LỜI MỞ ĐẦU 5 1. Tìm hiểu chung về nguồn năng lượng mặt trời 6 1.1 Giới thiệu về nguồn năng lượng mặt trời. 6 1.2 Một số ưu điểm nổi bật của năng lượng mặt trời 7 1.3 Các ứng dụng từ nguồn năng lượng mặt trời. 8 2. Điều hòa không khí sử dụng năng lượng mặt trời. 10 2.1 Giới thiệu chung. 10 2.2 Cấu tạo của hệ thống 10 2.3 Cấu tạo của bộ thu nhiệt. 11 2.4 Nguyên lý hoạt động điều hòa không khí sử dụng năng lượng mặt trời. 12 3. Ưu, nhược điểm của hệ thống điều hòa năng lượng mặt trời 13 3.1. Ưu điểm của điều hòa năng lượng mặt trời 13 3.2. Nhược điểm của điều hòa năng lượng mặt trời 14 4. Ứng dụng của hệ thống điều hòa năng lượng mặt trời 15 4.1. Tiềm năng phát triển 15 4.2. Một số trở ngại khi sử dụng máy điều hòa năng lượng mặt trời 17 Ngày nay, điều hòa không khí bao gồm làm mát và hút ẩm đã trở thành một nhu cầu thiết yếu trong các tòa nhà thương mại và dân dụng và các quy trình công nghiệp. Trong mùa hè, nhu cầu sử dụng điện tăng lên rất nhiều do hệ thống điều hòa không khí được sử dụng rộng rãi. Đây là nguyên nhân gây ra các vấn đề lớn trong việc cung cấp điện của đất nước và góp phần làm tăng lượng khí CO2 khí thải gây ô nhiễm môi trường và trái đất nóng lên. Ví thế điều hòa không khí sử dụng năng lượng mặt trời đã được tính đến để giảm thiểu các vấn đề trên.
Trang 1KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
MÔN HỌC: CHUYÊN ĐỀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
BÁO CÁO
ĐỀ TÀI: ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ SỬ DỤNG NHIỆT
TỪ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
GVHD:
SVTH: MSSV:
Tp Hồ Chí Minh, tháng 12, 2020
Trang 2TIÊU CHÍ NỘI DUNG BỐ CỤC TRÌNH BÀY TỔNG ĐIỂM
NHẬN XÉT
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
Giáo viên ký tên
Trang 3LỜI MỞ ĐẦU 5
1 Tìm hiểu chung về nguồn năng lượng mặt trời 6
1.1 Giới thiệu về nguồn năng lượng mặt trời 6
1.2 Một số ưu điểm nổi bật của năng lượng mặt trời 7
1.3 Các ứng dụng từ nguồn năng lượng mặt trời 8
2 Điều hòa không khí sử dụng năng lượng mặt trời 10
2.1 Giới thiệu chung 10
2.2 Cấu tạo của hệ thống 10
2.3 Cấu tạo của bộ thu nhiệt 11
2.4 Nguyên lý hoạt động điều hòa không khí sử dụng năng lượng mặt trời 12 3 Ưu, nhược điểm của hệ thống điều hòa năng lượng mặt trời 13
3.1 Ưu điểm của điều hòa năng lượng mặt trời 13
3.2 Nhược điểm của điều hòa năng lượng mặt trời 14
4 Ứng dụng của hệ thống điều hòa năng lượng mặt trời 15
4.1 Tiềm năng phát triển 15
4.2 Một số trở ngại khi sử dụng máy điều hòa năng lượng mặt trời 17
KẾT LUẬN 18
Trang 4LỜI CẢM ƠN
Trước tiên với tình cảm sâu sắc và chân thành nhất, cho phép em được bày tỏ lòng biết
ơn đến tất cả các cá nhân và tổ chức đã tạo điều kiện hỗ trợ, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tài này Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập tại trường đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của Thầy
Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý các Thầy ở Khoa cơ khí động lực
đã truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường Nhờ có những lời hướng dẫn, dạy bảo của các thầy cô nên đề tài nghiên cứu của em mới có thể hoàn thiện tốt đẹp
Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn– người đã tin tưởng giao cho em, hướng dẫn
em hoàn thành tốt bài báo cáo này trong thời gian qua
Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy để kiến thức của em trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn đồng thời có điều kiện bổ sung, nâng cao ý thức của mình
Em xin chân thành cảm ơn!
