Khoảng mấy tháng trước tôi muốn mua một máy nước năng lượng mặt trời để dùng cho gia đình. Trước khi tìm kiếm các thông tin về các loại sản phẩm, tôi thấy rằng thông tin này có rất ít và không khoa học khiến cho việc lựa chọn khá khó khăn, vậy nên qua bài viết này tôi hi vọng sẽ giúp đỡ được những ai muốn tìm hiểu về máy nước nóng năng lượng mặt trời hoặc đang muốn tìm mua một loại phù hợp.
Máy nước nóng năng lượng mặt trời là loại thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời để đun nước nóng lên để sử dụng cho sinh hoạt (tắm rửa) hoặc cho mục đích khác cần dùng nước nóng. Do sử dụng năng lượng mặt trời nên nó không tiêu tốn điện năng như các bình nước nóng chạy điện thường thấy.
Ưu nhược điểm
Khoan nói đến các loại máy nước nóng khác nhau, ở đây tôi so sánh giữa máy nước nóng năng lượng mặt trời với bình nước nóng chạy điện - vì hai thiết bị này khác hẳn nhau về nguyên lý hoạt động cũng như loại năng lượng mà nó sử dụng.
Về ưu điểm:
- Chắc chắn máy nước nóng năng lượng mặt trời có ưu điểm rõ rệt về mặt năng lượng. Năng lượng mặt trời là loại hình năng lượng xanh và không mất phí sử dụng, còn bình nước nóng chạy điện thì chắc chắn phải trả tiền điện theo hoá đơn tháng. Với công suất thường thấy nhất của bình nước nóng chạy điện là 2500W, có nghĩa là nó hoạt động mỗi 15 phút sẽ tiêu tốn 1 Kwh điện (tức 1 số điện), vậy ước tính trung bình một người tắm sẽ mất khoảng 1-2 số vào mùa hè hoặc 3-5 số vào mùa đông.
- An toàn khi sử dụng: Do không sử dụng điện năng nên máy nước nóng năng lượng mặt trời tuyệt đối không gây ra giật điện cho người sử dụng.
- Trang điểm cho ngôi nhà của bạn: Đây là ưu điểm khá lý thú :). Theo một số thống kê không chính thức thì một số nơi tỷ lệ người dân lắp máy nước nóng năng lượng mặt trời chiếm đến 60% tổng số nhà xây. Việc lắp đặt các thiết bị năng lượng mặt trời sẽ làm cho ngôi nhà bạn thêm đẹp hơn, được tôn trọng hơn - ít nhất là đối với những người phương Tây nhìn thấy :)
Nhược điểm của máy nước nóng năng lượng mặt trời:
- Chi phí đầu tư ban đầu cao hơn
- Việc lắp đặt khó khăn hơn và đòi hỏi các yêu cầu nhất định về vị trí lắp
- Chỉ sử dụng được trong điều kiện có ánh nắng mặt trời.
Nếu chỉ nhìn đơn giản như trên thì có vẻ như nó có nhiều nhược điểm hơn ưu điểm? Điều này thì còn tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố như địa phương nơi bạn sống có tỷ lệ ngày trời nắng là bao nhiều phần trong năm, hoặc như loại thiết bị nào để tính khấu hao sử dụng trong bài toán kinh tế liên quan đến chi phí đầu tư ban đầu.
Các loại máy nước nóng năng lượng mặt trời
Máy nước nóng năng lượng mặt trời cũng có đến vài loại khác nhau, mỗi loại có giá thành và nguyên lý hoạt động khác nhau. Trong cùng một loại lại có nhiều loại máy nước nóng năng lượng mặt trời có dung tích khác nhau. Dưới đây xin trình bày từng loại máy năng lượng mặt trời và nguyên lý hoạt động của nó:
Máy nước nóng năng lượng mặt trời ống chân không
Máy nước nóng năng lượng mặt trời dạng ống là loại được sử dụng nhiều nhất hiện nay do chúng có giá thành rẻ và là loại ra đời sớm nhất so với các loại được so sánh trong bài viết này.
Cấu tạo của máy nước nóng năng lượng mặt trời dạng ống được thể hiện như hình (cắt) sau:
 |
| Cấu tạo máy nước nóng năng lượng mặt trời dạng ống |
Các thành phần chính của máy nước nóng năng lượng mặt trời dạng ống bao gồm:
- Bồn chứa nước nóng (tank) được bọc bảo ôn cách nhiệt. Bên trong bồn chứa thường có cấu tạo bằng thép chống rỉ (inox). Lớp vỏ bên ngoài của bồn có thể làm bằng thép chống rỉ (thông thường hoặc SUS304), hợp kim nhôm hoặc thép mạ và sơn để chống tác động ăn mòn của không khí. Giữa hai lớp ruột trong và vỏ ngoài được chứa một lớp vật liệu cách nhiệt. Ba lớp này được đục các lỗ đồng bộ để gắn ống hoặc các đường nước đầu vào, đầu ra, đường thoát khí.
.jpg) |
| Ống thuỷ tinh chân không |
- Ống thuỷ tinh chân không: dùng để nhận nhiệt từ ánh nắng mặt trời. Cấu tạo ống giống như một ống nghiệm thuỷ tinh hai lớp, bên trong được rút hết không khí, lớp thuỷ tinh phía ngoài của ống trong được tráng các vật liệu hấp thụ nhiệt từ ánh nắng mặt trời. Một đầu ống kín, đầu kia ống hở để có thể chứa nước bên trong.
- Hệ thống giá đỡ, chân đế...dùng để đỡ hai hệ thống chính nêu trên. Hệ giá đỡ có thể tháo lắp và chuyển đổi cấu trúc để có thể lắp trên mặt phẳng hoặc trên mái nghiêng. Thông thường hệ thống giá đỡ được làm bằng inox, một số nhà sản xuất khác có thể chế tạo chúng bằng hợp kim nhôm, bằng thép kết hợp với sơn để chống tác động của môi trường trong thời gian dài.
