Nghiên cứu xác định công suất và hiệu suất của một hệ thống đun nước nóng dùng năng lượng mặt trời bằng thực nghiệm

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
 SỐ 9 tháng 10 - 2015 
24
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT VÀ HIỆU SUẤT 
 CỦA MỘT HỆ THỐNG ĐUN NƯỚC NÓNG 
DÙNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI BẰNG THỰC NGHIỆM 
AN EXPERIMENTAL STUDY ON THERMAL POWER AND PERFORMANCE 
OF A SOLAR WATER HEATING SYSTEM 
Nguyễn Quốc Uy 
Trường Đại học Điện lực 
Tóm tắt: 
Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu thực nghiệm để xác định công suất và hiệu suất của một hệ 
thống đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời đặt tại thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa. Mục 
đích của nghiên cứu là cung cấp cho người đọc số liệu đánh giá công suất và hiệu suất tại thực địa 
của một mẫu bộ thu năng lượng mặt trời kiểu ống thủy tinh chân không đang sử dụng ở Việt Nam. 
Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu suất thực tế đo được nhỏ hơn so với các kết quả đã được công 
bố đối với bộ thu cùng loại và là cơ sở tham khảo định hướng cho các tính toán thiết kế cũng như 
tính toán kiểm tra các hệ thống bộ thu tương tự. 
Từ khóa: 
Bộ thu năng lượng mặt trời kiểu ống chân không, hiệu suất nhiệt. 
Abstract: 
This article presents results of an experimental study on thermal power and performance of a solar 
water heating system located in Nha Trang City, Khanh Hoa Province. The aim of this study is to 
provide data for evaluation of thermal power and performance of a glass vacuum tube solar 
collector in Vietnam. The test results revealed that measured performances are smaller than the 
published results for the same class of collectors and will be reference bases for design and test 
calculations of similar systems. 
Keywords: 
Evacuated tube solar collector, thermal performance. 
1. ĐẶT VẤN ĐỀ1 
Ngày nhận bài: 12/08/2015; Ngày chấp nhận: 
20/08/2015; Phản biện: PGS.TS. Phạm Văn Trí. 
Để đối phó với tình hình ngày càng cạn 
kiệt nguồn năng lượng hóa thạch và biến 
đổi khí hậu ảnh hưởng xấu đến môi 
trường thì việc sử dụng các nguồn năng 
lượng tái tạo là yêu cầu cấp bách. Trong 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
SỐ 9 tháng 10 - 2015 
25
số các nguồn năng lượng tái tạo thì năng 
lượng mặt trời (NLMT) là nguồn có triển 
vọng hơn cả và ngày càng được khai thác 
sử dụng nhiều hơn. NLMT có thể sử 
dụng để sản xuất điện năng hoặc để cung 
cấp nhiệt cho nhiều ứng dụng khác nhau, 
trong đó đun nước nóng là một ứng dụng 
phổ biến hiện nay. Việc đun nước nóng 
bằng NLMT được thực hiện trong các hệ 
thống thiết bị chuyên dụng mà trong các 
hệ thống này thì bộ thu NLMT là bộ 
phận quan trọng nhất. Bộ thu NLMT ở 
đây là thiết bị chuyển đổi bức xạ mặt trời 
thành nhiệt năng đun nước nóng lên, 
cung cấp cho nhu cầu sử dụng trong sinh 
hoạt dân dụng cũng như cho nhiều quá 
trình công nghệ đặc thù. Có nhiều kiểu 
bộ thu NLMT được sử dụng trong thực 
tế, nhưng phổ biến là kiểu tấm phẳng và 
kiểu ống thủy tinh chân không. Bộ thu 
kiểu ống thủy tinh chân không là kiểu 
được sử dụng phổ biến ở nhiều nước, đặc 
biệt là Trung Quốc và Việt Nam vì có 
nhiều ưu điểm đã được kiểm chứng qua 
thực tiễn như cấu tạo đơn giản, dễ lắp 
đặt, bảo trì, sửa chữa, đồng thời có giá 
thành hợp lý với hiệu quả sử dụng cao. 
