Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
KHÁI QUÁT VỀ NHU CẦU SỬ DỤNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT NƯỚC NÓNG

KHÁI QUÁT VỀ NHU CẦU SỬ DỤNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT NƯỚC NÓNG

Tải bản đầy đủ - 0trang

ĐỒ ÁN NHIỆT



Hình 1.1b Nhu cầu sử dụng nước nóng cho các mục đích khác nhau ở các khu

dân cư, khác sạn ở mỹ



_ Để có một cái nhìn tổng quan và khách quan hơn ta có thể thấy được

năng lượng tiêu thụ hàng năm của một hộ gia đình ở một số nước trên thế giới

cho quá trình sản xuất nước nóng là khá lớn và được thể hiện như hình 1.1c bên

dưới.



Hình 1.1c Năng lượng tiêu thụ hàng năm của hộ gia đình ở một số nước (GJ/hộ gia

đình/năm)



_ Qua các số liệu đó ta có thể thấy rằng nhu cầu sử dụng nước nóng và

năng lượng tiêu thụ cho q trình sản xuất nước nóng ở thành phần khu dân cư

và dịch vụ thương mại là rất lớn. Và điều này có thể dể hiểu, vì như đã nói ở phần

trên do điều kiện khí hậu ở mỗi quốc gia là khác nhau, nên các nước có điều kiện

9



TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NƯỚC NĨNG SỬ DỤNG BƠM NHIỆT



ĐỒ ÁN NHIỆT



thời tiết giá lạnh sẽ có nhu cầu sử dụng nước nóng cho mục đích sinh hoạt hay

sưởi ấm cũng sẽ lớn hơn so với các nước có khí hậu nóng ẩm.

_ Thành phần đứng thứ hai cũng có nhu cầu sử dụng nước nóng có nhiệt

độ khơng cao khá lớn, đó là một số ngành trong lĩnh vực cơng nghiệp như hóa

chất, nhuộm, giặc tẩy, cấp nhiệt cán giấy, nấu nướng và cho các mục đích làm

sạch…Có thể nói với năng lượng tiêu thụ trung bình trong lĩnh vực cơng nghiệp

ở các nước châu âu là khoảng 27,5%, và điều này cho thấy lượng năng lượng tiêu

thụ cho q trình sàn xuất nước nóng trong lĩnh vực cơng nghiệp nói trên là rất

lớn. Nhưng để thấy rõ được năng lượng tiêu thụ của các ngành nêu như trên trong

lĩnh vực cơng nghiệp ta có thể xem năng lượng tiêu thụ cho các ngành ở một số

nước trên thế giới như hình 1.1d và 1.1e bên dưới.



Hình 1.1d Năng lượng tiêu thụ của một số nghành trong lĩnh vực công nghiệp

của một số nước trên thế giới [TL2]



10



TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NƯỚC NĨNG SỬ DỤNG BƠM NHIỆT



ĐỒ ÁN NHIỆT



Hình 1.1e Tiềm năng sử dụng nước nóng và q trình làm nóng trong một số ngành

công nghiệp ở các nước châu âu (Đức) [TL2]



_ Từ cái nhìn tổng quan về năng lượng tiêu thụ cho q trình sản xuất nước

nóng ở các nước trên thế giới ta có thể thấy rằng nhu cầu sử dụng nước nóng là

một nhu cầu thiết yếu và quan trọng trong cuộc sống của con người, cũng như

trong lĩnh vực công nghiệp. Và không những thế ở một số quốc gia hay khu vực,

thì năng lượng tiêu thụ cho quá trình sản xuất nước nóng, để phục vụ cho q

trình sưởi ấm và sinh hoạt cá nhân trong các tòa nhà khách sạn, khu chung cư hay

hộ gia đình chiếm phần trăm lớn nhất và quan trọng nhất. Và điều này có thể dễ

hiểu vì do điều kiện khí hậu lạnh giá ở các nước hay khu vực đó.



