HỆ THỐNG NƯỚC NÓNG SINH HOẠT BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

Máy nước nóng năng lượng mặt trời - đôi khi được gọi là hệ thống nước nóng gia dụng bằng năng lượng mặt trời - có thể là một cách tiết kiệm chi phí để tạo ra nước nóng cho ngôi nhà của bạn. Chúng có thể được sử dụng trong bất kỳ khí hậu nào và nhiên liệu chúng sử dụng - ánh nắng mặt trời - là miễn phí.

Cách chúng hoạt động

Hệ thống đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời bao gồm bể chứa và bộ thu năng lượng mặt trời. Có hai loại hệ thống đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời: chủ động, có máy bơm và bộ điều khiển tuần hoàn, và hệ thống thụ động thì không.

Có hai loại hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời đang hoạt động:

Hệ thống lưu thông trực tiếp

Máy bơm luân chuyển nước gia đình qua các bộ thu gom và vào nhà. Chúng hoạt động tốt ở những vùng khí hậu mát mẻ và ít mưa.

Hệ thống lưu thông gián tiếp

Máy bơm tuần hoàn chất lỏng truyền nhiệt qua các bộ thu và bộ trao đổi nhiệt. Điều này làm nóng nước sau đó chảy vào Bình bảo ôn (bồn chứa nước nóng, đóng vai trò như một Bình thủy có tác dụng giữ nhiện độ cao). Máy nước nóng gián tiếp phổ biến ở những vùng khí hậu nhiệt độ thấp và thường xuyên mưa.

Hình minh họa máy nước nóng năng lượng mặt trời hoạt động, vòng kín. Một tấm phẳng lớn, được gọi là bộ thu tấm phẳng được kết nối với một bể chứa được gọi là bộ lưu trữ năng lượng mặt trời / máy nước nóng dự phòng bằng hai đường ống. Một trong những đường ống này được chạy qua một máy bơm hình trụ vào đáy bể, nơi nó trở thành một cuộn dây được gọi là bộ trao đổi nhiệt hai vách. Cuộn dây này chạy lên qua bể và lại ra ngoài đến bộ thu tấm phẳng. Chất lỏng chống đông chỉ chạy qua vòng thu này. Hai đường ống chạy ra đầu bình đun nước nóng; một là cấp nước lạnh vào bồn chứa, còn một là dẫn nước nóng vào nhà.

Hệ thống làm nóng nước bằng năng lượng mặt trời thụ động

Hệ thống đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời thụ động thường ít tốn kém hơn các hệ thống hoạt động, nhưng chúng thường không hiệu quả bằng. Tuy nhiên, các hệ thống thụ động có thể đáng tin cậy hơn và có thể tồn tại lâu hơn. Có hai loại hệ thống thụ động cơ bản:

Hệ thống thụ động bộ thu tích hợp lưu trữ

Chúng bao gồm một bể chứa được phủ bằng vật liệu trong suốt để cho phép mặt trời làm nóng nước. Nước từ bồn chứa sau đó chảy vào hệ thống đường ống dẫn nước. Chúng hoạt động tốt nhất ở những nơi nhiệt độ hiếm khi xuống dưới mức đóng băng. Chúng cũng hoạt động tốt trong các hộ gia đình có nhu cầu nước nóng ban ngày và buổi tối đáng kể.

Hệ thống Thermosyphon

Nước được làm nóng trong một bộ thu nhiệt trên mái nhà và sau đó chảy qua hệ thống ống nước khi một vòi nước nóng được mở. Phần lớn các hệ thống này có dung tích 40 gallon.

Hình minh họa của một máy nước nóng năng lượng mặt trời thụ động, hàng loạt. Nước lạnh đi vào đường ống và có thể đi vào bể chứa năng lượng mặt trời / bình đun nước nóng dự phòng hoặc bộ thu mẻ, tùy thuộc vào van nhánh nào được mở. Nếu van của bộ thu mẻ mở, một đường ống thẳng đứng (cũng có van thoát nước dạng ống cho khí hậu lạnh) sẽ dẫn nước lên bộ thu mẻ. Bộ sưu tập mẻ là một cái hộp lớn đựng một cái bể và được phủ một lớp men quay mặt về phía mặt trời. Nước được làm nóng trong bể này, và một đường ống khác dẫn nước nóng từ bộ thu mẻ vào bộ lưu trữ năng lượng mặt trời / máy nước nóng dự phòng, sau đó nó được dẫn đến nhà.

Bể chứa và Bộ thu năng lượng mặt trời

Hầu hết các máy nước nóng năng lượng mặt trời yêu cầu một bình chứa được cách nhiệt tốt. Bể chứa năng lượng mặt trời có thêm một đầu ra và đầu vào được kết nối với và từ bộ thu. Trong hệ thống hai bồn chứa, máy nước nóng năng lượng mặt trời làm nóng nước trước khi chảy vào máy nước nóng thông thường. Trong hệ thống một bể, bộ gia nhiệt dự phòng được kết hợp với bộ lưu trữ năng lượng mặt trời trong một bể.

Ba loại bộ thu năng lượng mặt trời được sử dụng cho các ứng dụng dân dụng:

Bộ sưu tập tấm phẳng

Bộ sưu tập tấm phẳng tráng men là những hộp cách nhiệt, chịu được thời tiết, có chứa một tấm hấp thụ tối màu dưới một hoặc nhiều nắp bằng thủy tinh hoặc nhựa (polyme). Các tấm thu nhiệt dạng tấm phẳng không tráng men - thường được sử dụng để sưởi ấm hồ bơi bằng năng lượng mặt trời - có tấm hấp thụ tối màu, làm bằng kim loại hoặc polyme, không có vỏ bọc hoặc vỏ bọc.

