sự phát triển của xã hội hiện nay, nhu cầu năng lượng, đặc biệt là năng lượng điện ngày càng tăng, gây khó khăn cho các nhà sản xuất và cung ứng điện năng. Để giảm sức ép về năng lượng điện có thể sử dụng nguồn năng lượng mặt trời - một dạng năng lượng tái tạo dồi dào và sẵn có, hoàn toàn có thể thay thế điện năng trong việc đáp ứng một nhu cầu rất lớn về nước nóng cho công nghiệp, dịch vụ khách sạn, du lịch và sinh hoạt của nhân dân...
Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Đề tài : Sinh viên : NGUYỄN VĂN CHƯƠNG MSSV : 07104007 GVHD : HOÀNG TRÍ Mục Lục A - Giới thiệu chung……………………………………………………………trang 2 I/giới thiệu máy nước nóng năng lượng mặt trời……………………………….trang 2 II/nguyên lý hoạt động …………………………………………………………trang 3 III/tính hiệu quả kinh tế……………………………………………………… .trang 3 IV/tính ưu việt………………………………………………………………….trang 4 V/tính hạn chế………………………………………………………………….trang 5 B – cấu tạo cơ bản của máy nước nóng năng lượng mặt trời………………….trang 5 1/cấu tạo……………………………………………………………………….trang 5 2/nguyên lý hoạt động……………………………………………………… trang 6 C - cấu tạo của một số máy nước nóng năng lượng mặt trời…………………trang 6 I/Mô hình cấu tạo máy nước nóng năng lượng mặt trời POLAR SUN ……… trang 6 II/Mô hình cấu tạo máy nước nóng năng lượng mặt trời NAM THÀNH ………trang 8 D- Các chú ý lắp đặt………………………………………………………… trang 12 E- Một số ứng dụng máy nước nóng năng lượng mặt trời……………………trang 13 F – Một số máy nước nóng năng lượng mặt trời…………………………… .trang 16 A-GIỚI THIỆU CHUNG I. GIỚI THIỆU MÁY NƯỚC NÓNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI: * Trong sự phát triển của xã hội hiện nay, nhu cầu năng lượng, đặc biệt là năng lượng điện ngày càng tăng, gây khó khăn cho các nhà sản xuất và cung ứng điện năng. Để giảm sức ép về năng lượng điện có thể sử dụng nguồn năng lượng mặt trời - một dạng năng lượng tái tạo dồi dào và sẵn có, hoàn toàn có thể thay thế điện năng trong việc đáp ứng một nhu cầu rất lớn về nước nóng cho công nghiệp, dịch vụ khách sạn, du lịch và sinh hoạt của nhân dân . Năng lượng mặt trời - nguồn năng lượng sạch, dồi dào và dễ sử dụng * Hiện nay, ở nước ta, việc sử dụng nước nóng phần lớn được cung cấp từ nguồn điện năng, qua các bình nóng lạnh, được chế tạo từ nhiều nước khác nhau như Italia, Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc . với công suất định mức tiêu thụ điện là N = 2,5kW. Theo thống kê sơ bộ, ở các thành phố lớn như Hà Nội, Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Hải Phòng đã có tổng cộng trên 3 triệu bình. Thói quen của người Việt Nam là sử dụng bình đun nước nóng vào giờ đi làm về (từ 18 - 20h hàng ngày) lại trùng hợp với thời gian cao điểm của phụ tải. Do đó, đã góp phần làm tăng công suất đỉnh tại cao điểm buổi tối. Qua phân tích quá trình sử dụng điện vì mục đích cấp nước nóng cho thấy, đây là phương án kém hiệu quả kinh tế. * * Năng lượng mặt trời (NLMT) là nguồn năng lượng thiên nhiên quý giá và vô tận. Khai thác tối đa nguồn NLMT là một mắt xích quan trọng trong chiến lược của thế giới hiện nay với những định hướng: Phát triển các nguồn năng lượng nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế