Chương I I: THIẾT KẾ CHUNG VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC NÓNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜ
2.3. Yêu cầu và cách lắp đặt:
Để lắp đặt hệ thống đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời, cần phải chú ý một số điểm sau:
- Nơi lắp đặt phải có nắng và không bị che khuất.
- Cần phải có nguồn cấp nước ổn định vì hệ thống chỉ hoạt động tốt khi được cấp nước đều đặn và liên tục.
- Nơi lắp đặt phải chịu được trọng lượng của hệ thống khi đầy nước.
- Nếu nước bị nhiễm phèn thì không nên lắp vì ở nhiệt độ cao, nước nhiễm phèn có tính ăn mòn mạnh, giảm nhanh tuổi thọ của hệ thống.
- Khi muốn lắp đặt cần chú ý có thể phải đục tường nhà để lắp đặt ống đối với nhà cũ, nhất là nhà nhiều tầng. Khi đó chi phí sẽ lên cao.
Khi lắp đặt Bộ thu nhiệt, cần phải tránh những vị trí dễ bị hư hỏng do sự thiếu thận trọng hoặc sự nghịch ngợm của trẻ con. Cách tốt nhất là lắp đặt trên mái nhà. Bộ thu nhiệt và bình chứa phải được lắp đặt vững chắc trên khung ( giá) đỡ. Lắp đặt Bộ thu nhiệt sao cho nhận được nhiều nhiệt nhất từ bức xạ mặt trời. Việc chọn lựa hướng hấp thụ năng lượng cho máy nước nóng năng lượng mặt trời là rất quan trọng. Đó là một trong những yếu tố chính để quyết định khả năng làm ra nước nóng năng lượng mặt trời. Cách tốt nhất là lắp đặt Bộ thu nhiệt có thể thay đổi độ nghiêng mỗi ngày hay mỗi tuần để nó luôn hướng trực tiếp bề mặt về phía mặt trời. Tuy nhiên, làm như thế sẽ rất tốn kém và tốn công sức. Ta có thể làm thêm các ốc
hãm trên giá đỡ bộ thu nhiệt để có thể thay đổi góc nghiêng của Bộ thu nhiệt theo mùa để đạt hiệu quả tốt nhất.
Ta có thể tìm góc đặt bộ thu nhiệt dựa vào bảng sau :
Bảng 2.2: độ nghiêng tốt nhất của bộ thu nhiệt:
Vĩ độ
Độ nghiêng tốt nhất của bộ thu nhiệt (0) (so với phương ngang)
Tháng 6 Hướng Tháng 9Tháng 3 Hướng Tháng 12 Hướng
Vĩ độ Bắc
50 26.5 Nam 50 Nam 73.5 Nam
45 21.5 Nam 45 Nam 68.5 Nam
40 16.5 Nam 40 Nam 63.5 Nam
35 11.5 Nam 35 Nam 58.5 Nam
30 6.5 Nam 30 Nam 53.5 Nam
25 1.5 Nam 25 Nam 48.5 Nam
23.5 0 - 23.5 Nam 47 Nam 20 3.5 Bắc 20 Nam 43.5 Nam 15 8.5 Bắc 15 Nam 38.5 Nam 10 13.5 Bắc 10 Nam 33.5 Nam 5 18.5 Bắc 5 Nam 28.5 Nam Xích đạo 0 23.5 Bắc 0 - 23.5 Nam Vĩ độ Nam 5 28.5 Bắc 5 Bắc 18.5 Nam 10 33.5 Bắc 10 Bắc 13.5 Nam 15 38.5 Bắc 15 Bắc 8.5 Nam 20 43.5 Bắc 20 Bắc 3.5 Nam 23.5 47 Bắc 23.5 Bắc 0 - 25 48.5 Bắc 25 Bắc 1.5 Bắc 30 53.5 Bắc 30 Bắc 6.5 Bắc 35 58.5 Bắc 35 Bắc 11.5 Bắc 40 63.5 Bắc 40 Bắc 16.3 Bắc 45 68.5 Bắc 45 Bắc 21.5 Bắc 50 73.5 Bắc 50 Bắc 26.5 Bắc
Cách tìm như sau: đầu tiên, cần tìm vĩ tuyến và vĩ độ nơi cần lắp đặt. Sau đó, nhìn vào hàng vĩ độ vừa tìm được sẽ xác định được hướng và độ nghiêng của bộ
thu nhiệt theo từng mùa. Với Việt Nam, bộ thu nhiệt sẽ hướng về phía Nam ( vì Việt Nam ở Bắc bán cầu). Với vị trí lắp đặt không thuận lợi, có thể gia cố khung sắt bắt chặt giữa chân thiết bị với trần nhà, mái tôn, mái nghiêng bê tông một cách chắc chắn.