Nguyên lý hoạt động:
Các ống thuỷ tinh chân không được gắn với bồn nước nóng thông qua hàng lỗ trên thân bồn. Sau khi cấp nước vào bồn thì nước sẽ tràn vào và điền đầy toàn bộ phần thành trong của ống thuỷ tinh chân không. Do được đặt dốc một góc so với phương nằm ngang (điều này là bắt buộc) nên những bọt khí sẽ tự động di chuyển lên trên để nước đảm bảo điền đầy bên trong ống này. Ban đầu, khi chưa có ánh nắng mặt trời thì nhiệt độ của nước trong ống sẽ bằng nhiệt độ của nước trong bồn chứa
.
Vào thời điểm ban ngày - khi có ánh nắng mặt trời, ánh nắng sẽ chiếu xuyên qua lớp thuỷ tinh thành ngoài, vào mặt ngoài của thành trong ống thuỷ tinh chân không - nơi có chứa các lớp vật liệu hấp thụ nhiệt - làm cho ống thuỷ tinh phía trong nóng lên và truyền nhiệt vào nước chứa bên trong nó.
Do được truyền nhiệt, nước bên trong ống thuỷ tinh chân không sẽ nóng lên. Với tính chất của chất lỏng có nhiệt độ cao sẽ có xu hướng di chuyển lên trên, nhiệt độ thấp di chuyển xuống dưới nên nước nóng trong ống sẽ di chuyển lên trên vào bồn chứa, phần nước lạnh hơn bên trong bồn chứa sẽ di chuyển xuống dưới ống như hình sau:
.jpg) |
| Nguyên lý hoạt động bồn nước nóng NLMT dạng ống |
Sự di chuyển nước nóng và lạnh được phân thành từng lớp tương tự như hình minh hoạ trên bởi ống thuỷ tinh chân không chỉ được chiếu sáng ở một phía (phía mặt trời), cho dù có tấm quản quang ở dưới các hệ thống ống thì phần phía dưới vẫn có nhiệt độ thấp hơn so với phần hướng về mặt trời của ống.
Quá trình đun nóng nước sẽ tiếp diễn liên tục cho tới khi nhiệt độ của toàn bộ nước trong bồn và ống thuỷ tinh chân không là đều nhau, khi đó do không có sự chênh lệch nhiệt độ nên sẽ không có sự di chuyển của nước (hoặc sự truyền nhiệt của nước) trong ống.
Nếu như trong quá trình đung nóng nước, người sử dụng vặn vòi nước ở đầu ra, nước nóng sẽ thoát ra ngoài bồn theo số lượng tuỳ thuộc vào người sử dụng. Lượng nước nóng thoát ra khỏi bồn bao nhiêu sẽ có một lượng nước lạnh được cấp vào bồn bấy nhiêu. Khi có nước lạnh vào bồn, chúng sẽ được truyền nhiệt từ nước nóng sang làm cho nhiệt độ của bồn chứa thấp hơn nhiệt độ trong lòng ống thuỷ tinh chân không, và quá trình đun nước lại tiếp tục.
Bạn có lo lắng rằng nhiệt truyền từ ánh nắng vào các ống chân không, vậy chúng có thể truyền ngược trở lại môi trường hay không?
Nếu như chỉ có các thành ống trong và thành ngoài mà không có sự rút không khí giữa chúng thì chắc chắn rằng năng lượng nhiệt sau khi đã truyền vào lớp hấp thụ nhiệt sẽ truyền nhiệt theo kiểu đối lưu ra lớp không khí giữa hai thành ống, rồi truyền ra lớp thuỷ tinh thành ngoài và ra môi trường. Để ngăn chặn hiện tượng này thì người ta đã hút hết không khí giữa hai lớp thành ống đó (giống như đã làm với ruột chiếc phích chứa nước mà ta sử dụng hàng ngày). Như vậy khi hoạt động, năng lượng mặt trời sẽ bức xạ nhiệt vào lớp hấp thụ nhiệt tại thành ngoài của ống phía trong (chính cách thức này đã truyền năng lượng từ mặt trời đến trái đất mà không cần phải qua một lớp không khí gì cả). Điều này sẽ giải thích tại sao khi máy nước nóng năng lượng mặt trời hoạt động, ta sờ vào thành ngoài của ống thuỷ tinh chân không sẽ thấy không nóng một chút nào.
Máy nước nóng năng lượng mặt trời ống dầu
.jpg) |
| Ống thường (trái) và ống dầu (phải) |
Máy nước nóng năng lượng mặt trời ống dầu có cấu tạo hệt như như máy nước nóng năng lượng mặt trời ống chân không nêu trên nhưng chỉ khác tại phần ống hấp thụ nhiệt. Thực ra có thể không phân biệt ra thành hai loại máy ống chân không và ống dầu nếu như tôi không có ý định khuyến khích bạn sử dụng loại ống dầu này do những ưu điểm của nó.
Bây giờ, bạn nhìn sang hình chú thích bên phải những dòng này, bạn sẽ thấy hai loại ống mà tôi muốn so sánh, ống bên trái chính là ống chân không thuộc loại máy nước nóng năng lượng mặt trời nêu phái trên, còn bên phải nó là ống dầu. Ta có thể thấy sự khác biệt là ống dầu có thêm một phần thuỷ tinh nhô ra ngoài và bọc kín không gian trong lòng nó không cho nước chui vào. Vậy thì nhiệt được truyền như thế nào khi nước không chui vào ống trong quá trình máy nước nóng năng lượng mặt trời làm việc?