ngày càng tăng. Đồng thời nỗ lực giảm mạnh sự phát thải khí "nhà kính" CO2 nhằm ngăn chặn mối hiểm họa biến đổi khí hậu toàn cầu.Vì vậy, việc tìm kiếm một nguồn năng lượng sạch, dễ sử dụng, nhằm cung cấp nước nóng, phục vụ cho các mục đích công nghiệp, sinh hoạt và dịch vụ trong xã hội hiện đại là hết sức cấp bách. Nguồn năng lượng này cần đáp ứng các đòi hỏi: - Có thể thay thế các nguồn năng lượng hiện sử dụng. - Là nguồn năng lượng sẵn có và giàu tiềm năng ở Việt Nam. - Là nguồn năng lượng sạch, không gây ô nhiễm môi trường. - Dễ sử dụng và khai thác. Việt Nam nằm ở khu vực xích đạo, có tiềm năng về năng lượng mặt trời, cường độ bức xạ trung bình vào khoảng 1346,8 - 2153,5kWh/m2/năm và số giờ nắng trung bình từ 1.600 - 2.720h/năm, rất thuận lợi cho việc phát triển và sử dụng năng lượng mặt trời. * Hệ thống sử dụng năng lượng mặt trời để cấp nước nóng. Nguyên tắc chung của hệ thống là sử dụng hiệu ứng lồng kính để biến đổi quang năng thành nhiệt năng và bẫy nhiệt để giữ lượng nhiệt này. - Máy nước nóng mặt trời – là một sản phẩm được chúng tôi ưu tiên nghiên cứu, thử nghiệm và đưa vào ứng dụng thực tế nhằm sử dụng nguồn năng lượng mặt trời để phục vụ cho nhu cầu sử dụng nước nóng trong sinh hoạt hàng ngày của người tiêu dùng. - Với Máy nước nóng mặt trời, bạn chỉ cần đầu tư một khoản chi phí nhỏ cho nhu cầu sử dụng dài hạn của mình (10-15 năm). - Ngoài ra, sử dụng máy nước nóng năng lượng mặt trời cũng là một hành động đóng góp hữu hiệu vào chương trình tiết liệm năng lượng quốc gia của Chính phủ. - Máy nước nóng năng lượng mặt trời có ưu điểm lớn là an toàn tuyệt đối cho người sử dụng, không hao tốn điện và hoàn toàn thân thiện với môi trường. - Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới như Việt Nam, nhất là khu vực Nam-Trung bộ chỉ có hai mùa mưa và nắng (ngày mưa vẫn thường có nắng), do đó nguồn năng lượng mặt trời sử dụng hầu như quanh năm. II NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG: - Ánh sáng mặt trời mang theo một nguồn năng lượng rất lớn và một phần năng lượng này sẽ biến đổi thành nhiệt năng khi gặp các vật có thể hấp thụ và phát sinh nhiệt lượng. Tuỳ thuộc vào mức độ hấp thụ và phản xạ lại tia bức xạ mặt trời của mỗi vật thể mà khả năng tăng nhiệt cũng như giữ nhiệt của mỗi vật thể khác nhau. Để giữ và tận dụng nguồn nhiệt lượng tự nhiên này, người ta chế tạo các thiết bị đặc biệt để hấp thụ nhiều nhất và phản xạ ít nhất lượng nhiệt này, nhằm các mục đích khác nhau, trong đó có việc cấp nước nóng. - Bình nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời trên nguyên lý chuyển năng lượng ánh sáng mặt trời(quang năng) thành nhiệt năng (nước nóng) để phục vụ cho cuộc sống. Sử dụng nước nóng bằng năng lượng mặt trời phá bỏ quan điểm sử dụng nước nóng mất tiền, tạo thói quen trong cuộc sống là yếu tố lâu dài giúp tăng cường sức khỏe và nâng cao chất lượng trong cuộc sống hiện đại. III. TÍNH HIỆU QUẢ KINH TẾ: * SO SÁNH TÍNH NĂNG GIỮA MÁY NƯỚC NÓNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ MÁY NƯỚC NÓNG ĐIỆN Hạng mục máy năng lượng máy điện 1. Số người sử dụng 4-5 (02 phòng tắm) 4-5 (02 phòng tắm) 2. Công