HE THONG NUOC NONG NANG LUONG MAT TROI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - - HỆ THỐNG NƯỚC NĨNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI (Mơn học: Năng lượng tái tạo) Giáo viên hướng dẫn: PGS TS VÕ VIẾT CƯỜNG Nhóm thực hiện: NGUYỄN HỒI PHONG 16142178 NGUYỄN TẤN MINH 16142147 TP Hồ Chí Minh 15-05-2019 LỜI CÁM ƠN Trong q trình thực đề tài này, nhóm nhận giúp đỡ nhiều từ thầy hướng dẫn PGS TS VÕ VIẾT CƯỜNG kiến thức lý thuyết, liên quan, tài liệu tìm hiểu để giúp nhóm hồn thành đồ án cách tốt Nhóm xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình thầy thời gian vừa qua Cuối cùng, nhóm xin chúc q thầy bạn nhiều sức khỏe gặt hái nhiều thành công Xin cảm ơn 2|Page MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Nền khoa học, kỹ thuật ngày phát triển, đời sống người dân ngày cải thiện, đại hóa, kèm theo nhu cầu sử dụng lượng điện ngày tăng cao Trước tình trạng nguồn lượng tự nhiên dầu mỏ, than, nhiệt, khí đốt…đều đứng trước nguy bị cạn kiệt khai thác sử dụng mức Do đó, buộc phải vào tìm kiếm nguồn lượng thay tái tạo Vì lý nhiều đề tài nghiên cứu ứng dụng to lớn lượng mặt trời đời sống ngày Mặt trời nguồn lượng vô tận, không cạn kiệt Mặc dù có nhiều ưu điểm, thời gian qua, sản phẩm sử dụng lượng mặt trời chưa ứng dụng rộng rãi, mặt hiệu suất tạo khơng cao, mặt khác giá thành kinh tế khó đáp ứng dẫn đến việc sử dụng lượng mặt trời chưa thật phổ biến Trong sản phẩm ứng dụng lượng mặt trời máy nước nóng lượng mặt trời xem sản phẩm đóng góp to lớn việc tiết kiệm nguồn điện quốc gia Tuy nhiên số vấn đề khó khăn gặp phải giá thành cao, chi phí lắp đặt, phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết Chúng em xin chọn đề tài để tìm hiểu tình hình sử dụng lượng mặt trời TP.Hồ Chí Minh, nghiên cứu hệ thống máy nước nóng phù hợp với điều kiện địa lý khu vực Mong đề tài người quan tâm phát triển để có ứng dụng thực tiễn tốt Mục tiêu đề tài tìm hiểu nguyên tắc hoạt động, cấu tạo máy nước nóng mặt trời, từ thiết kế hệ thống nước nóng dùng khách sạn phù hợp với điều kiện địa lý thời tiết đặc trưng TP.Hồ Chí Minh Sau đưa số 3|Page biện pháp để đưa máy nước nóng lượng mặt trời sử dụng rộng rãi phổ biến đời sống hàng ngày NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tiền tình hình phát triển lượng tái tạo Việt Nam 1.1.1 Vai trò nguồn lượng tái tạo Hiện tất nước giới đối mặt với chiến chống biến đổi khí hậu toàn cầu, với việc thực mục tiêu Paris COP 21 đảm bảo tăng nhiệt độ trung bình tồn cầu từ đến năm 2100 mức 2°C, biện pháp giảm sản xuất sử dụng lượng từ nhiên liệu hóa thạch (than, dầu, khí), nguyên nhân phát 2/3 lượng khí nhà kính (CO2) mà thay nguồn lượng tái tạo (NLTT) như: gió, mặt trời, sinh khối Riêng Việt Nam - đất nước chịu tác động trầm trọng biến đổi khí hậu, lại có tiềm nguồn NLTT (thủy điện, gió, mặt trời, sinh khối, địa nhiệt) phong phú, nguồn lượng sơ cấp nước thủy điện vừa lớn, than, dầu khí ngày cạn kiệt, biến đổi từ nước xuất lượng thành nước nhập lượng việc tăng cường phát triển nguồn NLTT có ý nghĩa to lớn việc giảm sử dụng nhiên liệu hóa thạch nhập khẩu, vừa góp phần giảm phát thải khí nhà kính mục tiêu tồn cầu, vừa đảm bảo an ninh lượng, phục vụ cho công phát triển kinh tế - xã hội đất nước 1.1.2 Năng lượng mặt trời Năng lượng mặt trời (NLMT) tổ chức lượng tái tạo nước ASEAN phân loại tiềm năng lượng mặt trời thành