Hệ thống lưu trữ-bộ thu tích hợp

Còn được gọi là ICS hoặc hệ thống theo lô, chúng có một hoặc nhiều bể hoặc ống màu đen trong một hộp cách nhiệt, tráng men. Đầu tiên, nước lạnh đi qua bộ thu năng lượng mặt trời, làm nóng nước trước. Sau đó, nước tiếp tục được chuyển đến máy nước nóng dự phòng thông thường, cung cấp nguồn nước nóng đáng tin cậy. Chúng chỉ nên được lắp đặt ở những nơi có khí hậu đóng băng nhẹ vì các đường ống ngoài trời có thể bị đóng băng trong thời tiết lạnh giá khắc nghiệt.

Bộ thu năng lượng mặt trời dạng ống sơ tán

Chúng có các dãy ống thủy tinh trong suốt song song. Mỗi ống chứa một ống bên ngoài bằng thủy tinh và ống hấp thụ kim loại gắn với một vây. Lớp phủ của fin hấp thụ năng lượng mặt trời nhưng hạn chế sự mất nhiệt do bức xạ. Những bộ sưu tập này được sử dụng thường xuyên hơn cho các ứng dụng thương mại của Hoa Kỳ.

Hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời hầu như luôn luôn yêu cầu một hệ thống dự phòng cho những ngày nhiều mây và những thời điểm nhu cầu tăng cao. Máy nước nóng lưu trữ thông thường thường cung cấp dự phòng và có thể đã là một phần của gói hệ thống năng lượng mặt trời. Hệ thống dự phòng cũng có thể là một phần của bộ thu năng lượng mặt trời, chẳng hạn như các bể chứa trên mái nhà với hệ thống phích nước. Vì hệ thống lưu trữ tích hợp bộ thu nhiệt đã tích trữ nước nóng trong thiết bị bổ sung ion để thu nhiệt mặt trời, nó có thể được đóng gói với máy nước nóng không bình chứa hoặc loại có nhu cầu để dự phòng.

Lựa chọn máy nước nóng năng lượng mặt trời

Trước khi mua và lắp đặt hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời, bạn cần thực hiện những việc sau:

Ước tính chi phí và hiệu quả năng lượng của hệ thống đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời

Đánh giá nguồn năng lượng mặt trời của trang web của bạn

Xác định kích thước hệ thống chính xác

Điều tra các quy tắc, giao ước và quy định địa phương.

Cũng cần hiểu các thành phần khác nhau cần thiết cho hệ thống đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời, bao gồm những điều sau:

Bộ trao đổi nhiệt cho hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời

Chất lỏng truyền nhiệt cho hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời

Cài đặt và Bảo trì Hệ thống

Việc lắp đặt máy nước nóng năng lượng mặt trời đúng cách phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Các yếu tố này bao gồm các yêu cầu về nguồn năng lượng mặt trời, khí hậu, quy chuẩn xây dựng của địa phương và các vấn đề an toàn; do đó, tốt nhất nên nhờ một nhà thầu hệ thống nhiệt năng lượng mặt trời đủ năng lực lắp đặt hệ thống của bạn.

Sau khi cài đặt, bảo trì đúng cách hệ thống của bạn sẽ giữ cho nó hoạt động trơn tru. Hệ thống thụ động không yêu cầu bảo trì nhiều. Đối với các hệ thống đang hoạt động, hãy thảo luận các yêu cầu bảo trì với nhà cung cấp hệ thống của bạn và tham khảo hướng dẫn sử dụng của chủ sở hữu hệ thống. Hệ thống ống nước và các bộ phận làm nóng nước thông thường khác yêu cầu bảo trì giống như các hệ thống thông thường. Có thể cần làm sạch lớp tráng men ở những nơi có khí hậu khô ráo, nơi nước mưa không thể rửa sạch tự nhiên.

Việc bảo trì thường xuyên đối với các hệ thống đơn giản có thể không thường xuyên 3-5 năm một lần, tốt nhất là nên thực hiện bởi một nhà thầu năng lượng mặt trời. Hệ thống có các bộ phận điện thường yêu cầu một hoặc hai bộ phận thay thế sau 10 năm. Tìm hiểu thêm về bảo trì và sửa chữa hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời.

Ở một số tiểu bang, cần có giấy phép hợp lệ của thợ sửa ống nước và / hoặc nhà thầu năng lượng mặt trời. Liên hệ với thành phố và quận của bạn để biết thêm thông tin. Xác nhận cấp phép với hội đồng cấp phép nhà thầu của tiểu bang của bạn. Hội đồng cấp phép cũng có thể cho bạn biết về bất kỳ khiếu nại nào đối với các nhà thầu được nhà nước cấp phép.

Nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng

Sau khi máy nước nóng của bạn được lắp đặt và bảo trì đúng cách, hãy thử một số chiến lược tiết kiệm năng lượng bổ sung để giúp giảm hóa đơn tiền đun nước của bạn, đặc biệt nếu bạn yêu cầu hệ thống dự phòng. Một số thiết bị và hệ thống tiết kiệm năng lượng có hiệu quả hơn về chi phí để lắp đặt với máy nước nóng.

Các tùy chọn máy nước nóng khác

Bình đun nước nóng lưu trữ thông thường

Máy lọc nước R.O

Bồn nước

Máy nước nóng bơm nhiệt