Tác động lắng đọng cặn đến độ chính xác của cặp nhiệt điện và hiệu suất của ống sưởi năng lượng mặt trời
Các khu vực có chất lượng nước cứng luôn phải đối mặt với tình trạng suy giảm hiệu suất nhanh chóng của hệ thống đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời sau một đến hai năm sử dụng. Nhiệt độ nước nóng trở nên không ổn định, thời gian làm nóng phụ kéo dài đáng kể và lượng điện tiêu thụ hàng tháng tăng liên tục. Hầu hết các cuộc kiểm tra bảo trì đều nhận thấy rằng các lớp cặn dày bao phủ bề mặt của ống sưởi và đầu dò cặp nhiệt điện, đây là nguyên nhân cốt lõi làm suy giảm hiệu suất hệ thống.
Ống sưởi phụ bằng năng lượng mặt trời hoạt động trong-môi trường ngâm nước lâu dài. Các ion canxi và magie trong nước cứng kết tủa và bám vào bề mặt kim loại trong điều kiện đun nóng liên tục, tạo thành cặn bám dày đặc và cứng. Độ dẫn nhiệt của cân chỉ bằng một-1/20 so với vật liệu thép không gỉ và đồng được sử dụng để làm vỏ ống gia nhiệt. Các lớp cặn dày tạo thành các rào cản cản nhiệt trên bề mặt ống sưởi, cản trở nghiêm trọng việc truyền nhiệt đến các vùng nước và làm giảm hiệu quả sưởi ấm.
Sự can thiệp của thang đo đối với độ chính xác của cảm biến cặp nhiệt điện có nhiều khả năng bị bỏ qua hơn. Các đầu dò cặp nhiệt điện phủ vảy sẽ cách ly sự tiếp xúc trực tiếp giữa cảm biến và các vùng nước, dẫn đến việc truyền tín hiệu nhiệt độ chậm và độ trễ dữ liệu nghiêm trọng. Khi nhiệt độ nước thực tế đạt đến tiêu chuẩn cài đặt, cặp nhiệt điện không thể phản hồi tín hiệu kịp thời, khiến các ống sưởi tiếp tục hoạt động với công suất dư thừa. Khi hệ thống ngừng gia nhiệt, lượng nhiệt dư tỏa ra sẽ dẫn đến tín hiệu nhiệt độ-cao giả, làm gián đoạn toàn bộ chu trình kiểm soát nhiệt độ.
Theo dữ liệu thử nghiệm hệ thống sưởi thủy lực chuyên nghiệp, cứ tăng độ dày 0,1mm sẽ làm giảm hiệu suất truyền nhiệt của ống sưởi bằng năng lượng mặt trời xuống 7,2% và tăng sai số phát hiện nhiệt độ cặp nhiệt điện lên 1,3 độ. Khi độ dày của thang đo tích lũy đến 0,5mm, mức tiêu thụ năng lượng sưởi phụ của hệ thống sẽ tăng hơn 35% và tốc độ phản hồi kiểm soát nhiệt độ sẽ giảm 60%.
Các phương pháp lắp đặt cặp nhiệt điện khác nhau có khả năng chống nhiễu cặn- khác nhau. Cặp nhiệt điện đầu dò-tích hợp được bọc hoàn toàn bằng cân khi hoạt động lâu dài-có nguy cơ hỏng cảm biến nghiêm trọng nhất. Cặp nhiệt điện-gắn tường bên ngoài tránh tiếp xúc trực tiếp với nước và giảm độ bám dính của cặn, duy trì hiệu suất cảm biến tương đối ổn định trong môi trường nước cứng.
Bảng sau đây định lượng mối tương quan giữa độ dày của thang đo và mức suy giảm hiệu suất toàn diện của hệ thống:
|
Độ dày quy mô |
Mất hiệu suất ống sưởi |
Lỗi phát hiện cặp nhiệt điện |
Tỷ lệ kéo dài thời gian làm nóng |
Tăng mức tiêu thụ điện năng của hệ thống |
|---|---|---|---|---|
|
0mm (Trạng thái sạch) |
0% |
± 0,5 độ |
0% |
0% |
|
0,1mm |
7.2% |
± 1,8 độ |
8.3% |
9.1% |
|
0,3mm |
21.5% |
±3,2 độ |
22.7% |
24.5% |
|
0,5mm |
36.8% |
±5,1 độ |
38.2% |
41.3% |
|
0,8mm+ |
52.1% |
±7,6 độ |
55.4% |
58.7% |
Làm sạch cáu cặn thường xuyên là biện pháp bảo trì cốt lõi cho hệ thống đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời. Đối với các khu vực có chất lượng nước cứng, việc làm sạch bằng hóa chất hoặc tẩy cặn vật lý thường xuyên 6 tháng một lần có thể loại bỏ hiệu quả cặn bám trên bề mặt của ống gia nhiệt và đầu dò cặp nhiệt điện. Việc bảo trì kịp thời sẽ khôi phục hiệu suất truyền nhiệt và độ chính xác của cảm biến, tránh tình trạng hệ thống hoạt động-hiệu suất thấp-trong thời gian dài.
Việc chọn vật liệu ống gia nhiệt có điện trở-{1}}có quy mô cao và cấu trúc lắp đặt cặp nhiệt điện được tối ưu hóa trong cấu hình hệ thống ban đầu về cơ bản có thể làm giảm tốc độ bám dính của cặn. Các ống sưởi có vỏ bọc bằng đồng có bề mặt mịn hơn và hiệu suất chống-đóng cặn tốt hơn so với các ống thép không gỉ thông thường, phù hợp với cặp nhiệt điện cảm biến bên ngoài để tạo thành hệ thống sưởi ấm-hiệu suất cao-có khả năng chống nước cứng.
Cấu hình chống cặn chuyên nghiệp và các kế hoạch bảo trì thường xuyên có thể được xây dựng theo các thông số chất lượng nước tại địa phương để duy trì hoạt động ổn định và hiệu quả lâu dài của hệ thống cảm biến nhiệt độ và sưởi ấm phụ trợ bằng năng lượng mặt trời.