Ở khoảng trống bên trong của ống dầu, người ta cho vào một lượng dầu chuyên dụng (cỡ một vài thìa cà phê). Loại dầu này có đặc tính cơ bản là nhiệt độ sôi rất thấp - cỡ khoảng 30 độ C.
Khi ánh nắng chiếu vào ống, cũng như loại trên, nhiệt được truyền từ lớp hấp thụ nhiệt trên thành của ống phía trong truyền vào dầu chứa trong ống. Do dầu có nhiệt độ bay hơi thấp nên chúng sẽ bốc hơi về phía đầu trên của ống. Tại đầu này (phần nhô ra như trong hình) được cắm ngập trong bồn chứa nước sẽ truyền nhiệt cho nước, sau khi truyền nhiệt chúng hơi dầu bị lạnh đi và ngưng tụ thành giọt, chảy xuống phía dưới. Các giọt dầu bị ngưng tụ lại nhận nhiệt từ ống và bốc hơi...cứ như thế quá trình hấp thụ nhiệt, truyền nhiệt xảy ra liên tục thông qua môi chất dầu chứa trong lòng ống.
Giữa hai lớp ống trong và ngoài của ống dầu cũng được hút chân không giống như ống thường, lớp hấp thụ nhiệt cũng vậy - có thể giống ống thông thường - tuy nhiên vì là thế hệ sau nên nó đã được cải tiến đi để tăng hiệu quả (do vậy thông thường nhìn màu sắc chúng khác nhau). Nếu như do quá trình lắp ráp máy nước nóng năng lượng mặt trời bị sơ suất, làm vỡ phần đầu ống thì nước sẽ tràn vào phía trong lòng ống, khi đó ống dầu sẽ hoàn toàn biến thành loại ống hấp thụ nhiệt thông thường.
Ưu điểm của ống dầu là gì mà tôi muốn khuyến cáo các bạn nên sử dụng?
-
Truyền nhiệt nhanh và hiệu quả hơn ống thông thường: Vì sử dụng môi chất trung gian có nhiệt độ bốc hơi thấp nên quá trình truyền nhiệt có thể diễn ra sớm hơn và kết thúc muộn hơn so với sử dụng nước bên trong lòng ống (để truyền nhiệt). Lý giải điều này như sau: Nếu như ánh nắng yếu chỉ có thể truyền nhiệt cho ống làm cho lớp hấp thụ nhiệt trong ống nóng lên đến nhiệt độ khoảng 35 độ C (hoặc thấp hơn, miễn là nhiệt độ này cao hơn nhiệt độ bốc hơi của dầu trong ống) thì đối với nước, chúng chỉ có thể nâng nhiệt độ nước trong ống lên 35 độ C, tuy nhiên đối với ống dầu thì nhiệt nhiệt độ này đủ cho dầu bốc hơi, bay lên phía đầu ống và truyền nhiệt cho nước. Do việc truyền nhiệt này không phụ thuộc vào nhiệt độ nên quá trình diễn ra liên tục cho đến khi nào nhiệt độ của nước tăng lên cao đến mức cân bằng với lượng nhiệt thoát ra. Như vậy có thể thấy rằng nhiệt độ phần hấp thụ nhiệt dù có thấp (cỡ 35 độ như ví dụ) cũng có thể làm cho nước nóng lên (cỡ 80 độ hoặc hơn) nếu như vẫn có ánh nắng cường độ yếu như vậy - điều này là không thể xảy ra đối với ống thường.
- Tiếp tục truyền nhiệt ngay cả khi tắt nắng: Nếu như vào thời điểm tắt nắng, ống thông thường sẽ ngừng quá trình truyền nhiệt thì đối với ống dầu, nhiệt vẫn được truyền vào bồn nước cho đến khi lớp hấp thụ nhiệt bên trong của nó nguội đi đến nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ bốc hơi của dầu. Điều này khá thuận lợi khi tôi đi làm về vào lúc gần tắt nắng và bắt đầu tắm thì sau khi tắm xong, máy nước nóng vẫn tiếp tục nung nóng nước dành cho những người sử dụng sau.
- Không gây đóng cặn, rêu-nhớt trong lòng ống: Với loại ống thông thường, nếu như nguồn nước có cặn bẩn hoặc có vi sinh vật thì sau khoảng 1-2 năm sử dụng sẽ bị giảm hiệu suất. Cặn bẩn khi vào bồn nước sẽ dần tích tụ phía dưới của ống hấp thụ nhiệt và không thể tự chui ra nếu không có sự can thiệp từ bên ngoài (tháo ống ra vệ sinh sau một khoảng thời gian sử dụng) Sau thời gian, cặn này sẽ đầy dần lên cho đến khi chúng chứa cỡ 2/3 ống thì hiệu suất trao đổi nhiệt giảm đi rõ rệt, và khi chứa đầy ống rồi thì máy nước nóng năng lượng mặt trời hoàn toàn mất tác dụng đun nước. Tôi có một đứa em họ sau khi lắp đặt bình nước nóng loại ống thường đã kêu rằng nước chẳng nóng gì sau một năm sử dụng mặc dù vẫn có nắng như bình thường - đây chính là trường hợp ống nhà nó bị cặn bởi nguồn nước vùng nông thôn khá đục. Với loại ống dầu, do nước không chui vào lòng ống nên không thể có hiện tượng này xảy ra - mà bạn biết rằng khi đã lắp đặt rồi thì ít người nghĩ cần phải vệ sinh ống sau 1 đến 2 năm sử dụng (nếu không được tư vấn).
Ngoài cặn bẩn, ánh nắng mặt trời vi sinh vật và thực vật trong nguồn nước cũng gây ra vấn đề: Chúng tạo ra thành trong ống bị rêu, nhớt và làm cản trở, giảm hiệu suất cho quá trình hấp thụ nhiệt. Tương tự như với trường hợp bị cặn, rêu nhớt sẽ làm mất tác dụng hấp thụ nhiệt sau một thời gian đủ dài để phủ đầy phía thành trong của ống. Muốn khắc phục hiện tượng này chỉ có cách tháo từng ống ra vệ sinh.
