Luận án 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

c định. Vì hệ thống 
bắt đầu được mô phỏng ở trạng thái đang hoạt động nên cần một khoảng thời gian 
để mô phỏng ổn định, gần với đặc tính của hệ thống thực. Do đó, ở đây, kết quả mô 
phỏng sẽ được xử lý sau thời gian (thời gian thực) mô phỏng 1 giờ. 
 Hình 3.14. Kết quả mô phỏng bộ thu NLMT có bình chứa 
 Các giá trị nhiệt độ nước tại đầu vào bộ thu, tv, và nhiệt độ nước tại đầu ra bộ 
thu, tr, từ xử lý kết quả mô phỏng được thể hiện trên bảng 3.4. Trong chương tiếp 
theo, các giá trị nhiệt độ tv và tr sẽ được sử dụng, so sánh với các số liệu thực 
nghiệm thu được từ hoạt động của hệ thống thực tế để đánh giá độ tin cậy của mô 
hình mô phỏng. 
 72 
 Bảng 3.4. Kết quả mô phỏng bộ thu NLMT có bình chứa 
 o o
 STT Thời gian [s] tv,MP [ C] tr,MP [ C] 
 1 3600 35,39 42,68 
 2 3900 35,82 43,23 
 3 4200 36,35 43,62 
 4 4500 36,66 44,08 
 5 4800 36,78 44,16 
 6 5100 37,19 44,32 
 7 5400 37,34 44,66 
 8 5700 37,63 44,80 
 9 6000 37,90 44,98 
 10 6300 38,03 45,13 
 11 6600 38,26 45,31 
 12 6900 38,56 45,52 
 13 7200 38,68 45,56 
3.2.2. Xây dựng phần mềm mô phỏng bộ thu NLMT không có bình chứa nước nóng 
 Bộ thu NLMT không có bình chứa nước nóng thường được sử dụng cho các 
hệ thống lớn. Các ống thủy tinh được kết nối vào một ống góp chứ không gắn trực 
tiếp vào bình chứa. Với các hệ thống lớn, để đảm bảo lưu lượng khối lượng nước 
tuần hoàn qua bộ thu, chế độ chuyển động trong ống góp thường là chế độ chuyển 
động cưỡng bức nhờ hoạt động của các bơm tuần hoàn. 
a) Mô phỏng bộ thu NLMT của hệ thống thí nghiệm 
 Bộ thu NLMT không có bình chứa nước nóng được mô phỏng dựa trên bộ 
thu thực tế của hệ thống thí nghiệm được xây dựng trong chương 4. Bộ thu gồm 25 
ống thủy tinh chân không 2 lớp đường kính ngoài 58 mm được kết nối với ống góp. 
Mô hình mô phỏng được xây dựng theo kích thước thật của bộ thu thực tế. Chi tiết 
việc xây dựng mô hình và chia lưới thể hiện trên hình 3.15 và hình 3.16. 
 73 
 Hình 3.15. Xây dựng mô hình bộ thu NLMT 25 ống 
 Hình 3.16. Chia lưới mô hình bộ thu NLMT 25 ống 
 Để thuận tiện cho việc đánh giá độ tin cậy kết quả mô phỏng bộ thu NLMT 
trên, một chế độ thí nghiệm đã được xây dựng. Trong chế độ thí nghiệm này, lưu 
lượng khối lượng nước qua bộ thu NLMT được giữ cố định 0,1 kg/s. Các thông số 
cần thiết lập trong mô hình mô phỏng như các giá trị nhiệt độ, cường độ bức xạ mặt 
trời được lấy từ số liệu thực nghiệm mà hệ thống đo ghi được (phụ lục 4). Các số 
liệu này cũng được xử lý thành dạng bảng thu gọn để tiện tính toán (bảng 3.5). Toàn 
bộ các thông số kể trên sẽ được nạp vào mô hình mô phỏng thông qua mô-đun 
CFX. 
