tính toán liên quan đến tính toán kỹ thuật cho các hệthống cung cấp nước nóng: các công thức về truyền nhiệt, các công thức lên quan

đến tính toán công suất thiết bị, lên quan đến năng lượng mặt trời…

Ngoài ra, sử dụng các công thức tính toán về mặt kinh tế: tính toán chi phí đầu

tư, chi phí vận hành, lợi nhuận thu được, tính thời gian hoàn vốn, tính giá trị hiện tại

ròng NPP và suất thu hồi nội tại IRR của các dự án…để thấy được phương án nào

có “lợi” hơn về mặt kinh tế

-Phương pháp đo đạc thực nghiệm

Nhằm đo đạc thực tế một vài thông số cần thiết của một số hệ thống sản xuất

nước nóng hiện tại đang sử dụng để có cái nhìn tổng quát hơn về giải pháp được đề

xuất lựa chọn áp dụng

Trang 26

- Phương pháp phân tích, đánh giá

Từ các tính toán lý thuyết, các thông số đo đạc thực tế và kiểm nghiệm kết quảqua phần mềm và từ những phân tích về mặt kinh tế, kỹ thuật, tác giả nhìn nhận mộtcách tổng thể, từ đó đề xuất một vài phương án cung cấp nước nóng khả thi nhất vềmọi mặt cho các khu nghỉ dưỡng, khách sạn cao cấp tại Việt Nam

7 Giới hạn của đề tài nghiên cứu

- Vì thời gian thực hiện đề tài có hạn, nên phần đo đạc thực nghiệm cũng nhưphần mềm mô phỏng của tác giả còn hạn chế

- Số liệu khí hậu sẽ có thay đổi theo thời gian nên sẽ có những sai số nếu ápdụng tính toán vào một thời điểm khác trong tương lai

- Phương án tích hợp năng lượng mặt trời vào bơm nhiệt để sản xuất nướcnóng mới chỉ được ứng dụng thành công ở quy mô hộ gia đình, còn ở quy mô côngnghiệp thì chưa được đưa vào kiểm nghiệm, cần có thời gian

8 Cấu trúc của luận văn

Cấu trúc luận văn có 7 chương như sau:

Chương 1: Tổng quan về việc sử dụng nguồn năng lượng cũng như các phương

pháp sản xuất nước nóng

Chương 2: Cơ sở lý thuyếtChương 3: Tính toán lý thuyết hệ thống cung cấp nước nóngChương 4: Kết quả khảo sát và số liệu đo đạc một số công trình sử dụng nước nóng

mặt trời

Chương 5: Phần mềm tính toán mô phỏngChương 6: Phân tích, đánh giá tính kinh tế và mức độ phát thải CO2 của từng

phương ánChương 7: Kết luận và kiến nghị

Trang 27

CHƯƠNG ITỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG NGUỒN NĂNG LƯỢNG CŨNG

NHƯ CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT NƯỚC NÓNG1.1 Tổng quan tình hình sản xuất nước nóng trên thế giới và trong khu vực

Nhu cầu sử dụng nước nóng phục vụ trong công nghiệp, cũng như trong sinhhoạt hàng ngày tại các nước trên thế giới ngày càng tăng cao Theo nhiều thống kê,thì năng lượng tiêu hao cho việc sản xuất nước nóng chiếm từ 20 – 40% tổng nguồnnăng lượng tiêu hao của một hộ gia đình [1] Vì thế, vấn đề sử dụng hiệu quả và tiếtkiệm năng lượng trong việc sản xuất nước nóng, rất được quan tâm và chú ý tại cácnước, nhất là các nước xứ lạnh

Nhằm đưa ra một các nhìn tổng quan hơn, trong phần này học viên sẽ trìnhbày sơ lược về nhu cầu sử dụng và nguồn năng lượng tiêu tốn trong quá trình sảnxuất nước nóng của các nước trên thế giới, cũng như các nước trong khu vực