suất sử dụng 50lít/người/ngày x 4 =200 lít 50lít/người/ngày x 4 =200 lít 3.Số phòng sử dụng 01 máy dùng cho nhiều phòng 01 máy/ 1 phòng 4. Nhiệt độ trung bình 65oC 65oC 5.Chi phí sử dụng/tháng Không 2,8 kw x 2 máy x1h x 1000đ x30 ngày =168.000 đ 6. Chi phí sử dụng/năm Không 168.000 x 12 tháng = 2.016.000 đ 7.Chi phí điện trong 15 năm Không 30.240.000 đ 8. Rủi ro khi sử dụng Không Có nguy cơ giật điện, cháy nổ 9. Ảnh hưởng đến môi trường Không Có 10. Bảo hành 5 năm 1 năm 11. Tuổi thọ của máy >15 năm 05 năm 12. Chi phí Đầu tư ban đầu 9.000.000/máy / 2 phòng 2.000.000/máy x 2 phòng= 4.000.000 13. Chi phí đầu tư 10 năm kế tiếp Không 02 lần x 2 máy x 2.000.000= 8.000.000 14. Tổng chi phí trong 15 năm 9 triệu 42,24 triệu 15. Số tiền tiết kiệm trong 15 năm 33.24 triệu * Như vậy: Chỉ cần đầu tư 1 máy loại 200 lít cho hộ 4-5 người sử dụng, dùng cho 2 phòng tắm khác nhau .Sau 4 năm và 5 tháng sử dụng bạn đã hoàn toàn thu hồi vốn; và 10 năm 7 tháng sau đó sử dụng miễn phí. Tiết kiệm cho bạn một khoản chi phí sau thời gian sử dụng miễn phí là: 168.000 x 127 tháng = 21.336.000 (đồng) IV. TÍNH ƯU VIỆT: -Bình NLMT có những tính năng ưu việt hơn hẳn các sản phẩm bình nước nóng sử dụng điện, ga … hiện nay: + An toàn tuyệt đối sử dụng . + Tiết kiệm chi phí tối đa ( vì không sử dụng điện mà chỉ sử dụng nguồn năng lượng mặt trời, chỉ đầu tư một lần và k hông tốn thêm bất cứ chi phí phát sinh nào khác). + Đảm bảo sức khỏe lâu dài, thoải mái tiện lợi khi sử dụng. + Không chiếm không gian trong nhà vì lắp đặt ngoài trời. + Khi không có điện vẫn có nước nóng để sử dụng( đảm bảo có nước 24/24h) + Sản phẩm có tuổi thọ trung bình trên 20 năm. + Bảo vệ môi trường xanh, sạch. + Có tác dụng chóng nóng cho các ngôi nhà, thay thế các mái chống nóng truyền thống như: mái tôn, mái ngói… V. TÍNH HẠN CHẾ: + Máy năng lượng mặt trời không sợ những ngày đông lạnh giá mà sợ những ngày âm u, cả ngày không thấy mặt trời thì máy không thu được năng lượng. + Máy năng lượng mặt giá quá cao, rẻ nhất thì cũng khoảng bằng 5 cái máy nước nóng điện. Tuy nhiên, nếu tính bài toán kinh tế thì máy nước nóng năng lượng mặt trời rất nên dùng, vì chỉ cần hai năm là tiền điện sẽ bù lại tiền máy. + Chính vì vậy nên máy năng lượng mặt chưa được sử dụng phổ biến trông cuộc sống. B – CẤU TẠO CƠ BẢN CỦA MÁY NƯỚC NÓNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1- CẤU TẠO: Một máy nước nóng năng lượng mặt trời bao gồm 3 phần: collector thu nhiệt (ống thủy tinh chân không), bình chứa nước nóng và các phụ kiện kèm theo (giá đỡ, ống nối, .). A - Bộ phận thu nhiệt (collector) Collector thu nhiệt có vai trò hết sức quan trọng. +Trước đây phổ biến là loại collector phẳng làm bằng kim loại (dạng ống cánh với ống bằng đồng và cánh bằng đồng hoặc nhôm). Gần đây, loại collector phẳng bằng nhựa (PP-R có độ dẫn nhiệt cao) và loại collector sử dụng ống thủy tinh 2 lớp rút chân không khá phổ biến. Như vậy là có 3 loại collector thu nhiệt: loại phẳng dạng ống cánh kim loại, dạng phẳng bằng nhựa và dạng ống chân không. +Collector của máy nước nóng có dạng ống thủy tinh 2 lớp rút chân không với hiệu suất rất cao (>93%) và tuổi