mức sau: + Mức 1: Khu vực có xạ trung bình năm 4,8 kWh/m2 /ngày + Mức 2: Khu vực có xạ trung bình năm từ 3,8÷4,8 kWh/m2 /ngày 4|Page + Mức 3: Khu vực có xạ trung bình năm từ 3,2÷3,7 kWh/m2 /ngày + Mức 4: Khu vực có xạ trung bình năm từ 3,2 kWh/m2 /ngày trở xuống Với khu vực mức khai thác sử dụng lượng mặt trời đạt hiệu cao, mức đạt hiệu quả, mức bình thường, mức khơng có hiệu Việc đo đạc đánh giá liệu cường độ xạ mặt trời thường xuyên vị trí điều kiện cần thiết ban đầu để triển khai ứng dụng lượng mặt trời Vì thế, cần phải biết rõ giá trị xạ mặt trời năm vị trí cụ thể, nơi mà hệ thống thiết bị sử dụng lượng mặt trời thiết kế xác định cơng suất Ngồi ra, thơng số số nắng tiêu để đánh giá tiềm khả thực Theo số liệu thống kê Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Quốc gia số nắng (số liệu bình quân 20 năm) Việt Nam, chia thành khu vực sau: + Khu vực 1: Các tỉnh vùng Tây Bắc (Sơn La, Lai châu): Số nắng tương đối cao từ 1897÷2102 giờ/năm + Khu vực 2: Các tỉnh lại miền Bắc số tỉnh từ Thanh Hóa đến Quảng Bình Số nắng trung bình năm từ 1400÷1700 giờ/năm + Khu vực 3: Các tỉnh từ Huế trở vào: Số nắng cao nước từ 1900÷2900 giờ/năm Theo đánh giá, vùng có số nắng từ 1800giờ/năm trở lên coi có tiềm để khai thác sử dụng Đối với Việt Nam, tiêu chí phù hợp với nhiều vùng, tỉnh phía Nam Ở Việt Nam, lượng mặt trời coi nguồn lượng phong phú nơi có có đặc điểm bật Năng lượng mặt trời khơng phân bố đồng tồn lãnh thổ đặc điểm địa hình chịu ảnh hưởng dòng khí đại dương lục địa Có hai vùng khí hậu đặc trưng rõ nét là: + Từ vĩ tuyến 17 trở Bắc, khí hậu có mùa rõ rệt: xuân, hạ, thu, đông + Từ vĩ tuyến 17 trở vào Nam, khí hậu phân mùa: mùa mưa mùa khô 1.1.3 Các nguồn lượng khác 1.1.3.1 Thủy điện nhỏ 5|Page Thủy điện nhỏ (TĐN) đánh giá dạng lượng tái tạo khả thi mặt kinh tế - tài Căn vào báo cáo đánh giá gần nhất, nước ta có 1.000 địa điểm xác định có tiềm phát triển TĐN, quy mô từ 100 kW tới 30 MW (với giới tới 10 MW), với tổng công suất đặt 7.000 MW (đứng đầu nước ASEAN), vị trí tập trung chủ yếu vùng núi phía Bắc, Nam Trung Tây Nguyên Hiện nay, có nhiều doanh nghiệp tư nhân đầu tư vận hành hiệu kinh tế cao trạm thủy điện nhỏ số tỉnh như: Hà Giang, Lào Cai, Nghệ An, Hà Tĩnh, Gia Lai… TĐN coi nguồn NLTT, cung cấp 19% sản lượng điện tồn cầu Cơng nghệ TĐN bao gồm tua bin thủy lực, máy phát điện thủy điện vừa lớn, thường sử dụng lưu lượng dòng chảy (run-of-river) nhánh sơng nhỏ, suối để phát điện không cần đập hồ chứa 1.1.3.2 Năng lượng sinh khối Là nước nông nghiệp, Việt Nam có tiềm lớn nguồn lượng sinh khối (NLSK) Các loại sinh khối là: gỗ lượng, phế thải - phụ phẩm từ trồng, chất thải chăn nuôi, rác thải đô thị chất thải hữu khác Nguồn NLSK sử dụng cách đốt trực tiếp, tạo thành viên nhiên liệu sinh khối Khả khai thác bền vững nguồn sinh khối cho sản xuất lượng Việt Nam đạt khoảng 150 triệu năm Một số dạng sinh khối khai thác mặt kỹ thuật cho sản xuất điện, áp dụng công nghệ đồng phát lượng (sản xuất điện nhiệt) là: trấu Đồng Sơng Cửu Long, bã mía dư thừa nhà máy đường, rác thải sinh hoạt đô thị lớn, chất thải chăn nuôi từ trang trại gia súc, hộ gia đình chất thải hữu khác từ chế biến nông - lâm - hải sản Hiện nay, số nhà máy đường sử dụng bã mía để phát điện, bán với giá 800 đồng/kWh (4 cent/kWh) 6|Page Cuối năm 2013, Bộ Cơng Thương trình Chính phủ xem xét chế hỗ trợ sản xuất điện từ lượng