Bài thuyết trình báo cáo 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

Trang 2

TỔNG QUAN VỀ BƠM NHIỆT.

Trang 3

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.

Trang 4

• 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

Trang 5

• 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 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

Trang 6

2 Nguyên lý hoạt động.

• 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 luân chuyển trong máy bơm với nhiệm vụ vận chuyển nhiệt lượng lấy từ môi trường ngoài cung cấp cho môi trường tiếp nhận

Trang 7

- 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.

Trang 8

- 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

Trang 9

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.

Trang 10

- 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 động mới (ở dạng hơi,

áp suất thấp) và mang theo nhiệt lượng thu từ môi trường ngoài tiếp tục một chu trình mới

Trang 12

3 Ứng dụng.

a) Trong dân dụng.

Trang 13

•) 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

Trang 14

3 Ứng 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

Trang 15

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

• 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

Trang 16

HỆ THỐNG BƠM NHIỆT SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI.

1 Giới thiệu về hệ thống bơm nhiệt sử dụng năng lượng mặt trời.

Trang 17

• 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)

Trang 18

• 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

Trang 19

• 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

Trang 20

• 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

Trang 21

• 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

Trang 22

• 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

Trang 23

• 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

Trang 24

• 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 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

Trang 25

• 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

Trang 26

2 Những đặc trưng của hệ thống SAHP.

a) Nguyên lý hoạt động.

Một hình ảnh về ứng dụng bơm nhiệt sử dụng năng lượng mặt trời.

Trang 27

• 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

Trang 28

b) Sự kết hợp truyền thống các hệ thống năng lượng mặt trời.

• 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

Trang 29

• 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

Trang 30

b) Sự kết hợp truyền thống các hệ thống năng lượng mặt trời.

• 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

Trang 31

• 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

Trang 32

c) Năng lượng nhiệt mặt trời như là một nguồn năng lượng cho máy bơm nhiệt.

• 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 ?

Trang 33

- 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

Trang 34

• 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

Hình 2: Sơ đồ hệ thống cho một hệ thống bơm nhiệt với một bộ thu năng lượng mặt trời không bóng hấp thụ năng lượng mặt trời với mặt đất hoặc

trực tiếp đến các máy bơm nhiệt như một nguồn nhiệt thứ hai.

Trang 35

tăng không lường trước được của nhiệt được loại bỏ và hơi, tăng nhiệt độ của nguồn nhiệt của bơm nhiệt.

Trang 36

• 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

Hình 3: Sơ đồ hệ thống cho một hệ thống bơm nhiệt với tấm thu nhiệt phẳng để gia nhiệt các bể chứa nước nóng và như là một nguồn nhiệt

chung cho các máy bơm nhiệt.

Trang 37

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

Trang 38

• 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

Hình 4 Sơ đồ hệ thống cho một hệ thống với một máy bơm nhiệt nguồn không khí và tấm thu năng lượng mặt trời để trực tiếp làm nóng nước

nóng trong bể và là một nguồn nhiệt thứ hai.

Trang 39

tăng nhiệt độ của nguồn bơm nhiệt, máy bơm nhiệt nguồn không khí hoạt động rất thấp trong những ngày lạnh trong mùa nóng.

Trang 40

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.

Trang 41

• 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

Trang 42

3 Đánh giá hệ thống SAHP.

• 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)

Trang 43

• http://docs.lib.purdue.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1723&context=iracc

• http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610212015901

Trang 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO.

• http://www.appropedia.org/Preliminary_Review_of_Geothermal_Solar_Assisted_Heat _Pumps

Trang 45

L/O/G/O

Định dạng
Số trang	45
Dung lượng	2,16 MB