Công nghệ ống nhiệt thuỷ tinh chân không - Nâng cao hiệu suất của bình nước nóng năng lượng mặt trời (01/01/2014)

Trong nhiều năm trở lại đây, người dân đã quen với việc sử dụng bình nước nóng năng lượng mặt trời. Điều này đã góp phần rất lớn vào việc tiết kiệm nguồn năng lượng cho quốc gia, vừa tiết kiệm chi phí cho các cơ quan, doanh nghiệp và hộ tiêu dùng, góp phần vào việc tiết kiệm nguồn điện năng.

Để đáp ứng nhu cầu về bình nước nóng năng lượng mặt trời, nhiều nhà sản xuất như Sơn Hà, Tân Á, ...đã sản xuất và cung cấp cho thị trường các bình nước nóng mặt trời dùng ống thủy tinh chân không và được thị trường chấp nhận.

 

Hình 1: Bình nước nóng năng lượng mặt trời

sử dụng công nghệ ống thuỷ tinh chân không

Nguyên lý hoạt động của bình nước nóng sử dụng công nghệ ống thuỷ tinh chân không như sau: Ban đầu, nước được chứa đầy vào các ống nhiệt thuỷ tinh chân không trong bộ thu năng lượng, tại đây, nước nhận nhiệt bức xạ từ mặt trời trong môi trường chân không, nước bắt đầu nóng lên. Nước nóng có khối lượng riêng nhẹ hơn so với nước lạnh, chuyển động dần lên bề mặt phía trên của ống thuỷ tinh chân không, sau đó tiếp tục chuyển động lên phần trên của bình chứa, song song với quá trình này, nước lạnh từ bình chứa chuyển động xuống ống, lấp đầy phần thể tích của lượng nước nóng chuyển động lên trên. Ban ngày, quá trình nhận nhiệt bức xạ diễn ra liên tục, quá trình này diễn ra liên tục. Về đêm, khi không nhận nhiệt bức xạ từ mặt trời, thì phần nước nóng đã được gia nhiệt vào ban ngày sẽ được chứa trong bình chứa có bọc bảo ôn, nhờ đó, vẫn có đủ lượng nước nóng cần thiết để dùng tại những thời điểm trong ngày không có nhiệt bức xạ mặt trời.

Phân tích nguyên lý hoạt động của loại bình nước nóng này, ta có thể thấy tồn tại hai nhược điểm sau:

- Quá trình truyền nhiệt từ bức xạ mặt trời tới nước nóng xảy ra chậm kém hiệu quả vì ở đây chỉ do đối lưu tự nhiên của nước nóng ở dưới, nước lạnh ở trên. Nước trong ống thủy tinh chuyển động để lấy nhiệt đi chỉ do chênh lệch về khối lượng riêng nên chậm và kém hiệu quả.

- Nước trong ống thủy tinh là nước sinh hoạt nên lâu ngày sẽ bị cặn bẩn và làm giảm khả năng truyền nhiệt. Bởi vậy theo định kỳ sử dụng phải tháo ống ra để làm sạch bên trong ống.

Để hoàn thiện khả năng làm việc của thiết bị, cần phải giải quyết được những nhược điểm này.

Sau một thời gian nghiên cứu lý thuyết và tiến hành các thí nghiệm, nhóm nghiên cứu của Khoa Công nghệ Năng lượng – Trường Đại học Điện lực đã đề xuất, lựa chọn công nghệ ỐNG NHIỆT THUỶ TINH CHÂN KHÔNG (hình 2) để chế tạo bộ thu năng lượng mặt trời sử dụng cho công nghệ chế tạo bình nước nóng năng lượng mặt trời.

 

 

Hình 2: Ống nhiệt thuỷ tinh chân không

Với công nghệ này, năng lượng mặt trời không trực tiếp đun nóng nước mà thông qua chất tải nhiệt, chất tải nhiệt là một loại môi chất nằm hoàn toàn trong phần ống đồng. Môi chất lỏng ở phần dưới, bên trong ống đồng nhận nhiệt bức xạ mặt trời, sôi và bốc hơi. Hơi môi chất chuyển động lên đầu phía trên của ống nhiệt, tại đây diễn ra quá trình trao đổi nhiệt giữa hơi môi chất và nước lạnh trong bình chứa. Hơi môi chất nhả nhiệt cho nước lạnh và ngưng tụ thành lỏng, môi chất lỏng quay trở lại phần dưới của ống đồng nằm trong ống thuỷ tinh. Quá trình này lặp lại và diễn ra liên lục.

 

Hình 3: Bình nước nóng năng lượng mặt trời

sử dụng công nghệ ống nhiệt thuỷ tinh chân không

Từ nguyên lý hoạt động này, có thể thấy, hai nhược điểm về mặt kỹ thuật của bình nước nóng mặt trời kiểu cũ đã được khắc phục. Trong giai đoạn chế tạo thử nghiệm, giá thành của bình nước nóng kiểu mới này còn cao hơn so với kiểu cũ, tuy nhiên khi hoàn thiện công nghệ chế tạo và đưa vào sản xuất hàng loạt thì bình nước nóng năng lượng mặt trời sử dụng công nghệ ống nhiệt thuỷ tinh chân không hoàn toàn có đủ sức cạnh tranh và chiếm lĩnh thị trường.

 TB