- Tiết kiệm chi phí bảo dưỡng, hoặc tránh các rủi ro khi bảo dưỡng: Do đặc điểm không bị đóng cặn hoặc không bị tạo rêu, nhớt bên trong lòng ống so với loại ống thông thường nên máy nước nóng năng lượng mặt trời sẽ ít phải bảo dưỡng hơn hoặc hầu như không cần bảo dưỡng nếu nguồn nước đủ sạch đến một mức nhất định. Theo nhiều nhà sản xuất đã quảng cáo thì khoảng cách thời gian cần bảo dưỡng có thể kéo dài đến cỡ 10 năm hoặc không cần bảo dưỡng cho suốt tuổi thọ của thiết bị.
Đối với loại ống thường, (khoảng 1-2 năm cần bảo dưỡng một lần) khi bảo dưỡng phải tháo toàn bộ ống ra vệ sinh, gây ra rủi ro cho chính ống hấp thụ nhiệt (nứt, vỡ do va chạm hoặc cố tháo khi hệ thống khung đỡ đã lệch lạc uốn vặn do quá trình sử dụng) cũng như hệ thống gioăng làm kín của bồn (hỏng gioăng do quá trình tháo lắp, mà các gioăng này rất khó sửa chữa khi hỏng).
Nhược điểm?
Vậy loại ống dầu có nhược điểm gì không? Tôi cảm thấy rằng nhược điểm duy nhất là chúng đắt hơn khoảng 2-3 triệu/máy nước nóng năng lượng mặt trời so với loại sử dụng ống thường. Tuy vậy thì nhược điểm này hoàn toàn có thể chấp nhận được vì những ưu điểm mà nó mang lại.
Khi tìm hiểu thông tin trên Internet trước khi chọn mua, tôi thấy có ý kiến lo ngại rằng dầu có thể ảnh hưởng đến nước hay không. Ý kiến này là phi lý bởi dầu được bao bọc bằng thuỷ tinh phía trong lòng ống nên hoàn toàn không tiếp xúc gì với nước - vậy nó không thể ảnh hưởng đến chất lượng nước được đun nóng.
Máy nước nóng năng lượng mặt trời loại tấm phẳng
Máy nước nóng năng lượng mặt trời theo nguyên lý tấm phẳng có cấu tạo và nguyên lý hoạt động rất khác biệt so với loại máy dạng ống nêu trên.
 |
| Máy nước nóng năng lượng mặt trời dạng tấm phẳng |
Khác với máy nước nóng năng lượng mặt trời dạng ống, máy dạng tấm phẳng có thành phần hấp thụ nhiệt theo dạng tấm phẳng được bảo vệ bằng một lớp kính cường lực phía trên. Nhiệt hấp thụ được từ tấm hấp thụ có thể được truyền tới bình chứa theo các dạng khác nhau: bằng ống dẫn nước, ống đồng hoặc bằng ống dẫn môi chất. Máy dạng tấm không tự hoạt động như máy dạng ống, mà phụ thuộc vào các thiết bị điện điều khiển, hỗ trợ...
Hình dưới đây mô tả một máy dạng tấm phẳng: Nước từ bồn chứa được bơm vào hệ thống ống dẫn (bằng đồng) gắn trên tấm hấp thụ nhiệt, sau khi nhận nhiệt sẽ quay trở lại bồn chứa và vòng bơm tuần hoàn lại tiếp tục cho đến khi nhiệt độ nước bên trong bồn chứa đạt đến nhiệt độ thiết đặt. Nước đầu vào, đầu ra cũng được điều khiển thông qua hệ thống bơm này. Để hoạt động, nhất thiết phải có một bơm nước và hệ thống điều khiển, thiết đặt nhiệt độ.
Ngoài dạng trên, máy nước nóng năng lượng mặt trời dạng tấm phẳng còn có các nguyên lý trao đổi nhiệt khác như: Thiết kế dạng các ống đồng truyền nhiệt cho các ống góp, thiết kế các thanh hấp thụ nhiệt dạng lá, thiết kế các ống dẫn nhiệt dạng sử dụng môi chất trung gian....
Ưu điểm cơ bản nhất của máy nước nóng năng lượng mặt trời dạng tấm là hình dạng của chúng khá đẹp đẽ so với các loại máy nước nóng năng lượng mặt trời khác. Chúng có thể lắp đặt trên bất kỳ vị trí nào trên mái nhà mà không nhất thiết phải có bồn cấp nước đặt cao hơn nhờ bắt buộc có một hệ thống bơm nước cùng hệ thống điều khiển điện tử. Như vậy có thể nói máy nước nóng năng lượng mặt trời dạng tấm phù hợp cho các biệt thự đắt tiền được sở hữu bởi những người có điều kiện kinh tế cao.
Mặc dù tất cả các loại máy nước nóng năng lượng mặt trời đều có vị trí để lắp đặt thêm một thanh gia nhiệt phục vụ cho việc đun nóng nước trong điều kiện thời tiết mùa đông không có mặt trời, tuy nhiên các loại máy dùng ống thường không được tích hợp bộ thiết đặt điều khiển nhiệt độ phù hợp nên việc nung bổ xung này hầu như được thực hiện theo cách thủ công, tù mù, không biết lúc nào cần ngắt phù hợp. Trái lại, với loại máy nước nóng tấm phẳng, do có bộ điều khiển nhiệt tự động theo thiết đặt nên chúng có thể cấp nhiệt cho nước từ điện năng một cách kinh tế nhất, tối ưu nhất do tự động ngắt nguồn cấp sau khi nhiệt độ nước đạt tới mức độ thiết đặt.