Nhiều quốc gia Châu Âu mà điển hình như Mỹ, Canada, Đức, Áo, Thụy Điển,Thụy Sỹ… là những nước tiên phong trong lĩnh vực tiết kiệm năng lượng, cũng như

ứng dụng nguồn năng lượng tái tạo (năng lượng mặt trời) trong việc sản xuất nước

nóng sinh hoạt Các phương pháp sử dụng điện trở để sản xuất nước nóng đang dần

được loại bỏ và thay thế bằng các phương pháp khác tiết kiệm năng lượng hơn, điển

hình là: hệ thống bơm nhiệt, hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời, hoặc hệ

thống nước nóng NLMT kết hợp cùng với điện trở đốt nóng hoặc kết hợp với bơm

nhiệt, hệ thống nước nóng dùng khí đốt, nồi hơi dùng LPG (Liquefied petroleumgas) hay các loại dầu [1]

Theo con số thống kê cho đến năm 2004, số lượng thiết bị sản xuất nước nóngsử dụng năng lượng mặt trời đã được sản xuất và lắp đặt đạt khoảng 115 triệu m2trên toàn thế giới Trong đó, nước sử dụng nhiều nhất là Trung Quốc (64,3 triệum2), sau đó là EU (14 triệu m2), Nhật Bản (12,7 triệu m2), Mỹ (2 triệu m2), Úc (1,5triệu m2)…[1]

Trang 28

Tại Hoa Kỳ, năng lượng tiêu hao cho sản xuất nước nóng sử dụng điện ướctính chiếm khoảng 15% và 25% sử dụng khí thiên nhiên, còn lại sử dụng dầu vàLPG (1997) Đến năm 2001, con số này là 54% sử dụng khí thiên nhiên, 38% sửdụng điện, 4% sử dụng dầu và LPG dưới 3% [1].

Tại Australia, tỷ lệ năng lượng tiêu hao cho việc sản xuất nước nóng chiếm

đến 40% tổng năng lượng tiêu thụ trong hộ gia đình, với 2 nguồn năng lượng chínhlà điện chiếm 79% và khí thiên nhiên chiếm 16% (năm 2002) [1]

Ở Nam Phi, năng lượng tiêu hao cho sản xuất nước nóng chiếm tỷ lệ lên tới

50% tổng năng lượng điện tiêu thụ trong một hộ gia đình (1998) Còn vớiNewZealand, con số này là 30% (2002) [1]

Ở Canada, một nghiên cứu chỉ ra rằng, tỷ lệ năng lượng tiêu hao cho việc sản

xuất nước nóng trong 1 gia đình chiếm khoảng 21,7% tổng năng lượng tiêu thụ

Điện và khí thiên nhiên là 2 nguồn năng lượng chính tiêu hao cho việc sản xuấtnước nóng ở quốc gia này, trong đó điện chiếm 35%, khí thiên nhiên chiếm 59%

[1]

Hình 1.1 Mức độ sử dụng năng lượng và tiêu hao nhiên liệu cho việc sản xuất nước

nóngở Canada qua các năm [1].

Trang 29

Hình 1.2 Tỷ lệ sử dụng năng lượng cho việc sản xuất nước nóng ở Canada qua các

năm [1].

Hình 1.3 Tỷ lệ sử dụng năng lượng cho việc sản xuất nước nóng trong các Siêu thị

ở Canada qua các năm [1].

Một số quốc gia Châu Á, điển hình là Trung Quốc, Nhật bản và gần ta nhất làThái Lan là những nước đã và đang triển khai những dự án tiết kiệm và sử dụng

năng lượng hiệu quả.Ở Thái Lan, hầu hết những bình nước nóng trong thị trường nội địa Thái Lanđều là loại sử dụng điện trở, việc khuyến khích người dân sử dụng bình nước nóng