sinh khối Theo đó, mức giá cao mà ngành điện mua lại điện sản xuất từ nguồn nguyên liệu sinh khối 1.200 - 2.100 đồng/kWh Mức đề xuất góp phần tạo động lực cho việc phát triển nguồn điện từ nguồn nguyên liệu sinh khối nước ta Việc xây dựng nhà máy điện đốt rác thải quan tâm với mục tiêu giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đặc biệt thành phố, đô thị lớn Hiện nay, nước ta có số dự án điện đốt rác vào hoạt động, triển khai xây dựng thủ đô Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh, Cần Thơ, Hà Nam… 1.1.3.3 Năng lượng gió Nguồn điện gió sử dụng luồng khơng khí (gió) đập vào cánh tua bin làm quay máy phát điện Nguồn điện gió nguồn điện xoay chiều thủy điện, nhiệt điện Nghiên cứu Ngân hàng Thế giới rằng, Việt Nam nước có tiềm gió lớn nước khu vực, với 39% tổng diện tích Việt Nam ước tính có tốc độ gió trung bình hàng năm lớn 6m/s, độ cao 65m, tương đương với tổng công suất 512 GW Đặc biệt, 8% diện tích Việt Nam xếp hạng có tiềm gió tốt (tốc độ gió độ cao 65m - m/giây), tạo 110 GW Tiềm gió Việt Nam độ cao 65m 7|Page Vùng ven biển phía Nam nước ta có diện tích rộng khoảng 112.000 km2, khu vực có độ sâu từ 30m đến 60m, với diện tích rộng khoảng 142.000 km2 khu vực có tiềm phát triển điện gió biển tốt Đặc biệt, khu vực biển có độ sâu 0-30m từ Bình Thuận đến Cà Mau, rộng khoảng 44.000 km2 Theo số liệu gió Phú Q, Cơn Đảo vùng đạt tốc độ gió trung bình độ cao 100m, đạt 5-8m/s Hiện nay, trang trại gió biển với công suất gần 100 MW hoạt động nghiên cứu triển khai giai đoạn tới năm 2025, lên tới 1.000 MW (tức gấp 10 lần) Cụ thể, trang trại tua bin gió đảo Phú Quý Bạc Liêu hoạt động tốt mang lại hiệu kinh tế cao, hội thu hồi vốn khoảng 10 năm, so với tuổi thọ tua bin 20 năm Trang trại gió biển Khai Long (Cà Mau) xây dựng từ tháng 1/2016, với công suất giai đoạn 100 MW Trang trại gió biển đóng góp ngân sách cho địa phương với nguồn thu ổn định, tỉnh Bạc Liêu (với 99 MW) đạt 76 tỷ đồng/năm, hồn thành trang trại gió 400 MW lên tới gần 300 tỷ năm Tỉnh Cà Mau, với 300 MW thu 200 tỷ/năm Theo thông tin từ Bộ Công Thương, đây, Tập đồn Dầu khí Việt Nam (PVN) với nhà đầu tư từ Singapore, Liên bang Nga khởi động dự án gió Kê Gà, biển Bình Thuận, với cơng suất 3.400 MW Về diện tích chiếm đất, máy phát điện gió cơng suất MW chiếm diện tích 0,6 Các máy phát điện phải đặt cách xa khoảng lần đường kính cánh quạt (ví dụ, với cánh quạt đường kính 80 m phải đặt cách 560 m) 1.2 Chính sách khuyến khích Chính phủ Chính phủ Việt Nam ban hành nhiều sách khuyến khích phát triển lượng tái tạo, đề mục tiêu sử dụng lượng tái tạo hướng đến thị trường điện cạnh tranh với nguồn đầu tư mô hình kinh doanh đa dạng Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Chiến lược phát triển Năng lượng tái tạo quốc gia Việt Nam đến năm 2020 tầm 8|Page nhìn 2050 , Chính phủ khuyến khích việc phát triển sử dụng lượng lượng tái tạo; cung cấp hỗ trợ tài cho nghiên cứu sản xuất thử nghiệm xây dựng mơ hình thí điểm; miễn thuế nhập khẩu, thuế sản xuất lưu thơng Cụ thể, Chính phủ đề mục tiêu tăng thị phần lượng tái tạo tổng lượng thương mại sơ cấp từ 3% năm 2010 lên 5% năm 2020 11% năm 2050 tăng thị phần điện sản xuất từ nguồn lượng tái tạo gió sinh khối từ 3.5% tổng sản lượng điện sản xuất 6% năm 2030 1.3 Tình hình sử dụng lượng mặt trời để đun nước nóng giới Hiện vào khoảng 82% lượng sử dụng chủ yếu giới than