Nhược điểm: Do yêu cầu bắt buộc phải có điện để bơm, điều khiển hệ thống nên máy nước nóng năng lượng mặt trời sẽ không hoạt động nếu như bị mất điện. Mặt khác, nếu như loại máy nước nóng kiểu hấp thụ nhiệt dạng ống có khả năng chống thất thoát nhiệt ra môi trường khá tốt thì phần lớn máy dạng tấm tản nhiệt ra môi trường nhiều hơn, và do đó mà hiệu suất kém hơn. Tuy vậy nhược điểm lớn hơn cả là do tính phức tạp của máy dạng tấm là các thiết bị điện tử và bơm nước phải bắt buộc có nên đẩy giá thành của chúng lên khá cao, có thể đến mức gấp 4-10 lần so với máy dạng ống dầu. Nếu bạn tham khảo giá thì sẽ thấy chúng có thể có giá 20 triệu cho đến cỡ 60 triệu/máy có dung tích ở mức vừa phải.
Chọn mua máy nước nóng năng lượng mặt trời
Lựa chọn loại nào?
Nếu có điều kiện tài chính tốt đến nỗi không cần để ý đến hoá đơn tiền điện hàng tháng, bạn có thể đóng góp sức mình cứu thế giới cho thế hệ mai sau, kết hợp với một biệt thự đẹp, bạn có thể lựa chọn loại máy nước nóng năng lượng mặt trời dạng tấm phẳng như nêu trên. Tuy vậy, nên kết hợp với hệ thống điện dự phòng (máy phát điện dự phòng, UPS hoặc các kích điện) để có thể điều khiển quá trình tiếp nhận năng lượng mặt trời không bị gián đoạn do cúp điện.
Với mọi đối tượng còn lại, nên lựa chọn loại máy nước nóng năng lượng mặt trời kiểu ống dầu bởi tính ưu việt của nó (được trình bày ở trên). Loại thiết bị này đang dần được thay thế cho loại ống hấp thụ nhiệt thông thường và giá thành ngày càng rẻ đi. Nếu như nhà sản xuất không tư vấn cho bạn sử dụng loại này thì chỉ có một lý do duy nhất: họ còn tồn quá nhiều sản phẩm loại cũ mà thôi!.
Trong trường hợp kinh tế quá eo hẹp trong thời điểm hiện tại hoặc đã lắp sẵn máy nước nóng năng lượng mặt trời kiểu ống hấp thụ nhiệt thông thường, bạn có thể hài lòng với nó và nhớ chịu khó bảo dưỡng 1-2 năm/lần để duy trì hiệu suất.
Tuy vậy, nếu như bạn đang sống ở địa phương càng gần xích đạo - nơi có hai mùa nắng trong năm, hoặc thường xuyên có ánh nắng mặt trời trực tiếp, việc lựa chọn máy nước nóng năng lượng mặt trời kiểu ống hấp thụ nhiệt thông thường cũng giúp bạn tiết giảm chi phí một chút trong thời điểm ban đầu.
Máy nước nóng bao nhiêu lít thì vừa?
Một câu hỏi rất được mọi người đặt ra và phân vân cho dù đã đọc khá nhiều ý kiến tư vấn rồi, đó là lựa chọn máy nước nóng bao nhiêu lít?!
Theo những tư vấn của các đơn vị bán thiết bị thì có vẻ công thức chung tính dung lượng máy theo số người sử dụng như sau: 20-30 lít/người nếu lắp đặt ở Miền Nam (nơi có điều kiện nắng tốt và đều trong năm) hoặc 40-50 lít/người nếu lắp đặt ở Miền Bắc. Nếu như con số 20-30 lít/người ở Miền Nam mà tôi tin là hợp lý thì đối với Miền Bắc nên chọn con số cao hơn nữa so với tư vấn thông thường, chẳng hạn như 60-80 lít/người và như vậy thì gia đình có 4 người lớn nên chọn loại máy nước nóng 300 lít (mức cao nhất của dòng máy thông dụng). Điều này là vì sao? Bởi thực tế mùa Đông tại Miền Bắc khá lạnh, nên nước đầu vào máy nước nóng cũng lạnh hơn, dẫn đến thời gian đòi hỏi ánh nắng mặt trời chiếu vào lâu hơn, nhiệt độ nước đun được thấp hơn. Khi sử dụng nước nóng, ngay khi một lượng nước nóng ra bao nhiêu sẽ có một lượng nước lạnh chảy vào bình chứa bấy nhiêu, nước lạnh đầu vào do khá lạnh nên nhanh làm hạ nhiệt chung cho bình chứa, do vậy mà người tắm thứ 2 trở đi là nước bắt đầu lạnh, và nhiệt nước chắc sẽ không còn đủ cho người thứ 3 như tính toán. Việc tăng thể tính loại máy nước nóng tuy có làm tăng chi phí mua máy ban đầu, nhưng sẽ có ích trong mùa Đông hoặc những ngày thời tiết âm u không có nắng.
Có một lưu ý khác về số dung tích máy nước nóng năng lượng mặt trời:
- Một số hãng quảng cáo rằng loại ống hấp thụ nhiệt thông thường sẽ làm tăng thể tích nước trong bồn chứa, tuy nhiên lượng nước này chiếm chỗ cố định mà không trút ra được, nên chúng không không khả dụng để có thể đưa vào tính toán.
- Thông thường mỗi ống hấp thụ nhiệt sẽ chịu trách nhiệm cho 10 lít nước chứa trong bồn tích, vậy nếu máy nước nóng năng lượng mặt trời có 18 ống sẽ cho ta tính nhanh ra là loại máy có 180 lít, 24 ống là 240 lít ...
