Tài liệu Năng lượng mặt trời làm nước nóng

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI LÀM NƯỚC NÓNG GVHD : PHẠM QUANG PHÚ NHÓM :VŨ ĐÌNH THỎA 14052081 NGUYỄN ĐỨC HẬU 14055631 NGUYỄN NGỌC THIỆN 14056801 TP.HỒ CHÍ MINH, Tháng 05 năm 2017 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI LÀM NƯỚC NÓNG MÔN: CHUYÊN ĐỀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIỆT NHÓM: VŨ ĐÌNH THỎA 14052081 NUYỄN ĐỨC HẬU 14055631 NGUYỄN NGỌC THIỆN 14056801 TP.HỒ CHÍ MINH, Tháng 05 năm 2017 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TÌM HIỀU VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ MÁY NƯỚC NÓNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI .................................................................. 3 I.1. Tìm hiểu về năng lượng mặt trời ( NLMT ). .............................................................. 3 I.1.1. Thực trạng NLMT tại Việt Nam. ......................................................................... 3 I.1.2. Thông số giờ mặt trời và tỉ lệ giờ nắng tại Việt Nam. ......................................... 3 I.2. Giới thiệu máy nước nóng năng lượng mặt trời. ........................................................ 5 I.2.1. Nguyên lý hoạt động. ........................................................................................... 5 I.2.2. Cấu tạo và ý nghĩa các bộ phận trong máy. ......................................................... 6 I.3. Tìm hiểu về 1 số máy nước nóng NLMT. .................................................................. 9 I.3.1 .Máy nước nóng POLARSUM. ............................................................................. 9 I.3.2. Máy nước nóng Tân Á . .................................................................................... 11 I.4. Lý do phải dùng máy nước nóng năng lượng mặt trời . ........................................... 12 CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN VÀ CHỌN MÁY NƯỚC NÓNG NĂNG LƯỢNG MẶT CHO KHÁCH SẠN 50 PHÒNG ............................................................ 13 II.1. Cơ sở tính toán lượng nước nóng cần thiết. .......................................................... 13 II.1.1. Khu vực tầng hầm. ......................................................................................... 13 II.1.2. Khu vực tầng trệt. ........................................................................................... 14 II.1.3. Khu vực tầng 1,2,3,4. ..................................................................................... 15 II.1.4. Lượng nước cần thiết cho giặt giũ và các hoạt động khác. ............................ 16 II.2. Tính toán chọn các thiết bị cho hê thống. ............................................................. 16 II.2.1. Chọn dàn ống hấp thụ. ................................................................................... 16 II.2.2. Cường độ bức xạ của thành phố Hồ Chí Minh . ............................................ 