intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Báo cáo chuyên đề Năng lượng tái tạo: Bơm nhiệt sử dụng năng lượng mặt trời

Chia sẻ: Phan Phú Lộc | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:15

348
lượt xem
71
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Báo cáo chuyên đề Năng lượng tái tạo: Bơm nhiệt sử dụng năng lượng mặt trời trình bày tổng quan về bơm nhiệt; đặc trưng, nguyên lý hoạt động của hệ thống bơm nhiệt sử dụng năng lượng mặt trời. Mời các bạn tham khảo chuyên đề để nắm bắt nội dung chi tiết.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Báo cáo chuyên đề Năng lượng tái tạo: Bơm nhiệt sử dụng năng lượng mặt trời

  1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH ­­­­­­­***­­­­­­­
  2. I. TỔNG QUAN VỀ BƠM NHIỆT. 1. Bơm nhiệt là gì ? Trong tự nhiên, nhiệt độ  có xu hướng truyền từ nơi có nhiệt độ  cao đến nơi có nhiệt   độ thấp hơn. Vậy dùng cách nào thu thập, để kiểm soát và điều khiển nhiệt độ theo ý muốn.
  3. Người ta dùng bơm nhiệt (Heat Pump) để  di chuyển nhiệt từ  một nguồn nhiệt thấp   hơn (không khí trong môi trường xung quanh) tới nguồn nhiệt cao hơn (bình chứa nước nóng   chẳng hạn) và ngược lại. Như  vậy: bơm nhiệt là một thiết bị  có sử  dụng một lượng nhỏ  năng lượng để hấp thụ, điều chỉnh nhiệt độ và di chuyển nó đến nơi mong muốn. 2. Nguyên lý hoạt động. Trong tự nhiên, nước luôn chảy từ  cao xuống thấp, nhiệt luôn truyền từ  nơi có nhiệt  độ  cao sang nơi có nhiệt độ  thấp. Nhưng chúng ta có thể  dung bơm để  bơm nước từ  dưới   thấp lên cao và dùng bơm nhiệt để di chuyển nhiệt từ  một nguồn nhiệt thấp (không khí môi   trường xung quanh) tới nguồn nhiệt cao hơn (bình chứa nước nóng). Như  vậy bơm nhiệt  
  4. chính là một hệ thống làm tăng nhiệt lượng. Hệ thống này làm việc trên nguyên lý của điều   hòa nhiệt độ 2 chiều, nhưng hoạt động theo nguyên lý ngược với quy trình làm lạnh. Máy bơm nhiệt bao gồm 4 bộ  phận chính: máy sấy, máy nén, máy ngưng tụ  và van   giảm áp nối với nhau tạo thành một vòng kín. Một luồng chất lưu dễ bay hơi, gọi là lưu chất   vận động (working fluid) luân chuyển trong máy bơm với nhiệm vụ vận chuyển nhiệt lượng   lấy từ môi trường ngoài cung cấp cho môi trường tiếp nhận. Ở chế độ sưởi, máy bơm nhiệt hoạt động theo nguyên tắc sau: ­ Đầu tiên, máy bơm sẽ thu nhiệt lượng từ môi trường ngoài và được luồng lưu  chất vận động (lúc này ở dưới dạng hơi, áp suất thấp, nhiệt độ  khoảng 10 độ  C) vận  chuyển tới máy nén. ­ Tại máy nén, luồng lưu chất vận động bị nén sẽ tăng nhiệt độ (lên khoảng 80   độ C), đồng thời nhiệt lượng được luồng lưu chất vận động mang theo bên mình cũng   sẽ tăng theo. ­ Sau đó luồng lưu chất vận động  ở  nhiệt độ  cao này được chuyển tới máy  ngưng tụ, tại đây lưu chất vận động khi ngưng tụ thành chất lỏng sẽ giải phóng nhiệt   lượng mang theo bên mình (nhiệt lượng này thu được từ  môi trường ngoài và từ  quá   trình nén tại máy nén) để cung cấp cho thiết bị sưởi. ­ Lúc này lượng lưu chất vận động (ở  trạng thái lỏng, áp suất cao) sẽ  đi qua   van giảm áp để  đưa lại về  máy sấy, sau đó nó được sấy thành luồng lưu chất vận  
  5. động mới (ở  dạng hơi, áp suất thấp) và mang theo nhiệt lượng thu từ  môi trường   ngoài tiếp tục một chu trình mới. 3. Ứng dụng. a) Trong dân dụng. Với tính năng tiết kiệm và an toàn cao, bơm nhiệt được áp dụng trong dân dụng sẽ  đảm bảo nhu cầu nước nóng quanh năm với chi phí ít hơn khoảng 65% so với sử dụng bình  nước nóng dun điện thông thường. Một số loại máy bơm nhiệt của Midea còn được kết hợp   giữa việc làm nước nóng và điều hòa đảm bảo cả  nhu cầu làm mát, sưởi ấm và nước nóng  quanh năm với chi phí thấp nhất. b) Trong thương mại và công nghiệp. Trong thương mại và công nghiệp, bơm nhiệt (Heat Pump) rất thích hợp ứng dụng cho   những nghành cần lượng nước nóng lớn như  khách sạn, khu tổ  hợp chung cư, nhà máy sản  xuất thực phẩm, nhà hàng, xưởng giặt là và bệnh viện.... 