Trang 30

chạy điện loại tiết kiệm điện và thân thiện với môi trường được coi là chiến lượcngắn hạn hoặc trung hạn của quốc gia này Và chiến lược dài hạn sẽ là thay thếbằng hệ thống bơm nhiệt nhỏ gọn hay hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời.Theo Phòng chính sách quy hoạch năng lượng, thì kể từ năm 2000, Thái Lan đã trợcấp cho 21 khách sạn để chuyển đổi từ hệ thống nước nóng sửu dụng điện trở sanghệ thống bơm nhiệt, với số tiền trợ cấp rất lớn đến từ Bộ năng lượng thay thế và tiếtkiệm năng lượng, nhưng đến năm 2010 thì không thực hiện nữa Các thử nghiệm trợcấp này không thể làm thay đổi thị trường, bởi doanh số bán bình nước nóng sử

dụng điện trở vẫn tiếp tục gia tăng mạnh mẽ Nỗ lực gắn nhãn hiệu xanh cho sản

phẩm không phải là biện pháp giải quyết triệt để và có thể là một hướng đi sai lầmdẫn đến việc khuyến khích sản xuất bình nước nóng sử dụng điện trở tại quốc gianày Nhìn chung, thì việc từng bước loại bỏ này không dễ gì để thực hiện do sự

đóng góp của các nhà sản xuất bình nước nóng sử dụng điện trở đối với nền kinh tếnước này Trong kế hoạch dài hạn của các nhà sản xuất các sản phẩm thay thế nhưbơm nhiệt và hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời sẽ thay thế vị trí của các nhà

sản xuất bình nước nóng sử dụng điện trở [2]

Ở Trung Quốc, lượng nước nóng sử dụng nhiều nhất là cho nấu ăn và tắm rửa,

cũng tùy vào khu vực mà có những khu vực việc sản xuất nước nóng chủ yếu làbằng điện trở và khí thiên nhiên Có những khu vục thì sản xuất nước nóng đa dạng

hơn bởi điện năng trực tiếp, khí thiên nhiên, năng lượng mặt trời, và kết hợp cảnăng lượng mặt trời và điện [3]

Ở Nhật bản, năng lượng tiêu hao cho sản xuất nước nóng chiếm tỷ lệ lên tới

30% tổng lượng điện năng tiêu thụ trong tháng ở hộ gia đình, trong khi tỷ lệ năng

lượng tiêu hao cho làm mát và sưởi ấm không gian là 20%, còn lại 50% tiêu tốn cho

chiếu sáng và các thiết bị điện khác (năm 2006) [3]

Năm 2009, tỷ lệ tiêu hao năng lượng cho việc sản xuất nước nóng bằng gas

23,7%; bằng dầu chiếm 4,1%; bằng điện chiếm 2,6% và bằng năng lượng mặt trờichiếm 0,2% so với tổng năng lượng tiêu hao trong 1 hộ gia đình hàng tháng [4]

Trang 31

Hình 1.4 Mức tiêu hao năng lượng cho 1 hộ gia đình tại Nhật Bản năm 2009 [4].

1.2 Tổng quan tình hình sản xuất nước nóng tại Việt Nam

Hiện nay, chưa có số liệu thống kê nào rõ ràng về tỷ lệ sử dụng các nguồn

năng lượng để sản xuất nước nóng tại Việt nam Nhưng chúng ta có thể thấy được,ở nước ta việc sản xuất nước nóng trong sinh hoạt ở quy mô hộ gia đình vẫn chủ

yếu sử dụng loại bình nước nóng điện trở (loại trực tiếp và gián tiếp) và bình nước

nóng năng lượng mặt trời (còn hạn chế) Còn ở quy mô công nghiệp (nhà máy,

khách sạn, tòa nhà, khu nghỉ dưỡng…) ngoài phương án truyền thống là dùng bình

nước nóng điện trở, thì các phương án khác để tạo ra nước nóng như: sử dụng bơm

nhiệt, nồi hơi, hay sử dụng năng lượng mặt trời kết hợp với điện trở, NLMT kết hợpvới nồi hơi, NLMT kết hợp với bơm nhiệt đã, đang và sẽ được ứng dụng phổ biến ởhiện tại và tương lai

Năng lượng tiêu tốn cho sản xuất nước nóng chiếm tỷ lệ 18% tổng năng lượngở quy mô hộ gia đình, và chiếm tỷ lệ 30% ở quy mô công nghiệp (khách sạn, nhàhàng…) [5]