17 II.2.3. Tính toán cho bộ thu đặt nghiêng. .................................................................. 22 II.2.4. Chọn bơm cung cấp nước cho hệ thống. ........................................................ 33 II.2.5. Lựa chọn bình nóng lạnh ............................................................................... 37 II.2.6. Chọn ống dẫn nước nóng và cách nhiệt cho ống. .......................................... 39 1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong sự phát triển của xã hội hiện nay, nhu cầu năng lượng, đặc biệt là năng lượng điện ngày càng gia 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 đã có tổng cộng trên 3 triệu bình nước nóng. 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. 2 CHƯƠNG 1: TÌM HIỀU VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ MÁY NƯỚC NÓNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI I.1. Tìm hiểu về năng lượng mặt trời ( NLMT ). I.1.1. Thực trạng NLMT tại Việt Nam. Việt nam được xem là một quốc gia có tiềm năng rất lớn về năng lượng mặt trời, đặc biệt ở các vùng miền trung và miền nam của đất nước, với cường độ bức xạ mặt trời trung bình khoảng 5 kWh/m2. Trong khi đó cường độ bức xạ mặt trời lại thấp hơn ở các vùng phía Bắc, ước tính khoảng 4 kWh/m2do điều kiện thời tiết với trời nhiều mây và mưa phùn vào mùa đông và mùa xuân (Tô Quốc Trụ, 2010). Ở Việt nam, bức xạ mặt trời trung bình 150 kcal/m2 chiếm khoảng 2.000 – 5.000 giờ trên năm, với ước tính tiềm năng lý thuyết khoảng 43,9 tỷ TOE (Tô Quốc Trụ, 2010; Trịnh Quang Dũng, 2010). Năng lượng mặt trời ở Việt nam có sẵn quanh năm, khá ổn định và phân bố rộng rãi trên các vùng miền khác nhau của đất nước. Đặc biệt, số ngày nắng trung bình trên các tỉnh của miền trung và miền nam là khoảng 300 ngày/năm. Năng lượng mặt trời có thể được khai thác cho hai nhu cầu sử dụng: sản xuất điện và cung cấp nhiệt I.1.2. Thông số giờ mặt trời và tỉ lệ giờ nắng tại Việt Nam. – Các tỉnh ở phía Bắc (từ Thừa Thiên – Huế trở ra) bình quân trong năm có chừng 1800 – 2100 giờ nắng. Trong đó, các vùng Tây Bắc (Lai Châu, Sơn La, Lào Cai) và vùng Bắc Trung Bộ (Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh) được xem là những vùng có nắng nhiều. – Các tỉnh ở phía Nam (từ Đà Nẵng trở vào), bình quân có khoảng 2000 – 2600 giờ nắng, lượng bức xạ mặt trời tăng 20% so với các tỉnh phía Bắc. Ở vùng này, mặt trời chiếu gần như quanh năm, kể cả vào mùa mưa. Do đó, đối với các địa phương ở Nam Trung bộ và Nam bộ, nguồn bức xạ mặt trời là một nguồn tài nguyên to lớn để khai thác sử dụng. Việt Nam có nguồn NLMT dồi dào cường độ bức xạ mặt trời trung bình ngày trong năm ở phía bắc là 3,69 kWh/m2 và phía nam là 5,9 kWh/m2. Lượng bức xạ mặt trời tùy thuộc vào lượng mây và tầng khí quyển của từng địa phương, giữa các địa 3 phương ở nước ta có sự chêng lệch đáng kể về bức xạ mặt trời. Cường độ bức xạ ở phía Nam thường cao hơn phía Bắc. Trong đó:  Vùng Tây Bắc: – Nhiều nắng vào các tháng 8. Thời gian có nắng dài nhất vào các tháng 4,5 và 9,10. Các tháng 6,7 rất hiếm nắng, mây và mưa rất nhiều. Lượng tổng xạ trung bình ngày lớn nhất vào khoảng 5,234 kWh/m2ngày và trung bình trong năm là 3,489 kWh/m2/ngày. – Vùng núi cao khoảng 1500m trở nên thường ít nắng. Mây phủ và mưa nhiều, nhất là vào khoảng tháng 6 đến thàng 1. Cường độ bức xạ trung bình thấp (< 3,489 kWh/m2/ ngày).  