đá, khí thiên nhiên, dầu uranium, khoảng 12% từ lượng sinh khối (biomas) 6% từ thủy điện.Nhu cầu lượng giới tăng cao, nguồn lượng truyền thống nhiên liệu hố thạch (dầu mỏ, khí đốt, than…) nguồn lượng chủ yếu cho nhu cầu lượng nước giới.Giá nhiên liệu ngày cao việc sử dụng nhiên liệu hoá thạch ảnh hưởng đến môi trường trái đất Để đáp ứng nhu cầu ngày cao sử dụng lượng hạn chế bớt tác động đến môi trường, nhà khoa học nhà quản lý nước giới nghiên cứu tìm kiếm nguồn lượng thay dần nguồn lượng hoá thạch.Các nước công nghiệp nhận thức rõ hiểm họa cạn kiệt lượng có sách mạnh cụ thể để phát triển lượng tái tạo tăng hiệu lượng Trên giới nói chung lượng mặt trời nghiên cứu sử dụng theo hướng: Biến đổi thành nhiệt sử dụng dạng nhiệt (nước nóng, sấy, sưởi…) Biến đổi thẳng thành điện qua pin mặt trời (photovoltaic) Tập trung (hội tụ) nhằm mục đích có nhiệt độ cao để nung hay phát điện Trong ba hướng kỹ thuật biến đổi lượng mặt trời ứng dụng nhiệt biến đổi thành điện nhờ pin mặt trời hai hướng phát triển mạnh Trong ứng dụng thu nhiệt mặt trời làm nóng nước, người ta chia loại nhiệt độ thấp: cần < 45 0C; loại nhiệt độ trung bình từ 450C đến 800C; loại nhiệt độ cao > 80 0C Chính phủ 9|Page nước khuyến khích sử dụng lượng mặt trời qua miễn thuế, cho vay dài hạn lãi suất thấp, tài trợ nghiên cứu phát triển v.v Các tòa nhà lượng tiêu thụ vào khoảng 40% 75% dùng cho nước nóng sưởi ấm Đến năm 2000 có 0,11% tổng lượng cấp nhà cung cấp hệ thống lượng mặt trời Mục tiêu đến năm 2010 nâng lên mức 1,18% Mức tăng trưởng 20% diện tích thu nhiệt mặt trời (collector) lắp đặt có khoảng 18 triệu (m 2) thu nhiệt mặt trời lắp đặt Châu Âu mục tiêu đến năm 2010 có khoảng 100 triệu (m 2) đun nước nóng mặt trời lắp đặt Châu Âu Những nước dẫn đầu Châu Âu Đức 2,3 triệu (m2), Áo 2,3 triệu (m2) Hy Lạp 2,3 triệu (m2) Nước Mỹ có mục tiêu cụ thể, vào năm 1998 Tổng Thống Clinton đưa chương trình triệu mái nhà lượng mặt trời 2010 Hiện Mỹ hàng năm sản xuất 700.000(m 2)tấm thu nhiệt mặt trời loại nhiệt độ thấp Một nhiệt mặt trời làm nóng nước bên Mỹ có giá từ 1500 ($) trở lên Bảng đun nước nóng mặt trời dạng phẳng sản xuất Châu Âu - năm 1994 Nước Sản xuất thu nhiệt mặt trời CHLB Đức 170 000 m2 Hy Lạp 165 000 m2 Áo 100 000 m2 Liên Hiệp Anh 40 000 m2 Đan Mạch 20 000 m2 Các nước khác 55 000 m2 Toàn Châu Âu 550 000 m2 (Nguồn: International Solar Energy Society) Úc nước có ngành cơng nghiệp hệ đun nước mặt trời phát triển Họ có công ty xuất nhiều đun nước mặt trời nước (chiếm khoảng 30% số họ sản xuất được), Việt Nam với thương hiệu SOLAHART Thành tựu tiếng Úc làng Olympic Sydney cung cấp nước nóng hồn tồn thu nhiệt mặt trời Điện cung cấp phần lớn qua pin mặt trời Trung Quốc phát 10 | P a g e CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY NƯỚC NÓNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 3.1 Sơ đồ khối hệ thống máy nước nóng lượng mặt trời Một hệ thống máy nước nóng lượng mặt trời mơ hình hóa thành sơ đồ khối sau: Sơ đồ khối hệ thống máy nước nóng lượng mặt trời 40 | P a g e 3.2 Lưu đồ thiết kế hệ thống Lưu đồ thiết kế hệ thống máy nước nóng lượng mặt trời 3.3 Thiết kế hệ thống máy nước nóng lượng mặt trời 3.3.1 Giới thiệu khách sạn Tên khách sạn: VƯỜN SÀI GÒN GARDEN HOTEL Khách sạn nằm vị trí trung tâm Sài Gòn Chợ Lớn Địa chỉ: 781/d1, đường lê hồng phong, phường 12 , quận 10 , TPHCM 41 | P a g e Khách sạn