 74 
 Bảng 3.5. Số liệu thực nghiệm của bộ thu NLMT không có bình chứa 
 o o 2
 STT Thời gian [s] tv [ C] tr [ C] I [W/m ] 
 1 0 38,42 44,29 871,28 
 2 300 38,59 44,37 859,79 
 3 600 38,51 44,29 873,33 
 4 900 38,49 44,38 877,41 
 5 1200 38,56 44,49 860,47 
 6 1500 38,67 44,47 865,55 
 7 1800 38,81 44,62 845,87 
 8 2100 38,81 44,63 868,00 
 9 2400 38,84 44,74 842,86 
 10 2700 39,03 44,76 844,47 
 11 3000 39,10 44,81 854,48 
 12 3300 39,14 44,81 821,50 
 13 3600 39,21 44,90 681,70 
 Hình 3.17. Thiết lập bộ giải cho mô hình mô phỏng 
 Để kiểm chứng mô phỏng bộ thu NLMT không có bình chứa nước nóng, 
thông số đầu vào được lựa chọn ở đây là nhiệt độ nước vào bộ thu và cường độ bức 
xạ trên mặt phẳng bộ thu từ hệ thống tự ghi số liệu như bảng 3.5. Thông số nhiệt độ 
nước đầu ra bộ thu giữa mô phỏng và thực nghiệm sẽ được kiểm chứng. Các thiết 
lập cho mô hình mô phỏng được tiến hành tương tự như mục 3.2.1 và được thể hiện 
 75 
trên hình 3.17. Kết quả mô phỏng được xử lý trên mô-đun CFX-Post như hình 3.18. 
Các giá trị nhiệt độ nước ra khỏi bộ thu theo thời gian thu được từ mô phỏng thể 
hiện trên bảng 3.6. 
 Hình 3.18. Kết quả mô phỏng bộ thu NLMT 25 ống 
 Bảng 3.6. Kết quả mô phỏng bộ thu NLMT 25 ống không có bình chứa 
 o
 STT Thời gian [s] tr [ C] 
 1 0 44,29 
 2 300 44,05 
 3 600 44,12 
 4 900 44,25 
 5 1200 44,39 
 6 1500 44,55 
 7 1800 44,60 
 8 2100 44,68 
 9 2400 44,81 
 10 2700 45,05 
 11 3000 45,2 
 12 3300 45,33 
 13 3600 45,45 
 b) Mô phỏng bộ thu NLMT của đề tài KC05.03/11-15 
 Bộ thu NLMT gồm 50 ống hấp thụ được kết nối với ống góp theo kiểu chữ H, 
mỗi bên có 25 ống. Nước chuyển động trong ống góp theo cơ chế tuần hoàn cưỡng 
 76 
bức nhờ bơm tuần hoàn. Dựa trên kích thước và vị trí lắp đặt bộ thu, một mô hình 
mô phỏng bộ thu NLMT đã được xây dựng, việc chia lưới mô hình để tính toán 
cũng đã được thực hiện, chi tiết được thể hiện trên hình 3.19. 
 Bảng 3.7. Số liệu thực nghiệm (thu gọn) trong mô phỏng bộ thu NLMT 
 o o 2
 Giờ Ngày tv [ C] tkk [ C] I [W/m ] 
 9:10 11/03/2014 44,96 28,66 662,83 
 9:20 11/03/2014 44,20 28,21 754,28 
 9:30 11/03/2014 45,01 27,94 816,84 
 9:40 11/03/2014 45,35 28,31 804,71 
 9:50 11/03/2014 45,80 28,77 814,01 
 10:00 11/03/2014 46,09 29,12 829,94 
 10:10 11/03/2014 46,38 28,80 834,02 
 10:20 11/03/2014 46,81 29,20 860,70 
 10:30 11/03/2014 47,25 29,46 872,54 
 10:40 11/03/2014 47,62 29,23 890,78 
 10:50 11/03/2014 47,17 30,02 932,60 
 11:00 11/03/2014 47,50 29,72 880,15 
 11:10 11/03/2014 48,60 29,70 946,84 
 11:20 11/03/2014 49,16 28,81 948,91 
 11:30 11/03/2014 49,63 28,56 951,63 
 11:40 11/03/2014 50,03 28,81 942,13 
 11:50 11/03/2014 50,46 29,01 935,75 
 12:00 11/03/2014 50,83 28,91 935,99 
 12:10 11/03/2014 51,39 28,80 935,19 
 12:20 11/03/2014 51,75 28,88 929,47 
 12:30 11/03/2014 51,33 28,63 923,10 
 12:40 11/03/2014 51,47 28,64 911,80 
 12:50 11/03/2014 52,76 28,91 903,84 
 13:00 11/03/2014 53,38 28,91 896,58 
 13:10 11/03/2014 53,91 28,56 880,37 
 13:20 11/03/2014 54,27 28,43 863,50 