  6. Với việc sử  dụng nước nóng thường xuyên, chi   phí điện năng, dầu là rất lớn. Áp  dụng công nghệ bơm nhiệt sẽ góp phần tiết kiệm đáng kể chi phí khổng lồ trên qua đó giúp   giảm giá thành, tăng khả năng cạnh tranh, tăng lợi nhuận.  II. HỆ THỐNG BƠM NHIỆT SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI. 1. Giới thiệu về hệ thống bơm nhiệt sử dụng năng lượng mặt trời. Là một ứng dụng phát triển gần đây trong việc tích hợp bơm nhiệt và công nghệ năng   lượng mặt trời nằm trong việc sử dụng năng lượng mặt trời thu trực tiếp mở  rộng để  thay  thế  các thiết bị bay hơi giải nhiệt bằng không khí trong một hệ thống bơm nhiệt. Hệ thống   bơm nhiệt này sử  dụng bức xạ  mặt trời là nguồn nhiệt bốc hơi được gọi là hệ  thống bơm  nhiệt sử  dụng năng lượng mặt trời (SAHP).  Ưu điểm của hệ  thống này là nhiệt độ  bay hơi  cao của chất làm lạnh ở thiết bị bay hơi hay bộ thu do các tác động làm nóng của năng lượng   mặt trời. Điều này làm tăng hệ  số  hiệu suất (COP) của các máy bơm nhiệt. Từ  quan điểm  công nghệ  năng lượng mặt trời, các chất làm lạnh là chất lỏng làm việc tại các bộ  thu năng  lượng mặt trời trải qua giai đoạn thay đổi ở nhiệt độ tương đối thấp. Tổn thất nhiệt của các   bộ thu giảm rõ ràng và do đó hiệu quả tiện ích năng lượng được cải thiện.
  7. Hệ  thống SAHP lần đầu tiên được đề  xuất bởi P. Spornon. Những năm gần đây,   SAHP đã nhận được nhiều sự chú ý từ các vấn đề  năng lượng, ô nhiễm môi trường và hiệu  ứng nhà kính đang ngày càng trầm trọng. Trong nhiều trường hợp, hệ thống bơm nhiệt có thể được kết hợp với hệ thống nhiệt   mặt trời để  năng lượng nhiệt mặt trời có thể  được sử  dụng để  đáp ứng một phần lớn nhu   cầu nước nóng vào mùa hè và một phần vào công việc gia nhiệt nước. Ngoài ra, hiệu quả của   bơm nhiệt tăng lên đáng kể  khi nhiệt độ  của nguồn nhiệt được tăng lên với hệ  thống năng  lượng nhiệt mặt trời.