Trang 5LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, điều hòa không khí bao gồm làm mát và hút ẩm đã trở thành một nhu cầu thiết yếu trong các tòa nhà thương mại và dân dụng và các quy trình công nghiệp Trong mùa hè, nhu cầu sử dụng điện tăng lên rất nhiều do hệ thống điều hòa không khí được sử dụng rộng rãi Đây là nguyên nhân gây ra các vấn đề lớn trong việc cung cấp điện của đất nước và góp phần làm tăng lượng khí CO2 khí thải gây ô nhiễm môi trường và trái đất nóng lên Ví thế điều hòa không khí sử dụng năng lượng mặt trời đã được tính đến để giảm thiểu các vấn đề trên
Trang 61 Tìm hiểu chung về nguồn năng lượng mặt trời
1.1 Giới thiệu về nguồn năng lượng mặt trời.
Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng được phát ra hay cung cấp từ các bức
xạ của mặt trời Và chính ánh sáng mặt trời đã mang lại cho con người sự sống cần thiết nhất, hơn thế nữa đó là một nguồn năng lượng vô hạn, vô tận và có thể sử dụng lâu dài nếu chúng ta biết cách khai thác và sử dụng nó Năng lượng
mặt trời được sử dụng nhiều nhất là nhiệt năng (máy nước nóng, máy sấy…) và
quang năng hay nói cách khác là nguồn năng lượng mặt trời sẽ được hấp thụ vào các tấm pin năng lượng mặt trời rồi chuyển hóa thành điện năng
Sự đơn giản của công nghệ năng lượng mặt trời khiến nó trở nên vô cùng lí tưởng cho việc sử dụng ở các khu vực nông thôn, vùng sâu vùng xa và những nơi có địa hình hiểm trở, khó lắp đặt mạng lưới Năng lượng mặt trời cũng hữu ích cho việc tạo ra điện trên một quy mô rộng lớn và dễ dàng đưa nó vào mạng lưới điện, đặc biệt là ở những vùng nằm ở khu vực khí tượng có nhiều giờ nắng mỗi ngày
Năng lượng mặt trời giúp các địa phương tiết kiệm được chi phí trong lĩnh vực năng lượng bằng cách giảm bớt sự phụ thuộc vào năng lượng ở nước ngoài Trong khi cũng là một nguồn năng lượng từ tự nhiên, năng lượng mặt trời cũng như năng lượng gió liên tục và trực tiếp phụ thuộc vào thời tiết và chu kì tự nhiện ngày đêm, thì những tiến bộ khoa học kĩ thuật trong công nghệ lưu trữ điện đã giảm đến tối đa sự phụ thuộc này và dẫn đến sự gia tăng nhanh chóng năng lượng mặt trời trong hệ thống năng lượng
Trang 7Hình 1.1: Ảnh minh họa về năng lượng mặt trời
1.2 Một số ưu điểm nổi bật của năng lượng mặt trời
Có khả năng tái tạo: Trong số tất cả những lợi ích của năng lượng mặt trời,
điều quan trọng nhất cần phải nhắc đến: đây là nguồn năng lượng tái tạo thực
sự Nó có thể được khai thác ở tất cả các khu vực trên thế giới và có sẵn mỗi ngày Chúng ta không thể cạn kiệt năng lượng mặt trời, không giống như một
số nguồn năng lượng khác Miễn có ánh sáng mặt trời là có năng lượng mặt trời Và theo các nghiên cứu khoa học thì ánh sáng mặt trời sẽ có sẵn trong ít nhất 5 tỷ năm nữa
Tiết kiệm được tiền điện: Với việc sử dụng điện năng lượng mặt trời được sản
sinh ra từ những tấm pin năng lượng mặt trời, hóa đơn tiền điện của bạn chắc chắn sẽ giảm xuống Số tiền bạn tiết kiệm được trên hóa đơn sẽ phụ thuộc vào kích thước của tấm pin mặt trời và cách sử dụng điện hoặc nhiệt của bạn Hơn nữa, không chỉ bạn sẽ tiết kiệm tiền điện, bạn còn có thể có thêm tiền từ năng lượng mặt trời Vì nếu bạn sử dụng nhiều tấm pin năng lượng và không sử dụng quá nhiều điện, bạn hoàn toàn có thể bán nó với một mức giá phù hợp cho những hộ gia đình xung quanh Hoặc bạn có thể đầu tư vào ngành này, để thu lợi như một nơi chuyên cung cấp điện
Trang 8Tạo ra nhiều mục đích để sử dụng: Năng lượng mặt trời có thể được sử dụng