 13:30 11/03/2014 54,75 28,14 841,88 
 13:40 11/03/2014 53,85 28,47 823,79 
 13:50 11/03/2014 54,75 28,14 798,71 
 14:00 11/03/2014 55,61 28,05 773,79 
 14:10 11/03/2014 56,12 27,98 742,41 
 14:20 11/03/2014 56,38 27,99 710,93 
 14:30 11/03/2014 56,80 28,00 679,63 
 14:40 11/03/2014 57,27 28,09 647,40 
 14:50 11/03/2014 57,54 27,96 616,87 
 15:00 11/03/2014 55,86 28,05 582,08 
 77 
 Sau khi chia lưới mô hình, việc thiết lập bộ giải cho mô hình sẽ được thực hiện 
(hình 3.20). Nhằm mục đích xây dựng hàm đặc tính dạng (2.58) cho bộ thu NLMT, 
nên mô hình mô phỏng được nạp vào các số liệu thực nghiệm thu được từ hệ thống 
đo như: thời gian, cường độ bức xạ trên mặt phẳng ngang, nhiệt độ nước vào bộ thu, 
nhiệt độ môi trường (phụ lục 5). Các số liệu thực nghiệm thu gọn được trình bày 
trong bảng 3.7. Việc xử lý và đưa các thông số trên vào mô hình mô phỏng cũng 
như đặt các thiết lập khác cho mô hình được tiến hành tương tự như mục 3.2.1. 
 Hình 3.19. Xây dựng và chia lưới mô hình mô phỏng bộ thu NLMT 50 ống 
 Hình 3.20. Thiết lập bộ giải cho mô hình mô phỏng bộ thu NLMT 50 ống 
 Kết quả mô phỏng sẽ được xử lý bằng mô-đun CFD-Post (hình 3.21). Từ kết 
quả mô phỏng ta sẽ xác định được nhiệt độ đầu ra của nước qua đó tính được năng 
suất nhiệt hữu ích của bộ thu. Kết hợp với các số liệu thực nghiệm về CĐBX và các 
 78 
nhiệt độ thu được từ hệ thống thí nghiệm, hàm đặc tính của bộ thu NLMT dạng 
(2.58) sẽ được xây dựng ở chương 3 trong mục 3.3.2. 
 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 
 Bộ thu NLMT kiểu ống thủy tinh chân không có kèm bình chứa nước nóng như 
đã mô phỏng ở phần 3.2.1 rất phổ biến trong các hộ gia đình ở Việt Nam. Các ống 
hấp thụ nhiệt, kiểu ống thủy tinh chân không 2 lớp có đường kính ngoài 58 mm sẽ 
được gắn trực tiếp vào bình chứa nước nóng. Tùy theo nhu cầu sử dụng nước nóng 
trong hộ gia đình, bình chứa nước nóng có thể tích từ 140 lít đến 300 lít với số 
lượng ống được chọn là 10 lít nước 1 ống. Các hãng sản xuất bộ thu NLMT nổi 
tiếng ở nước ta như Tân Á, Sơn Hà, Toàn Mỹ... đều áp dụng nguyên tắc trên và số 
lượng các bộ thu kiểu trên được bán ra ngoài thị trường là rất lớn. 
 Tuy nhiên, ở Việt Nam, chưa có một công bố nào về việc nghiên cứu các bộ thu 
kiểu trên. Vì vậy, trong mục này, một nghiên cứu mô phỏng hoạt động của một ống 
thủy tinh chân không để xác định hai thông số hoạt động quan trọng của nó là lưu 
lượng khối lượng nước tuần hoàn và lượng nhiệt hữu ích của ống sẽ được thực hiện. 
Nghiên cứu được thực hiện trong nhiều chế độ hoạt động của ống phụ thuộc vào các 
thông số hoạt động CĐBX do ống hấp thụ, nhiệt độ nước và góc chắn tia trực xạ (là 
góc tạo bởi hình chiếu của tia trực xạ trên mặt cắt ngang ống và đường thẳng vuông 
góc với tâm ống nằm trên mặt phẳng bộ thu) [57]. Các kết quả nghiên cứu là cơ sở 
để tính toán, thiết kế năng suất nhiệt của bộ thu NLMT nói trên cũng như tối ưu hóa 
thiết kế bình chứa nước nóng nhằm đảm bảo sự phân tầng nhiệt độ trong bình [25], 
[43], [48], [49]. 