Lắp đặt máy nước nóng năng lượng mặt trời
Nhà bạn có thể lắp được máy nước nóng năng lượng mặt trời không? Bạn có thể cần nhờ thợ lắp tư vấn, hoặc chịu khó đọc những dòng dưới đây để tự tìm câu trả lời cho mình. Ngoài ra, việc hiểu biết thêm về các vấn đề khác liên quan đến lắp đặt thì bạn có thể giám sát, yêu cầu thợ thực hiện những yêu cầu của bạn về lắp đặt để đảm bảo máy nước nóng hoạt động tốt và tối ưu hơn.
Vị trí lắp đặt
Một trong những điều kiện bắt buộc đối với máy nước nóng năng lượng mặt trời là chúng phải có vị trí lắp đặt phù hợp. Cụ thể là hướng lắp đặt sao cho máy nước nóng có thể tiếp xúc với ánh nắng mặt trời trong khoảng thời gian lớn nhất. Ta biết răng mặt trời mọc ở phía Đông và nặn ở phía Tây nên hướng lắp đặt tối ưu nhất là quay các dàn ống hấp thụ nhiệt về phía Nam.
Trong trường hợp vị trí lắp đặt trong nhà bạn không phù hợp với hướng Nam, bạn có thể xoay hướng chếch một chút về hướng Tây hoặc chếch đôi chút về hướng Đông.
Việc lắp đặt hướng khác (như hướng Bắc) là không phù hợp, bởi nhiệt nhận được từ mặt trời có lẽ chỉ tốt nhất khi mặt trời ở thời điểm xung quanh 12 giờ trưa, còn các thời điểm khác trong này thì chính bình chứa nước nóng của máy nước năng lượng mặt trời che khuất các dàn ống.
Trong mọi trường hợp lắp đặt tốt về hướng, nhưng nóc nhà bạn lại bị che khuất bởi các nhà hàng xóm cao hơn, bị che khuất bởi các cây cổ thụ hoặc các dãy nhà chung cư cao tầng....đến nỗi nắng không thể chiếu vào máy nước nóng năng lượng mặt trời thì tốt nhất là...đừng lắp - bởi chúng sẽ không cho kết quả tốt như mong đợi.
Đối với loại máy nước nóng năng lượng mặt trời tấm phẳng, vị trí lắp đặt không phụ thuộc vào nguồn nước miễn là chúng có đủ để bơm có thể hoạt động bất kỳ thời gian nào trong ngày. Nhưng với loại máy nước nóng dùng ống hấp thụ nhiệt thì nguồn cấp nước thông thường phải đặt cao hơn so với máy nước nóng.
Nếu bồn nước chính thấp hơn (ví dụ bồn đặt trong mái, nhưng máy nước nóng lại đặt phía trên mái) thì nhất thiết phải sử dụng một bình phụ đặt cao hơn so với máy nước nóng. Trong trường hợp này bắt buộc phải dùng van phao điện cấp nguồn cho bơm nước cấp vào bình phụ.
 |
| Lắp đặt máy nước nóng NLMT trên mái ngói và sử dụng bồn nước phụ |
Các loại ống dùng cho lắp đặt
Khi lắp đặt máy nước nóng năng lượng mặt trời bạn cần chú ý đến các loại ống sử dụng với chúng để tránh được các hạn chế do tính chất của chúng.
Đường ống nóng thường được phân biệt bằng một vạch đỏ chạy dọc theo chiều dài ống, đường ống lạnh được sơn vạch xanh. Vậy đường ống nước nóng và đường ống nước lạnh khác nhau như thế nào? Sự khác nhau cơ bản là độ dày thành ống: Đường ống nước nóng (vạch đỏ) bao giờ cũng có khả năng chịu nhiệt cao hơn, cách nhiệt của nước bên trong với môi trường tốt hơn, thành ống dày hơn đường lạnh (vạch xanh). Về vật liệu, cơ bản thì hai loại ống này có thể dùng chung một vật liệu, tuy nhiên cũng có nhà sản xuất có thể sử dụng nhiều chất độn hơn cho đường lạnh bởi chúng không yêu cầu cao về độ chịu nhiệt.
Đối với đường nước lạnh đầu vào máy nước nóng năng lượng mặt trời, bạn có thể sử dụng loại ống nhựa thông thường hoặc ống hàn nhiệt dành riêng cho đường nước lạnh. Đối với đường nước nóng đầu ra và đường ống thông hơi, nhất thiết phải sử dụng ống nhựa hàn nhiệt dành riêng cho đường nước nóng (ống có vạch màu đỏ).
Nếu có điều kiện tốt về kinh tế, bạn có thể yêu cầu bọc thêm một lớp cách nhiệt đối với tất cả các đường ống chứa nước nóng. Việc cách nhiệt cho chúng sẽ giúp cho nước chứa bên trong ống hạn chế thất thoát nhiệt ra môi trường xung quanh - đặc biệt là trong thời tiết mùa đông giá rét ở miền Bắc. Vật liệu bọc cách nhiệt có thể là các loại ống cao su non thường được thợ điện lạnh sử dụng trong khi lắp đặt các ống đồng nối giữa cục nóng và cục lạnh của các điều hoà.
Đấu nối vào hệ thống bình nước nóng chạy điện có sẵn (hoặc thiết kế mới)
Cách tốt nhất để lắp đặt hệ thống máy nước nóng năng lượng mặt trời là ngay sau khi xây xong phần thô của ngôi nhà bạn, tuy nhiên nếu như nhà dã xây xong và sử dụng một thời gian rồi vẫn có thể lắp đặt được.