Vùng Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ – Ở Bắc Bộ, nắng nhiều vào tháng 5. Còn ở Bắc Trung bộ càng đi sâu về phía Nam thời gian nắng lại càng sớm, nhiều vào tháng 4. – Tổng bức xạ trung bình cao nhất ở Bắc Bộ khoảng từ thàng 5, ở Bắc Trung Bộ tù tháng 4. Số giờ nắng trung bình thấp nhất là trong tháng 2. 3 khoảng 2h/ngày, nhiều nhất vào tháng 5 với khoảng 6 – 7h/ngày và duy trì ở mức cao từ tháng 7.  Vùng Trung Bộ: – Từ Quảng Trị đến Tuy Hòa, thời gian nắng nhiều nhất vào các tháng giữa năm với khoảng 8 – 10h/ngày. Trung bình từ tháng 3 đến tháng 9, thời gian nắng từ 5 – 6 h/ngày với lượng tổng xạ trung bình trên 3,489 kWh/m2/ngày (có ngày đạt 5,815 kWh/m2/ngày).  Vùng phía Nam: – Ở vùng này, quanh năm dồi dào nắng. Trong các tháng 1, 3, 4 thường có nắng từ 7h sáng đến 17h. Cường độ bức xạ trung bình thường lớn hơn 3,489 kWh/m2/ngày. Đặc biệt là các khu vực Nha Trang, cường độ bức xạ lớn hơn 5,815 kWh/m2/ngày trong thời gian 8 tháng/năm. 4 Bảng 1 : Số liệu về bức xạ mặt trời tại VN Vùng Cường độ Giờ nắng trong năm BXMT Ứng dụng (kWh/m2, ngày) Đông Bắc 1600 – 1750 3,3 – 4,1 Trung bình Tây Bắc 1750 – 1800 4,1 – 4,9 Trung bình Bắc Trung Bộ 1700 – 2000 4,6 – 5,2 Tốt 2000 – 2600 4,9 – 5,7 Rất tốt Nam Bộ 2200 – 2500 4,3 – 4,9 Rất tốt Trung bình cả nước 1700 – 2500 4,6 Tốt Tây Nguyên và Nam Trung Bộ Qua bảng trên cho ta thấy nước ta có lượng bức xạ mặt trời rất tốt, đặc biệt là khu vực phía Nam, ở khu vực phía bắc thì lượng bức xạ mặt trời nhận được là ít hơn. I.2. Giới thiệu máy nước nóng năng lượng mặt trời. Máy nước nóng năng lượng mặt trời là một trong những thiết bị chủ yếu được sử dụng trong nhiều gia đình hiện nay. Loại máy này không chỉ cung cấp nước nóng để phục vụ cho sinh hoạt hàng ngày của cả gia đình, mà còn giúp tiết kiệm điện một cách hiệu quả nhất bởi nó hoạt động chủ yếu nhờ sử dụng năng lượng mặt trời. I.2.1. Nguyên lý hoạt động. Hệ thống hoạt động theo nguyên lý đối lưu nhiệt tự nhiên và hiện tượng hiệu ứng lồng kính, giúp biến đổi quang năng thành nhiệt năng và bẫy nhiệt lượng này. Năng lượng mặt trời được hấp thụ tại bề mặt thiết bị sẽ bị đun nóng nước, do quá trình đối lưu nhiệt, nước tại bình bảo ôn sẽ tăng lên, quá trình này diễn ra liên tục cho đến khi nhiệt độ trong bình bằng nhiệt độ của nước tại thiết bị hấp thụ. Việc tạo ra nước nóng không phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường bên ngoài mà phụ thuộc vào khả năng hấp thụ nhiệt của thiết bị năng lượng với các tia bức xạ ánh nắng mặt trời. 5 I.2.2. Cấu tạo và ý nghĩa các bộ phận trong máy. 6 1. Vỏ bình 2. Lớp bảo ôn 3. Ruột bình 4. Đường thoát tràn 