  8. Hệ thống nhiệt mặt trời thường được thiết kế trong các tòa nhà dân cư  sao cho diện   tích bề mặt thu và lưu trữ  của hồ đáp ứng được khoảng 60% nhu cầu nước nóng hàng năm.   Hệ  thống có kích thước lớn hơn cũng có thể  được sử  dụng để  cung cấp hỗ  trợ  sưởi  ấm   không gian. Năng lượng còn lại cần để  sưởi  ấm nước trong nước và sưởi  ấm không gian   được cung cấp bởi một máy phát nhiệt thêm, ví dụ như một nồi hơi khí hoặc máy bơm nhiệt.   Việc thu năng lượng mặt trời được kết nối với một bể chứa qua một mạch năng lượng mặt   trời. Hệ  thống bơm nhiệt sử  dụng năng lượng mặt trời (SAHP) nhằm mục đích kết hợp   các đặc tính có lợi của năng lượng nhiệt mặt trời để  thu gom và bơm nhiệt vào nơi sử dụng  với mục đích làm nóng  nước và sưởi  ấm không gian. Thêm vào đó, bơm nhiệt năng lượng  mặt trời có khả  năng hút năng lượng từ  mặt trời, cải thiện phần nhỏ  năng lượng của bơm 
  9. nhiệt. Thêm một bộ thu nhiệt năng lượng mặt trời vào bơm nhiệt có khả năng cải thiện hệ số  hiệu suất bơm nhiệt trong quá trình hoạt động bằng cách tăng nhiệt độ bay hơi. 2. Những đặc trưng của hệ thống SAHP. a) Nguyên lý hoạt động. Hệ thống SAHP hoạt động tương tự như hệ thống bơm nhiệt thông thường, nhưng ở  tại giàn bay hơi được lắp thêm các tấm thu năng lượng mặt trời làm nguồn nhiệt.
  10. b) Sự kết hợp truyền thống các hệ thống năng lượng mặt trời. Hình dưới cho thấy hệ thống kết hợp một hệ thống nhiệt mặt trời với một máy bơm  nhiệt. Hệ thống năng lượng nhiệt mặt trời tốn phí cho một bể  chứa nước dân dụng ­ bất cứ  khi nào cần thiết ­ cũng được đun nóng bằng bơm nhiệt. Trong ví dụ này, sưởi ấm không gian   trực tiếp và duy nhất cung cấp bởi các máy bơm nhiệt, tức là không có một bể chứa nhiệt.
  11. Điều quan trọng là hệ  thống điều khiển máy bơm nhiệt  ưu tiên sử  dụng nhiệt năng   lượng mặt trời. Các chỉ  số  hiệu năng theo mùa của hệ  thống nhiệt mặt trời cao có nghĩa là   nhu cầu năng lượng điện giảm và tăng hiệu suất hệ thống. Những cải tiến trong hiệu quả và  tiết kiệm chi phí hoạt động phụ thuộc vào nhiều thông số như bức xạ mặt trời, các loại thành  phần chính và kích thước của chúng. Với hệ thống sử dụng bơm nhiệt lấy nguồn từ đất, hệ  thống nhiệt mặt trời làm giảm nhiệt hấp thụ từ mặt đất vào mùa hè. Phụ  thuộc mức độ  mà  điều này làm giảm sự sụt giảm nhiệt độ  mặt đất trong các hoạt động sưởi ấm như  một kết   quả của việc này, hoặc mức độ mà các thiết bị trao đổi nhiệt lỗ khoan ngang mặt đất có thể  được làm nhỏ  hơn trong số những thứ khác trên giảm tương đối trong việc loại bỏ nhiệt và  sự tồn tại của các dòng nước ngầm. c) Năng lượng nhiệt mặt trời như là một nguồn năng lượng cho máy bơm nhiệt. Một cách tiếp cận khác là để tích hợp các hệ thống nhiệt mặt trời dùng nhiệt mặt trời  làm nguồn năng lượng cho bơm nhiệt để  năng lượng mặt trời là một trong hai nguồn nhiệt  duy nhất cho các máy bơm nhiệt hoặc cung cấp nhiệt bổ sung. Một số các hệ thống đã có sẵn   trên thị trường trong nhiều năm nay mà đôi khi chỉ khác nhau  ở  mức độ  nhẹ  nhưng cũng đôi   khi về cơ bản khác nhau. Sự khác biệt chính về các khía cạnh sau: ­ Nguồn nhiệt: Loại và kích thước của các nguồn nhiệt. ­ Hệ thống lưu trữ nhiệt: Là một bể lưu trữ kết nối với phía nguồn nhiệt? Các loại bể  chứa được sử dụng? ­ Loại Collector: Hệ  thống năng lượng nhiệt mặt trời thích hợp với mức nhiệt độ  nào ?
