Các loại máy nước nóng năng lượng mặt trời và vấn đề lắp thêm thanh điện trở
Các loại máy nước nóng năng lượng mặt trời và vấn đề lắp thêm thanh điện trở
I. Các loại máy phổ biến
1. Máy nước nóng năng lượng mặt trời ống thủy tinh chân không
Ống chân không thu nhiệtlà vật liệu làm nóng trong máy nước nóng năng lượng mặt trời, được cấu tạo từ 2 lớp thủy tinh trong suốtchịu lực cao.Mặt ngoài trong suốt, còn mặt bên trong được phủ một lớp sơn hoặc mạ titan để chống phản quang ngược lại. Thời gian đun nóng nước khoảng 4h. 
Hoạt động củamáy nước nóngnăng lượng mặt trời dựa trên nguyên lý đối lưu nhiệt tự nhiên và hiệu ứng lồng kính giúp biến đổi quang năng thành nhiệt năng. Khi nước được cấp vào bồn, nước sẽ tràn vào và lấp đầy toàn bộ phần thành bên trong ống thủy tinh chân không. Khi chưa có ánh nắng mặt trời, nhiệt độ của nước trong ống thủy tinh sẽ bằng với nhiệt độ của nước trong bồn chứa. Lúc có ánh nắng mặt trời, ánh nắng sẽ xuyên qua ống thủy tinh rồi đi vào lớp hấp thụ nhiệt, làm cho phía bên trong ống được nóng lên, và tác động đến lớp truyền nhiệt khiến cho nước chứa trong ống cũng được làm nóng. Theo nguyên lý đối lưu nhiệt, phần nước nóng trong ống thủy tinh sẽ được di chuyển lên phía trên bồn chứa và phần nước lạnh bên trong bồn chứa sẽ di chuyển xuống dưới. Quá trình này sẽ tạm kết thúc khi nhiệt độ nước trong bình chứa và ống chân không ngang bằng nhau.
2.Máy nước nóng năng lượng mặt trời ống thủy tinh dầu
Ống dầucó vai trò hấp thụ và làm nóng dầu trong ống. Từ đó làm nóng thanh dẫn nhiệt trên phần đầu được cắm trực tiếp vào bình chứa (bình bảo ôn) và làm nóng nước trong bình. Bề mặt ống thủy tinh dầu được phủ 3 lớp đồng, bạc, titan giúp hấp thụ nhiệt tốt. Khi có ánh sáng mặt trời chiếu vào, dầu sẽ nóng và sôi lên sau đó truyền nhiệt lên đầu ống tiếp xúc với bình bảo ôn và làm nóng nước đang chứa trong bình. Ống có khả nănglàm nóng nước nhanh hơn ống thủy tinh chân không từ 1 - 2h. 
Sau khi nước được cấp vào bồn chứa, nước sẽ chảy qua máy nước nóng và di chuyển vào trong ống thủy tinh chân không lõi dầu. Vì có cấu tạo dốc nên những bọt khí sẽ tự động di chuyển lên trên để đảm bảo nước chảy đều bên trong ống dầu. Khi chưa có ánh nắng mặt trời, nhiệt độ của nước bên trong ống sẽ bằng với nhiệt độ của nước trong bồn chứa. Khi có ánh nắng, nhiệt sẽ truyền vào lớp thủy tinh thành ngoài, sau đó truyền vào ống dầu làm cho ống thuỷ tinh phía trong nóng lên và truyền nhiệt vào nước chứa bên trong ống. Sau đó, nước ở bên trong ống dầu sẽ nóng lên. Nước nóng sẽ di chuyển lên trên và phần nước lạnh trong bồn chứa sẽ di chuyển xuống dưới, quy trình cứ diễn ra toàn hoàn tự nhiên đến khi nhiệt độ trong bình chứa bằng với nhiệt độ của dầu trong ống. Cuối cùng, máy sẽ dự trữ và đảm bảo nhiệt độ nóng ổn định trong nước bình chứa trong khoảng từ 72 giờ – 96 giờ. Vì thế, gia đình bạn vẫn có thể sử dụng nước nóng cho dù trời không có nắng.