5. Nắp bình 6. Nắp phía cạnh bình 7. Vòng cao su chống bụi 8. Đường nứơc lên xuống 9. Ống chân không 10. Giá đỡ bình 11. Giá đỡ đáy ống 12. Giá đỡ đáy bình chứa nước 13. Đường thóat khí phía trên Sơ đồ : Sơ đồ cấu tạo sản phẩm : 7 a. Ống hấp thụ nhiệt gồm: ống thủy tinh ngoài, ống thủy tinh trong và thanh đỡ. Ống thủy tinh ngoài và ống thủy tinh trong được làm bằng thủy tinh Borosilicate tại phân xưởng nhiệt luyện. Ở giữa hai ống thủy tinh là một lớp chân không. Các ống thủy tinh có 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. Ống thủy tinh ngoài được sản xuất dày hơn, cứng hơn để có thể chịu va đập và tác động của môi trường bên ngoài, tạo nhiệt và giữ nhiệt tốt ngay cả trong những ngày âm u, không có nắng. Hai ống thủy tinh được hàn kín với nhau bằng phương pháp hàn tự động, đáy ống thủy tinh trong được giữ cố định với ống thủy tinh ngoài bằng một thanh đỡ. Thanh đỡ là bộ phận công ty đặt mua ngoài làm bằng thép và được lắp ghép trước khi 2 ống thủy tinh hàn với nhau. Thanh đỡ có tác dụng giữ cố định ống thủy tinh trong và tạo khoảng cách đều nhau giữa 2 mặt ống bảo đảm sự phân bổ nhiệt đều trong lòng ống. b. Bộ phận bình bảo ôn gồm thân bình và nắp bình. Thân bình gồm có: vỏ bọc bên ngoài, lớp bảo ôn, lõi bình, ống thoát khí, ống nước lên xuống, ống thoát tràn, zoăng cao su.  Vỏ bọc bên ngoài được làm từ Inox SUS 304 tại phân xưởng gia công áp lực sau đó được phun sơn tại phân xưởng phun mạ. Vỏ bình là bộ phận trực tiếp chịu tác động của môi trường tự nhiên, chịu va đập và chống lại sự oxi hóa trong không khí. Vỏ bình mang lại độ bền, đẹp cho bình và khả năng sử dụng trong cả những môi trường khắc nghiệt (vùng ven biển, hải đảo…).  Lõi bình: Được chế tạo bằng Inox SUS 304 sản xuất bằng phương pháp dập tại phân xưởng gia công áp lực sau đó được hàn nối bằng máy hàn thẳng đứng sử dụng khí Argon. Lõi bình là bộ phận quan trọng nhất của bình bảo ôn có tác dụng chứa nước nóng và giữ nhiệt trong khoảng thời gian dài.  Lớp bảo ôn: Được làm từ hợp chất PolyUrethane bọt PU cách ly 55 mm phun đẩy áp lực cao tại phân xưởng phun mạ. 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 thấp. Lớp bảo ôn nằm giữa lõi bình và vỏ bình, được phun đẩy sau khi lõi bình và vỏ bình ráp nối với nhau. 8  Ống thoát khí, ống nước lên xuống, ống thoát tràn được làm bằng Inox và được đặt mua ngoài.  Ống thoát khí được lắp nối trên vỏ bình có tác dụng thoát khí từ lớp bảo ôn ra ngoài.  Ống nước lên xuống có tác dụng tạo dòng đối lưu giữa nước nóng và nước lạnh, nước nóng sẽ theo đường ống đi lên lõi bình đồng thời nước lạnh sẽ theo đường ống đi xuống để hấp thụ nhiệt.  Ống thoát tràn được nối phía nắp bình có tác dụng giữ cho nước trong bình luôn ở mức ổn định. c. Nắp bình. Nắp bình được làm bằng Inox 304, sản xuất bằng phương pháp dập tấm tại phân xưởng gia công áp lực. Nắp bình được lắp ghép với thân bình bằng phương pháp nén áp lực cao. Nắp bình có tác dụng đậy kín bình, bảo vệ lớp bảo ôn. d. Giá đỡ gồm: giá đỡ bình, giá đỡ đáy ống, khung thân bình và ốc vít. Giá đỡ bình, giá đỡ đáy ống, khung thân bình được chế tạo từ Inox 430 tại xưởng gia công áp lực:  Giá đỡ bình có tác dụng đỡ bình và giữ cho bình nằm cố định.  