có 100 phòng trang bị vừa đại vừa cổ điển, khuôn viên bao quanh sân vườn đầy xanh ánh nắng Nằm khu vực thật yên tĩnh, tránh xa không khí ồn ào, náo nhiệt, bụi bặm Thành Phố Hồ Chí Minh Một số hình ảnh khách sạn 3.2 Thiết kế hệ thống máy nước nóng lượng mặt trời cho khách sạn 3.3.2.1 Nhu cầu sử dụng nước nóng khách sạn VƯỜN SÀI GỊN GARDEN HOTEL khơng có số liệu cụ thể cho ngày nên ta tính tốn nhu cầu theo số lượng người dùng tối đa thời điểm cụ thể Phương pháp sử dụng để tính tốn cho khách có số lượng người dùng nước tương đối ổn định Bằng lấy số lượng người dùng tối đa nhân với tiêu chuẩn sử dụng nước nóng ngày, tính lượng nước tính tốn cần thiết M = B.m 42 | P a g e Trong đó: + M: tổng nhu cầu dùng nước nóng tối đa ngày (lít) + B: số người dùng nước tối đa (người) + m: tiêu chuẩn dùng nước nóng (lít/người) Vì khơng biết số lượng khách nhiều khách sạn nên ta tính tốn lượng khách mà khách sạn nhiều tiếp nhận lúc Ta dựa vào số phòng mà khách sạn có (P i) lượng khách nhiều phòng (ni) để tính tốn số khách (B) Từ đó, ta tính lượng nước nóng cần thiết tối đa ngày (M) VƯỜN SÀI GỊN GARDEN HOTEL gồm có 100 phòng P = 100 (phòng) bao gồm phòng ngủ, sinh hoạt, giải trí, ăn uống,… Số lượng người trung bình phòng n = (người/phòng) => số lượng người trung bình thời điểm cụ thể là: B = P*n = 100*3 = 300 (người) Do thời tiết khu vực thành phố Hồ Chí Minh tương đối nóng, nên nhiệt độ nước nóng u cầu khơng q cao tnn = 500C, chủ yếu sinh hoạt vào buổi chiều tối Mỗi người sử dụng nước nóng tiêu chuẩn ngày với lượng nước m = 10 (lít/người/ngày) => Nhu cầu sử dụng nước nóng tối đa ngày là: M = B*m = 300*10 = 3000 (lít) Nhiệt độ mơi trường khu vực thành phố Hồ Chí Minh khoảng t mt = 300C Nước có nhiệt dung riêng trung bình Cn = 1.16 Wh/kg.0C => Tổng nhiệt lượng cần thiết ngày là: Q = M*( tnn - tmt)* Cn = 3000*(50 - 30)*1.16 = 3000*20*1.16 = 69600 (Wh) = 69.6 kWh 43 | P a g e 3.3.2.2 Chọn vị trí lắp đặt máy nước nóng Máy nước nóng lượng mặt trời thiết kế đặt sân thượng khách sạn Nơi thoáng đãng, chỗ cao khách sạn, có đủ khơng gian để lắp đặt, khơng có vật cản che khuất, từ hệ thống đạt hiệu suất cao nhất, hấp thu tối đa lượng xạ mặt trời Góc nghiêng thu chọn theo công thức: β = φ ± 100 ≥ 150 Trong đó: + φ: góc vĩ độ nơi lắp đặt (0) + β: góc nghiêng mặt phẳng ngang thu (0) “+” ứng với mùa đông “-” ứng với mùa hè Theo phụ lục 1.4: góc vĩ độ địa điểm khảo sát 52 tỉnh/thành huyện đảo φ89 sách Năng lượng mặt trời – thiết kế lắp đặt PST TS Võ Viết Cường ThS Nguyễn Lê Duy Luân, khách sạn nằm khu vực Thành phố Hồ Chí Minh, nên ta chọn góc vĩ độ mặt trời φ = 10.490 Độ nghiêng tính tốn thu là: β = φ ± 100 = 10.490 + 100 = 20.490 (ứng với mùa đông) β = φ ± 100 = 10.490 - 100 = 0.490 (ứng với mùa hè) Độ nghiêng tối thiểu thu không nên nhỏ 15 nhằm tăng hiệu làm cho thu trời mưa Do nhu cầu sử dụng nước nóng mùa đơng cao mùa hè nên ta chọn góc nghiêng thu so với mặt phẳng ngang 22 xoay hướng nam Việt Nam nằm bán cầu bắc Hướng nam hướng thu nhiều xạ mặt trời 3.3.2.3 Lựa chọn hệ thống máy nước nóng Do máy nước nóng lượng mặt trời sử dụng cho khách sạn, khu vực TPHCM thời tiết nắng nóng, chủ yếu hoạt động sinh hoạt, khơng yêu cầu nhiệt độ cao nên ta chọn hệ thống cung cấp nước nóng nhiệt độ thấp (dưới 70 0C) Cụ thể nhiệt độ nước nóng yêu cầu khách sạn thiết kế tầm tnn = 500C nên phù hợp với hệ thống 44 | P a g e 