Trang 32

Hình 1.5 Tỷ lệ tiêu hao năng lượng ở quy mô dân dụng và khách sạn ở Việt nam

Trong đó, lượng nước nóng sử dụng cho mục đích tắm rửa chiếm nhiều nhất

(40%), tiếp theo là nấu ăn, giặt ủi, rửa chén bát… [5]

Một số phương án sản xuất nước nóng tại một số khu nghỉ dưỡng cao cấp ởViệt Nam:

Furama Resort Đà Nẵng

Khu Resort này, đầu tư dự án lắp đặt hệ thống đun nước nóng sử dụng nănglượng mặt trời SOLAR-BK với công suất giai đoạn một là 2.000 lít/ngày Nguồnnước nóng các phòng được thiết lập nhiệt độ vừa phải, giúp tiết kiệm năng lượng,

giảm bức xạ nhiệt và thân thiện với môi trường Không chỉ liên tục được bình chọnlà khu nghỉ số 1 tại Việt Nam và nằm trong danh sách đề cử cho khu nghỉ tốt nhất

Châu Á, Furama Resort Đà Nẵng còn là doanh nghiệp đứng đầu so với các doanh

nghiệp trên địa bàn quận Sơn Trà đang thực hiện có hiệu quả việc tiết kiệm năng

lượng

Việc đầu tư lắp đặt hệ thống đun nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời bước

đầu đã đem lại hiệu quả thiết thực, làm cơ sở để doanh nghiệp tiếp tục xem xét đầutư các giải pháp tiết kiệm điện khả thi hơn

Trang 33

Hình 1.6 Hệ thống đun nước nóng năng lượng mặt trời tại Furama Resort.

Khu nghỉ dưỡng cao cấp Ana Mandara - Đà Lạt

Tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm điện, bảo vệ môi trường, gần gũi với thiênnhiên là giải pháp mà khu nghĩ dưỡng cao cấp Ana Mandara ở Đà Lạt chọn để pháttriển bền vững

Khu nghỉ dưỡng đã đầu tư lắp đặt hệ thống bơm nhiệt cho hồ bơi giúp tiếtkiệm điện năng tiêu thụ và giảm chi phí tiền điện so với trước đây

Hình 1.7 Bể bơi dùng bơm nhiệt để sản xuất nước nóng tại khu nghĩ dưỡng cao

cấp Ana Mandara ở Đà Lạt

Ngoài ra, khách sạn còn thay toàn bộ hệ thống bình nước nóng bằng điện trở,sang dùng bình nước nóng năng lượng mặt trời cho toàn khách sạn Với các giảipháp về tiết kiệm điện thì khu nghỉ dưỡng Ana Madara mỗi năm tiết kiệm được hơn260 triệu tiền điện

Trang 34

Khu nghỉ dưỡng Tiến Đạt - Mũi Né

Mũi Né có lợi thế là nắng nhiều, do đó năng lượng mặt trời được tận dụng kháthành công tại khu nghỉ dưỡng Tiến Đạt Hiện Tại đây, đã lắp đặt và vận hành 9

máy nước nóng năng lượng mặt trời để thay thế cho bình nước nóng sử dụng điệntrờ Hệ thống nước nóng NLMT vừa thân thiện môi trường, an toàn cho người sử

dụng, lại tiết kiệm đáng kể chi phí điện năng Hệ thống này cung cấp tối thiểu 2700

lít nước nóng/ngày, tiết kiệm trên 61 nghìn kWh/năm, tương đương khoảng 50 triệuđồng

Hình 1.8 Khu nghỉ dưỡng Tiến Đạt Mũi Né

Tổng hợp các giải pháp, mỗi năm Tiến Đạt Mũi Né Resort đã tiết kiệm đượckhoảng 82 nghìn kWh, tương đương trên 145 triệu đồng Đồng thời góp phần tíchcực vào công tác bảo vệ môi trường thông qua giảm khoảng 68 tấn CO2/năm