Giá đỡ đáy ống có tác dụng đỡ các ống hấp thụ nhiệt và giữ cho ống nằm nghiêng theo hướng xác định để thu được lượng ánh sáng nhiều nhất.  Khung thân máy là khung đỡ toàn bộ hệ thống bình, chịu toàn bộ lực ép. Khung giữ cho bình nằm cố định theo vị trí lắp đặt ban đầu. Các chi tiết của giá đỡ được ghép nối với nhau bằng ốc vít, chi tiết này được đặt mua ngoài. I.3. Tìm hiểu về 1 số máy nước nóng NLMT. I.3.1 .Máy nước nóng POLARSUM. a. 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,...). 9  Bộ phận thu nhiệt (collector) . 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.  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…).  Giá 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. 10 b. 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. máy nước nóng năng lượng mặt trời polar sun 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 nóng 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) I.3.2. Máy nước nóng Tân Á . a. Cấu tạo. Thiết kế gồm nhiều ống thủy tinh chân không dung tích chứa là 160 lít, thích hợp cho các hộ gia đình, trường học.... Vỏ ngoài của bình bảo ôn là inox SUS 304 sáng bóng và tính thẩm mỹ cao, chống ăn mòn và hoen gỉ, độ bền tốt cho người sử dụng. Ruột bình là lớp bảo ôn giữ nhiệt lâu làm nước nóng lâu hơn, tiết kiệm điện năng sử dụng thêm tiện lợi. Phần giá đỡ vững chắc, đặt ở mọi vị trí khác nhau, thích hợp nhất là trên trần nhà cao để đón ánh nắng. Chứa được nhiều loại nước khác nhau mà không bị rỉ hoặc hoen ố, ảnh hưởng đến người sử dụng. b. Nguyên lý hoạt động. Quá trình chuyển hóa quang năng thành điện năng sẽ biến nước lạnh thành nước nóng, nhờ vào ánh nắng và các ống thủy tinh chân không hấp thụ nhiệt tốt. Khi nước nóng thì nó nhanh chóng nổi lên để nước lạnh chìm xuống, quá trình đó tạo ra một vòng tuần hoàn liên tục cho đến khi nhiệt độ trong bình đạt đến mức cân bằng thì thôi.Nhiệt độ của nước ở trong bình được duy trì ở một nhiệt độ nhất định và có thể đạt tới nhiệt độ sôi của nước nếu nhận được ánh sáng liên tục 11 I.4. Lý do phải dùng máy nước nóng năng lượng mặt trời . Ngày nay việc sử dụng máy nước nóng năng lượng mặt trời đang được ứng dụng nhiều tại Việt Nam . Chúng được sử dụng trong sinh hoạt gia đình , nhà hàng, khách sạn và trong công nghiệp.Tuy nhiên hiện nay có rất nhiều máy khác nhau được bán trên thị trường và mỗi loại đều có những ưu nhược điểm riêng. Sau đây là một số ưu nhược điểm của các loại máy được bán trên thị trường  Ưu điểm :  Loại collector phẳng ống cánh kim loại. Có hiệu suất cao, thi công lắp đặt dễ dàng, ít xảy ra khả năng rò rỉ, tuổi thọ rất cao (tới 20 năm) nếu lắp đặt và sử dụng đúng, dễ dàng vệ sinh trong trường hợp collector đóng cáu bẩn, phù hợp sử dụng để cung cấp nước nóng ở quy mô công nghiệp.  