cho nhiều mục đích khác nhau Bạn có thể tạo ra điện (quang điện) hoặc nhiệt (nhiệt mặt trời) Năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để sản xuất điện ở các khu vực không có điện lưới, để chưng cất nước ở các khu vực có nguồn cung cấp nước sạch hạn chế và cung cấp năng lượng vệ tinh trong không gian Năng lượng mặt trời cũng có thể được tích hợp vào các vật liệu được sử dụng cho các tòa nhà
Giảm tác động đến môi trường: Năng lượng mặt trời có tác động tiêu cực ít
nhất đến môi trường so với bất kỳ nguồn năng lượng nào khác Nó không sản xuất khí gây hiệu ứng nhà kính và không làm ô nhiễm nước Nó cũng đòi hỏi phải có rất ít nước để bảo dưỡng, không giống như các nhà máy điện hạt nhân,
ví dụ, cần thêm 20 lần nước Sản xuất năng lượng mặt trời không tạo ra bất kỳ tiếng ồn, đó là lợi ích lớn, vì rất nhiều thiết bị năng lượng mặt trời nằm trong khu vực thành thị
Chi phí bảo trì thấp: Hệ thống năng lượng mặt trời không đòi hỏi nhiều bảo
trì Bạn chỉ cần giữ chúng tương đối sạch sẽ là được, thông thường chỉ cần làm sạch chúng 2-3 lần/năm Hầu hết các nhà sản xuất bảng điều khiển năng lượng mặt trời đều có khoảng thời gian 20-25 năm bảo hành Ngoài ra, vì không có bộ phận chuyển động nên sẽ không có hao mòn Vì vậy, sau khoản chi phí ban đầu của hệ thống năng lượng mặt trời, bạn hoàn toàn có thể yên tâm rằng sẽ không phải tốn quá nhiều tiền vào công việc bảo trì và sửa chữa
Công nghệ phát triển: Công nghệ trong ngành công nghiệp năng lượng mặt
trời đang không ngừng tiến bộ và sẽ ngày càng có nhiều những cải tiến được tăng cường trong tương lai Những đổi mới trong vật lý lượng tử và công nghệ nano có thể làm tăng hiệu quả của các tấm pin mặt trời lên gấp đôi, hoặc thậm chí gấp ba đầu vào điện của các hệ thống năng lượng mặt trời
1.3 Các ứng dụng từ nguồn năng lượng mặt trời.
Nhiệt điện mặt trời:
Trang 9Phương pháp này sử dụng nhiệt năng thu được từ mặt trời qua hệ thống gượng hội tụ và phản chiếu để gia nhiệt cho môi chất sinh hơi ở nhiệt độ cao, cung cấp cho tubine để chạy máy phát điện
Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý của nhà máy nhiệt điện mặt trời
Quang điện mặt trời:
Là kỹ thuật sử dụng công nghệ bán dẫn để chuyên hóa trực tiếp quang năng
mặt trời thành điện năng Kỹ thuật này dung các tế bào quang điện (photovoltaic cell – PV cell) để hấp thụ và chuyển quang năng mặt trời theo
hiệu ứng quang điện hệ thống pin năng lượng mặt trời có thể sử dụng độc lập hoặc kết nối với lưới
Trang 10a) b)
Hình 1.3: Hệ thống điện NLMT: a) hệ độc lập, b) hệ nối lưới
Nhiệt mặt trời:
Nhiệt mặt trời là quá trình chuyển hóa năng lượng mặt trời thành nhiệt năng.
Nó được sử dụng chủ yếu trong các lò sưởi, đun nóng, tạo hơi nước hay các hệ thống nước nóng hiện nay
Hình 1.4: Hệ thống máy nước nóng
Trang 112 Điều hòa không khí sử dụng năng lượng mặt trời.
2.1 Giới thiệu chung.
Điều hòa năng lượng mặt trời là loại điều hòa sử dụng năng lượng mặt trời để
bổ sung thêm vào phần năng lượng cần thiết cho việc duy trì quá trình làm lạnh trong hệ thống
Hình 2.1: Một số hình ảnh thực tế của hệ thống
2.2 Cấu tạo của hệ thống
Cấu tạo của điều hòa không khí sử dụng năng lượng mặt trời cũng tương tự như các loại máy điều hòa thông thường Nó có thêm bộ thu nhiệt từ năng lượng mặt trời để hỗ trợ quá trình hoạt động
Hình 2.2: Cấu tạo của hệ thống máy lạnh sử dụng nhiệt mặt trời
Trang 122.3 Cấu tạo của bộ thu nhiệt.