3. Máy nước nóng năng lượng mặt trời tấm phẳng
Tấm thu nhiệt phẳng được cấu tạo gồm lớp thấu kính hội tụ bên trong giúp máy có thể hấp thu nhiệt và ánh sáng một cách tuyệt đối. Từ đó, máy có khả năng làm nóng nước một cách nhanh chóng. Đồng thời,tấm thu nhiệt phẳng được làm từ kính cường lực có tuổi thọ bền hơn rất nhiều so với cácmáy nước nóng năng lượng mặt trờikhác. Ngoài ra, thiết kế tách rời giữa tấm thu nhiệt và bình bảo ôn nên có thể dễ dàng lắp đặt mọi vị trí và không cần gần bồn chứa nước hay bình bảo ôn.Phù hợp với những gia đình có mái nhà nghiêng, không bằng phẳng. Nước từ bình chứa sẽ chảy xuống tấm phẳng, sau đó tấm phẳng của máy sẽ hấp thụ năng lượng từ mặt trời và làm nóng lượng nước đó. Nước sẽ được đưa lên bình chứa theo nguyên lý đối lưu nhiệt tự nhiên, nghĩa là nước có nhiệt độ cao sẽ di chuyển lên bồn chứa và nước có nhiệt độ thấp sẽ có xu hướng di chuyển xuống tấm phẳng để làm nóng. Quá trình này tiếp tục lặp đi lặp lại cho đến khi toàn bộ lượng nước trong bình chứa và tấm phẳng cân bằng nhiệt độ.
II.Bảng so sánh 3 loại máy nước nóng năng lượng mặt trời
Từng máy đều có ưu điểm và nược điểm. Việc lựa chọn là tùy theo điều kiện của từng nhà.
Máy nước nóng năng lượng mặt trời
|
Ống thủy tinh chân không
|
Ống thủy tinh dầu
|
Tấm phẳng
|
Cấu tạo
|
Ống thủy tinh
|
Ống thủy tinh dầu được phủ 3 lớp đồng, bạc, titan
|
Kính cường lực và lớp thấu kính
|
Làm nóng
|
4h
|
Nhanh hơn ống chân không 1 - 2h
|
2h
|
Khả năng truyền nhiệt
|
Chậm
|
Nhanh
|
Nhanh
|
Thời gian giữ nhiệt
|
Khoảng 72h
|
Khoảng 72h - 96h
|
Khoảng 100h
|
Sử dụng điện
|
Không
|
Không
|
Không
|
Giá thành
|
Rẻ
|
Cao
|
Khá cao
|
Ưu điểm
|
· Sử dụng hoàn toàn năng lượng mặt trời, tiết kiệm điện năng.
· Giá thành rẻ, ít hư hỏng, dễ dàng thay thế.
|
· Sử dụng hoàn toàn năng lượng mặt trời, tiết kiệm điện năng.
· Tiếp tục truyền nhiệt ngay khi trời tắt nắng.
· Không đóng cặn bã trong ống thu nhiệt, đảm bảo chất lượng nước.
|
· Sử dụng hoàn toàn năng lượng mặt trời, tiết kiệm điện năng.
· Vì thiết kế rời, tấm phẳng thu nhiệt có thể lắp ở bất cứ vị trí nào, không cần gần bình bảo ôn.
· Thiết kế sang trọng.
· Không sử dụng điện, nên an toàn 100% và thân thiện với môi trường.
|
Nhược điểm
|
· Thời gian giữ nhiệt thấp.
· Khả năng truyền nhiệt chậm.
· Dễ đóng cặn, rêu, nhớt trong lòng ống sau thời gian dài sử dụng.
|
· Mức giá của ống dầu cao.
|
· Giá thành rất cao, gấp 3 – 6 lần so với các loại máy khác.