1.2. Tổng quan về nhu cầu và năng lượng tiệu thụ cho q

trình sản xuất nước nóng ở Việt Nam

_ Với tốc độ phát triển kinh tế, tình trạng đơ thị hóa và mức độ gia tăng

dân số như ngày nay ở nước ta, thì có thể nói rằng nhu cầu tiêu thụ năng lượng

cho mọi thành phần sẽ có xu hướng ngày càng tăng lên. Và theo như một số dự

báo thì năng lượng tiêu thụ đến năm 2030 của Việt Nam là khoảng 100 triệu tấn

dầu tương đương. [TL3]



11



TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NƯỚC NÓNG SỬ DỤNG BƠM NHIỆT



ĐỒ ÁN NHIỆT



Hình 1.2a Dự báo năng lượng tiêu thụ cho các thành phần tới năm 2030 ở Việt

Nam [TL3]



_ Trong các nhu cầu tiêu thụ năng lượng, thì nhu cầu tiêu thụ năng lượng

cho q trình sản xuất nước nóng cũng là một nhu cầu tất yếu, và cũng giống như

các nước trên thế giới nhu cầu sử dụng nước nóng chủ yếu tập trung vào các thành

phần là khu dân cư và một số ngành trong lĩnh vực công nghiệp. Tuy nhiên vì

nước ta là một nước có khí hậu nhiệt đới, nên nhu cầu sử dụng nước nóng trong

các khu dân cư, khách sạn hay hộ gia đình chủ yếu được sử dụng cho quá trình

sinh hoạt như tắm rửa, giặc tẩy…Chứ khơng phục vụ cho q trình sưởi ấm vì

hầu như thời tiết ở nước ta là nóng ẩm.

_ Hiện nay theo các khảo sát, thì năng lượng tiêu thụ cho q trình sản xuất

nước nóng của các khách sạn ở Việt Nam vào khoảng 4-5% tổng năng lượng tiêu

thụ của khách sạn [TL3]. Còn ở các khu dân cư và hộ gia đình thì năng lượng tiêu

Biểu đồ

tỷ lệ vào

sử dụng

năng lượng

tronggia

ngày

thụ cho quá trình sản xuất nước

nóng

khoảng

2 GJ/Hộ

đình/ Năm. [TL4]

Hệ thống thang

máy

Hệ thống máy

4.95%

nước nóng

4.41%



Hệ thống chiếu

sáng

9.11%



Hệ thống khác

6.70%



Hệ thống ĐHKK

74.83%



12



TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NƯỚC NĨNG SỬ DỤNG BƠM NHIỆT



ĐỒ ÁN NHIỆT



Hình 1.2b Năng lượng tiêu thụ cho các hệ thống trong các tòa nhà và khách sạn

ở Việt Nam [TL3]



Hình 1.2c Năng lượng tiêu thụ của một hộ gia đình trong một năm ở Việt Nam [TL4]



_ Trong khi đó với tốc độ phát triển công nghiệp như hiện nay, đặc biệt là

trong các lĩnh vực công nghệ thực phẩm, bia rượu, cơng nghệ nhuộm màu…thì

nhu cầu sử dụng nước nóng có nhiệt độ khơng cao để phục vụ cho quy trình cơng

nghệ của nhà máy là rất lớn.

_ Qua cái nhìn tổng quan về nhu cầu và năng lượng tiêu thụ cho q trình

sử dụng nước nóng ở các nước trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Ta

có thể thấy rằng, năng lượng tiêu hao cho quá trình này cũng chiếm một tỉ lệ khá

đáng để và tùy thuộc vào từng quốc gia và khu vực cụ thể. Nhưng trong bối cảnh

mức tiêu thụ năng lượng ở mọi thành phần ngày càng tăng lên, mà trong khi các

nguồn nhiên liệu dùng để sản xuất năng lượng ngày càng cạn kiệt. Vì vậy việc

tiết kiệm năng lượng ở mọi lĩnh vực nói chung và ngành nghề cụ thể ở đây là sản

xuất nước nóng nói riêng là hết sức cần thiết và cấp bách.