thọ tương đối cao nếu sử dụng đúng cách. Giá thành cũng như chi phí thay thế ống rất rẻ, và ống có thể chịu đựng được sự va đập của các trận mưa đá lớn. +Lớp hấp thụ của ống được được sơn bằng công nghệ phun mạ do đó tính hấp thụ bức xạ mặt trời cao dẫn đến hiệu suất thu nhiệt của ống khi tiếp xúc với ánh nắng mặt trời rất cao (95%), hiệu suất phát xạ nhiệt khi tiếp xúc với ánh nắng mặt trời thấp 6%. +Nhược điểm duy nhất là địi hỏi nguồn nước cung cấp đảm bảo phải liên tục và có chất lượng tốt, nhằm tránh gây phá hủy các ống thu nhiệt do “sốc nhiệt” hay đóng bẩn sẽ làm giảm hiệu suất. B - Bình bảo ôn: Cấu tạo gồm 3 lớp: Ruột bình, lớp bảo ôn và vỏ bình. + Ruột bình. Được chế tạo bằng thép không gỉ SUS304/2B dùng trong công nghệ thực phẩm và được hàn nối bằng phương pháp hàn cao tần do đó đảm bảo được thành phần của nước khi sử dụng không bị thay đổi do súc tác của nhiệt độ. + Lớp bảo ôn: Được làm từ hợp chất PolyUrethane bọt PU cách ly 55 mm phun đẩy áp lực cao. Trong điều kiện nhiệt độ ổn định cho phép cách nhiệt rất tốt và giữ được nhiệt độ rất lâu (khoảng 72 giờ); khả năng thất thoát nhiệt không đáng kể. + Vỏ bình: Làm bằng thép không gỉ, độ dầy tiêu chuẩn mang lại cho bình độ bền, đẹp, sử dụng tốt trong cả những môi trường khắc nghiệt (vùng ven biển, hải đải…). 2- C- Gía đỡ máy Làm bằng thép không gỉ 1.2mm định hình cao cấp rất bền-đẹp. Gía đỡ được thiết kế đặc biệt với góc nghiêng thích hợp giúp hấp thụ nhiệt tốt nhất tại mọi vị trí lắp đặt. 2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG: 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 trong các ống thủy tinh chân không. Với nguyên lý: nước nóng có tỷ trọng nhỏ và nước lạnh có tỷ trọng lớn hơn, do đó nước lạnh đi xuống và nước nước sẽ đi lên tạo thành 1 vòng tuần hoàn luân chuyển tự nhiên giữa ống thủy tinh và bồn chứa nước. Quá trình như thế diễn ra liên tục cho đến khi nước trong bồn chứa đạt tới nhiệt độ cao nhất (80oC). c - CẤU TẠO CỦA MỘT SỐ MÁY NƯỚC NÓNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI I. MÔ HÌNH C U T[...]... hợp lý và hiệu quả các nguồn tại nguyên năng lượng trong nước + Theo khảo sát bước đầu của Điện lực Cà Mau, thiết bị đun nước nóng năng lượng mặt trời cho hiệu quả rõ rệt về mặt kinh tế, độ an toàn Năm 2009, toàn tỉnh có 16 hộ lắp đặt sử dụng máy nước nóng bằng năng lượng mặt trời và cho đến nay, những chiếc máy này vẫn vận hành rất tốt Tấm thu năng lượng mặt trời tại nhà hàng ở Hòn Đá Bạc Nhiều năm... TP.Cà Mau) đang sử dụng loại máy đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời, cho biết: “Tôi sử dụng máy nước nóng năng lượng mặt trời được hơn một năm nay Từ ngày sử dụng, mọi thực phẩm, chén bát đều được khử trùng bằng nước nóng Mỗi ngày chỉ cần có nắng vài giờ là nhiệt độ nước có thể lên tới 45- 500C Suốt một năm qua, do thời tiết nắng nóng liên tục nên lượng nước nóng sử dụng rất thoải mái Ngoài ra,... tương đương 35.000- 40.000 lít/năm, mặt khác lượng khí thải ra làm ô nhiễm môi trường Từ khi lắp đặt hệ thống, dây chuyền sản xuất hoạt động có hiệu quả hơn hẳn so với trước Với những tấm thu năng lượng mặt trời được làm từ Aluminum với lõi