  12. ­ Ứng dụng: Ngoài việc được ứng dụng cho nguồn năng lượng bơm nhiệt, năng lượng   nhiệt mặt trời cũng đã sử dụng vào bồn nhiệt, tức là cho trực tiếp đun nước nóng trong nước   và nước để sưởi ấm không gian ? Ba ví dụ từ sự đa dạng các khái niệm của hệ thống hiện được mô tả dưới đây. Hình 2 cho thấy một hệ thống với một máy bơm nhiệt với nguồn địa nhiệt kết hợp bộ  thu không bóng để cung cấp nhiệt hiệu quả ở mức nhiệt độ thấp. Năng lượng mặt trời được   dành riêng bơm vào phía nguồn. Năng lượng nhiệt mặt trời được lưu trữ trong mùa hè có thể  được sử dụng để tái tạo mặt đất. Điều này giúp ổn định các nguồn nhiệt có thể chống lại bất   kỳ khả năng có thể xảy ra, việc gia tăng không lường trước được của nhiệt được loại bỏ và  hơi, tăng nhiệt độ của nguồn nhiệt của bơm nhiệt. Hình 3 cho thấy một hệ  thống sử  dụng riêng biệt các hệ  thống nhiệt mặt trời làm   nguồn năng lượng cho các máy bơm nhiệt. Các tấm thu nhiệt phẳng trực tiếp làm nóng các bể  chứa nước nóng. Nếu năng lượng nhiệt mặt trời tạo ra vượt hơn các yêu cầu hoặc nhiệt độ  tạo ra là quá thấp, sức nóng năng lượng mặt trời được đưa vào một bể chứa đệm để được sử  dụng như là nguồn năng lượng cho các máy bơm nhiệt. Các bể chứa đệm đảm bảo rằng năng  lượng nhiệt mặt trời có thể được sử dụng ở mọi giai đoạn hay thời điểm khác nhau.
  13. Hình 4 minh họa một khái niệm hệ thống với một máy bơm nhiệt nguồn không khí và   các tấm thu nhiệt dạng phẳng. Năng lượng nhiệt mặt trời chủ  yếu làm nóng một bể  chứa   nước nóng. Nếu nhiệt độ  tạo ra là không đủ, năng lượng nhiệt mặt trời được sử  dụng trực   tiếp như  là một nguồn nhiệt bổ sung cho các máy bơm nhiệt trong quá trình hoạt động bơm  nhiệt. Điều này làm tăng nhiệt độ  của nguồn bơm nhiệt, máy bơm nhiệt nguồn không khí   hoạt động rất thấp trong những ngày lạnh trong mùa nóng.
  14. 3. Đánh giá hệ thống SAHP. Đo đạc thực nghiệm và nghiên cứu mô phỏng cho thấy sự cải thiện trong hiệu quả khi   sử dụng các hệ thống nhiệt mặt trời trong bơm nhiệt: ­ Hiệu quả và tiết kiệm chi phí. ­ Bảo vệ môi trường. ­ Bảo tồn thiên nhiên và an toàn hạt nhân ­ Tiến đến các vấn đề thâm thiện với môi trường sinh học. Các dự án "Năng lượng mặt trời và nhiệt Hệ  thống bơm" được tổ  chức bởi Cơ  quan  Năng lượng Quốc tế (IEA) và kéo dài từ tháng 1 2010 đến tháng năm 2013. Nó là có liên quan   với việc so sánh các hệ  thống bơm nhiệt năng lượng mặt trời nhiệt, nhờ  đó mà trong số  những thứ  khác, nó được phát triển thông số  đánh giá và phương pháp để  điều tra các hệ  thống sử  dụng phương pháp mô phỏng, đo lường trong phòng thí nghiệm và kiểm tra thực  nghiệm. Dự án hợp tác này cũng được tích hợp các kết quả từ một dự án được thực hiện bởi   Đại học Stuttgart và được tài trợ bởi Bộ Liên bang Đức về Môi trường, Bảo tồn Thiên nhiên  và An toàn hạt nhân, mà là có liên quan với việc phát triển các bài kiểm tra và đánh giá sinh   thái kết hợp các hệ thống bơm nhiệt năng lượng mặt trời (HPSol).
  15. TÀI LIỆU THAM KHẢO  http://www.bine.info/en/topics/buildings­city/residential­buildings/publikation/elektrisch­ angetriebene­waermepumpen/waermepumpen­plus­solar/ http://docs.lib.purdue.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1723&context=iracc http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610212015901 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610212015901 http://www.appropedia.org/Preliminary_Review_of_Geothermal_Solar_Assisted_Heat_Pumps http://www.icax.co.uk/SSHP.html http://aromax.vn/chi­tiet­tin/bom­nhiet­heat­pump­la­gi.html http://mhenergy.vn/tu­van­bom­nhiet http://www.megasun.com.vn/vn/heatpump.html http://vi.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1y_b%C6%A1m_nhi%E1%BB%87t www.google.com www.youtube.com
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
3=>0