Khi tính toán thiết kế cũng như tính toán 
kiểm tra hiệu quả làm việc của các hệ 
thống thiết bị đun nước nóng bằng 
NLMT thì việc xác định các đặc tính bộ 
thu như công suất, hiệu suất là yêu cầu 
bắt buộc. Cho đến nay đã có rất nhiều 
nghiên cứu về bộ thu NLMT kiểu này 
bằng lý thuyết cũng như thực nghiệm của 
nhiều tác giả trong và ngoài nước. 
Ở trong nước, tác giả Nguyễn Quân [1] 
đề xuất phương pháp thực nghiệm để 
nghiên cứu xác định các thông số đặc 
trưng của bộ thu kiểu tấm phẳng. Tác giả 
Hà Đăng Trung [2] nghiên cứu thực 
nghiệm hiệu quả của bộ thu NLMT kiểu 
hộp phẳng mỏng có cánh bên trong. Việc 
chế tạo, thử nghiệm và đánh giá hiệu suất 
của bộ thu NLMT kiểu ống thủy tinh 
chân không sử dụng ống nhiệt đã được 
thực hiện bởi nhóm tác giả Hoàng An 
Quốc và các cộng sự [3]. Tác giả Lê Chí 
Hiệp và các cộng sự [4] đánh giá khả 
năng cấp nhiệt của các bộ thu NLMT sử 
dụng ống nhiệt thông qua việc đánh giá 
hiệu suất bộ thu bằng thực nghiệm. 
Nhóm tác giả Hoàng An Quốc và các 
cộng sự [5] đã xây dựng phần mềm để 
xác định hiệu suất bộ thu NLMT kiểu 
ống thuỷ tinh chân không sử dụng ống 
nhiệt. Tác giả Nguyễn Nguyên An [6] 
xây dựng hệ thống cung cấp nước nóng 
kết hợp bộ thu NLMT và bơm nhiệt để 
đáp ứng nhu cầu nước nóng cho các hộ 
gia đình. 
Trên thế giới, thời gian gần đây đã có 
nhiều tác giả nghiên cứu, đánh giá hiệu 
suất bộ thu cả bằng lý thuyết lẫn thực 
nghiệm. Một số nghiên cứu điển hình 
như C.H. Bae và các cộng sự [8] nghiên 
cứu hiệu suất nhiệt của hệ thống đun 
nước nóng dùng bộ thu kiểu ống chân 
không với ống nhiệt có xẻ rãnh đặt tại 
Jinju, Hàn Quốc. I. Budihardjo và G.L. 
Morrison [9] đánh giá hiệu suất các thiết 
bị đun nước nóng bằng NLMT bằng cách 
đo thực nghiệm trên hai hệ thống thiết bị 
dùng bộ thu tấm phẳng và bộ thu ống 
thủy tinh chân không sử dụng tấm phản 
xạ đặt tại Sydney, Australia. Phân tích 
bằng thực nghiệm hiệu suất nhiệt của các 
bộ thu NLMT kiểu tấm phẳng và 
kiểu ống thủy tinh chân không đặt tại 
Đại học Padova, Ý được thực hiện bởi 
E. Zambolin và D. Del Col [10]. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
 SỐ 9 tháng 10 - 2015 
26
Runsheng Tang và các cộng sự [11] 
nghiên cứu ảnh hưởng của góc nghiêng 
đến hiệu suất bộ thu NLMT kiểu ống 
thủy tinh chân không đặt tại Vân Nam, 
Trung Quốc. Tin-Tai Chow và các cộng 
sự [12] đánh giá hiệu suất của các hệ 
thống đun nước nóng bằng NLMT kiểu 
ống thủy tinh chân không và kiểu ống 
thủy tinh chân không có sử dụng ống 
nhiệt bằng mô phỏng số và bằng thực 
nghiệm ở Hong Kong. Kết quả cho thấy 
hiệu suất bộ thu kiểu ống nhiệt cao hơn 
chút ít nhưng thời gian thu hồi vốn thì 
bằng nhau. Xinyu Zhang và các cộng sự 
[13] kiểm tra bằng thực nghiệm hiệu suất 
của hơn 1000 hệ thống thiết bị đun nước 
nóng gia dụng bằng NLMT kiểu ống 
thủy tinh chân không theo các tiêu chuẩn 
của Trung Quốc. 