3.3.2.4 Lựa chọn kích thước bồn chứa Kích thước bồn chứa phải lớn nhu cầu tính tốn lượng nước cần thiết Kích thước lớn gấp lần tổng lượng nước nhu cầu ngày để bù vào ngày khơng có nắng nắng yếu Nhưng TPHCM, số nắng năm lớn, xác suất xảy số lượng ngày khơng có nắng thấp Thêm vào đó, khách sạn trang bị thêm hệ thống đun nước thay (bằng điện) Do đó, trường hợp không cần thiết lựa chọn bồn chứa có dung tích gấp đơi nhu cầu sử dụng Để tránh mát nhiệt độ, bồn chứa cần sơn phủ bọc lớp cách nhiệt styropore, thủy tinh trấu, xơ dừa,…lớp cách nhiệt cần bọc kín để tránh ẩm ướt Theo tính tốn, khách sạn cần nhu cầu sử dụng nước nóng tối đa ngày M = 3000 (lít) Nếu sử dụng bình chứa 3000 (lít) khơng hiệu cần dung tích chứa lớn nên bình to, nặng, giá đặt mua đắt, trình vận chuyển lên sân thượng lắp đặt gặp nhiều khó khăn Để chọn lựa tối ưu nhất, ta nên sử dụng hai bình chứa loại 2000 (lít), kích cỡ vừa phải, thuận tiện vận chuyển, lắp đặt, tổng dung lượng hai bình chứa 4000 (lít) đáp ứng đủ u cầu Bình chứa nên đặt cao thu nhiệt vài mét, đặt bình chứa đứng để giảm thiểu mát nhiệt mơi trường ngồi thuận tiện cho việc bố trí đầu ống nối vào bình Để tránh hư hỏng mái nhà rò rỉ bình chứa cần phải đặt khay kim loại có ống dẫn để dẫn nước tràn ngồi 45 | P a g e Chọn bồn chứa: bồn nước inox Sơn Hà 2000 lít đứng, mã sản phẩm BNISH2000D, số lượng hai bồn chứa  Thông số bồn nước inox Sơn Hà 2000 lít đứng SUS 304 Chất liệu bồn: Inox Sus 304 Chất liệu chân bồn: inox 201 Bảo hành: 12 năm Kích thước: 1975 x 1340 mm (Dài x Rộng) Kích thước đường kính: 1140 mm đường gân kép thân bồn siêu cứng, siêu bền Các thông số sai số cho phép ± %  Đặc tính trội bồn chứa nước inox Sơn Hà đứng 2000L Thân bồn cứng hơn: lốc gân kép phân bố thân bồn nâng cao độ cứng vững kéo dài tuổi thọ sản phẩm gấp đôi so với sản phẩm thông thường Chân đế siêu bền: với chân đế bồn nước Sơn Hà to hơn, làm inox siêu bền, rộng tới 60 x 60mm, bồn nước Sơn Hà vững chãi kể thời tiết mưa bão, giông tố Kẹp chân đế cải tiến: kẹp chân đế gắn chặt bồn nước với chân đế siêu khỏe, giúp bồn nước khơng nghiêng, lật dù gió to, bão giật Khuy khóa an tồn: khuy khóa cải tiến làm inox SUS 304, có chốt an tồn giữ nắp khơng bật mưa bão lớn, ngăn côn trùng, bụi bẩn làm bẩn nguồn nước Chụp nhựa chống xước: chụp nhựa chất lượng cao hạn chế tối đa vết xước vận chuyển lắp đặt, giữ bồn nước bền, đẹp suốt trình sử dụng 46 | P a g e Logo ngăn chặn hàng nhái, hàng giả: logo mềm mại, đẹp đại, sơn trực tiếp thân bồn dập đầu, đáy bồn, nắp bịt, thiết kế để hạn chế hàng giả, hàng nhái  Bản vẽ bồn nước inox 2000 lít đứng SUS 304 Sơn Hà 3.3.2.5 Lựa chọn thu collector Chọn thu dạng dãy ống, ống thành phần ống thu nhiệt chân không với hiệu suất chuyển đổi η = 71.5% 47 | P a g e set collector bao gồm 15 ống chân không đặt song song 3.3.2.6 Xác định kích thước thu collector Kích thước thu hệ thống tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng lượng xạ mặt trời nơi lắp đặt Để thiết kế kích thước thu, cần có số liệu: H: cường độ xạ nơi lắp đặt (kWh/m2) η: hiệu suất hấp thụ nhiệt hệ thống (%) F: tổng kích thước tất thu (m2) Q: nhiệt lượng cần thiết cho hệ thống => Tổng diện tích bề mặt thu F = (m2) Theo tính tốn, nhiệt lượng Q cần thiết cho khách sạn ngày Q = 69.6 kWh, hiệu suất thu η = 71.5% Theo phụ lục 1.6: tổng lượng xạ mặt trời H (kWh/m 2/ngày) khí theo phương nằm ngang