1.3. Định hướng phát triển về năng lượng của Việt Nam

_ Ngày 21 tháng 7 năm 2011, Thủ Tướng Chính phủ đã ban hành quyết

định số 1208/QĐ-TTg về việc phê duyệt “Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia

giai đoạn 2011-2020 có xét đến năm 2030” – gọi tắt là Quy hoạch điện VII (QHĐ

VII).

13



TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NƯỚC NÓNG SỬ DỤNG BƠM NHIỆT



ĐỒ ÁN NHIỆT



_ Theo quy hoạch, tổng công suất nguồn điện gió sẽ khoảng 1.000MW vào

năm 2020 và khoảng 6.200MW vào năm 2030; điện từ gió chiếm tỷ trọng từ 0,7%

năm 2020 lên 2,4% vào năm 2030. Quy hoạch cũng ưu tiên phát triển các nguồn

thủy điện, đưa tổng công suất các nguồn thủy điện từ 9.200MW hiện nay lên

17.400MW vào năm 2020. Ngoài ra, sẽ đưa tổ máy điện hạt nhân đầu tiên của

Việt Nam vào vận hành năm 2020 và đến năm 2030, dự kiến, nguồn điện hạt nhân

sẽ đạt đến công suất 10.700MW, sản xuất được khoảng 70,5 tỷ kWh (chiếm

10,1% sản lượng điện sản xuất).

Mục tiêu phát triển cụ thể trong giai đoạn tới:

_ Sản lượng điện sản xuất và nhập khẩu năm 2015 khoảng 194210 tỷ kWh;

năm 2020 khoảng 330-362 tỷ kWh.

_ Ưu tiên phát triển nguồn năng lượng tái tạo sản xuất điện, tăng tỷ lệ điện

từ nguồn năng lượng này lên 4,5% năm 2020 và 6,0% năm 2030 tổng điện

năng sản xuất.

_ Giảm hệ số đàn hồi điện/GDP từ bình quân 2,0 hiện nay xuống còn bằng

1,5 vào năm 2015 và còn 1,0 vào năm 2020.

_ Đẩy nhanh chương trình điện khí hóa nơng thôn, miền núi, hải đảo đảm

bảo đến năm 2020 hầu hết số hộ dân nơng thơn có điện.



1.4 Các phương pháp được sử dụng để sản xuất nước nóng

1.4.1 Gia nhiệt nước nóng bằng điện năng

_ Chúng ta biết rằng điện năng là loại năng lượng có chất lượng cao nhất

và có thể dể dàng chuyển đổi thành nhiệt năng, do đó ưu điểm của phương pháp

này là dễ điều chỉnh nhiệt độ theo mong muốn, đáp ứng nhanh và liên tục cho các

yêu cầu cụ thể, dễ sử dụng và hệ thống thiết bị đơn giản. Nhưng như đã nói ở trên

nếu xét theo quan điểm hiệu quả sử dụng năng lượng thì phương pháp gia nhiệt

nước nóng bằng điện năng theo kiểu truyền thống sẽ gây lãng phí năng lượng

nhất, vì rõ ràng rằng ta đã dùng loại năng lượng có chất lượng cao nhất để sản

xuất ra loại năng lượng có chất lượng thấp nhất là nhiệt năng. Và hơn thế nữa nó

cũng góp phần làm gia tăng hiệu ứng nhà kính đáng kể so với các phương pháp

còn lại. Vì điện năng được sản xuất chủ yếu từ q trình chuyển đổi các loại nhiên

liệu hóa thạch, mà chính trong q trình chuyền đổi đã gây ra nhiều tổn thất rất

lớn để tạo ra được điện năng, và cũng chính trong q trình chuyển đổi mà nhiều

loại khí độc hại đã được phát thải vào trong mơi trường như CO2, NOx…và chính

CO2 là ngun nhân chính làm gia tăng hiệu ứng nhà kính vì vậy đây cũng là

nhược điểm của hệ thống này.

