Ưu nhược điểm máy nước nóng năng lượng mặt trời

Ưu nhược điểm máy nước nóng năng lượng mặt trời

Hệ thống giá đỡ, chân đế…dùng để đỡ hai hệ thống chính nêu trên. Hệ giá đỡ có thể tháo lắp và chuyển đổi cấu trúc để có thể lắp trên mặt phẳng hoặc trên mái nghiêng. Thông thường hệ thống giá đỡ được làm bằng inox, một số nhà sản xuất khác có thể chế tạo chúng bằng hợp kim nhôm, bằng thép kết hợp với sơn để chống tác động của môi trường trong thời gian dài.

Máy nước nóng năng lượng mặt trời là loại thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời để đun nước nóng lên để sử dụng cho sinh hoạt (tắm rửa) hoặc cho mục đích khác cần dùng nước nóng. Do sử dụng năng lượng mặt trời nên nó không tiêu tốn điện năng như các bình nước nóng chạy điện thường thấy.

Ưu nhược điểm
Khoan nói đến các loại máy nước nóng khác nhau, ở đây tôi so sánh giữa máy nước nóng năng lượng mặt trời với bình nước nóng chạy điện – vì hai thiết bị này khác hẳn nhau về nguyên lý hoạt động cũng như loại năng lượng mà nó sử dụng.

Về ưu điểm:
Chắc chắn máy nước nóng năng lượng mặt trời có ưu điểm rõ rệt về mặt năng lượng. Năng lượng mặt trời là loại hình năng lượng xanh và không mất phí sử dụng, còn bình nước nóng chạy điện thì chắc chắn phải trả tiền điện theo hoá đơn tháng. Với công suất thường thấy nhất của bình nước nóng chạy điện là 2500W, có nghĩa là nó hoạt động mỗi 15 phút sẽ tiêu tốn 1 Kwh điện (tức 1 số điện), vậy ước tính trung bình một người tắm sẽ mất khoảng 1-2 số vào mùa hè hoặc 3-5 số vào mùa đông.
An toàn khi sử dụng: Do không sử dụng điện năng nên máy nước nóng năng lượng mặt trời tuyệt đối không gây ra giật điện cho người sử dụng.
Trang điểm cho ngôi nhà của bạn: Đây là ưu điểm khá lý thú :). Theo một số thống kê không chính thức thì một số nơi tỷ lệ người dân lắp máy nước nóng năng lượng mặt trời chiếm đến 60% tổng số nhà xây. Việc lắp đặt các thiết bị năng lượng mặt trời sẽ làm cho ngôi nhà bạn thêm đẹp hơn, được tôn trọng hơn – ít nhất là đối với những người phương Tây nhìn thấy 🙂

Nhược điểm của máy nước nóng năng lượng mặt trời:
Chi phí đầu tư ban đầu cao hơn
Việc lắp đặt khó khăn hơn và đòi hỏi các yêu cầu nhất định về vị trí lắp
Chỉ sử dụng được trong điều kiện có ánh nắng mặt trời.

Nếu chỉ nhìn đơn giản như trên thì có vẻ như nó có nhiều nhược điểm hơn ưu điểm? Điều này thì còn tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố như địa phương nơi bạn sống có tỷ lệ ngày trời nắng là bao nhiều phần trong năm, hoặc như loại thiết bị nào để tính khấu hao sử dụng trong bài toán kinh tế liên quan đến chi phí đầu tư ban đầu.
Các loại máy nước nóng năng lượng mặt trời
Máy nước nóng năng lượng mặt trời cũng có đến vài loại khác nhau, mỗi loại có giá thành và nguyên lý hoạt động khác nhau. Trong cùng một loại lại có nhiều loại máy nước nóng năng lượng mặt trời có dung tích khác nhau. Dưới đây xin trình bày từng loại máy năng lượng mặt trời và nguyên lý hoạt động của nó:
Máy nước nóng năng lượng mặt trời ống chân không
Máy nước nóng năng lượng mặt trời dạng ống là loại được sử dụng nhiều nhất hiện nay do chúng có giá thành rẻ và là loại ra đời sớm nhất so với các loại được so sánh trong bài viết này.
Các thành phần chính của máy nước nóng năng lượng mặt trời dạng ống bao gồm:
Bồn chứa nước nóng (tank) được bọc bảo ôn cách nhiệt. Bên trong bồn chứa thường có cấu tạo bằng thép chống rỉ (inox). Lớp vỏ bên ngoài của bồn có thể làm bằng thép chống rỉ (thông thường hoặc SUS304), hợp kim nhôm hoặc thép mạ và sơn để chống tác động ăn mòn của không khí. Giữa hai lớp ruột trong và vỏ ngoài được chứa một lớp vật liệu cách nhiệt. Ba lớp này được đục các lỗ đồng bộ để gắn ống hoặc các đường nước đầu vào, đầu ra, đường thoát khí.
Ống thuỷ tinh chân không: dùng để nhận nhiệt từ ánh nắng mặt trời. Cấu tạo ống giống như một ống nghiệm thuỷ tinh hai lớp, bên trong được rút hết không khí, lớp thuỷ tinh phía ngoài của ống trong được tráng các vật liệu hấp thụ nhiệt từ ánh nắng mặt trời. Một đầu ống kín, đầu kia ống hở để có thể chứa nước bên trong.