tháng 52 tỉnh/thành huyện đảo sách Năng lượng mặt trời – thiết kế lắp đặt PST TS Võ Viết Cường ThS Nguyễn Lê Duy Luân, ta cường độ lượng xạ mặt trời khu vực TPHCM theo tháng năm bảng: Tháng 10 11 12 H (kWh/m2/ngày) 5.68 6.13 6.68 6.6 5.99 5.52 5.68 5.66 5.47 5.53 5.38 5.37 F (m2) 17.14 15.88 14.57 14.75 16.25 17.63 17.13 17.2 17.8 17.6 18.09 18.13 3.3.2.7 Xác định số lượng thu collector Bộ thu thành phần có diện tích S = 2.06 m2 15 ống chân không Số lượng thu xác định thông qua tổng kích thước thu kích thước chuẩn thu nhà sản xuất qui định Số lượng thu tính: N = (m2) Tính tốn được, ta có bảng sau Tháng 10 11 12 H (kWh/m2/ngày) 5.68 6.13 6.68 6.6 5.99 5.52 5.68 5.66 5.47 5.53 5.38 5.37 17.14 15.88 14.57 14.75 16.25 F (m2) 8.31 7.72 7.1 7.2 7.9 N (tấm) Số trung bình Ntb = = 8.2 (tấm) 17.63 17.13 17.2 17.8 17.6 18.09 18.13 8.6 8.3 8.34 8.6 8.59 8.78 8.8 48 | P a g e => Ta chọn số lượng thu collector tấm, gồm 15 ống chân khơng với diện tích S = 2.06 m2/tấm 3.3.2.8 Xác định phương pháp ghép nối thu collector Vì số lượng thu collector lớn (8 tấm), ta chọn giải pháp kết nối hỗn hợp thu lại với Thông thường nên dùng nhiều từ đến thu nối tiếp thành dãy nối song song chúng lại với Nếu điều kiện cho phép dùng thu dài để thay Chia thu thành dãy song song, dãy Ta sơ đồ kết nối: Sơ đồ kết nối thu collector 3.3.2.9 Lựa chọn phụ kiện hệ thống Chọn bồn chứa loại 2000 lít Ống dẫn chọn loại ống nhựa HDPE, đường ống trục chọn loại ϕ48; đường ống phân phối đến phòng chọn loại ϕ21 ϕ27 Lựa chọn chọn mua ống dẫn phù hợp 49 | P a g e Hình ảnh ống nhựa HDPE Bộ gom nhiệt tùy thuộc vào loại collector lựa chọn Thông thường mua collector kèm gom nhiệt để phù hợp loại collector sử dụng Bộ thu nhiệt collector gồm ống chân không gom nhiệt 3.4 Đánh giá hiệu kinh tế Công suất sử dụng cần thiết ngày Q = 70 kWh Nhiệt độ nước nóng yêu cầu, cần gia nhiệt tnn = 500C Nhu cầu sử dụng nước nóng tối đa ngày M = 3000 lít/ngày 50 | P a g e Máy nước nóng lượng mặt trời có tuổi thọ trung bình 15 năm bảo hành cửa hàng mua vòng năm đầu Còn máy nước nóng điện có tuổi thọ thấp hơn, trung bình năm bảo hành năm 3.4.1 Chi phí ban đầu  Chi phí ban đầu cho máy nước nóng lượng mặt trời thiết kế Sử dụng bồn nước inox Sơn Hà 2000 lít đứng, mã sản phẩm BNISH2000D với giá khoảng triệu đồng, số lượng bồn => tổng 12 triệu đồng Sử dụng thu collector phong cách châu âu EVACUATED thu lượng, sử dụng ống thu nhiệt với giá khoảng 7000 US$ set bao gồm 15 ống chân không thu nhiệt Thông tin set collector: + Nơi xuất sứ: Zhejiang, China (Mainland) + Nhãn hiệu: Ousikai/OEM + Màu sắc: bạc đen + Ứng dụng cho máy nước nóng + Nhiệt độ nước tối đa cao, lên đến 800C + Chất liệu khung đỡ: nhôm + Vật liệu cách điện Rock Wool + Lượng nước ống 0.15 lít/min/ống + Hiệu suất chuyển đổi cao 71.5% Một số hình ảnh set collector ống chân không 51 | P a g e => Khách sạn sử dụng collector phí cần mùa 8*7000 (US$) = 56 000 (US$) Theo chi phí lắp đặt, vận chuyển, ống dẫn nước khung giá đỡ Nên tổng tiền đầu tư ban đầu cho hệ thống máy nước nóng lượng mặt trời khoảng 1.3 (tỉ VNĐ)  Chi phí ban đầu cho máy nước nóng điện: Giá trung bình máy nước nóng điện là: triệu VNĐ/máy/phòng Khách sạn có 100 phòng phí ban đầu mua máy nóng điện là: G = 2*100 = 200 triệu VNĐ 3.4.2 Chi phí 15 năm sử dụng  Chi phí máy nước nóng lượng mặt trời 15 năm sử dụng Máy nước nóng lượng mặt trời sử dụng