Ống chân không 3 lớp là ống hấp thụ nhiệt chân không được làm bằng thủy tinh trong suốt bên ngoài (có khả năng chịu nhiệt, độ bền cao), ở giữa là chân
không và thân bên trong ống được mạ 3 lớp đặc biệt:
Lớp ngoài cùng là lớp nhôm chống phản quang, giúp ánh sáng mặt trời
bị phản lại ở mức thấp nhất
Lớp trong kế tiếp là lớp Titanium có khả năng hấp thụ nhiệt ở mức tối đa
Lớp trong cùng là lớp truyền nhiệt – được làm bằng đồng giúp cho nước nóng đạt hiệu quả cao nhất
Hình 2.3: Cấu tạo bên trong bộ thu nhiệt
Nguyên lý của bộ thu nhiệt: Theo nguyên lý đối lưu nhiệt, chất lỏng khi gặp nhiệt độ cao sẽ có xu hướng di chuyển lên phía trên, và khi gặp nhiệt độ thấp thì chúng lại di chuyển xuống phía dưới Do đó, phần nước nóng trong ống thủy tinh sẽ được di chuyển lên phía trên bồn chứa, rồi phần nước lạnh bên trong bồn chứa sẽ di chuyển xuống dưới cũng thông qua ống thủy tinh Quá trình làm nước nóng sẽ tạm kết thúc khi nhiệt độ nước trong bình chứa và ống chân không ngang bằng nhau
Trang 13Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý hệ thống thu nhiệt
2.4 Nguyên lý hoạt động điều hòa không khí sử dụng năng lượng mặt trời.
Chất làm lạnh từ lốc nén sẽ đi qua các cuộn đồng bên trong bộ thu nhiệt và thực hiện việc trao đổi nhiệt Chất làm lạnh sau khi được làm nóng bằng dung môi bên trong bộ thu nhiệt sẽ đi tuần hoàn qua hệ thống làm lạnh hoặc làm nóng Chúng tôi sử dụng một lốc nén nhỏ hơn thay thế cho lốc nén tiêu chuẩn để vận hành hệ thống nhằm mục đích tiết kiệm tối đa điện năng Một lốc nén nhỏ hơn sẽ tiêu thu ít điện năng hơn nhiều và sẽ vận hành cùng bộ thu nhiệt mặt trời để tiết kiệm điện
Hình 2.5: Sợ đồ nguyên lý của hệ thống
Trang 143 Ưu, nhược điểm của hệ thống điều hòa năng lượng mặt trời
3.1 Ưu điểm của điều hòa năng lượng mặt trời
Tiết kiệm điện năng: Khác với các dòng máy lạnh thông thường, điều hòa năng lượng mặt trời sử dụng cả điện năng và nhiệt năng từ ánh sáng mặt trời để hoạt động Do đó nó có khả năng tiết kiệm đến 50% điện năng tiêu thụ, hơn hẳn các dòng điện hòa Inverter hiện nay Không cần
lo lắng về vấn đề giá điện lên xuống, vấn đề quá tải, hay mất điện gián đoạn công việc
Có thể hoạt động được trong cả điều kiện không có ánh nắng mặt trời hoặc ánh nắng mặt trời yếu như những ngày mưa, ngày âm u hoặc khi trời tối: Máy lạnh năng lượng mặt trời được trang bị tấm thu nhiệt với khả năng hấp thu và cất giữ nhiệt năng từ ánh sáng mặt trời vào ban ngày để duy trì hoạt động vào buổi tối hoặc những ngày không có nắng
Vì có hòa lưới tích điện, ắc quy dự trữ điện nên có thể hoạt động độc lập ngay cả khi mất điện, hay bất kể thời tiết mưa, bão, sấm sét, hay trời không có nắng
Bền bỉ: Nếu được sử dụng đúng cách, một chiếc điều hòa năng lượng mặt trời có thể hoạt động trong khoảng 25 năm
Điều hòa năng lượng mặt trời đặc biệt thích hợp với yêu cầu có tính thời tiết, điều đó có nghĩa là, chỉ số COP sẽ tăng cao theo nhiệt lượng mặt
Trang 15Chất gas được sử dụng rộng rãi trong điều hòa thông thường đang gây ảnh hưởng tới bầu khí quyển Điều hòa năng lượng mặt trời thường được làm việc với chất dung môi đặc biệt và chất làm lạnh mới nhất hoàn toàn thân thiện với môi trường (tuỳ nhà sản xuất)
