Bộ thu năng lượng mặt trời là cốt lõi của hệ thống nhiệt năng mặt trời. Như tên gọi, bộ thu năng lượng mặt trời thu các tia nắng mặt trời. Tia nắng này sau đó được chuyển đổi thành nhiệt có thể sử dụng để đun nóng nước sinh hoạt hay làm nguồn năng lượng dự trữ cho hệ thống sưởi trung tâm trong nhà. Điều này giúp bạn tiết kiệm chi phí năng lượng và góp phần giảm lượng CO₂ trong khí quyển khi đốt nhiên liệu hóa thạch.
Bên cạnh một vài giải pháp kỹ thuật đặc biệt, bộ thu năng lượng mặt trời được sử dụng chủ yếu ở Đức là loại bộ thu năng lượng mặt trời chứa dung môi truyền nhiệt tuần hoàn. Dung môi này thường bao gồm hỗn hợp nước và chất chống đông glycol. Dung môi đựng trong ống. Có thể phân biệt giữa bộ thu năng lượng dạng tấm phẳng và dạng ống tùy thuộc vào cách lắp đặt. Tuy nhiên, điểm chung của cả hai là chất hấp thụ chuyển đổi bức xạ mặt trời thành nhiệt. Dung môi truyền nhiệt hấp thụ nhiệt và truyền nhiệt ra khỏi bộ thu năng lượng mặt trời. Quá trình này giống nhau ở mọi bộ thu.
Trong bộ thu dạng ống, chất hấp thụ được đặt vào một ống thủy tinh chịu áp suất chân không (được hút chân không), tương tự như bình giữ nhiệt. Môi trường chân không có đặc tính cách nhiệt rất tốt và đảm bảo giảm thất thoát nhiệt. Điều này đặc biệt có ích trong trường hợp nhiệt độ bộ thu cao, nói cách khác là các điều kiện vận hành phổ biến đối với hệ thống dự trữ cho hệ thống sưởi trung tâm bằng năng lượng mặt trời.
Với bộ thu năng lượng dạng tấm phẳng, bộ phận hấp thụ thường được bảo vệ khỏi các yếu tố bằng lớp vỏ làm từ thép tấm, nhôm hoặc thép không gỉ đã tráng men và nắp phía trước làm từ kính mặt trời an toàn vớ hàm lượng sắt thấp. Lớp phủ chống chói (AR) trên kính giúp giảm độ phản chiếu. Lớp cách nhiệt của vỏ ngoài của bộ thu nhiệt giúp giảm thất thoát nhiệt.
Do thiết kế đa dạng, các bộ thu năng lượng mặt trời có thể lắp đặt trong hầu hết mọi kiểu tòa nhà, trong tòa nhà mới cũng như trong các dự án hiện đại hóa, cả trên tòa nhà hoặc xung quanh. Bộ thu năng lượng có thể lắp đặt trên mái dốc, mái bằng và cả trên tường, cũng như đặt tự do trên mặt đất, tùy theo yêu cầu. Trong mọi trường hợp, bộ thu năng lượng và giá đỡ tạo thành một thiết bị tĩnh duy nhất. Viessmann cung cấp các hệ thống đã được kiểm tra tải trọng đầy đủ cho tất cả các loại mái thông thường và phù hợp với mọi bộ thu năng lượng như một phần trong dòng sản phẩm tiêu chuẩn – đảm bảo độ chắc chắn và sự an tâm cao trong giai đoạn lập kế hoạch và lắp đặt.
Lượng năng lượng có sẵn để tạo ra nhiệt là lớn nhất khi bức xạ chiếu vào bề mặt tấm thu tạo thành một góc vuông. Ở vĩ độ nơi chúng tôi ở, không thể đạt được góc vuông này với bề mặt nằm ngang. Tuy nhiên, có thể nghiêng bề mặt bộ thu năng lượng sao cho phù hợp. Ngoài ra, hướng của bộ thụ cũng xác định việc sử dụng năng lượng mặt trời chính xác. Ở bán cầu bắc, hướng về phía nam là phù hợp.