Hiện nay có hai kiểu lắp đặt một hệ thống đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời. Một là, lắp đặt hệ thống tuần hoàn đối lưu tự nhiên: hệ thống hoạt động dựa trên hiệu ứng Syphon nhiệt. Đây là hệ thống đơn giản, với chi phí thấp, phù hợp với quy mô hộ gia đình
Hình 2.13: Bố trí hệ thống tuần hoàn đối lưu tự nhiên.
Hai là, lắp đặt hệ thống cấp nước nóng dựa trên quá trình tuần hoàn đối lưu cưỡng bức: Ngược với nguyên tắc của hệ thống tuần hoàn đối lưu tự nhiên, trong hệ thống cấp nước nóng bằng đối lưu cưỡng bức, người ta sử dụng các biện pháp cưỡng bức như: sử dụng máy bơm, hệ thống áp lực tạo luân chuyển tuần hoàn của hệ thống.
Hình 2.14: Sơ đồ lắp đặt hệ thống tuần hoàn đối lưu cưỡng bức.
Rơ le nhiệt đóng mạch cho bơm điện hoạt động khi có chênh lệch nhiệt độ
xuống bộ thu nhiệt. Bằng cách này cho phép hiệu quả của hệ thống tăng lên, và bình chứa có thể đặt thấp hơn bộ thu nhiệt. Khi đó có thể đặt bình chứa trong nhà để giảm tổn thất nhiệt. Tuy nhiên chi phí cho hệ thống sẽ cao hơn nhiều, và phải sử dụng thêm điện. Do đó nó phù hợp với các khối công nghiệp và dịch vụ.
Khi nhu cầu sử dụng nước nóng nhiều, diện tích bộ thu nhiệt lớn hơn nhiều. Việc chế tạo một bộ thu nhiệt trở lên khó khăn. Lúc đó, ta có thể làm nhiều bộ thu nhiệt sau đó ghép nối chúng với bình chứa. Có nhiều cách để lắp ghép một hệ thống nhiều bộ thu nhiệt. Thông thường chúng được ghép theo 3 cách: ghép nối tiếp, ghép song song, và ghép kết hợp.
Ghép nối tiếp:
Đường nước ra từ bộ thu nhiệt dưới sẽ chảy tiếp vào bộ thu nhiệt phía trên. Hệ thống này có ưu điểm là nhiệt độ nước nóng sẽ cao, ngay cả khi bức xạ yếu. Tuy nhiên, lượng nước nóng cung cấp ít, hệ thống khi lắp đặt cũng cao hơn, dẫn đến dễ mất thăng bằng hơn. Hệ thống thích hợp với yêu cầu nhiệt độ nước nóng cao như việc giặt là, chưng cất nước…
Ghép song song:
Hình 2.16: Sơ đồ bộ thu nhiệt ghép song song.
Nước từ mỗi bộ thu nhiệt sẽ chảy trực tiếp vào bình chứa. Hiệu suất của hệ thống sẽ cao hơn, lượng nước nóng thu được nhiều hơn. Nhưng hệ thống có điểm bất lợi là nhiệt độ nước sẽ không cao như kiểu ghép nối tiếp vào những ngày bức xạ yếu
Ghép kết hợp:
Hình 2.17: Sơ đồ bộ thu nhiệt ghép kết hợp.
Đây là kiểu kết hợp giữa hai kiểu nối tiếp và song song, tận dụng được ưu điểm và giảm khuyết điểm của cả 2 phương án trên. Với nhu cầu sử dụng nước nóng nhiều như ở các khách sạn, nhà hàng… thì việc lắp ghép nhiều bộ thu nhiệt rất phổ biến.
Ở Việt Nam có sự phân bố khí hậu theo vùng miền và theo mùa nên cũng có những cách lắp đặt khác nhau. Đối với miền Nam và Nam Trung Bộ, thời tiết hầu như nắng nóng quanh năm, nên việc lắp đặt hệ thống đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời là rất thích hợp, có thể sử dụng hầu như quanh năm. Còn với miền Bắc, do có mùa đông lạnh, trời âm u, nên khó có thể thu được nước nóng cần thiết. Trong khi nhu cầu về nước nóng vào mùa đông rất lớn. Vì thế, ta có thể lắp nối tiếp hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời với máy nước nóng sử dụng điện để đảm bảo có nước nóng sử dụng trong những ngày thiếu ánh mặt trời. Trong những ngày nắng, nhiệt độ nước đạt mức cần thiết thì ta có thể sử dụng luôn. Còn những ngày không có nắng, sẽ sử dụng máy nóng lạnh để làm nóng nước. Trong hệ thống nước của gia đình cũng cần bố trí một đường ống dẫn nước nóng từ hệ thống vào khu vực nhà bếp. Bởi ngoài việc dùng để tắm giặt, sử dụng nước nóng để đun nấu sẽ tiết kiệm được thời gian và năng lượng.