Lắp đặt trong quá trình xây nhà
Khi thiết kế căn nhà, bạn cần nhờ kiến trúc sư bố trí nơi đặt bồn nước chính, nơi đặt máy nước nóng năng lượng mặt trời và các hệ thống hộp kỹ thuật liên quan. Trong quá trình xây dựng, ở giai đoạn lắp đặt đường nước, cần đấu nối đường ống nước nóng từ vị trí máy nước nóng đến các đầu vào của bình nước nóng chạy điện, đầu ra của bình nước nóng chạy điện nối với các sen vòi cho các mục đích sử dụng nước nóng sau này. Việc lắp đặt trước các ống nước nóng (ống hàn nhiệt chịu nhiệt) trong các hộp kỹ thuật có điểm lợi là hộp kỹ thuật sẽ bảo ôn tốt hơn cho các đường ống trong điều kiện giá rét của mùa Đông (mặc dù vậy, đường nước nóng trong hộp kỹ thuật nếu được bọc thêm một lớp bảo ôn bằng cao su non thì càng tốt).
Cho dù tự tin rằng năng lượng mặt trời trong khu vực của bạn có thể đáp ứng quanh năm (tại Miền Nam chẳng hạn), nhưng tôi khuyên rằng bạn vẫn nên lắp đặt thêm một bình nước nóng chạy điện để đề phòng có thời điểm nào đó không có ánh nắng mà vẫn có nước nóng sử dụng. Chi phí của việc lắp bình nước nóng chạy điện khá thấp (gồm bình nước nóng 30 lít giá khoảng 3 triệu, dây dẫn và aptomat khoảng 400.000).
Nếu như bạn vẫn không muốn lắp đặt ngay các bình chứa nước nóng chạy điện, hãy vẫn để đường dây dẫn điện và các đầu ống chờ tại vị trí lắp đặt bình nước này để có thể sẵn sàng lắp đặt về sau này. Điều đó nhằm tránh sự hối tiếc khi sử dụng sau này nếu như bạn lại có ý định lắp đặt bình nước nóng chạy điện.
Lắp đặt máy nước nóng với các nhà đã xây dựng hoàn thành
Với các ngôi nhà đã xây dựng hoàn thành, các đường nước nóng/lạnh đã đi chìm trong hộp kỹ thuật và trong tường thì việc lắp đặt bắt buộc phải khảo sát về tính khả thi.
Trước hết, cần khảo sát vị trí đặt máy nước nóng năng lượng mặt trời: Nếu là nhà mái bằng thì vị trí lắp đặt rất thuận tiện; Nếu là nhà mái ngói thì cần xem hướng của chúng: Hướng chính Nam là tốt nhất, còn lại các hướng Nam chếch về phía Đông hoặc phía Tây đều được, nhưng nếu sống nhà hướng đúng phía Nam để các mái vát về phía Đông hoặc Tây thì hiệu suất thu nhiệt trong ngày sẽ giảm bớt khá nhiều. Trong các trường hợp khác, có thể lắp đặt máy nước nóng bên cạnh nhà, bên lan can hoặc các vị trí khác - miễn là có thể chế tạo một bộ giá phù hợp. Bạn có thể xem hình sau minh hoạ cho việc lắp đặt máy nước nóng năng lượng mặt trời trên giá tại ban công như sau:
 |
| Máy nước nóng năng lượng mặt trời có thể đặt trên mái nhà hoặc...trên ban công |
Khi lắp đặt trên nhà đã xây xựng, cần lưu ý rằng bồn chứa nước (bồn cấp nước lạnh cho gia đình sử dụng) phải được lắp đặt cao hơn so với bình chứa nước nóng của máy nước nóng năng lượng mặt trời để nước có thể chảy từ bồn chứa chính vào trong máy năng lượng mặt trời. Cũng trong hình ảnh minh hoạ trên, bạn có thể thấy hai máy nước nóng năng lượng mặt trời phía xa do được lắp đặt sau nên phải xây các trụ gạch để nâng bồn chứa nước chính lên cao.
Khi lắp đặt máy nước nóng năng lượng mặt trời lên mái ngói, tuỳ thuộc vào độ dốc của mái mà máy nước nóng sẽ sử dụng các dạng chân đến riêng để đảm bảo độ nghiêng của dàn ống hoặc tấm phẳng là hợp lý.
Cách thức lắp đặt máy nước nóng năng lượng mặt trời phối hợp với bình nước nóng chạy điện
Khi lắp cả hai hệ thống: Máy nước nóng năng lượng mặt trời và máy nước nóng chạy điện, nguyên lý đấu nối rất đơn giản:
- Đường nước nóng đầu ra của máy nước nóng năng lượng mặt trời nối với đường đầu vào của máy nước nóng chạy điện.
- Đầu ra của bình nước nóng dùng điện sẽ nối với các đầu vòi sen, vòi tại các chậu rửa hoặc bồn rửa bát ... như thông thường.
- Nối 02 van gạt: 01 van từ đường nước nong năng lượng mặt trời đến phần van một chiều đầu vào của bình nước nóng chạy điện; 01 van gạt từ đường nước nóng năng lượng mặt trời đến đầu ra của bình nước nóng chạy điện (van này nối vào một cút chữ T).
Theo cách thức này, nước nóng chảy từ đầu ra của máy nước nóng năng lượng mặt trời sẽ chảy vào bình nước nóng chạy điện, từ bình này sẽ chảy đến các đầu vòi thông thường. Khi sử dụng, nếu thời tiết có nắng thì không cần bật điện cho bình chạy điện mà vẫn có nước đầu ra.
Tuy vậy, cách thức này cũng có một số đặc điểm:
- Nếu một thời gian dài không sử dụng thì nước nóng tích trữ trong bình nước chạy điện (khoảng 30 lít tuỳ loại) sẽ bị nguội đi nên nước đầu ra sẽ bị lạnh cho đến khi nước nóng đầu vào làm nóng dần nước bình chạy điện. Trường hợp này nếu muốn có ngay nước nóng ở đầu ra thì cần khoá van đầu vào bình chạy điện, đồng thời mở van đến đầu ra (của bình chạy điện).