Có thể hoạt động độc lập với nguồn điện lưới, dễ dàng vận chuyển và lặp đặt tại các vùng sâu vùng xa như miền núi, sa mạc, hải đảo, trên tàu thuyền, trong rừng, …
Chế độ bảo hành lâu dài: Nhiều sản phẩm máy lạnh năng lượng mặt trời hiện nay được nhận chế độ bảo hành lên đến 5 năm, dài hơn nhiều so với điều hòa thông thường Nhờ vậy mà người dùng có thể an tâm hơn khi lựa chọn
Bảo vệ môi trường: Rõ ràng việc dùng năng lượng mặt trời - nguồn năng lượng sạch vô tận - thay thế cho điện năng sẽ góp phần không nhỏ trong việc bảo vệ môi trường.Chính vì được tạo ra từ năng lượng mặt trời nên
vô cùng an toàn, không gây ô nhiễm môi trường, giảm tải khí nhà kính
3.2 Nhược điểm của điều hòa năng lượng mặt trời
Giá bán cao: Giá bán máy lạnh năng lượng mặt trời khá cao, có thể gấp
từ 3 - 5 lần, thậm chí là hơn so với một chiếc điều hòa thông thường Do
đó, không phải ai cũng có điều kiện để tiếp cận với dòng sản phẩm này Chưa phổ biến: Điều hòa năng lượng mặt trời vẫn còn khá mới mẻ, chưa người biết đến và cũng chưa có nhiều địa chỉ cung cấp Điều này có thể dẫn đến tâm lý e ngại cho người mua vì họ không có nhiều lựa chọn và trong trường hợp bị hỏng việc thay thế linh kiện sẽ gặp nhiều khó khăn Nhược điểm cuối cùng là vị trí lắp đặt tấm pin không phù hợp, sẽ tạo nên lượng ánh nắng mặt trời ít, ảnh hưởng đến việc chuyển hóa thành điện năng của hệ thống
4 Ứng dụng của hệ thống điều hòa năng lượng mặt trời
Hệ thống điều hòa không khí sử dụng năng lượng mặt trời có thể sử dụng rộng rãi ở khắp nơi, phù hợp cho cả hộ gia đình hay văn phòng, nhà xưởng, nhà
hàng, siêu thị,……
Trang 164.1 Tiềm năng phát triển
Trong khi các nguồn năng lượng truyền thống như than đá, dầu mỏ đang dần cạn kiệt, giá thành cao, nguồn cung không ổn định, nhiều nguồn năng lượng thay thế đang được các nhà khoa học quan tâm, đặc biệt là nguồn năng lượng mặt trời Việc tiếp cận để tận dụng nguồn năng lượng mới này không chỉ góp phần cung ứng kịp nhu cầu năng lượng của xã hội mà còn giúp tiết kiệm điện năng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường Theo giáo sư, tiến sĩ khoa học Nguyễn Tiến Khiêm, nguyên Viện trưởng Viện Cơ học, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, trong tất cả các nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng mặt trời là phong phú và ít biến đổi nhất trong thời kỳ biến đổi khí hậu hiện nay
Việt Nam với lợi thế là một trong những nước nằm trong giải phân bổ ánh nắng mặt trời nhiều nhất trong năm trên bản đồ bức xạ mặt trời của thế giới, với dải bờ biển dài hơn 3.000km, có hàng nghìn đảo hiện có cư dân sinh sống nhưng nhiều nơi không thể đưa điện lưới đến được
Việt Nam là nước có vị trí địa lý nhận được lượng nhiệt mặt trời lớn, số giờ nắng mỗi năm trung bình từ 1700-2500 giờ nắng trong năm Cường
độ bức xạ năng lượng mặt trời tương đối cao, đặc biệt khu vực phía Nam lên đến 4,3-4,9 Kwh/m2 , ngày Vì thế mà Năng Lượng Mặt Trời ở nước ta sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao Vận dụng được ưu thế lớn này, nguồn năng lượng sạch, không gây ô nhiễm môi trường, có trữ lượng vô cùng lớn do tính tái tạo cao Ngành công nghiệp sản xuất pin mặt trời góp phần tối ưu hóa các nguồn năng lượng khác, giảm khí thải nhà kính, bảo vệ môi trường