đồng, có thể thu nhận bức xạ mặt trời và làm nóng nước Ngay cả trong những ngày mùa đông u ám thì tấm thu năng lượng vẫn làm cho nước nóng lên đến 40- 50° C Trong những... thì hãy quên máy năng lượng mặt trời và tìm mua máy nước nóng điện Phải có nguồn cấp nước ổn định vì máy năng lượng mặt trời chỉ hoạt động khi được cấp nước đều đặn và liên tục Nước máy phải lên được mái nhà hoặc phải có bồn chứa nước cao hơn mái nhà Nếu nước ở nhà bạn chảy ri rỉ và bạn muốn làm thêm bồn phụ để bơm nước cho máy, thì hãy chuẩn bị tinh thần là chi phí cho hệ thống cấp nước này sẽ bằng... C NÓNG N ĂNG L Ư NG M ẶT TR Ờ Ớ Ợ I + Khu vực Việt Trì có nền nhiệt độ trung bình trong năm là 20,4°C, độ bức xạ cao, với thời gian nắng là 8 giờ/ngày chính là điều kiện lý tưởng để triển khai các dự án năng lượng mới liên quan đến năng lượng mặt trời Năng lượng mặt trời được coi là một trong những nguồn năng lượng tự nhiên quý giá có thể thay thế được So với các dạng năng lượng khác, năng lượng mặt. .. quá trình đầu tư và xây dựng Nhà máy Nhôm Sông Hồng được thiết kế với bể rửa nước nóng bằng nước mềm có độ dẫn điện £ 20mS/cm, độ pH 4- 7 nên phải lựa chọn hệ thống đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời bằng ống thủy tinh chân không kèm phụ kiện ống nhựa hàn nhiệt Hệ thống nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời Thái Dương Năng sử dụng ống tích nhiệt chân không chế tạo bằng vật liệu thủy tinh Borum... được, nhiệt độ của hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời đối với mùa hè thì nhiệt độ của dàn thu nhiệt đạt từ 80- 90° C, ở bình bảo ôn nhiệt độ đạt từ 40- 65° C đối với mùa đông và những ngày mưa dầm kéo dài khi nước đi qua hệ thống năng lượng chênh với nước ở ngoài trời khoảng từ 10- 15°C Về quy trình vận hành, trong một ngày 24 giờ lấy trung bình 10 giờ có bức xạ mặt trời (từ 8- 17 giờ) Cứ 5 giờ... dào, vô tận Với trình độ KHCN hiện đại, con người đã có thể dễ dàng chế tạo được các loại thiết bị có khả năng tận thu NLMT, biến đổi dạng năng lượng này thành điện năng để sử dụng Máy đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời là một ví dụ Ưu điểm lớn nhất của máy này là không tốn điện, nguồn nước nóng khá dồi dào, an toàn, không tiếng ồn, có độ bền, chi phí bảo trì thấp và bảo vệ môi trường Tuy nhiên... máy làm bằng inox tốt (inox 304) Nếu nguồn nước nhiễm phèn hoặc ô nhiễm nặng thì không nên dùng máy năng lượng mặt trời vì ở nhiệt độ cao, tính ăn mòn của nước tăng rất mạnh, thậm chí có thể ăn thủng bình inox Sự cố thường gặp nhất của máy năng lượng mặt trời không phải là nước không nóng mà là bị rò rỉ nước Vì vậy, ngay sau khi lắp máy một ngày bạn phải lên mái nhà kiểm tra và nếu thấy rò rỉ, phải yêu... được lượng lớn chi phí mua gas Mặc dù chi phí ban đầu cho việc mua máy khá cao (13 triệu đồng/máy 150 lít, Điện lực Cà Mau đã hỗ trợ 1 triệu đồng/máy), tuy nhiên nếu tính đến lợi ích lâu dài của nó, có thể sau một thời gian, khoản chi phí do tiết kiệm điện sẽ bù lại vốn” F – MỘT SỐ MÁY NƯỚC NÓNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI BÌNH NƯỚC NÓNG NLMT CÔNG NGHIỆP Chi tiết sản phẩm Chi tiết sản phẩm BÌNH NƯỚC NÓNG NLMT