Một số phương án sản xuất nước nóng tại một số khu nghỉ dưỡng,khách sạn cao cấp tại Nha Trang

- Khu nghỉ dưỡng Vinpeal-Land Nha Trang: Hệ thống nước nóng tại đây sử dụngkết hợp giữa năng lượng mặt trời và nồi hơi

- Sheraton Hotel&Spa Nha Trang tiêu chuẩn 5 sao quốc tế: Hệ thống nước nóng tại

đây sử dụng kết hợp giữa năng lượng mặt trời và nồi hơi

- Sunrise Hotel&Spa Nha Trang tiêu chuẩn 5 sao quốc tế: Hệ thống nước nóng tại

đây sử dụng kết hợp giữa năng lượng mặt trời và điện trở đốt nóng dự phòng

Trang 35

- Khách sạn Green World Hotel tiêu chuẩn 4 sao quốc tế: Hệ thống nước nóng tại

đây sử dụng kết hợp giữa năng lượng mặt trời và bơm nhiệt (Ứng dụng đề tài khoa

học cấp nhà nước của TS.Nguyễn Nguyên An - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội)

- Khách sạn Liberty Nha Trang tiêu chuẩn 4 sao quốc tế: Hệ thống nước nóng tại

đây sử dụng Bơm nhiệt kết hợp với điện trở đốt nóng dự phòng

- Khách sạn Galina tiêu chuẩn 4 sao quốc tế: Sử dụng hệ thống nước nóng năng

lượng mặt trời kết hợp với điện trở đốt nóng dự phòng

- Khách sạn Alana tiêu chuẩn 4 sao quốc tế: Hệ thống nước nóng tại đây sử dụng hệthống nước nóng năng lượng mặt trời kết hợp với bơm nhiệt

Qua giới thiệu các khu nghỉ dưỡng điển hình trên, ta có thể nhận thấy rằng, việc tiếtkiệm và sử dụng hiệu quả năng lượng tại các khu nghỉ dưỡng, các khách sạn nóichung và việc sử dụng năng lượng mặt trời trong việc sản xuất nước nóng nói riêng

đang là xu hướng và là yêu cầu bắt buộc để có thể đạt được tiêu chuẩn “Công trình

xanh”, tiêu chuẩn mà các chủ đầu tư đều hướng đến với mục đích cuối cùng làmang về lợi nhuận cho doanh nghiệp của mình

1.3 Một số giải pháp sản xuất nước nóng tiết kiệm năng lượng1.3.1 Năng lượng mặt trời

1.3.1.1 Nguyên lý hoạt động: Một máy nước nóng năng lượng mặt trời bao

gồm 3 phần: collector thu nhiệt (ống thủy tinh chân không, tấm phẳng), bình chứa

nước nóng và các phụ kiện kèm theo (giá đỡ, ống nối, )

Khi ánh sáng chiếu vào bộ phận thu nhiệt, các ống thủy tinh chân không với

tính năng hấp thụ nhiệt cao, tỷ lệ phát xạ thấp sẽ hấp thụ bức xạ ánh sáng mặt trời

và chuyển hoá thành nhiệt năng Lượng nhiệt này sẽ làm nóng lượng nước có trongcác ống thủy tinh chân không Với nguyên lý: nước nóng có tỷ trọng nhỏ và nướclạnh có tỷ trọng lớn hơn, do đó nước lạnh đi xuống và nước nóng sẽ đi lên tạo thành1 vòng tuần hoàn luân chuyển tự nhiên giữa ống thủy tinh và bồn chứa nước Quá

Trang 36

trình như thế diễn ra liên tục cho đến khi nước trong bồn chứa đạt tới nhiệt độ caonhất.