Một giá trị quan trọng mà bạn cần xem xét trước khi mua hệ thống nhiệt năng mặt trời là hiệu suất của bộ thu năng lượng. Giá trị này thể hiện tỷ lệ bức xạ mặt trời được chuyển đổi thành năng lượng nhiệt có thể sử dụng được. Giá trị này được xác định theo tiêu chuẩn Châu Âu EN 12975 và bạn có thể tìm thấy giá trị này trong bảng dữ liệu của thiết bị.
Việc tính toán hiệu suất của bộ thu nhiệt năng mặt trời cũng cần tính đến dòng năng lượng và mức thất thoát nhiệt. Nghĩa là, không phải tất cả ánh sáng chiếu tới bề mặt bộ thu đều có thể được sử dụng để tạo nhiệt (suy hao quang). Ngoài ra, một phần nhỏ nhiệt tạo ra bởi bộ thu năng lượng cũng bị hao hụt (hao nhiệt).
Dòng năng lượng trong bộ thu năng lượng: A Chiếu xạ lên bộ thu năng lượng E Bộ phận hấp thụ bị làm nóng bởi bức xạ
Suy hao quang: B Phản chiếu trên ô kính C Hấp thụ trên ô kính D Phản lại ở bộ phận hấp thụ
Hao nhiệt: F Sự dẫn nhiệt của vật liệu của bộ thu năng lượng G Bức xạ nhiệt của bộ phận hấp thụ H Sự đối lưu
Nếu không rút bớt nhiệt khỏi bộ thu năng lượng (do máy nước nóng bơm nhiệt không hoạt động và dung môi truyền nhiệt không tuần hoàn), bộ thu năng lượng sẽ nóng lên đến mức được gọi là nhiệt độ đình trệ. Nguy cơ quá nhiệt tăng lên khi chênh lệch nhiệt độ với môi trường xung quanh tăng lên. Nhiệt độ đình trệ là 200 độ C, tăng khả năng dẫn đến tác dụng không mong muốn. Trong trường hợp đó, dung môi sẽ bốc hơi, giãn nở nhanh chóng và lan rộng trong mạch năng lượng mặt trời. Khi đó, tải nhiệt cao trên các bộ phận và chính dung môi truyền nhiệt sẽ gây ra hư hỏng.
Viessmann khắc phục hiện tượng này bằng lớp phủ hấp thụ đặc biệt ––ThermProtect. Là một phần của quá trình, bộ phận hấp thụ tỏa nhiệt ngày càng nhiều khi nó nóng lên. Điều này làm tăng sự hao nhiệt của bộ thu năng lượng, đồng thời, nhiệt độ của bộ thu năng lượng chỉ tăng nhẹ và nhiệt độ đình trệ vẫn thấp hơn đáng kể so với các giá trị thông thường. Chính xác thì ThermProtect hoạt động như thế nào?
ThermProtect thay đổi cấu trúc tinh thể của bộ thu năng lượng dạng tấm phẳng. Tính chất quang học cũng thay đổi ở nhiệt độ 75 độ C. Vì vậy, nhiệt độ bên trong của bộ thu năng lượng không thể vượt quá 145 độ C. Khi nhiệt độ giảm trở lại, cấu trúc tinh thể trở lại trạng thái ban đầu.
Ngược lại, với bộ thu năng lượng dạng ống chân, nguyên lý ống dẫn nhiệt được sử dụng để bảo vệ hệ thống khỏi bị quá nhiệt. Nếu bức xạ mặt trời quá cao và quá trình truyền nhiệt bắt đầu giảm, quá trình tắt máy theo giai đoạn nhiệt độ sẽ bắt đầu. Điều này ngăn chặn sự ngưng tụ ở bộ trao đổi nhiệt. Dung môi truyền nhiệt không thể hóa lỏng nữa và nhiệt không còn được truyền đi. Quá trình truyền nhiệt chỉ tiếp tục khi nhiệt độ bên trong mạch năng lượng mặt trời giảm xuống.
Bạn có câu hỏi về các giải pháp và sản phẩm của Viessmann?
Liên hệ ngay