 79 
- Xây dựng mô hình mô phỏng 
 Mô hình gồm một ống thủy tinh chân không dùng để thu NLMT, với kích 
thước như ống thật, gắn trực tiếp với một phần bình chứa nước nóng hình trụ nằm 
ngang. Ống thủy tinh chân không gồm 2 lớp kính với lớp bên trong có đường kính 
ngoài 47 mm, dày 1,6 mm và chiều dài 1800 mm. Phần bình chứa hình trụ nằm 
ngang được mô phỏng có đường kính 360 mm và dài 80 mm. Ưu điểm của việc mô 
phỏng một ống thủy tinh chân không so với việc mô phỏng cả bộ thu là vùng tính 
toán mô phỏng nhỏ, giúp việc xây dựng mô hình, chia lưới chi tiết hơn và giảm thời 
gian tính toán của máy tính. 
 Mô hình đã được xây dựng và chia lưới, chi tiết thể hiện trên hình 3.21. Lưới 
được chia và điều khiển theo cả bề mặt và thể tích. Mô hình sau khi chia lưới có 
124060 nút với 466625 phần tử. 
 Hình 3.22. Chia lưới mô hình mô phỏng 
 Các thiết lập về điều kiện biên và điều kiện làm việc cũng được thực hiện 
tương tự như phần mô phỏng bộ thu NLMT. Chi tiết việc thiết lập điều kiện biên 
cho mô hình thể hiện trên hình 3.23. 
 Hình 3.23. Thiết lập các điều kiện biên cho mô hình 
 Theo hình 3.23, bức xạ chiếu tới ống chân không được một nửa diện tích của bề 
mặt ống tiếp nhận tùy theo góc chắn tia trực xạ ξ [o]. CĐBX do ống hấp thụ (trên 
 80 
phần diện tích nhận bức xạ) là G [W/m2]. Tuy nhiên, trên toàn bộ ống có tổn thất 
 2 2
nhiệt ra môi trường qtt [W/m ] phụ thuộc vào hệ số tổn thất nhiệt Utt [W/m K], nhiệt 
 o o
độ trung bình của bề mặt ống t [ C] và nhiệt độ môi trường tkk [ C]. Do đó, trên diện 
tích nhận bức xạ của bề mặt ống, điều kiện biên là mật độ dòng nhiệt q [W/m2] 
được xác định bằng CĐBX do ống hấp thụ trừ đi mật độ dòng nhiệt tổn thất. Phần 
diện tích còn lại của ống, điều kiện biên là mật độ dòng nhiệt tổn thất qtt [57]. 
 Các chế độ hoạt động của ống chân không thu NLMT được khảo sát phụ thuộc 
vào nhiệt độ nước trong bình tnn, nhiệt độ môi trường tkk, CĐBX do ống hấp thụ G 
và góc chắn tia trực xạ . Nhiệt độ nước khi bắt đầu chạy mô phỏng tnn,bd được chọn 
là 30 oC. Theo thời gian, do nhận năng lượng từ bức xạ mặt trời, nhiệt độ nước này 
sẽ tăng dần lên. Các chế độ mô phỏng được dừng khi nhiệt độ nước đạt 60 oC. Các 
thông số khác trong từng chế độ mô phỏng có thể tham khảo ở bảng 3.8. Ở nước ta, 
cường độ bức xạ toàn phần đạt giá trị cực đại khoảng 1000 W/m2 [2], do đó CĐBX 
do ống hấp thụ, G, đạt giá trị cực đại khoảng 750 W/m2. 
 Bảng 3.8. Giá trị các thông số hoạt động trong mô phỏng 
 Chế độ o G [W/m2]  [o] o
 tnn,bd [ C] tkk [ C] 
 1 30 450 90 30 
 2 30 600 90 30 
 3 30 750 90 30 
 4 30 600 45 30 
 Kết thúc quá trình chạy mô phỏng, sử dụng mô-đun CFX-Post để xử lý, ta thu 
được một số kết quả như: phân bố nhiệt độ trong mô hình (hình 3.24), phân bố vận tốc 
của nước tại mặt cắt dọc theo tâm ống (hình 3.25) hay phân bố vận tốc của nước tại 
miệng ống (hình 3.26). 