Hình 1.9 Cấu tạo bồn nước nóng năng lượng mặt trời

Hình 1.10.Sơ đồ hệ thống nước nóng NLMT dân dụng

+ Chi phí điện tiêu hao hàng tháng giảm + Chi phí đầu tư ban đầu cao

+ An toàn khi sử dụng, không lo các nguy

cơ cháy nổ, chập điện

+ Thiết bị rất cồng kềnh, cần diện tíchmặt bằng lớn để lắp đặt

Trang 37

+ Thân thiện môi trường + Phụ thuộc vào điều kiện thời tiết

+ Không chi phí phát sinh trong quá trìnhsử dụng hoặc rất ít

+ Thiết bị lắp đặt ngoài trời nên chịunhiều ảnh hưởng của thời tiết

+ Thời gian hoàn vốn lâu

1.3.1.2 Hệ thống Hiline Solar Water Heating System

Hệ thống Hiline Solar Water Heating là hệ thống ghép giữa bình chứa và

collector được đặt trên mái nhà, mỗi hệ thống có thể cung cấp nước nóng riêng lẻ

với dung tích 150 đến 300 lít, tùy theo nhu cầu sử dụng

Hình 1.11 Hệ thống cung cấp nước nóng NLMT hệ Hiline Solar Water

Heating

Ưu điểm:

- Dễ dàng tháo lắp, sửa chữa và bảo trì

Nhược điểm:

Trang 38

- Yêu cầu kết cấu mái hoặc vị trí lắp đặt phải kiên cố

- Nhiệt độ nước nóng sẽ không ổn định nếu không có thiết bị gia nhiệt phụ

1.3.1.3 Hệ thống Loline Solar Water Heating System

Hệ thống Loline Solar Water Heating là hệ thống tách rời bình chứa và cáccollector, các collector được lắp nối tiếp hoặc song song trên mái, còn các bình chứadung tích từ 325 lít đến 410 lít được lắp đặt dưới sàn ở ngoài trời hoặc trong tòanhà

Hình 1.12 Hệ thống cung cấp nước nóng NLMT hệ Loline Solar Water Heating

Trong hệ thống này có sự kết hợp của bơm tuần hoàn hoạt động dựa vào bộ

điều khiển nhận tín hiệu trực tiếp từ 2 cảm biến: 1 cảm biến nước nóng từ collectorđi ra và 1 cảm biến nước lạnh từ bồn chứa đi vào collector, khi độ chênh nhiệt độ từ

2 cảm biến lớn hơn 70C thì bơm hoạt động, sau một thời gian làm việc nếu độ chênhnhiệt độ nhỏ hơn 40C thì bơm ngừng hoạt động Điều này đảm bảo nhiệt độ nước từbồn chứa đến collector hoặc ngược lại gần như bằng nhau để đảm bảo nhiệt độ yêucầu

Ưu điểm:

- Bình chứa có thể chủ động đặt bên trong hoặc bên ngoài Bình gia nhiệt phụcó thể thiết kế gần bình chứa để tăng hiệu suất nhiệt, khi yêu cầu một lượng nướcnóng lớn và liên tục

Trang 39

dàn lạnh để làm lạnh không gian cần điều hòa, làm mát thì bơm nhiệt sử dụng dàncòn lại của máy lạnh là dàn nóng để cấp nhiệt làm nóng nước.

Một hệ thống bình nước nóng bơm nhiệt bao gồm 4 thành phần chính: dàn

bay hơi, máy nén, bình ngưng tụ, van tiết lưu Với sự luân chuyển nhiệt liên tục

theo một vòng tuân hoàn kín: bay hơi (trích xuất nhiệt từ không khí trong môi

trường xung quanh) - nén - ngưng tụ (truyền nhiệt làm nóng nước trong bình bảo

ôn) - tiết lưu - bay hơi, nhiệt lượng đã được truyền từ không khí tồn tại trong môi

trường xung quanh sang cho nước chứa trong bình bảo ôn và làm nóng nước theonhư sơ đồ mô tả dưới đây:

Hình 1.13 Nguyên lý hoạt động của Bơm nhiệt

Trang 40

Máy bơm nhiệt là thiết bị cung cấp nước nóng dùng điện tuyệt đối an toàn và tiết

kiệm tới 70 - 80% điện năng tiêu thụ do hiệu suất thiết bị đạt tới 400%