Chương I I: THIẾT KẾ CHUNG VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC NÓNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜ
2.2.1.3. Khung đỡ của bộ thu nhiệt:
Khung đỡ Bộ thu nhiệt cần thỏa mãn các điều kiện sau: - Cấu trúc đơn giản và độ bền lâu.
- Bảo vệ bề mặt hấp thụ của Bộ thu nhiệt khỏi ảnh hưởng của môi trường
Khung đỡ có thể được làm bằng gỗ hoặc kim loại. Khung làm bằng gỗ có thuận tiện là cách nhiệt khá tốt nên không cần thiết phải bảo ôn mặt bên, giá thành có thể rẻ hơn so với khung kim loại. Tuy nhiên, tuổi thọ của khung gỗ không cao khi để ngoài môi trường tự nhiên.
Hình 2.8: Khung Bộ thu nhiệt làm bằng gỗ.
Một cách khác để chế tạo khung là làm bằng kim loại. Khung được hàn từ các thanh thép. Sau đó bọc tôn các mặt bên và mặt đáy. Với loại khung làm từ kim loại thì cần phải có lớp bảo ôn để giảm tổn thất nhiệt độ của Bộ thu nhiệt. Làm loại khung này giá thành đắt hơn. Bù lại, khung kim loại chắc chắn hơn và độ bền cao hơn.
Hình 2.9: Khung Bộ thu nhiệt làm bằng kim loại.
Cách nhiệt cho bộ thu nhiệt:
Lượng nhiệt tỏa ra và thất thoát từ bộ thu nhiệt là rất lớn. Do vậy cần có lớp cách nhiệt để làm giảm tổi thiểu sự mất mát nhiệt ra môi trường bên ngoài. Lớp cách nhiệt cần có độ dày từ 3 - 5cm tùy vật liệu và có thể chịu được nhiệt độ tới
100oC. Sự lựa chọn vật liệu cách nhiệt phụ thuộc vào hiệu quả, giá thành và tính
sẵn có của chúng tại nơi thiết kế. Ta có thể dùng vật liệu cách nhiệt là bông thủy tinh. Cách đơn giản nhất là dùng trấu, mùn cưa, xơ dừa…
Toàn bộ bộ thu nhiệt phải tạo thành không gian kín bao quanh bề mặt hấp thụ giúp giảm thiểu tổn thất nhiệt, đồng thời tăng hiệu quả của quá trình bẫy nhiệt. Do đó, lớp cách nhiệt cũng phải được bọc kín khít. Khi lắp đặt tấm phủ lên khung cần phải vừa vặn, kín khít để tránh nước mưa lọt vào trong và không khí nóng thoát ra ngoài.
2.2.2 Bình chứa:
Bình chứa là nơi chứa nước đã được nung nóng ở bộ thu nhiệt khi chưa dùng tới. Bình chứa có thể được làm từ inox, tôn, nhựa chất lượng tốt… Bình inox có thể mua sẵn nếu có kích thước mong muốn hoặc đặt gò hàn theo kích thước cần. Thùng nhựa có nhiều kích thước có sẵn. Thùng được đục các lỗ để bố trí các đường nước vào bình.
Các đường nước vào và ra phải được bố trí hợp lý để đảm bảo tuần hoàn nước. Đường nước lạnh cấp cho hệ thống phải nối xuống gần đáy bình, đồng thời phải có van phao để ngắt khi nước đạt mức cần thiết. Đường nước lạnh xuống Bộ thu nhiệt bố trí gần đáy bình chứa. Đường nước nóng vào bình chứa bố trí phía trên nhưng vẫn phải nằm trong mực nước của bình. Ống xả tràn để đề phòng trường hợp van phao bị hỏng và để thoát khí trong hệ thống giữ áp suất trong bình cân bằng với áp suất môi trường bên ngoài.
Trong suốt quá trình sử dụng, cần phải giữ cho tổn thất nhiệt là ít nhất. Vì vậy, bình chứa cần thiết phải bọc cách nhiệt. Một bình chứa không có lớp cách nhiệt khi đặt trên mái nhà sẽ mất nhiệt rất nhanh, đặc biệt là khi thời tiết lạnh, có gió hay khi hết bức xạ mặt trời. Vật liệu cách nhiệt cho bình chứa có thể dùng bông thủy tinh, mùn cưa, trấu… Lớp cách nhiệt cần phải được bọc kín để tránh tổn thất nhiệt và tránh ẩm ướt. Bởi vì khi bị ẩm ướt thì hiệu quả của lớp cách nhiệt cũng giảm. Do đó sau khi bọc cách nhiệt, bình chứa cần được bọc một lớp bảo vệ phía bên ngoài để tránh ảnh hưởng của môi trường đến lớp cách nhiệt. Dùng tôn để bao bọc phía ngoài là sự lựa chọn hợp lý vì nó phổ biến và có độ bền cao.
Hình 2.11: Bọc bảo ôn cho bình chứa.
Vị trí đặt bình chứa so với bộ thu nhiệt cần phải thích hợp để tránh tổn thất nhiệt khi không có bức xạ mặt trời. Bình chứa cần đặt gần bộ thu nhiệt để giảm tổn thất nhiệt qua đường ống dẫn nước. Nếu không có sự lựa chọn, ta cũng có thể đặt bình chứa cao hơn mức trên hoặc xa bộ thu nhiệt nhưng lượng nhiệt sẽ mất nhiều hơn vì tổn thất nhiệt qua ống nối.
Hình 2.12: Nhiệt nhận và mất tương ứng với các độ cao khác nhau của bình chứa so với bộ thu nhiệt.
Biểu đồ hình trên cho thấy sự ảnh hưởng của khoảng cách từ Bộ thu nhiệt đến bình chứa đối với lượng nhiệt mất mát. Nếu cấu trúc ngôi nhà cho phép, ta có
thể lắp đặt bình chứa bên trong phía dưới mái. Khi đó, bình chứa sẽ ít bị mất mát nhiệt hơn vì không có gió. Đồng thời cũng tránh được ảnh hưởng của thời tiết đến tuổi thọ của bình. Tuy nhiên cần lưu ý tránh rò rỉ nước có thế dẫn đến hư hỏng nhà.