 Hình 3.24. Phân bố nhiệt độ trong mô Hình 3.25. Phân bố vận tốc của nước tại 
 hình mặt cắt dọc theo tâm ống 
 81 
 Bằng việc kết hợp các số liệu thu được từ kết quả mô phỏng CFD với các 
công thức mô tả hoạt động của bộ thu (2.50 ÷ 2.68), luận án đã xác định được lưu 
lượng khối lượng nước tuần hoàn qua ống thủy tinh chân không và lượng nhiệt hữu 
ích mà ống thủy tinh chân không nhận được. Chi tiết các kết quả này nghiên cứu 
trên cho từng trường hợp mô phỏng sẽ được trình bày và bàn luận trong chương 4. 
 Hình 3.26. Phân bố vận tốc của nước tại miệng ống 
3.3. Xây dựng phần mềm mô phỏng hệ thống NNMTBN 
 Theo phần cơ sở lý thuyết đã trình bày trong chương 2, để nâng cao chất 
lượng và giảm thời gian tính toán khi mô phỏng hệ thống NNMTBN thì mô hình 
mô phỏng được lựa chọn là sử dụng bình chứa nước nóng làm trung tâm. Với việc 
sử dụng các hàm đặc tính bơm nhiệt dạng (2.39) và đặc tính của bộ thu NLMT 
(2.58) thì việc mô phỏng hệ thống vẫn thể hiện được các yếu tố đặc trưng của bơm 
nhiệt và NLMT. Việc xây dựng mô phỏng hệ thống NNMTBN được tiến hành với 2 
hệ thống có gắn thiết bị thí nghiệm (được trình bày trong chương 4) là hệ thống có 
 3 3
bình chứa 30 m thuộc đề tài KC05.03/11-15 (gọi tắt là hệ thống NNMTBN 30 m ) 
và hệ thống thí nghiệm mới được xây dựng tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 
với bình chứa 250 lít (gọi tắt là hệ thống NNNLMT). 
 Để mô phỏng hệ thống NNMTBN đầu tiên phải xác định được các hàm đặc 
tính bơm nhiệt dạng (2.39) và đặc tính của bộ thu NLMT (2.58). Việc này đóng vai 
trò quan trọng trong việc mô phỏng hệ thống. 
3.3.1. Xác định hàm đặc tính của bơm nhiệt 
 Sử dụng phần mềm mô phỏng đã được xây dựng để tính toán, dễ dàng xác 
định được giá trị năng suất nhiệt của bơm nhiệt theo nhiệt độ không khí vào TBBH 
 82 
và nhiệt độ nước vào TBNT. Tổng hợp các giá trị tính toán này ta được bảng 3.9. 
Để xác định các hệ số trong phương trình (2.39), biện pháp đơn giản mà vẫn đảm 
bảo độ chính xác là sử dụng phần mềm xây dựng hàm toán học Table Curve 3D. 
Kết quả thu được hàm đặc tính năng suất nhiệt của bơm nhiệt có dạng sau: 
 22
Qbn 12,56 0,3765 t kkv,,,,,, 0,0061 t nv 0,002632 t kkv 0,0005 t nv 0,0008075 t kkvnv t (3.1) 
 Bảng 3.9. Kết quả mô phỏng công suất gia nhiệt của bơm nhiệt 
 tkk,v tn,v Qbn tkk,v tn,v Qbn tkk,v tn,v Qbn 
 [oC] [oC] [kW] [oC] [oC] kW] [oC] [oC] [kW] 
 15 30 18,16 25 30 22,73 30 35 24,95 
 15 31 18,12 25 31 22,68 30 36 24,9 
 15 32 18,08 25 32 22,64 30 37 24,85 
 15 33 18,04 25 33 22,59 30 38 24,79 
 15 34 18 25 34 22,54 30 39 24,74 
 15 35 17,96 25 35 22,5 30 40 24,68 
 15 36 17,92 25 36 22,45 30 41 24,62 
 15 37 17,88 25 37 22,4 30 42 24,57 
 15 38 17,83 25 38 22,35 30 43 24,5 
 15 39 17,79 25 39 22,29 30 44 24,44 
 15 40 17,74 25 40 22,24 30 45 24,38 
 15 41 17,69 25 41 22,19 30 46 24,31 
 15 42 17,64 25 42 22,13 30 47 24,25 
 15 43 17,59 25 43 22,07 30 48 24,18 
 15 44 17,54 25 44 22,02 30 49 24,11 
 15 45 17,49 25 45 21,96 30 50 24,04 
 15 46 17,44 25 46 21,9 30 51 23,97 
 15 47 17,39 25 47 21,83 30 52 23,89 
 15 48 17,33 25 48 21,77 30 53 23,82 
 15 49 17,28 25 49 21,71 30 54 23,74 
 15 50 17,22 25 50 21,64 30 55 23,66 
 15 51 17,16 25 51 21,57 
 15 52 17,11 25 52 21,5 
 15 53 17,05 25 53 21,43 
 15 54 16,98 25 54 21,36 
 15 55 16,92 25 55 21,29 
3.3.2. Xác định hàm đặc tính của bộ thu NLMT 
 Tiến hành xử lý các số liệu thực nghiệm thu được trong quá trình hoạt động của 
hệ thống NNMTBN 30 m3 ở Nha Trang (thuộc đề tài KC.05.03/11-15) và xử lý kết 
quả mô phỏng bộ thu NLMT được xây dựng ở mục 3.2.2 (b), thu được bảng thông 
số giúp tính toán hàm đặc tính của bộ thu NLMT như sau (bảng 3.10). 