|
III. Vấn đề lắp thêm thanh điện trở cho máy nước nóng năng lượng mặt trời
Nhược điểm, hạn chế chung của máy nước nóng năng lượng mặt trời là phụ thuộc vào thời tiết. Ở miền Nam, thời tiết tương đối ổn định, năng lượng mặt trời tương đối đều trong năm, nên máy năng lượng mặt trời phát huy hiệu quả cao. Ở miền Bắc, ngoài yếu tố thời tiết lạnh, vào mùa đông ít nắng nên bình nước nóngnăng lượng mặt trờikhông phát huy được hiệu quả cao. Để khắc phục tình trạng này, 100% các hộ hiện đang sử dụngbình nước nóng năng lượng mặt trờilắp thêm các bình nóng lạnh. Tùy vào điều kiện, họ có thể lắp ở các vị trí tiêu thụ như nhà vệ sinh, bếp…Theo các chuyên gia, cách làm này sẽ làm tăng đầu tư ban đầu, hệ thống nước nóng phức tạp và tiền điện cũng không giảm nhiều. Các chuyên gia khuyến cáo nên lắp thêm một thiết bị gia nhiệt phụ trợ trực tiếp với máy nước nóng năng lượng mặt trời, gọi là điện trở gia nhiệt. Khi trời âm u, bình năng lượng mặt trời không thể làm nóng nước. Lúc này, điện trở sẽ trở thành một bình nước nóng gián tiếp - như một bình nước nóng chạy điện bình thường. Lưu ý, bạn chỉ cấp điện cho điện trở khi bức xạ mặt trời không đủ để gia nhiệt mà bạn vẫn muốn dùng nước nóng. Nếu sử dụng thiết bị này, vào mùa đông, bạn vẫn có thể tiết kiệm được 70% tiền điện so với dùng bình nóng lạnh chạy điện.
Để lắp đặt thiết bị phụ trợ này không khó. Hiện có thể mua tại các cửa hàng bán bình nước nóng năng lượng mặt trời hoặc các thiết bị điện với giá từ 200.000-600.000 tùy từng loại. Bản thân bình bảo ôn nước nóng năng lượng mặt trời đã được thiết kế lỗ chờ vừa kích thước cùng thiết bị này. Theo đó, khi lắp, thợ chỉ cần mở nắp chờ trên bình bảo ôn, đặt thanh điện trở vào và cái đặt các chế độ, kéo nguồn điện cho phù hợp mức sử dụng.
Cài đặt chế độ và nhiệt độ chủ động. Để đảm bảo có nước nóng khi không có bức xạ mặt trời, cách đơn giản nhất và rẻ tiền nhất làlắp thanh điện trở cho bình nước nóng năng lượng mặt trời. Để giảm tổn thất nhiệt cho bình, cần đặt nhiệt độ ngắt thanh điện trở thấp khoảng 40 đến 50oC. Các đường ống nước nóng từ bình xuống hộ tiêu thụ như phòng tắm, bếp cần được bảo ôn cẩn thận. Ngoài ra, cần phải lắp kèm thiết bị an toàn chống giật. Để an toàn hơn thì phải ngắt điện trở trước khi sử dụng nước nóng. Vì bình nước nóng năng lượng mặt trời được bảo ôn tốt nên khi sử dụng thanh điện trở cũng sẽ giúp giữ nước nóng lâu không khác gì bình nóng lạnh. Việc làm nóng cả bình nước năng lượng mặt trời cũng ngang với một bình nóng lạnh lắp đặt tại chỗ. Vì thế, không sợ lãng phí nước nóng khi chưa dùng đến. Riêng những ngày ánh nắng yếu, nhiệt độ nước vốn đã ấm, nay đun bằng thanh điện trở sẽ nhanh nóng, tiết kiệm điện hơn.
Tuy nhiên, những gia đìnhđã vừa lắp bình nóng lạnhvừa lắp bình năng lượng mặt trời thì khó bỏ ngay bình nóng lạnh để thay bằng lắp thêm thanh điện trở cho bình năng lượng mặt trời. Có thể chờ đến khi bình nóng lạnh hỏng thì cân nhắc để có sự lựa chọn. Hợp lý nhất là những gia đình lắp mới thì nên ưu tiên lắp bình nước nóng năng lượng mặt trời có thanh điện trở, không cần bình nóng lạnh nữa.
Một số hình ảnh về lắp thanh điện trở cho bình nước nóng năng lượng mặt trời
Phan Đức ngữ
(Sưu tầm, biên tập)
Nguồn: khoahocdoisong.vn, dienmayxanh.com, Ảnh internet.