Loại collector phẳng bằng nhựa. Thi công lắp đặt dễ dàng, ít xảy ra khả năng rò rỉ, tuổi thọ rất cao (tới trên 20 năm), không đòi hỏi chất lượng nguồn nước cấp vào tốt, dễ dàng vệ sinh trong trường hợp collector đóng cáu bẩn, phù hợp sử dụng để cung cấp nước nóng ở quy mô công nghiệp.  Loại collector ống chân không. . Hiệu suất cao (rất cao) và ổn định, tuổi thọ tương đối cao nếu sử dụng đúng, giá thành cũng như chi phí thay thế rẻ (rất rẻ).  Nhược điểm :  Loại collector phẳng ống cánh kim loại. Chất lượng nguồn nước sử dụng phải tốt, cần có biện pháp chống ăn mòn, thất thoát nhiệt cao hơn loại ống chân không.  Loại collector phẳng bằng nhựa. Hiệu suất không cao bằng dạng phẳng ống cánh và dạng ống chân không, do đó nhiệt độ nước nóng cũng không cao bằng hai loại này; thất thoát nhiệt tương đương loại phẳng ống cánh và cao hơn loại ống chân không, giá thành tương đối cao.  Loại collector ống chân không: Khó lắp đặt, đòi hỏi nguồn nước cấp phải bảo đảm , khó vệ sinh trong trường hợp các ống đóng cáu bẩn.Giá thành thường cáo hơn các loại máy khác 12 CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN VÀ CHỌN MÁY NƯỚC NÓNG NĂNG LƯỢNG MẶT CHO KHÁCH SẠN 50 PHÒNG II.1. Cơ sở tính toán lượng nước nóng cần thiết. Theo kiến trúc xây dựng của khách sạn gồm có 4 tầng ,1 tầng hầm và 1 tầng trệt với chức năng chính sau : - Tầng hầm : Gồm 1 nhà bếp ,5 phòng ngủ của nhân viên có sử dụng bồn tắm ở trong phòng - Tầng trệt : Gồm khu lễ tân và quầy cafe với diện tích sử dụng S = 130 m2 - Tầng 1 : Gồm 10 phòng ngủ có sử dụng bồn tắm ở trong phòng - Tầng 2 ,3,4 : Có thiết kế giống như tầng 1 II.1.1. Khu vực tầng hầm. Khu vực này bao gồm 1 nhà bếp,và 5 phòng ngủ và khu để xe. Tòa nhà có chiều dài là 30m và chiều rộng là 6m. 13  Khu vực nhà bếp :Khu vực này phục vụ ăn uống cho toàn tòa nhà . Giả sử khu vực này gồm 70 người Tổng số người lý thuyết trong khách sạn: N  70 người. Do lượng nước nóng ở đây không cần dùng nhiều vì chủ yếu là rửa tay,vệ sinh..nên ta có thể sử dụng nước lạnh. Vì vậy khu vực này bỏ qua không cần phải tính toán tới  Khu vực phòng nghỉ. + Số phòng : 5 phòng dùng cho nhân viên của khách sạn + Số người trong mỗi phòng : 02 Người + Tổng số người : 10 Người Lượng nước nóng cần dùng cho việc tắm rửa cho mỗi người ở đây là 25 lít Vậy lượng nước cần dùng cho 10 người là: Gh2= 10x 25= 250 Lít/ ngày.đêm Vậy tổng lượng nước nóng tính toán cho khu vực tầng hầm: Gh = Gh1+ Gh2 = 0+250 = 250 Lít/ ngày.đêm II.1.2. Khu vực tầng trệt. 14 Khu vực này gồm 1 quầy lễ tân ,1 quầy cafe,2 nhà vệ sinh và 1 phòng điều khiển tòa nhà + Quầy Cafe với tổng diện tích S = 130 m2 Số người tiêu chuẩn n = 1,5 m2 / người Số người lý thuyết: N lt  130  85 người. 