14



TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NƯỚC NĨNG SỬ DỤNG BƠM NHIỆT



ĐỒ ÁN NHIỆT



Hình 1.4.1. Cấu tạo của một hệ thống sản xuất nước nóng bằng điện năng

theo kiểu truyền thống cơ bản



_ Mặc dù phương pháp gia nhiệt nước nóng bằng điện năng theo kiểu

truyền thống gây ra nhiều lãng phí về năng lượng và làm gia tăng hiệu ứng nhà

kính, nhưng cũng khơng thể loại bỏ hồn tồn và ngay lập tức được. Vì một số lý

do như giá điện còn thấp, hay nhu cầu sử dụng nước nóng thấp…thì việc đầu tư

cho một máy sản xuất nước nóng bằng điện năng theo kiểu truyền thống sẽ hợp

lý hơn.

1.4.2 Gia nhiệt nước nóng bằng nhiên liệu hóa thạch

_ Khác với gia nhiệt nước nóng bằng điện năng, phương pháp gia nhiệt

nước nóng bằng nhiên liệu hóa thạch được thực hiện chính bằng nhiệt lượng sinh

ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch (dầu mỏ, khí đốt, than, củi…) để

gia nhiệt cho nước. Hiện nay trên thế giới, và đặc biệc ở một số nước phát triển

thì phương pháp này được sử dụng rất phổ biến trong lĩnh vực công nghiệp và

khu dân cư, khách sạn,..vì một số ưu điểm của hệ thống như đáp ứng nhanh và

liên tục cho các yêu cầu cụ thể, hiệu quả sử dụng năng lượng cao và khả năng gây

hiệu ứng nhà kính là thấp hơn so với phương pháp gia nhiệt nước nóng bằng điện

năng. Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là tổn thất nhiệt do q trình

15



TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NƯỚC NÓNG SỬ DỤNG BƠM NHIỆT



ĐỒ ÁN NHIỆT



cháy và nhiệt do khói mang ra ngồi, hệ thống phức tạp vì phải lắp đặt thêm hệ

thống chứa nhiên liệu, quá trình bảo trì bảo dưỡng cũng khó khăn hơn và chi phí

đầu tư ban đầu cũng cao hơn so với phương pháp gia nhiệt bằng điện năng. [TL5]



Hình 1.4.2 Cấu tạo của một hệ thống sản xuất nước nóng bằng nhiên liệu

hóa thạch (dầu)



Chất đốt



Nhiệt trị

(J/kg)



Chất đốt



Nhiệt trị

(J/kg)



Củi khơ



10.106



Gas



44.106



Than bùn



14.106



Dầu hỏa



44.106



Than đá



27.106



Xăng



46.106



Than củi



34.106



Hiđrô



120.106



Bảng 1.4.2: Nhiệt trị của một số chất đốt



1.4.3 Gia nhiệt nước nóng bằng năng lượng mặt trời

_ Ở nước ta hiện nay, tính đến thời điểm tháng 10/2014 thì nước ta có số

giờ nắng trung bình trong một năm vào khoảng 1219,6 ÷ 2498 giờ/năm và cường

độ bức xạ mặt trời vào khoảng 3,5 ÷ 4,5 kWh/m2/ngày nhưng cũng tùy thuộc vào

16



TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NƯỚC NÓNG SỬ DỤNG BƠM NHIỆT



ĐỒ ÁN NHIỆT



từng khu vực cụ thể [TL6]. Rõ ràng ta có thể thấy tiềm năng sử dụng năng lượng

mặt trời ở nước ta là vơ cùng lớn, và thêm vào đó dưới tác động của các chính

sách về sử dụng năng lượng hiệu quả và bảo vệ môi trường được nhà nước ban

hành, đã làm cho các hệ thống sản xuất nước nóng bằng năng lượng mặt trời phát

triển một cách nhanh chóng và mạnh mẽ trong vài năm gần đây. Có thể nói,

phương pháp sản xuất nước nóng bằng năng lượng mặt trời hầu như khơng tốn

chi phí trong q trình vận hành, vì năng lượng mặt trời là miễn phí và có thể tái

tạo được.



Hình 1.4.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một hệ thống sản xuất nước

nóng bằng năng lượng mặt trời



_ Nguyên lý hoạt động của hệ thống sản xuất nước nóng bằng năng lượng

mặt trời tương đối đơn giản, ban đầu nước từ bình chứa sẽ điền đầy vào các ống

collector, tại đây nước sẽ nhận nhiệt từ bức xạ mặt trời và làm nước nóng lên, vì

nước nóng nên sẽ có khối lượng riêng nhỏ hơn so với nước lạnh, nên nước nóng

sẽ có xu hướng di chuyển lên phía trên và quay về bình chứa và song song với

quá trình này là nước lạnh từ bình chứa sẽ chuyển động xuống phía dưới ống và

điền đầy vào phần thể tích của nước nóng đã rời đi, và cứ thế quá trình diễn ra

liên tục khi có bức xạ mặt trời. Tuy nhiên vì q trình trao đổi nhiệt của nước bên

trong là đối lưu tự nhiên và cần phải có bức xạ mặt trời, nên để có được đủ lượng

nước nóng yêu cầu cho quá trình sử dụng thì phải chờ một thời gian khá dài hoặc

vào những ngày mà bức xạ mặt trời thấp thì sẽ khơng đáp ứng đầy đủ cho các u

cầu sử dụng, và đó chính là nhược điểm của hệ thống vì q phụ thuộc vào điều

17



TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NƯỚC NÓNG SỬ DỤNG BƠM NHIỆT



ĐỒ ÁN NHIỆT



kiện thời tiết. Mặc dù khơng tốn chi phí cho q trình vận hành nhưng chi phí đầu

tư ban đầu của hệ khá cao so với hai phương pháp gia nhiệt nước nóng bằng điện

kiểu truyền thống và bằng nhiên liệu hóa thạch.



Bảng 1.4.3: Số giờ nắng trung bình trong tháng ở các địa phương



1.4.4 Gia nhiệt nước nóng bằng bơm nhiệt

_ Về cơ bản bơm nhiệt có cấu tạo và nguyên lý hoạt động giống máy

lạnh, nhưng lại khác nhau về mục đích sử dụng. Đối với bơm nhiệt mục đích sử

dụng là làm nóng, nếu bơm nhiệt được sử dụng để sản xuất nước nóng thì nhiệt

lượng mà nước nhận được do môi chất nhả ra tại dàn ngưng sẽ là nhiệt lượng

hữu ích.



18



TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NƯỚC NĨNG SỬ DỤNG BƠM NHIỆT



ĐỒ ÁN NHIỆT



Hình 1.4.4 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một hệ thống sản xuất

nước nóng bằng bơm nhiệt



_ Rõ ràng bơm nhiệt là một loại máy nhiệt do đó nó sẽ nhận cơng từ bên

ngồi (cụ thể là điện năng) để vận hành hệ thống tham gia vào quá trình sản xuất

nước nóng. Mặc dù bơm nhiệt cũng sử dụng điện năng, nhưng khơng giống với

phương pháp gia nhiệt nước nóng bằng điện năng kiểu truyền thống là trực tiếp

sử dụng điện năng để sinh nhiệt, mà bơm nhiệt sử dụng điện năng để vận chuyển

nhiệt lượng từ nơi này đến nơi khác. Do đó so với phương pháp gia nhiệt nước

nóng bằng điện năng kiểu truyền thống thì phương pháp sử dụng bơm nhiệt sẽ có

hiệu suất cao hơn và do đó chi phí để vận hành hệ thống cũng sẽ thấp hơn. Và

đặc biệt phương pháp này hầu như không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, có thể

đảm bảo các yêu cầu về nhiệt độ và nhu cầu sử dụng mọi lúc.

1.4.5 Một số phương pháp gia nhiệt nước trong cơng nghiệp:

_ Gia nhiệt nước nóng bằng hơi từ lò hơi.

_ Gia nhiệt nước nóng từ các nguồn nhiệt thải.

_ Gia nhiệt nước nóng bằng điện.

_ Gia nhiệt nước nóng bằng bơm nhiệt.



19



TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NƯỚC NÓNG SỬ DỤNG BƠM NHIỆT



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

KHÁI QUÁT VỀ NHU CẦU SỬ DỤNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT NƯỚC NÓNG

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×