nguyên lý tự nhiên, hệ thống hoạt động cách tự động có ánh nắng mặt trời mà không cần thêm nguồn tác động khác Do tuổi thọ trung bình hệ thống máy nước nóng lượng mặt trời 15 năm phí sửa chữa, vận hành vệ sinh hệ thống 15 năm sử dụng khơng đáng kể => Chi phí máy nước nóng lượng mặt trời 15 năm sử dụng gần chi phí ban đầu  Chi phí máy nước nóng điện 15 năm sử dụng Dựa vào công suất cần sử dụng ngày 70 (kWh/ngày) thực tế tiêu hao thiết bị điện 20% nên công suất điện ngày cần là: Q = 70*(100/80) = 87.5 (kWh/ngày) Giá điện 15 năm (5475 ngày) máy nước nóng điện sử dụng Giả sử, giá điện cho 1kWh 3000 VNĐ ZD = 87.5 (kWh/ngày)*3000(VNĐ/kWh)*5475(ngày) => ZD = 1.45 (tỉ VNĐ) 52 | P a g e Tuổi thọ máy nước nóng điện năm Từ năm thứ đến năm thứ 15, phải thay máy nước nóng lần hết hạn sử dụng, chi phí gia tăng thêm từ năm thứ đến năm thứ 15 là: ZT = G*2 = 200*2 = 400 (triệu vnđ) Tổng chi phí cho hệ thống máy nước nóng điện 15 năm là: Z = G + ZT + ZD = 200 + 400 + 1450 = 2.05 (tỉ VNĐ) Trong đó: + ZD: chi phí điện tiêu thụ (tỉ VNĐ) + ZT: chi phí thêm (thay máy hết hạn) (triệu VNĐ) + Z: Tổng chi phí (tỉ VNĐ) 3.5 Kết luận Máy nước nóng lượng mặt trời hệ thống cần thiết cho gia đình, khách sạn, doanh nghiệp, Nó giải vấn đề an tồn ln ưu tiên hàng đầu, bên cạnh tiết kiệm mặt kinh tế, giảm tải điện cho lưới điện quốc gia Lợi ích tuyệt vời sử dụng máy nước nóng lượng mặt trời: + Tiết kiệm: chi phí ban đầu so với việc đun ấm nước, lần tắm lần khởi động máy nước nóng trực tiếp khiến người ngần ngại Đó điểm yếu nho nhỏ nhìn vào giá máy nước nóng mặt trời chi phí đầu tư ban đầu Nhưng cần sau vài năm đầu, bạn bắt đầu cảm thấy lợi ích vơ to lớn so với máy nước nóng trực tiếp Khơng cần phải tốn chi phí tiền điện, chi phí sử dụng, vận hành khơng có, giúp bạn tiết kiếm khoảng tiền nhiều so với máy nước nóng điện Quá tuyệt vời! + Thân thiện với môi trường: hệ thống sạch, tránh lượng phát thải CO2 + Ứng dụng rộng rãi: hệ thống máy nước nóng lượng mặt trời ngày khơng dùng sinh hoạt gia đình mà ứng dụng xí nghiệp, nhà máy tất nhu cầu gia nhiệt khác đem lại hiệu kinh tế cao, hoàn vốn nhanh 53 | P a g e DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS TS Võ Viết Cường, ThS Nguyễn Lê Duy Luân, sách “Năng lượng mặt trời - thiết kế lắp đặt” [2] TS.Hoàng Dương Hùng, sách “Năng lượng mặt trời - Lý thuyết ứng dụng” [3] Hoàng Dương Hùng (2002), Nghiên cứu nâng cao hiệu thiết bị thu lượng nhiệt mặt trời để cấp nhiệt làm lạnh, luận văn Tiến sĩ Khoa học kĩ thuật, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng [4] Tài liệu internet + Nguồn thông tin Google, wikipedia, + Các web mua bán trang thiết bị + Địa web khách sạn: https://saigongardenhotel.com/en/ + Các luận văn, báo cáo hệ thống nước nóng lượng mặt trời 54 | P a g e ... như: Tại Anh: Thermomax, Imagination Solar, Radiant Energy Tại Australia: Solarhart, Beasley, Edwards Hot Water, Rheem, Solco, Quantum Tại Mỹ: SolarRoofs, Alternate Energy Technology, Heliodyne,... Sun Ray Solar Products, Sun Earth, Sun Systems, Sun Trapper Solar, Thermo Technologies Tại Canada: Thermo Dynamics, Solarnetix, Thermomax Industries Tại Châu Âu: Solvis, Sailer Solarsysteme (Đức),... vấn đề cần lưu ý để liên kết lớp sơn phủ bề mặt hấp thụ bền theo thời gian bắt buộc phải làm bề mặt hấp thụ trước lúc sơn phủ Tùy theo cấu tạo vật liệu bề mặt hấp thu nhiệt, người ta phân loại