- Nếu sử dụng nước nóng thường xuyên (khi có nắng liên tục) thì lượng nước trong bình chạy điện sẽ đóng vai trò điều hoà nhiệt khiến cho người dùng vặn vòi nóng là có nước ngay - thay vì phải xả hết lượng nước đã bị nguội đi kể từ máy nước nóng chảy đến vòi nóng.
Do các đặc điểm này mà người sử dụng có thể cân nhắc để lựa chọn chế độ phù hợp. Các chế độ này có thể chuyển đổi linh hoạt nhờ hai van gạt lắp tại đầu vào và ra bình nước nóng chạy điện.
Bảo dưỡng máy nước nóng năng lượng mặt trời
Phần bảo dưỡng dưới đây chỉ áp dụng với loại máy năng lượng mặt trời kiểu ống thông thường. Đối với loại máy dạng tấm phẳng do người viết chưa sử dụng nên không rõ.
Vệ sinh bên ngoài ống hấp thụ nhiệt
Không khí tại môi trường sạch sẽ không chứa nhiều bụi, tuy nhiên tại các khu vực thành thị, khu gần đường giao thông ... thì lớp bụi trong không khí sẽ dần dần tích tụ đọng lại phía thành trên của các ống hấp thụ năng lượng mặt trời. Lớp bụi này có thể ngày một dày lên cho đến khi chúng che lấp phần lớn ánh sáng chiếu vào ống gây giảm hiệu suất hấp thụ năng lượng. Để loại bỏ lớp bụi này thì các cơn mưa có tác dụng khá tích cực, nhưng nếu như trong một thời gian dài không có mưa, bạn nên kiểm tra để có thể vệ sinh sạch bên ngoài ống hấp thụ để tăng hiệu suất hấp thụ nhiệt. Có thể sử dụng một ống mềm (nối vào ống xả đáy bồn cấp nước lạnh chẳng hạn) để phun nước vệ sinh nhằm hạn chế tác động trực tiếp vào các ống thuỷ tinh hấp thụ nhiệt (gây rủi ro nứt vỡ ống).
Xoay ống sau chu kỳ sử dụng
Sau khi lắp đặt và đưa vào sử dụng, phần lớn ánh nắng mặt trời chỉ chiếu vào phía trên của các dàn ống hấp thụ nhiệt. Theo thời gian năm này qua năm khác, mặt ống phía trên có thể bị lão hoá sớm hơn so với mặt dưới của ống. Để đảm bảo tuổi thọ đồng đều, ta nên xoay ống theo một thời gian nhất định nào đó: chẳng hạn như 1 năm, 2 năm. Góc xoay nên thực hiện 180 độ (tức xoay hoàn toàn ống phía trên xuống dưới) cho lần đầu tiên và 90 độ cho lần thứ 2, 270 độ cho lần thứ 3, sau đó chu kỳ lặp lại như ban đầu. Việc xoay ống như vậy sẽ đảm bảo tuổi thọ của ống tăng và hạn chế sự suy giảm hiệu suất theo thời gian.
Nếu việc lắp đặt là sai lệch (chặt về một phía) thì việc xoay ống có thể gặp khó khăn. Trong trường hợp này nên căn chỉnh lại ống để đảm bảo các ống thuỷ tinh nằm cân nhất so với các lỗ ghép ống với bồn chứa.
Vệ sinh trong lòng ống (chỉ với loại ống thường)
Tuỳ theo chất lượng nguồn nước và sự suy giảm hiệu suất hấp thụ nhiệt (mà người dùng có thể tự nhận biết thông qua nhiệt độ nước so với mức độ nắng), có thể tháo ống hấp thụ nhiệt để kiểm tra độ lắng cặn bên trong để có cách thức vệ sinh phù hợp.
Sau khi tháo lần lượt các ống, có thể dùng nước sối vào phần đáy ống để loại bỏ cặn bẩn. Đối với sự rêu nhớt của thành ống, có thể dùng giẻ lau hoặc dùng hoá chất để làm sạch.
Việc vệ sinh ống nên để thợ chuyên môn (lắp đặt và bảo dưỡng ống) thực hiện bởi việc tháo các ống thuỷ tinh luôn tiềm ẩn nguy cơ gây nứt vỡ ống.
Cách nhiệt cho đường ống thông hơi (ống thở)
Do nước nóng có xu hướng truyền nhiệt lên phía trên nên phần nước trong ống thông hơi sẽ luôn nóng gây ra sự thất thoát nhiệt không mong muốn. Đường ống này ngoài sự bắt buộc dùng ống hàn nhiệt nóng (ống có vạch đỏ) thì cũng nên bảo ôn cách nhiệt cho chúng.
Để bảo ôn có thể dùng các ống cao su non (dùng cách nhiệt cho các ống đồng giữa cục nóng và cục lạnh máy điều hoà hai cục) đút sẵn hoặc rạch ra bọc vào ống thông hơi.
Tóm lại
Viết thì dài dòng vậy, nếu bạn ngại đọc thì tóm lại các ý chính như sau:
- Nên dùng máy nước nóng năng lượng mặt trời, nếu không vì tiết kiệm điện thì nó cũng khiến bạn cảm thấy thoải mái hơn với năng lượng xanh và góp phần bảo vệ môi trường sống!
- Trừ một số trường hợp đặc biệt như nhà bị xung quanh che phủ, nơi có thời tiết toàn mùa đông mà không có chút nắng nào - thì thế nào cũng có thể lắp đặt được máy nước nóng năng lượng mặt trời.
- Nếu đã lắp máy nước nóng năng lượng mặt trời thì nhất thiết là chọn loại ống dầu, loại ống thường sẽ lỗi thời sau một thời gian ngắn nữa và bạn có thể không có các ống thay thế nếu sau này lỡ vỡ hỏng.
![](http://bizweb.dktcdn.net/100/414/235/themes/949467/assets/i_kt.png?1729558379246")