1,5 Số nhân viên tiếp tân và nhân viên phòng điều khiển tòa nhà là 5 Do khu vực này lượng nước chủ yếu là để rửa tay và vệ sinh. Nên lượng nước nóng ở đây không cần sử dụng nhiều vì vậy ta có thể bỏ qua lượng nước nóng cần tính cho khu vực này II.1.3. Khu vực tầng 1,2,3,4. Do đặc điểm 04 tầng này hoàn toàn giống nhau đều có 10 phòng nên việc tính toán lượng nước nóng tiêu tốn sẽ tính chung cho cả 04 tầng. 15 + Số phòng :40 phòng + Số người trong mỗi phòng : 02 Người + Tổng số người :80 Người Lượng nước cần dùng bình quân lượng nước tiêu tốn cho việc uống nước, rửa tay, vệ sinh, tắm rửa lúc cao điểm… trung bình là :25 Lít/ người.ngàyđêm Vậy lượng nước nóng cần thiết để sử dụng trong khu vực này là Gt1, t2 , t3 , t4  80 x 25  2000 Lít/ ngày.đêm II.1.4. Lượng nước cần thiết cho giặt giũ và các hoạt động khác. Với những hoạt động này chúng ta có thể dùng với nước lạnh nên cũng không cần phải tính toán lượng nước nóng cần dùng vào việc này Tổng lượng nước nóng lý thuyết cần thiết cho toàn khách sạn: Glt = Gh + Gt1,t2,t3,t4 + Gtrệt + G4=250 + 2000 = 2250 Lít/ ngày.đêm Chọn thời gian sử dụng nước nóng liên tục là 8 giờ trên ngày Lượng nước nóng trung bình sử dụng: Gtb = 2250/8 = 281 lít/giờ . Lượng nước cần tính toán thực tế phải lớn hơn lượng thường dùng là 10% Lượng nước nóng cần thiết để tính toán thiết kế: G = 281 x 1,1 = 309 lít/ giờ Vậy chọn lượng nước nóng cần cung cấp cho khách sạn là 300 lít/ giờ II.2. Tính toán chọn các thiết bị cho hệ thống. II.2.1. Chọn dàn ống hấp thụ. Nguyên lý thiết kế : Hê thống thiết kế gồm 1 bình chứa dung tích 1000 lít Ta chọn 2 bồn nước Sơn Hà 1000 lít đứng dùng để chứa nước nóng và nước lạnh cấp cho tòa nhà có giá thành tại Tp HCM là 2.550.000 VNĐ mỗi bình có thông số kĩ thuật như sau: 16  Đường kính thân bồn: 960 mm  Chiều cao thân : 1170 mm  Chiều cao cả chân : 1700 mm  Chiều rộng cả chân : 1050 mm  Chiều cao bồn không chân : 1525mm  Chất liệu INOX SUS 304  Tình trạng bảo hành : 12 năm Các đường nước của bồn Ống kẽm ( f ) Nhựa tiền phong ( f ) Nhựa nhiệt ( f ) nước INOX Đường nước ra 40 48 50 Đường nước vào 20 27 25 Đường xả đáy 20 27 25 Đường lắp phao điện 20 27 25 Lượng nước cần làm nóng G Số lượng bồn chứa dự kiến 900 lít 1 Bồn Nhiệt độ nước ban đầu T1 25 o Nhiệt độ nước cần làm nóng T2 70 o Sô ồng mỗi dàn X 10 Hướng của dàn năng lượng ( Tây – Nam ) % 70 C C Ống II.2.2. Cường độ bức xạ của thành phố Hồ Chí Minh . Theo cách tính cường độ bức xạ mặt trời của tài liệu (4) , với các công thức được kí hiệu thứ tự như trong bộ tài liệu. Ta tính cường độ bức xạ tại TP Hồ Chí Minh vào các tháng trong năm. 17 a. Các góc mặt trời và trái đất cơ bản. Bức xạ mặt trời còn phụ thuộc vào độ cao của mặt trời, hay vị trí nó trên bầu trời. Dưới đây ta sẽ đưa ra một số biểu thức cho phép xác định vị trí theo giòe mặt trời và bức xạ của nó chiếu lên một mặt phẳng bất kì chiếu lên mặt đất: Hình 1.2.2 : Quan hệ các góc hình học của tia bức xạ Mặt trời trên các mặt phẳng nghiêng Chọn thời gian và địa điểm là Tp Hồ Chí Minh vào lúc 14h chiều và ngày trung bình của tháng 1 có n =17 -Góc vĩ độ  : Tại thành phố Hồ Chí Minh là 10,8o - Độ xích vĩ  : là góc hợp bởi tia bức xạ mặt trời nằm trong mặt phẳng quĩ đạo (khi mặt trời đi qua kinh tuyến địa phương lúc 12h trưa) tạo với mặt phẳng xích đạo của trái đất. 18