Nguyên lý hoạt động:
Các ống thuỷ tinh chân không được gắn với bồn nước nóng thông qua hàng lỗ trên thân bồn. Sau khi cấp nước vào bồn thì nước sẽ tràn vào và điền đầy toàn bộ phần thành trong của ống thuỷ tinh chân không. Do được đặt dốc một góc so với phương nằm ngang (điều này là bắt buộc) nên những bọt khí sẽ tự động di chuyển lên trên để nước đảm bảo điền đầy bên trong ống này. Ban đầu, khi chưa có ánh nắng mặt trời thì nhiệt độ của nước trong ống sẽ bằng nhiệt độ của nước trong bồn chứa.

Vào thời điểm ban ngày – khi có ánh nắng mặt trời, ánh nắng sẽ chiếu xuyên qua lớp thuỷ tinh thành ngoài, vào mặt ngoài của thành trong ống thuỷ tinh chân không – nơi có chứa các lớp vật liệu hấp thụ nhiệt – làm cho ống thuỷ tinh phía trong nóng lên và truyền nhiệt vào nước chứa bên trong nó.

Do được truyền nhiệt, nước bên trong ống thuỷ tinh chân không sẽ nóng lên. Với tính chất của chất lỏng có nhiệt độ cao sẽ có xu hướng di chuyển lên trên, nhiệt độ thấp di chuyển xuống dưới nên nước nóng trong ống sẽ di chuyển lên trên vào bồn chứa, phần nước lạnh hơn bên trong bồn chứa sẽ di chuyển xuống dưới ống.

Sự di chuyển nước nóng và lạnh được phân thành từng lớp tương tự như hình minh hoạ trên bởi ống thuỷ tinh chân không chỉ được chiếu sáng ở một phía (phía mặt trời), cho dù có tấm quản quang ở dưới các hệ thống ống thì phần phía dưới vẫn có nhiệt độ thấp hơn so với phần hướng về mặt trời của ống.

Quá trình đun nóng nước sẽ tiếp diễn liên tục cho tới khi nhiệt độ của toàn bộ nước trong bồn và ống thuỷ tinh chân không là đều nhau, khi đó do không có sự chênh lệch nhiệt độ nên sẽ không có sự di chuyển của nước (hoặc sự truyền nhiệt của nước) trong ống.

Nếu như trong quá trình đung nóng nước, người sử dụng vặn vòi nước ở đầu ra, nước nóng sẽ thoát ra ngoài bồn theo số lượng tuỳ thuộc vào người sử dụng. Lượng nước nóng thoát ra khỏi bồn bao nhiêu sẽ có một lượng nước lạnh được cấp vào bồn bấy nhiêu. Khi có nước lạnh vào bồn, chúng sẽ được truyền nhiệt từ nước nóng sang làm cho nhiệt độ của bồn chứa thấp hơn nhiệt độ trong lòng ống thuỷ tinh chân không, và quá trình đun nước lại tiếp tục.
Bạn có lo lắng rằng nhiệt truyền từ ánh nắng vào các ống chân không, vậy chúng có thể truyền ngược trở lại môi trường hay không?

Nếu như chỉ có các thành ống trong và thành ngoài mà không có sự rút không khí giữa chúng thì chắc chắn rằng năng lượng nhiệt sau khi đã truyền vào lớp hấp thụ nhiệt sẽ truyền nhiệt theo kiểu đối lưu ra lớp không khí giữa hai thành ống, rồi truyền ra lớp thuỷ tinh thành ngoài và ra môi trường. Để ngăn chặn hiện tượng này thì người ta đã hút hết không khí giữa hai lớp thành ống đó (giống như đã làm với ruột chiếc phích chứa nước mà ta sử dụng hàng ngày). Như vậy khi hoạt động, năng lượng mặt trời sẽ bức xạ nhiệt vào lớp hấp thụ nhiệt tại thành ngoài của ống phía trong (chính cách thức này đã truyền năng lượng từ mặt trời đến trái đất mà không cần phải qua một lớp không khí gì cả). Điều này sẽ giải thích tại sao khi máy nước nóng năng lượng mặt trời hoạt động, ta sờ vào thành ngoài của ống thuỷ tinh chân không sẽ thấy không nóng một chút nào.

Theo solarking.vn