Các dạng kết cấu của bộ thu dùng cho hệ thống đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời

Dạng phơi trực tiếp không đậy kính

Bộ phận thu này có thể có dạng ống xoắn ốc, ống dẹt bằng chất dẻo….Đây là các dạng thu rẻ tiền phù hợp với quy mô nhỏ dùng cho gia đình tại các nước nghèo.

Dạng tấm - ống bằng nhựa dẻo hoặc cao su có bề rộng khoảng 1m và có khi được nối dài hàng trăm mét đặt trực tiếp trên nền đất hoặc xi măng. Loại này được dùng nhiều ở Mỹ và Pháp để cung cấp nước nóng cho các bể bơi. Nước lạnh được bơm liên tục chảy qua chiều dài ống sẽ nóng lên.

Dạng bộ thu vừa là bình tích nước nóng

Bộ thu có dạng ống trụ hoặc hình hộp chữ nhật bằng nhựa hoặc kim loại đặt trong hộp cách nhiệt phía trên đậy kính. Các hộp thu này vừa thu nhiệt mặt trời vừa tích trữ nước nóng nên gọi là bô thu vừa là bình tích trữ.

Bộ thu dạng tấm - ống

Đây là bộ thu truyền thống và rất phổ biến hiện nay trên thế giới. Bộ thu gồm các tấm - ống tròn cách đều được làm bằng kim loại như đồng, inox hoặc hợp kim nhôm. Các tấm - ống này được hàn hai đầu với ống góp trên và ống góp dưới. Bộ thu nhiệt được nối với bình tích nước nóng. Quá trình đối lưu nước trong thiết bị có thể là đối lưu tự nhiên hoặc đối lưu cưỡng bức.

Hiện nay, loại bộ thu dạng tấm - ống chiếm khoảng 60% trong các dạng kết cấu bộ thu dùng cho thiết bị đun nước nóng mặt trời trên thế giới. Ưu điểm của dạng kết cấu này là độ bền cao thích hợp với các hệ thống đun nước nóng mặt trời có diện tích lớn hoặc chịu áp lực cao.

Bộ thu dạng ống thủy tinh chân không

Các ống chân không được liên kết với bình tích bởi gioăng cao su. Khi BXMT đập lên ống quá trình đối lưu của nước xảy ra do có sự chênh lệch nhiệt độ giữa lớp nước ở phần trên và dưới ống. Loại bộ thu này dễ lắp đặt và thích hợp cho quy mô giai đình nhưng không thích hợp cho quy mô lớn hàng nghìn lít nước nóng vì cần quá nhiều bình tích nước nóng nên áp lực nước kém. Nhược điểm là độ bền không cao, chịu áp lực kém, dễ rò rỉ nước và khó xả cặn.

Bộ thu dạng ống nhiệt

Cấu tạo bên ngoài của ống nhiệt tương tự như ống thủy tinh chân không, nhưng bên trong ống thủy tinh là một ống kim loại kín. Phía trong ống kim loại chứa môi chất truyền nhiệt sôi ở nhiệt độ thấp. Một đầu của ống kim loại chứa môi chất truyền nhiệt sôi ở nhiệt độ thấp. Một đầu của ống kim loại này đút vào bình tích qua một lỗ có găng cao su. Khi bức xạ mặt trời chiếu quá ống thủy tinh đập lên ống kim loại, chất tải nhiệt bốc hơi lên phía trên đầu ống nằm trong bình tích và tỏa nhiệt cho nước. Chất tải nhiệt mất nhiệt sẽ ngưng tụ và chảy về dưới ống. Quá trình tỏa nhiệt này xảy ra liên tục khi có nắng, dần dần làm cho nước trong bình tích nóng lên.

Trần Quốc Giám

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội