Luận án tiến sĩ nghiên cứu mô phỏng các quá trình nhiệt trong hệ thống sản xuất nước nóng dùng bộ thu năng lượng mặt trời kết hợp với bơm nhiệt (tt)

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
An ninh năng lượng (ANNL) ngày nay và trong một vài thế kỷ
tới đang là mối lo ngại của nhiều quốc gia. Ngoại trừ một số ít quốc gia
như Nga, Mỹ và một số quốc gia Trung Đông, còn lại nhiều nước đang
và sẽ đối mặt với thiếu hụt năng lượng [9].
“Chiến lược phát triển năng lượng quốc gia của Việt Nam đến
năm 2020, tầm nhìn đến 2050” được chính phủ phê duyệt ngày
27/12/2007 đã nêu ra các quan điểm phát triển năng lượng dài hạn, trong
đó, nhấn mạnh đến nội dung tiết kiệm, sử dụng hiệu quả năng lượng,
cũng như phát triển các nguồn năng lượng tái tạo trong đó có năng lượng
mặt trời (NLMT) [9]. Ngoài ra, theo “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về các
công trình xây dựng sử dụng năng lượng hiệu quả”, QCVN
09:2013/BXD, tất cả các công trình sử dụng nước nóng có công suất lắp
đặt trên 50 kW hoặc tiêu thụ năng lượng trên 50000 kWh/năm không
được phép sử dụng phương pháp sản xuất nước nóng bằng điện trở [1].
Một trong các giải pháp thay thế được ưu tiên là sử dụng NLMT kết hợp
với bơm nhiệt (BN).
Dùng bộ thu NLMT sản xuất nước nóng không tiêu tốn điện
năng, nhưng chịu ảnh hưởng lớn của điều kiện thời tiết. Dùng BN sản
xuất nước nóng tiết kiệm năng lượng, nhưng chi phí đầu tư cao, vận hành
bảo dưỡng phức tạp [11]. Việc kết hợp bộ thu NLMT và BN để sản xuất
nước nóng là một giải pháp để tiết kiệm năng lượng, giảm phát thải CO2.
Tuy nhiên, nó có hai đặc điểm hạn chế là việc vận hành bảo trì bảo
dưỡng phức tạp và chi phí đầu tư ban đầu cao.
Ứng dụng mô phỏng trong nghiên cứu hệ thống sản xuất nước
nóng dùng bộ thu NLMT kết hợp với BN (hệ thống NNMTBN) giúp tối
ưu hóa thiết kế hệ thống, qua đó giảm chi phí, thời gian, nguyên vật liệu
xây dựng hệ thống. Ngoài ra, mô phỏng hệ thống còn giúp ta vận hành hệ
thống một cách mềm dẻo và phù hợp với thực tế. Điều này góp phần làm
cho hoạt động của hệ thống được ổn định và tiết kiệm năng lượng. Các

ưu điểm của việc mô phỏng hệ thống nêu trên chính là chìa khóa để giải
quyết các hạn chế của hệ thống NNMTBN hiện nay.
2. Đối tƣợng nghiên cứu và phƣơng pháp nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu của luận án là hệ thống NNMTBN được sử dụng
phổ biến tại Việt Nam (hệ thống kết hợp bộ thu NLMT và bơm nhiệt
theo kiểu song song).
- Phương pháp nghiên cứu của luận án là nghiên cứu lý thuyết để xây
dựng mô hình mô phỏng, kết hợp với xây dựng mô hình vật lý để nghiên
cứu, thí nghiệm qua đó kiểm chứng và hiệu chỉnh mô hình mô phỏng. Sử
1


dụng các phần mềm mô phỏng đã được xây dựng để nghiên cứu ứng
dụng.
3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết các quá trình nhiệt bên trong hệ thống NNMTBN
thông qua việc nghiên cứu từng thiết bị trong hệ thống bao gồm: bình
chứa nước nóng, BN và bộ thu NLMT.
- Xây dựng các mô-đun mô phỏng các thiết bị trong hệ thống bao gồm:
bình chứa nước nóng, BN và bộ thu NLMT. Xây dựng phần mềm mô
phỏng hệ thống từ các mô-đun trên.
- Xây dựng hệ thống thí nghiệm vừa để đánh giá độ tin cậy của các phần
mềm mô phỏng, vừa để tiến hành nghiên cứu thực nghiệm.
- Nghiên cứu ứng dụng phần mềm mô phỏng đã được xây dựng vào thực tế.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Ý nghĩa khoa học:
- Giúp làm sáng tỏ một số quá trình nhiệt xảy ra bên trong hệ thống
NNMTBN như: quá trình nén hơi môi chất lạnh trong máy nén của BN,
quá trình lưu động của nước trong ống thủy tinh chân không của bộ thu
NLMT, quá trình tích nhiệt trong bình chứa nước nóng.

- Các hàm toán học mô tả hai thông số đặc trưng của máy nén là hiệu suất
thể tích và hiệu suất không thuận nghịch được xây dựng trong luận án góp
phần nâng cao độ chính xác khi tính toán, mô phỏng hoạt động của máy nén.
- Đã đề xuất được phương pháp và lựa chọn được công cụ, cũng như đã xây
dựng được các mô-đun mô phỏng cho từng thiết bị riêng lẻ trong hệ thống,
bao gồm: BN sản xuất nước nóng, bộ thu NLMT và bình chứa nước nóng.
- Đã đưa ra phương pháp kết nối các mô-đun mô phỏng, được xây dựng
đơn lẻ, để mô phỏng hoạt động của hệ thống NNMTBN. Cụ thể, các môđun mô phỏng đơn sẽ được kết hợp với nhau theo nguyên tắc mô-đun cấp
thấp sẽ chạy và xuất ra hàm đặc tính thiết bị để nạp vào mô-đun cấp cao
hơn, mô-đun cấp cao nhất cũng là phần mềm mô phỏng toàn hệ thống
được xây dựng trong môi trường lập trình CFD (Computational Fluid
Dynamics).
Ý nghĩa thực tiễn:
- Đã xây dựng được một hệ thống thí nghiệm giúp kiểm chứng các kết
quả mô phỏng và nghiên cứu đặc tính của hệ thống.
- Phần mềm mô phỏng có thể sử dụng để nghiên cứu, tính toán các hệ
thống NNMTBN thực tế, giúp tiết kiệm thời gian và giúp tránh được
những rủi ro đầu tư không hiệu quả.
5. Điểm mới của luận án
- Xây dựng mới các hàm toán học mô tả hai thông số đặc trưng của máy
nén là hiệu suất thể tích và hiệu suất không thuận nghịch. Điều này góp
2


phần nâng cao độ chính xác khi tính toán máy nén và xây dựng phần
mềm mô phỏng máy nén.
- Đưa ra phương pháp hàm đặc tính để kết nối các mô-đun đơn lẻ trong
mô hình mô phỏng hệ thống NNMTBN. Phương pháp này là công cụ để
kết nối các phần mềm, các kết quả nghiên cứu khác nhau trong mô phỏng
hệ thống. Đề xuất và xây dựng một mô hình mô phỏng hệ thống

NNMTBN sử dụng bình chứa nước nóng là trung tâm trong môi trường
lập trình CFD. Trong môi trường lập trình này, mô hình mô phỏng có thể
thay đổi một cách linh hoạt góp phần hỗ trợ tính toán các phương án thiết
kế mới hoặc tối ưu hóa hệ thống.
- Xây dựng một hệ thống thí nghiệm đủ độ tin cậy để kiểm chứng kết quả
mô phỏng.
- Nghiên cứu được quá trình phân tầng nhiệt độ của nước trong bình chứa
nước nóng. Các kết quả thu được có thể ứng dụng trong việc tối ưu hóa
thiết kế bình chứa nước nóng nhằm nâng cao hiệu suất của hệ thống
NNMTBN.
- Ứng dụng phần mềm mô phỏng để nghiên cứu thông số hoạt động của
ống thủy tinh chân không thu NLMT cho thấy: với ống thu NLMT kiểu
ống thủy tinh chân không hai lớp, đường kính ngoài 58 mm (loại ống
được sử dụng phổ biến ở Việt Nam) được gắn trực tiếp vào bình chứa thì
lưu lượng khối lượng nước tuần hoàn qua ống lớn nhất là 0,0145 kg/s,
năng suất nhiệt hữu ích của ống lớn nhất là 96,88 W. Các kết quả này có
thể ứng dụng trong thiết kế cũng như tối ưu bộ thu NLMT.
- Ứng dụng phần mềm mô phỏng bơm nhiệt để phân tích hiệu quả năng
lượng của một bơm nhiệt cụ thể (bơm nhiệt sử dụng trong đề tài
KC.05.03/11-15) cho thấy: trong điều kiện hoạt động phổ biến ở nước ta,
nhiệt độ môi trường từ 20 oC đến 30 oC, nhiệt độ nước nóng vào từ 40 oC
đến 50 oC thì COP của bơm nhiệt này khá cao, đạt từ 2,98 đến 4,58
chứng tỏ việc sử dụng bơm nhiệt để cấp nước nóng là hiệu quả; khi nhiệt
độ môi trường thấp, từ 8 oC đến 10 oC, COP của bơm nhiệt thấp, để tăng
hiệu quả sử dụng năng lượng của bơm nhiệt cần giảm nhiệt độ nước nóng
sử dụng.
- Ứng dụng các phần mềm mô phỏng để phân tích hiệu quả của hệ thống
NNMTBN cho thấy: với hệ thống được lắp đặt ở Nha Trang, trung bình
trong năm, NLMT có thể đáp ứng 83,7 % tổng năng lượng cần thiết để
sản xuất nước nóng, tiêu thụ điện của hệ thống chỉ bằng 5,7 % so với

phương pháp dùng điện trở; với hệ thống lắp đặt ở Hà Nội, NLMT đáp
ứng được 66 % và tiêu thụ điện của hệ thống là 13,3 %. Lượng giảm phát
thải CO2 khi sản xuất 1 m3 nước nóng trong một năm của hệ thống
3


NNMTBN so với hệ thống sản xuất nước nóng dùng điện trở là 8,407
tấn/m3năm.
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Nhu cầu sử dụng nƣớc nóng
Năng lượng dùng để sản xuất nước nóng luôn chiếm tỷ lệ lớn
trong tổng tiêu thụ năng lượng. Theo số liệu công bố trong hội thảo bơm
nhiệt và công nghệ trữ nhiệt châu Á (2013), tỷ lệ này trong hộ gia đình và
trong khách sạn tại Việt Nam lần lượt là 18 % và 30 % (hình 1.1) [75].

Hình 1.1. Nhu cầu năng lượng trong hộ gia đình và khách sạn tại Việt Nam

1.2. Sản xuất nƣớc nóng dùng bộ thu NLMT kết hợp với bơm nhiệt
Sơ đồ nguyên lý của một hệ thống NNMTBN điển hình được thể
hiện trên hình 1.2. Hệ thống gồm hai phần chính, kết nối song song với
bình chứa nước nóng, là bộ thu NLMT và phần BN dự phòng.

Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý hệ thống NNMTBN.

Khi có bức xạ mặt trời (BXMT), nhiệt năng hấp thụ được tại các
bộ thu NLMT sẽ làm tăng nhiệt độ của nước và được tích vào trong bình
chứa nước nóng. Trường hợp NLMT không đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng,
các BN sẽ hoạt động. Do đó, hệ thống có khả năng cung cấp nước nóng
trong mọi điều kiện thời tiết.
Dùng hệ thống NNMTBN tiết kiệm năng lượng điện, giảm phát

thải CO2 nhưng chi phí đầu tư cao, vận hành hệ thống phức tạp. Muốn
mở rộng phạm vi ứng dụng cần phải giải quyết được hai hạn chế trên.
1.3. Vai trò của việc mô phỏng hệ thống
4


Nghiên cứu mô phỏng hệ thống giúp tối ưu hóa thiết kế hệ thống,
làm giảm giá thành đầu tư xây dựng hệ thống. Đồng thời giúp tối ưu hóa
chế độ vận hành, góp phần đảm bảo hệ thống vận hành ổn định và tiết
kiệm năng lượng. Đây chính là chìa khóa để giảm thiểu các đặc điểm hạn
chế của hệ thống NNMTBN.
1.4. Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc và trong nƣớc
Trên thế giới, các nghiên cứu mô phỏng liên quan đến hệ thống
NNMTBN rất được quan tâm và diễn ra mạnh mẽ. Đối tượng nghiên cứu
mô phỏng có thể là một bộ phận của hệ thống sản xuất nước nóng như:
bộ thu NLMT [22, 31, 51, 60, 78, 79, 95, 103]; bơm nhiệt [32, 38, 44, 47,
58, 63, 71, 72, 73, 80, 84]; bình chứa nước nóng [36, 54, 62, 89, 94] hoặc
hệ thống kết hợp, là sự kết hợp của các bộ phận trên [26, 29, 33, 42, 46,
69, 91, 97].
Tổng kết lại, có thể thấy các nghiên cứu mô phỏng hệ thống
NNMTBN trên thế giới phần lớn đề cập đến một bộ phận của hệ thống
như: bộ thu NLMT, BN, hoặc bộ phận trữ nhiệt. Trong các nghiên cứu về
hệ thống kết hợp, thường gặp là sự kết hợp của hai bộ phận như: bộ thu
NLMT hoặc BN với bình chứa nước nóng.
+ Các nghiên cứu mô phỏng hệ thống NNMTBN bao gồm cả bộ
thu NLMT, BN và bình chứa nước nóng còn rất hạn chế; chỉ có một số ít
các nghiên cứu về phân tính năng lượng trong hệ thống. Các nghiên cứu
mô phỏng hoạt động của cả hệ thống có thể hỗ trợ việc tính toán thiết kế
hoặc tối ưu hóa hoạt động của hệ thống còn thiếu.
+ Đặc trưng của hệ thống NNMTBN là phụ thuộc vào diễn biến

thời tiết, vị trí địa lý từng vùng, do đó việc xây dựng hệ thống cũng như
kết quả nghiên cứu hệ thống chỉ đúng trong một vùng khí hậu nhất định.
Ở Việt Nam, việc nghiên cứu sử dụng NLMT và BN để sản xuất
nước nóng cũng được nhiều tác giả quan tâm [1, 2, 3, 4, 5, 8, 12, 16].
Tuy nhiên, nhìn chung các nghiên cứu chưa tương xứng với tiềm năng và
nhu cầu sử dụng bộ thu NLMT, BN để sản xuất nước nóng của nước ta.
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ PHỎNG HỆ THỐNG NNMTBN
Để mô phỏng hệ thống NNMTBN, cần mô phỏng được các thiết
bị chính trong hệ thống, bao gồm: bơm nhiệt, bộ phận trữ nhiệt là bình
chứa nước nóng và bộ thu NLMT.
2.1. Mô phỏng bơm nhiệt
- Xây dựng phương pháp xác định các thông số đặc trưng của máy nén.
Máy nén có thể coi là bộ phận quan trọng nhất của BN bởi nó
tiêu tốn nhiều năng lượng nhất đồng thời là bộ phận chứa nhiều chi tiết
phức tạp, thường là nguyên nhân gây ra các hỏng hóc của BN [13]. Luận
5


án đã xây dựng mới các hàm toán học mô tả hai thông số đặc trưng của
máy nén là hiệu suất thể tích và hiệu suất không thuận nghịch, kết quả
như sau:
+ Hiệu suất không thuận nghịch của máy nén:
b
  a    c . pk
(2.11)
po
+ Hiệu suất thể tích của máy nén:
s  as 

bs

 cs . pk2
po2

(2.12)

Những hàm thông số đặc trưng được xây dựng ở trên sẽ góp
phần nâng cao độ chính xác trong tính toán cũng như mô phỏng máy nén.
- Xây dựng mô hình mô phỏng BN theo phương pháp kết hợp
Mô hình mô phỏng BN được xây dựng dựa trên từng bộ phận
cấu thành của nó gồm: máy nén, van tiết lưu, thiết bị bay hơi và thiết bị
ngưng tụ. Chi tiết các thông số vào, ra và mô tả mô hình BN cùng tương
tác nội bộ giữa chúng được thể hiện trên hình 2.8.

Thiết
bị
`
ngưng tụ

3

Thiết
bị
tiết
lưu

Máy
nén

Thiết bị
bay hơi

4

2

1
Thông số mô tả
Thông số vào, ra

Hình 2.8. Các thông số vào, ra và mô tả trong mô hình BN
Thông số cấu tạo và hoạt
động của TBBH

Thông số cấu tạo và hoạt
động của TBNT

Số liệu thực nghiệm hoặc
từ nhà sản xuất cung cấp

EVAR-COND
Hoặc
Chƣơng trình tính
toán TBBH
(MPTBBH)

Chƣơng trình tính
toán TBNT
(MPTBNT)

Chƣơng trình tính

toán hàm đặc trƣng
máy nén (MPTSMN)

Các đặc tính
TBBH

Các đặc tính
TBNT
MÔI TRƢỜNG LẬP TRÌNH EES

CHƢƠNG TRÌNH TÍNH
TOÁN BƠM NHIỆT
(MPBN)

Các đặc tính

máy nén

Thông số mô tả bơm nhiệt

6

Các đặc tính
bơm nhiệt


Hình 2.9. Sơ đồ tương tác giữa các đại lượng trong mô hình BN
Trong thực tế mô phỏng BN, một số thông số giúp mô tả các bộ
phận cấu thành nên BN như: các hàm hiệu suất của máy nén; hệ số
truyền nhiệt trong thiết bị bay hơi, thiết bị ngưng tụ... không có sẵn. Khi

đó để có được chúng, ta phải xây dựng và chạy các chương trình tương
ứng. Chi tiết việc xác định các thông số chưa biết kể trên có thể xem
trong sơ đồ tương tác giữa các đại lượng trong mô hình BN (hình 2.9).
- Xây dựng mô hình mô phỏng BN theo phương pháp hàm đặc tính
Trong trường hợp có các bảng thông số hoạt động của BN từ
thực nghiệm hoặc nhà sản xuất, phương pháp mô phỏng sử dụng các
bảng thông số này được sử dụng (hình 2.10). Năng suất nhiệt của BN có
thể biểu diễn dưới dạng hàm đặc tính sau [82]:

Qbn  c1  c2tkk ,v  c3tkk2 ,v  c4tn,v  c5tn2, v  c6tkk , vtn, v (2.39)
Số liệu các thông số hoạt
động (đo hoặc từ nhà

sản xuất)

MÔI TRƢỜNG LẬP TRÌNH EES,
MÔI TRƢỜNG EXCEL,
SỬ DỤNG PHẦN MỀM TOÁN HỌC

Hàm đặc tính bơm
nhiệt dạng (2.39)

CHƢƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN
BƠM NHIỆT (MPBN)

Hình 2.10. Sơ đồ tương tác giữa các đại lượng trong
mô hình BN sử dụng phương pháp hàm đặc tính
2.2. Mô phỏng bình chứa nƣớc nóng và bộ thu NLMT
2.2.3. Mô phỏng bình chứa nước nóng
Mô hình mô phỏng bình chứa nước nóng gồm hai vùng tính toán

là nước nóng trong bình và lớp vật liệu cách nhiệt bên ngoài (hình 2.13).

Hình 2.13. Mô hình bình chứa nước nóng
Lớp cách nhiệt có quá trình trao đổi nhiệt đối lưu giữa bề mặt
trong với nước, quá trình truyền nhiệt dẫn nhiệt từ bề mặt trong ra ngoài
và quá trình trao đổi nhiệt đối lưu từ bề mặt bên ngoài đến không khí.
Vùng nước nóng trong bình được tính toán dựa trên các phương
trình liên tục (2.47), phương trình bảo toàn động lượng (2.48) và phương

7


trình bảo toàn năng lượng (2.49) trong không gian ba chiều [94]. Với
việc phân chia vùng tính toán thành các phân tố thể tích, các phương
trình trên được dùng để tính toán quá trình thủy động và truyền nhiệt
trong mô hình.

   ( u)  0
(2.47)

u
   u   u  p    us   (T  Tref ) g

T
C p
  C p u T    (k T )




(2.48)
(2.49)

Sử dụng các phương trình trên (đã được tích hợp trong mô hình
của CFD), kết hợp với việc đặt các điều kiện biên, điều kiện ban đầu cho
vùng tính toán, quá trình thủy động và truyền nhiệt giữa các phân tố
trong vùng tính toán sẽ được giải.
2.2.4. Mô phỏng bộ thu NLMT
Mô hình bộ thu NLMT có ba vùng tính toán cụ thể là: vùng vật
liệu cách nhiệt, vùng nước nóng, và bề mặt ống thủy tinh chân không
(hình 2.14).

Hình 2.14. Mô hình bộ thu NLMT kiểu ống thủy tinh chân không
Vùng nước và lớp cách nhiệt có thể tính toán như ở trên. Bề mặt
ống thủy tinh có quá trình nhận nhiêt bức xạ từ NLMT và quá trình tổn
thất nhiệt ra môi trường bên ngoài. Việc tính toán các quá trình trên sử
dụng các công thức sau:
(2.50)
I  Ib  rb  I d  rd  I g rr
G   b  Ib  rb   d  I d  rd   r  I r  rr

(2.54)

Qht  G.Fht

(2.55)
(2.56)
(2.57)

Qtt  U tt Ftt (tw  tkk )

Qbt  Qht  Qtt

8


Qbt  Fbt Ibt
H t   H g  H d   Rb  H d  Rd  H g .R r

(2.58)
(2.59)
(2.62)

Qmt  Fbt Htbt

(2.68)

bt  a  btm  ct

2
m

2.3. Mô phỏng hệ thống NNMTBN
Mô hình mô phỏng hệ thống NNMTBN được xây dựng là mô
hình mô phỏng sử dụng bình chứa nước nóng làm trung tâm hình (2.15)
trong môi trường lập trình CFD. Trong mô hình này, bộ thu NLMT và
BN được mô phỏng độc lập và xuất ra các hàm đặc tính để nạp vào mô
hình mô phỏng hệ thống.
Qbn
MÔ

HÌNH
MÔ
PHỎNG
BƠM
NHIỆT

Từ bộ thu
NLMT về, tr,mt

Từ bơm nhiệt
về, tr,bn

Nƣớc nóng
MÔ HÌNH MÔ PHỎNG BÌNH đi sử dụng
Nƣớc lạnh
bổ sung

CHỨA NƢỚC NÓNG

Đến bơm
nhiệt, tv,bn

Qmt
MÔ
HÌNH
MÔ
PHỎNG
BỘ THU
NLMT

Đến bộ thu
NLMT, tv,mt

Hình 2.15. Mô hình mô phỏng hệ thống NNMTBN
Sơ đồ liên kết các đại lượng trong mô phỏng hệ thống được thể
hiện trên hình 2.16. Theo đó, chương trình mô phỏng BN và bộ thu
NLMT sẽ chạy trước để xuất ra hàm đặc tính dạng (2.39) và (2.58). Các
hàm đặc tính trên sẽ được dùng để chạy chương trình mô phỏng hệ
thống.

9


MÔI TRƢỜNG LẬP TRÌNH EES

MÔ PHỎNG BƠM NHIỆT

(Xuất kết quả ra
Hàm đặc tính
Qbn dạng (2.39)

bảng số hoặc đồ thị)
Phân bố nhiệt độ

(CÁC THÔNG SỐ MÔ TẢ BƠM
NHIỆT)

trong bình
MÔI TRƢỜNG LẬP TRÌNH CFD

Đặc tính nƣớc cấp
Đặc tính nƣớc sử dụng

MÔ PHỎNG BÌNH CHỨA
NƢỚC NÓNG

Tổn thất nhiệt từ

bình ra môi trƣờng

(CÁC THÔNG SỐ MÔ TẢ BÌNH
CHỨA NƢỚC NÓNG)

Cân bằng năng
MÔI TRƢỜNG LẬP TRÌNH CFD

MÔ PHỎNG BỘ THU
NLMT
(CÁC THÔNG SỐ MÔ TẢ BỘ
THU NLMT)

lƣợng trong bình

Hàm đặc tính
Qbt dạng (2.58)

Hình 2.16. Sơ đồ tương tác các đại lượng trong mô phỏng hệ thống NNMTBN
CHƢƠNG 3. XÂY DỰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG HỆ THỐNG NNMTBN
3.1. Xây dựng phần mềm mô phỏng BN
Lựa chọn môi trường lập trình EES có ưu điểm hỗ trợ việc xác

định các thông số nhiệt động và tính chất nhiệt vật lý của nhiều loại môi
chất dùng trong kỹ thuật nói chung để xây dựng phần mềm. Giao diện
phần mềm mô phỏng máy nén và mềm mô phỏng BN được xây dựng và
thể hiện tương ứng trên hình 3.1 và hình 3.2.

Hình 3.1. Giao diện phần mềm mô Hình 3.2. Giao diện phần mềm mô
phỏng máy nén
phỏng BN
3.2. Xây dựng phần mềm mô phỏng bộ thu NLMT
Khi xây dựng các phần mềm mô phỏng, các thông số đã được
thiết lập phù hợp với điều kiện của các hệ thống thí nghiệm (được xây
dựng và giới thiệu trong chương 4) để thuận tiện cho việc đánh giá độ tin
cậy của kết quả mô phỏng.

10


3.2.1. Xây dựng mô phỏng bộ thu NLMT có bình chứa nước nóng
Việc mô phỏng bộ thu NLMT có bình chứa nước nóng bao gồm
các nội dung: xác định miền mô phỏng, tạo mô hình và chia lưới, thiết
lập các điều kiện biên và bộ giải, chạy mô phỏng... Tất cả các thông số
cấu tạo, lắp đặt cũng như các thông số hoạt động (CĐBX, nhiệt độ môi
trường…) của bộ thu NLMT đều được nạp vào mô hình mô phỏng thông
qua phần mềm ICEM-CFD và ANSYS CFX. Ví dụ một số thiết lập được
thể hiện trên hình 3.8 và 3.10.

Hình 3.8. Nhiệt độ môi trường tại thời điểm mô phỏng

Hình 3.10. CĐBX mặt trời hấp thụ trên bề mặt bộ thu NLMT

Kết quả mô phỏng bộ thu NLMT kiểu ống thủy tinh chân không
có kèm bình chứa nước nóng được thể hiện trên hình 3.14.

Hình 3.14. Kết quả mô phỏng bộ thu NLMT có bình chứa nước nóng
3.2.2. Xây dựng mô phỏng bộ thu NLMT không có bình chứa nước nóng
Việc xây dựng mô hình mô phỏng bộ thu NLMT tiến hành tương
tự như trên, hai loại bộ thu thông dụng là kiểu chữ T (bộ thu NLMT 25
ống) và kiểu chữ H (bộ thu NLMT 50 ống) đều được mô phỏng. Kết quả
mô phỏng thể hiện trên hình 3.18 và 3.21.
11


Hình 3.18. Kết quả mô phỏng bộ thu NLMT 25 ống

Hình 3.21. Kết quả mô phỏng bộ thu NLMT 50 ống
3.2.3. Mô phỏng hoạt động của ống thủy tinh chân không
Ứng dụng phần mềm mô phỏng bộ thu NLMT để nghiên cứu
thông số hoạt động của ống thu nhiệt kiểu ống thủy tinh chân không 2
lớp có đường kính ngoài 58 mm (loại ống sử dụng phổ biến ở Việt Nam).
Tiến hành xây dựng mô hình mô phỏng (một số bước thể hiện
trên hình 3.22, hình 3.23) ta thu được một số kết quả (hình 2.34, hình
2.35). Các kết quả này sẽ được sử dụng để nghiên cứu lưu lượng khối
lượng nước tuần hoàn qua ống và năng suất nhiệt hữu ích của ống.

Hình 3.22. Chia lưới mô hình mô
phỏng

Hình 3.23. Thiết lập các điều
kiện biên cho mô hình

12


Hình 3.24. Phân bố nhiệt độ
trong mô hình

Hình 3.25. Phân bố vận tốc của
nước tại mặt cắt dọc theo tâm ống

3.3. Xây dựng phần mềm mô phỏng hệ thống NNMTBN
Sử dụng phần mềm mô phỏng BN và bộ thu NLMT đã xây dựng
để tính toán ta thu được các hàm đặc tính năng suất nhiệt sau:
Qbn  12.56  0.3765tkk ,v  0.0061tn,v  0.002632tkk2 ,v  0.0005tn2,v  0.0008075tkk ,vtn,v
t t 

Qbt  Fbt I  0,5913  1,1651 n,v kk 
I


(Xuất kết quả ra file
Excel hoặc đồ thị)
Tổn thất nhiệt từ
MÔI TRƢỜNG LẬP TRÌNH CFD

bình ra môi trƣơng

MÔ PHỎNG BÌNH CHỨA
NƢỚC NÓNG

Phân bố nhiệt độ

(CÁC THÔNG SỐ MÔ TẢ BÌNH
CHỨA NƢỚC NÓNG)

trong bình

Phân bố năng lƣợng

trong hệ thống

Hình 3.28. Các thông số vào, ra trong mô hình mô phỏng hệ thống NNMTBN

Sử dụng các hàm đặc tính năng suất nhiệt như trên kết hợp với
việc nạp các thông số đầu vào cho mô hình ta mô phỏng được hệ thống
NNMTBN (hình 3.28). Kết quả mô phỏng được thể hiện trên hình 3.30.

Hình 3.30. Kết quả mô phỏng hệ thống NNMTBN 30 m3

13


Hệ thống thí nghiệm sản xuất nước nóng bằng NLMT
(NNNLMT) được xây tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội cũng được
mô phỏng, kết quả mô phỏng được thể hiện trên hình 3.34.

Hình 3.34. Kết quả mô phỏng hệ thống NNNLMT
CHƢƠNG 4: ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA CÁC KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
Luận án sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để đánh giá độ
tin cậy của các kết quả mô phỏng nhằm mục đích đạt hiệu quả cao nhất.
Với mô phỏng máy nén, việc đánh giá độ chính xác các kết quả mô

phỏng được thực hiện nhờ sử dụng các số liệu thực nghiệm được công bố
bởi nhà sản xuất. Với mô phỏng BN, bình chứa nước nóng, bộ thu
NLMT và mô phỏng hệ thống, việc đánh giá độ tin cậy của các kết quả
mô phỏng sẽ dựa vào số liệu thực nghiệm thu được từ hệ thống thí
nghiệm do nghiên cứu sinh xây dựng để phục vụ việc nghiên cứu của
luận án này cũng như các số liệu thực nghiệm từ đề tài nghiên cứu khoa
học cấp nhà nước KC.05.03/11-15 mà luận án tiến sĩ này là một nhiệm
vụ phải hoàn thành của đề tài.
4.1. Xây dựng hệ thống thí nghiệm kiểm chứng
Để đánh giá độ tin cậy của các kết quả mô phỏng, nhóm nghiên
cứu đã tiến hành xây dựng một hệ thống thí nghiệm tại Trường Đại học
Bách Khoa Hà Nội. Hệ thống gồm hai phần chính, kết nối song song với
bình chứa nước nóng, cụ thể là (1) phần thu NLMT gồm một panel công
nghiệp có 25 ống hấp thụ NLMT kiểu chân không, đường kính 58 mm,
dài 1800 m và (2) phần tải giả là thiết bị giải nhiệt (hình 4.1). Để nghiên
cứu sự phân tầng nhiệt độ trong bình, 16 cảm biến đo nhiệt độ (T101T116) đã được lắp đặt trong bình. Để đánh giá hiệu suất của bộ thu, năng
suất nhiệt của bộ thu NLMT, trong hệ thống và ống góp của bộ thu có lắp
13 cảm biến nhiệt độ (T201-T213).

14


Nước
bổ sung

Thiết bị
giải
nhiệt

Đo phân tầng nhiệt độ trong

bình: T101 đến T116
T203

T101
T102

T103
T104

T213

T105

T113
T114

T112

T115
T116
T204

GW2

Bình chứa
nước nóng
T212
GW1
T201

T205

T208

T207

T206
T2

T210

T209

T211

T202

Ta
Is

Bộ thu
NLMT
kiểu
ống
thủy
tinh
chân
không

Hình 4.1 . Sơ đồ nguyên lý hệ thống thí nghiệm

Ngoài ra, hệ thống còn được lắp đặt các cảm biến đo lưu lượng
khối lượng nước cùng thiết bị đo bức xạ mặt trời. Thông số kỹ thuật của
các thiết bị đo này được trình bày trong bảng 4.1. Đi kèm với các cảm
biến nhiệt độ được chế tạo ở trên (hình 4.2 và hình 4.3) là các bộ chuyển
đổi tín hiệu (hình 4.4 và hình 4.5).
Bảng 4.1. Thông số kỹ thuật của các thiết bị đo trong hệ thống
TT

Loại thiết bị đo

Ký
kiệu
t101 ~
t116

1

Cặp nhiệt độ loại
T

2

Bức xạ kế

3

Cảm biến nhiệt độ
LM335

t201 ~

t213

4

Đồng hồ nước

GW

Is

Phạm vi
đo
0~ 100
o
C
0 ~ 1800
W/m2
-40 ~ 100
o
C
0 ~ 15
lít/phút

15

Sai số

Chức năng

+/0.3

+/5%
+/0.5
+/0.1

Đo nhiệt độ
nước trong bình
Đo cường độ
BXMT
Đo nhiệt độ
nước
Đo lưu lượng
nước


Hình 4.2. Chế tạo, lắp đặt các đầu đo phân tầng nhiệt độ trong bình

Hình 4.3. Chế tạo và ca-líp các đầu đo nhiệt độ lắp trên hệ thống

Hình 4.4. Các bộ chuyển đổi
tín hiệu nhiệt độ cho LM335

Hình 4.5. Các bộ chuyển đổi tín
hiệu nhiệt độ cho cặp nhiệt loại T

Hình 4.12. Tủ điều khiển hệ thống đo và tự ghi số liệu

16


Tất cả các số liệu đo được trong hệ thống đều được hệ thống đo

và tự ghi (hình 4.12) ghi lại với tần suất 10s/lần để làm cơ sở cho các
nghiên cứu về mô phỏng, tối ưu hoá thiết kế hệ thống sau này. Hình ảnh
hệ thống thí nghiệm hoàn chỉnh được thể hiện trên hình 4.13.

Hình 4.13. Hệ thống thí nghiệm kiểm chứng mô hình mô phỏng
4.2. Hệ thống thí nghiệm của đề tài KC.05.03/11-15
Các số liệu thực nghiệm thu được từ đề tài cấp nhà nước
KC.05.03/11-15, mà luận án tiến sĩ này là một nội dung phải hoàn thành
của đề tài, cũng được sử dụng để kiểm chứng kết quả mô phỏng. Đề tài
KC.05.03/11-15 có 2 hệ thống thí nghiệm là hệ thống lớn (Vbcnn = 30 m3,
Fbt = 179 m2) ở Nha Trang (hình 4.14) và hệ thống nhỏ có bình chứa
nước nóng 200 lít tại Hà Nội (hình 4.20). Hai hệ thống này được trang bị
thiết bị đo và tự ghi số liệu tương tự như mục 4.1.

Hình 4.14. Hệ thống NNMTBN tại thành phố Nha Trang
17


Hình 4.20. Hệ thống NNMTBN tại Hà Nội
4.3. Đánh giá độ tin cậy của kết quả mô phỏng bộ thu NLMT và hệ
thống NNMTBN
4.3.1. Đánh giá độ tin cậy của kết quả mô phỏng bộ thu NLMT
a) Bộ thu NLMT có bình chứa nước nóng
Độ tin cậy của kết quả mô phỏng bộ thu NLMT có bình chứa
nước nóng được đánh giá bằng cách so sánh kết quả nhiệt độ nước tại
đầu vào và đầu ra của bình giữa mô phỏng và thực nghiệm (hình 4.24).
Kết quả cho thấy, sai lệch lớn nhất về nhiệt độ tại các thời điểm giữa thí
nghiệm và mô phỏng là 0.63 K và sai số tương đối lớn nhất là 1.75 %.
Sai số giữa mô phỏng và thực nghiệm là nhỏ chứng tỏ kết quả mô phỏng
đáng tin cậy.

Hình 4.24. Nhiệt độ đầu vào và đầu ra trong bình chứa nước nóng của
bộ thu NLMT
b)Bộ thu NLMT không có bình chứa nước nóng
Tiến hành kiểm chứng kết quả mô phỏng bộ thu NLMT không
có bình chứa nước nóng ta thấy: với cùng điều kiện nhiệt độ nước vào bộ
thu, sai lệch lớn nhất của nhiệt độ nước tại đầu ra bộ thu giữa thực
nghiệm và mô phỏng là 0,55 K. Sai số tương đối lớn nhất giữa mô phỏng
và thực nghiệm là 1,22 %. Độ chênh lệch nhiệt độ của nước giữa đầu vào
18


và đầu ra của bộ thu trong cả mô phỏng và thực nghiệm đều đạt khoảng
5,5 K (hình 4.25).

Hình 4.25. Nhiệt độ nước qua bộ thu NLMT
4.3.2. Đánh giá độ tin cậy của kết quả mô phỏng hệ thống NNMTBN 30 m3

Hình 4.26. Nhiệt độ nước đi sử dụng của hệ thống NNMTBN
Số liệu thực nghiệm và các kết quả tính toán từ mô phỏng của
nhiệt độ nước đi sử dụng của hệ thống được thể hiện trên hình 4.24. So
sánh các kết quả, sai lệch lớn nhất về nhiệt độ tại các thời điểm giữa thí
nghiệm và mô phỏng là 0.59 K và sai số tương đối lớn nhất là 1.12 %.
4.3.3. Đánh giá độ tin cậy của kết quả mô phỏng hệ thống NNNLMT
a. Chế độ chờ của hệ thống

Hình 4.27. Phân tầng nhiệt độ trong bình chứa theo thời gian

Sự phân tầng nhiệt độ trong bình chứa được thể hiện trên hình
4.27. Chi tiết sự phân tầng nhiệt độ của nước trong bình được thể hiện

trên hình 4.28. Theo kết quả mô phỏng, tại thời điểm 1 giờ độ chênh
nhiệt độ cực đại là 1 K, tăng lên 1,5 K tại 2 giờ và 1.8 K tại 3 giờ. Vùng
19


phân tầng nhiệt độ rất rõ ở vùng dưới đáy bình (z < 0,1 m) còn vùng phía
trên (z = 0,1 m), nhiệt độ của nước ít thay đổi.

Hình 4.28. Phân tầng nhiệt độ nước trong chế độ chờ theo chiều cao

b. Chế độ hoạt động của hệ thống

Hình 4.30. Phân tầng nhiệt độ nước trong chế độ hoạt động theo chiều cao

Trong chế độ hoạt động, sự phân tầng nhiệt độ theo các mốc thời
gian 1 giờ 2 giờ và 3 giờ là tương đối đồng đều và giá trị cực đại trong cả
3 trường hợp đều đạt khoảng 4,8 K. Sai lệch giữa mô phỏng và thực
nghiệm trong mọi trường hợp đều nhỏ hơn 0,8 K (hình 4.30).
4.4. Đánh giá độ tin cậy của kết quả mô phỏng BN
Kết quả tính toán năng suất nhiệt và hệ số hiệu quả năng lượng
của BN bằng mô phỏng và số liệu thực đã được so sánh. Sai lệch lớn nhất
khi so sánh năng suất nhiệt và COP giữa mô phỏng và thực nghiệm lần
lượt là 1,24 kW và 0,22. Sai số tương đối lớn nhất giữa số liệu thu được
từ mô phỏng và số liệu thực nghiệm với năng suất nhiệt và hệ số hiệu quả
năng lượng COP lần lượt là 5.71% và 5,79%. Kết quả thu được từ mô
phỏng so với các số liệu thực nghiệm kiểm chứng có sai số nhỏ cho thấy
mô hình mô phỏng BN là đáng tin cậy. Đây là một công cụ hữu ích trong
nghiên cứu, tối ưu hoá hoạt động của các BN trong các chế độ làm việc
khác nhau.
20

CHƢƠNG 5: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG VÀO THỰC TẾ
5.1. Nghiên cứu các thông số hoạt động của ống thủy tinh chân không
Bộ thu NLMT phổ biến nhất ở nước ta hiện nay là bộ thu NLMT
kiểu ống thủy tinh chân không có kèm bình chứa nước nóng. Các bộ thu
trên đều sử dụng ống thủy tinh chân không có đường kính ngoài 58 mm
để hấp thụ nhiệt. Tuy được sử dụng phổ biến, nhưng đến nay vẫn chưa có
công trình nghiên cứu nào về các thông số hoạt động của các ống hấp thụ
nhiệt kiểu trên được công bố ở nước ta. Do đó, luận án tiến hành nghiên
cứu 2 thông số hoạt động quan trọng của ống thủy tinh chân không là:
lưu lượng khối lượng nước tuần hoàn qua ống thủy tinh chân không và
lượng nhiệt hữu ích do ống hấp thụ. Các kết quả nghiên cứu thu được sẽ
góp phần hỗ trợ việc tính toán cũng như tối ưu hóa thiết kế của các bộ
thu.

Hình 5.1. Lưu lượng khối lượng
nước tuần hoàn phụ thuộc nhiệt độ
nước và CĐBX do ống nhận được

Hình 5.2. Lưu lượng khối lượng
nước tuần hoàn phụ thuộc nhiệt độ
nước và góc chắn tia trực xạ

Kết quả nghiên cứu lưu lượng khối lượng nước tuần hoàn qua
ống phụ thuộc nhiệt độ ban đầu của nước, CĐBX mà ống nhận được và
góc chắn tia trực xạ thể hiện trên hình 5.1 và hình 5.2. Từ các kết quả, ta
thấy lưu lượng khối lượng của nước tuần hoàn qua ống tăng mạnh khi
CĐBX do ống nhận được tăng. Nhiệt độ nước tăng cũng làm lưu lượng
khối lượng nước tuần hoàn tăng lên. Lưu lượng khối lượng nước tuần

hoàn qua ống cực đại là 0.0145 kg/s.

21


Hình 5.3. Năng suất nhiệt hữu ích phụ
thuộc nhiệt độ nước và CĐBX mà ống
nhận được

Hình 5.4. Năng suất nhiệt hữu ích
phụ thuộc nhiệt độ nước và góc
chắn tia trực xạ

Kết quả nghiên cứu năng suất nhiệt hữu ích trong một ống phụ
thuộc nhiệt độ ban đầu của nước, CĐBX mà ống nhận được và góc chắn
tia trực xạ thể hiện trên hình 5.3 và hình 5.4. Theo kết quả mô phỏng khi
nhiệt độ nước trong bình cao, độ chênh nhiệt độ giữa bề mặt ống với môi
trường lớn, tổn thất nhiệt của ống ra môi trường tăng. Năng suất nhiệt
hữu ích lớn nhất trong một ống đạt giá trị 96,88 W.
5.2. Phân tích hiệu quả năng lượng của BN
Hệ số hiệu quả năng lượng COP của BN phụ thuộc nhiều vào
nhiệt độ không khí qua TBBH và nhiệt độ nước qua TBNT. Sử dụng
phần mềm mô phỏng đã được xây dựng, dễ dàng tính được COP của BN
ở các điều kiện khác nhau (hình 5.5). Theo kết quả mô phỏng, COP của
BN tăng khi nhiệt độ không khí qua TBBH tăng và nhiệt độ nước nóng
qua TBNT giảm. Độ chênh nhiệt độ giữa nguồn nhiệt nóng và lạnh càng
nhỏ thì COP của BN càng lớn. Trong phạm vi khảo sát, giá trị lớn nhất
của COP là 5,52 (tkk,v = 25 oC, tn,v = 30 oC) và giá trị nhỏ nhất của COP là
2.18 (tkk,v = 8 oC, tn,v = 55 oC).
Ở nước ta, các BN thường hoạt động trong điều nhiệt độ môi

trường từ 20 oC đến 30 oC, nhiệt độ nước nóng vào từ 40 oC đến 50 oC thì
COP của chúng nằm trong khoảng từ 2,98 đến 4,58. Điều này cho thấy
sử dụng BN ở nước ta là hiệu quả, giúp tiết kiệm năng lượng đồng nghĩa
với việc giảm phát thải CO2 ra môi trường. Khi hoạt động trong môi
trường có nhiệt độ thấp từ 8 oC đến 10 oC, COP của BN thấp, trong
trường hợp này để tăng hiệu quả sử dụng năng lượng của BN thì cần
giảm nhiệt độ nước nóng sử dụng.

22


Hình 5.5. Chỉ số COP của BN phụ thuộc tkk,v và tn,v
5.3. Đánh giá hiệu quả hệ thống NNMTBN
Ứng dụng các phần mềm mô phỏng hệ thống NNMTBN đã được
xây dựng, ta tính toán được năng suất gia nhiệt của bộ thu NLMT, BN và
nhiệt tổn thất từ hệ thống ra môi trường trong mọi điều kiện tự nhiên. Từ
đó đánh giá được hiệu quả hệ thống NNMTBN trên một số chỉ tiêu như:
mức độ tiêu thụ năng lượng, phân bố năng lượng, khả năng tiết kiệm
năng lượng, lượng giảm phát thải CO2... của hệ thống.
Một hệ thống NNMTBN (hệ thống 30 m3 của đề tài
KC.03.05/11-15) đã được nghiên cứu tính toán với điều kiện tự nhiên của
thành phố Nha Trang và thủ đô Hà Nội. Các số liệu về BXMT và nhiệt
độ sử dụng để tính toán lấy theo ”QCXDVN 02: 2008/BXD - Quy chuẩn
xây dựng Việt Nam số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng” [7].
Kết quả nghiên cứu cho thấy, với hệ thống được lắp đặt ở Nha
Trang, trung bình trong năm, NLMT có thể đáp ứng 83,7 % tổng năng
lượng cần thiết để sản xuất nước nóng (hình 5.7), tiêu thụ điện của hệ
thống chỉ bằng 5,7 % so với phương pháp dùng điện trở (hình 5.10). Với
hệ thống lắp đặt ở Hà Nội, NLMT đáp ứng được 66,0 % (hình 5.8) và
tiêu thụ điện của hệ thống là 13,3 % (hình 5.11).

23


Hình 5.7. Phân bố năng lượng
trong hệ thống ở Nha Trang

Hình 5.8. Phân bố năng lượng trong
hệ thống ở Hà Nội

Hình 5.10. Tỷ lệ sử dụng điện năng
của hệ thống (Nha Trang)

Hình 5.11. Tỷ lệ sử dụng điện năng
của hệ thống (Hà Nội)

Lượng giảm phát thải CO2 trong một năm của hệ thống lắp đặt
tại Nha Trang và Hà Nội lần lượt là 135,697 tấn và 133,329 tấn (hình
5.12). Lượng giảm phát thải CO2 khi sản xuất 1 m3 nước nóng trong một
năm của hệ thống NNMTBN tại Nha Trang và Hà Nội lần lượt là 8,481
tấn/m3năm và 8,333 tấn/m3năm, trung bình đạt khoảng 8,407 tấn/m3năm.

Hình 5.12. Lượng giảm phát thải CO2 của hệ thống
NNMTBN so với phương án dùng điện trở

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
Kết luận
24

- Nội dung nghiên cứu đã giải quyết được mục tiêu đặt ra của luận án thể
hiện thông qua các kết quả sau:
1. Đưa ra phương pháp xác định hàm toán học mô tả hai thông số đặc
trưng quan trọng của máy nén là hiệu suất thể tích và hiệu suất không
thuận nghịch. Các hàm thông số đặc trưng mới được xây dựng này góp
phần nâng cao độ chính xác khi tính toán, mô phỏng hoạt động của máy
nén. Phát triển được hệ phương trình toán học mô tả hoạt động của máy
nén xoắn ốc.
2. Xây dựng được mô hình mô phỏng máy nén và BN trong môi trường
lập trình EES, xây dựng được mô hình mô phỏng bộ thu NLMT và bình
chứa nước nóng trong môi trường lập trình CFD.
3. Đưa ra phương pháp hàm đặc tính để kết nối các mô-đun đơn lẻ trong
mô hình mô phỏng hệ thống NNMTBN. Phương pháp này là công cụ để
kết nối các phần mềm, các kết quả nghiên cứu khác nhau trong mô phỏng
hệ thống. Đề xuất và xây dựng một mô hình mô phỏng hệ thống
NNMTBN sử dụng bình chứa nước nóng là trung tâm trong môi trường
lập trình CFD. Trong môi trường lập trình này, mô hình mô phỏng có thể
thay đổi một cách linh hoạt góp phần hỗ trợ tính toán các phương án thiết
kế mới hoặc tối ưu hóa hệ thống.
4. Xây dựng một hệ thống thí nghiệm đủ độ tin cậy để nghiên cứu và
kiểm chứng các phần mềm mô phỏng hệ thống NNMTBN đã được xây
dựng. Kết quả kiểm chứng cho thấy các phần mềm là đáng tin cậy.
5. Nghiên cứu được quá trình phân tầng nhiệt độ của nước trong bình
chứa nước nóng. Các kết quả thu được có thể ứng dụng trong việc tối ưu
hóa thiết kế bình chứa nước nóng nhằm nâng cao hiệu suất của hệ thống
NNMTBN.
6. Đã nghiên cứu và tính toán được lưu lượng khối lượng nước tuần hoàn
và lượng nhiệt hữu ích của ống thủy tinh chân không đường kính 58 mm,
loại ống được dùng phổ biến ở Việt Nam, phụ thuộc vào nhiều chế độ
hoạt động của ống. Các kết quả nghiên cứu thu được có thể sử dụng

trong việc tính toán, thiết kế các bộ thu NLMT ở Việt Nam.
7. Sử dụng phần mềm mô phỏng BN, đánh giá được hiệu quả năng lượng
của BN sản xuất nước nóng trong điều kiện nước ta.
8. Đã phân tích, đánh giá hiệu quả của hệ thống NNMTBN trên một số
chỉ tiêu như: mức độ tiêu thụ năng lượng, phân bố năng lượng, khả năng
tiết kiệm năng lượng, giảm phát thải CO2... của hệ thống. Kết quả cho
thấy, với hệ thống được lắp đặt ở Nha Trang, trung bình trong năm,
NLMT có thể đáp ứng 83,7 % tổng năng lượng cần thiết để sản xuất
nước nóng, tiêu thụ điện của hệ thống chỉ bằng 5,7 % so với phương
pháp dùng điện trở. Với hệ thống lắp đặt ở Hà Nội, NLMT đáp ứng được
25