 83 
 Bảng 3.10. Các thông số tính toán hàm đặc tính đặc tính của bộ thu NLMT 
 tv tkk I Fbt m tr,mp Δtm Qu 
 Giờ Ngày ηbt 
 [oC] [oC] [W/m2] [m2] [kg/s] [oC] [Km2/W] [kW] 
 9:10 11/03/2014 44,96 28,66 662,83 6,63 0,10 51,22 0,0246 2,62 0,60 
 9:20 11/03/2014 44,20 28,21 754,28 6,63 0,10 50,92 0,0212 2,81 0,56 
 9:30 11/03/2014 45,01 27,94 816,84 6,63 0,10 51,68 0,0209 2,79 0,52 
 9:40 11/03/2014 45,35 28,31 804,71 6,63 0,10 52,18 0,0212 2,86 0,54 
 9:50 11/03/2014 45,80 28,77 814,01 6,63 0,10 52,87 0,0209 2,96 0,55 
10:00 11/03/2014 46,09 29,12 829,94 6,63 0,10 53,39 0,0205 3,06 0,56 
10:10 11/03/2014 46,38 28,80 834,02 6,63 0,10 53,88 0,0211 3,14 0,57 
10:20 11/03/2014 46,81 29,20 860,70 6,63 0,10 54,39 0,0205 3,17 0,56 
10:30 11/03/2014 47,25 29,46 872,54 6,63 0,10 54,95 0,0204 3,22 0,56 
10:40 11/03/2014 47,62 29,23 890,78 6,63 0,10 55,54 0,0206 3,32 0,56 
10:50 11/03/2014 47,17 30,02 932,60 6,63 0,10 56,00 0,0184 3,70 0,60 
11:00 11/03/2014 47,50 29,72 880,15 6,63 0,10 56,12 0,0202 3,61 0,62 
11:10 11/03/2014 48,60 29,70 946,84 6,63 0,10 56,56 0,0200 3,33 0,53 
11:20 11/03/2014 49,16 28,81 948,91 6,63 0,10 57,02 0,0214 3,29 0,52 
11:30 11/03/2014 49,63 28,56 951,63 6,63 0,10 57,66 0,0221 3,36 0,53 
11:40 11/03/2014 50,03 28,81 942,13 6,63 0,10 58,22 0,0225 3,43 0,55 
11:50 11/03/2014 50,46 29,01 935,75 6,63 0,10 59,02 0,0229 3,58 0,58 
12:00 11/03/2014 50,83 28,91 935,99 6,63 0,10 59,11 0,0234 3,47 0,56 
12:10 11/03/2014 51,39 28,80 935,19 6,63 0,10 59,63 0,0241 3,45 0,56 
12:20 11/03/2014 51,75 28,88 929,47 6,63 0,10 59,89 0,0246 3,41 0,55 
12:30 11/03/2014 51,33 28,63 923,10 6,63 0,10 59,65 0,0246 3,48 0,57 
12:40 11/03/2014 51,47 28,64 911,80 6,63 0,10 59,89 0,0250 3,52 0,58 
12:50 11/03/2014 52,76 28,91 903,84 6,63 0,10 60,31 0,0264 3,16 0,53 
13:00 11/03/2014 53,38 28,91 896,58 6,63 0,10 61,13 0,0273 3,24 0,55 
13:10 11/03/2014 53,91 28,56 880,37 6,63 0,10 61,63 0,0288 3,23 0,55 
13:20 11/03/2014 54,27 28,43 863,50 6,63 0,10 62,05 0,0299 3,26 0,57 
13:30 11/03/2014 54,75 28,14 841,88 6,63 0,10 62,56 0,0316 3,27 0,59 
13:40 11/03/2014 53,85 28,47 823,79 6,63 0,10 61,55 0,0308 3,22 0,59 
13:50 11/03/2014 54,75 28,14 798,71 6,63 0,10 62,19 0,0333 3,11 0,59 
14:00 11/03/2014 55,61 28,05 773,79 6,63 0,10 62,66 0,0356 2,95 0,58 
14:10 11/03/2014 56,12 27,98 742,41 6,63 0,10 62,82 0,0379 2,80 0,57 
14:20 11/03/2014 56,38 27,99 710,93 6,63 0,10 62,86 0,0399 2,71 0,58 
14:30 11/03/2014 56,80 28,00 679,63 6,63 0,10 63,02 0,0424 2,60 0,58 
14:40 11/03/2014 57,27 28,09 647,40 6,63 0,10 63,05 0,0451 2,42 0,56 
14:50 11/03/2014 57,54 27,96 616,87 6,63 0,10 63,15 0,0479 2,35 0,57 
15:00 11/03/2014 55,86 28,05 582,08 6,63 0,10 61,07 0,0478 2,18 0,57 
15:10 11/03/2014 56,99 28,11 546,71 6,63 0,10 61,36 0,0528 1,83 0,50 
15:20 11/03/2014 58,05 28,27 509,23 6,63 0,10 61,96 0,0585 1,64 0,48 
15:30 11/03/2014 58,42 28,32 470,75 6,63 0,10 62,10 0,0639 1,54 0,49 
15:40 11/03/2014 58,63 27,87 433,98 6,63 0,10 61,96 0,0709 1,39 0,48 
15:50 11/03/2014 58,85 27,81 393,96 6,63 0,10 61,85 0,0788 1,26 0,48 
 84 
 Sử dụng các số liệu trong bảng trên để tính toán, hiệu suất của bộ thu NLMT đã 
 được xác định theo công thức sau: 
 tt 
  0,5913 1,1651 n, v kk (3.2) 
 bt I
 Từ đó hàm đặc tính năng suất nhiệt hữu ích của bộ thu được xác định bởi 
công thức: 
 ttn, v kk
 QFIbt bt 0,5913 1,1651 (3.3) 
 I
3.3.3. Xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống NNMTBN 30 m3 
a. Xây dựng và chia lưới mô hình mô phỏng 
 Hình 3.27. Xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống NNMTBN 
 Đối tượng được mô phỏng là một bình chứa nước nóng dạng hình trụ đặt 
nằm ngang. Bình có chiều dài 7900 mm, đường kính 2200 mm. Lớp bên trong bình 
là inox có chiều dày 1 mm, bên ngoài bình là lớp cách nhiệt Polyurethane (PU) dày 
90 mm. Bình có đường vào của nước lạnh, đường ra của nước nóng sử dụng, đường 
nước từ bình đến bộ thu NLMT, bơm nhiệt và quay trở về bình (chi tiết các đường 
nước này được thể hiện trên hình 3.29). Nước tuần hoàn qua bộ thu NLMT được lấy 
ra từ phía đáy bình và đưa về phía đỉnh bình nhằm duy trì sự phân tầng trong bình 
chứa nước nóng và nâng cao hiệu suất bộ thu [55]. Trong bình chứa 30 m2, nước 
không được điền đầy thể tích của bình. Độ cao mức nước trong bình được duy trì là 
1650 mm (phần màu xanh) như trên hình 3.27. 
 Việc xây dựng mô hình mô phỏng và chia lưới được thực hiện bằng mô-đun 
ICEM-CFD. Chi tiết việc xây dựng mô hình mô phỏng bình chứa nước nóng được 
thể hiện trên hình 3.27. 
 85 
b. Thiết lập bộ giải cho mô hình mô phỏng 
 Chi tiết các thông số vào ra trong mô hình mô phỏng hệ thống NNMTBN 
được thể hiện trên hình 3