Việc nghiên cứu đánh giá các đặc tính cơ 
bản của bộ thu NLMT như công suất, 
hiệu suất đã và vẫn được nhiều tác giả 
quan tâm thực hiện. Các công ty sản xuất 
ống thủy tinh chân không cũng như các 
công ty sản xuất thiết bị đun nước nóng 
bằng NLMT, khi đưa sản phẩm ra thị 
trường thông thường có công bố một số 
đặc tính kỹ thuật của chúng, trong đó có 
công suất, hiệu suất. Tuy nhiên vấn đề 
đặt ra là: khi lắp đặt một hệ thống bộ thu 
NLMT cụ thể ở một địa điểm nhất định 
trong điều kiện Việt Nam (bao gồm điều 
kiện khí hậu cũng như các điều kiện kỹ 
thuật và kinh tế như chất lượng ống thủy 
tinh nhập ngoại được cung cấp trên thị 
trường, trình độ và trang thiết bị chế tạo, 
lắp đặt, thiết bị đo đạc...) thì công suất, 
hiệu suất của hệ thống sẽ như thế nào, có 
sai khác nhiều so với công bố của nhà 
sản xuất hay không? Cơ sở nào sẽ giúp 
ích cho việc định hướng thiết kế chế tạo 
cũng như tính toán kiểm tra các hệ thống 
thiết bị bộ thu như vậy? Vì thế việc 
nghiên cứu thực nghiệm, đánh giá công 
suất, hiệu suất của một hệ thống sử dụng 
bộ thu NLMT kiểu ống thủy tinh chân 
không trong điều kiện nước ta để có 
được số liệu thực tế định hướng cho việc 
thiết kế chế tạo hay thiết kế kiểm tra là 
yêu cầu cần thiết. 
2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 
Công suất nhiệt của bộ thu NLMT là 
năng lượng hữu ích mà bộ thu nhận được 
trong 1 giây. Công suất nhiệt được xác 
định bằng hiệu của bức xạ nhiệt mà bộ 
thu hấp thụ được và tổng tổn thất nhiệt từ 
bộ thu ra môi trường (tính trong 1 giây). 
Do nhiệt độ của bộ thu lớn hơn nhiệt độ 
môi trường nên luôn có sự truyền nhiệt 
bằng đối lưu và bức xạ từ bộ thu ra môi 
trường xung quanh. Vì vậy, tổng tổn thất 
nhiệt này có thể được tính bằng tích của 
hệ số tổn thất nhiệt toàn phần của bộ thu 
với chênh lệch giữa nhiệt độ trung bình 
bề mặt bộ thu và nhiệt độ môi trường. Do 
đó, công suất nhiệt của bộ thu được xác 
định như sau [7]: 
 amLCCu ttUASAQ   (1)
Trong công thức này, AC là diện tích bề 
mặt hấp thụ của bộ thu, S là năng lượng 
bức xạ được hấp thụ trên 1 m2 mặt phẳng 
bộ thu trong 1 giây, UL là hệ số tổn thất 
nhiệt toàn phần của bộ thu, ta là nhiệt độ 
môi trường, tm là nhiệt độ trung bình bề 
mặt của bộ thu. Tuy nhiên, theo [1], [7] 
vì nhiệt độ trung bình của bề mặt bộ thu 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
SỐ 9 tháng 10 - 2015 
27
khó đo hoặc khó xác định bằng giải tích 
nên để thuận tiện hơn, người ta đưa ra hệ 
số nhận nhiệt FR là tỉ số giữa năng lượng 
hữu ích thực của bộ thu và năng lượng 
hữu ích cực đại đạt được khi toàn bộ bề 
mặt hấp thụ của bộ thu có nhiệt độ đồng 
đều và bằng nhiệt độ nước đi vào bộ thu 
(tương đương với hiệu suất của thiết bị 
trao đổi nhiệt truyền thống): 
  afiLC
fifop
R
ttUSA
ttCm
F
  
 
.
 (2) 
Thay   TGS 
và xác định công 
suất bộ thu theo hệ số nhận nhiệt và nhiệt 
độ nước vào: 
  afiLTRCu ttUGFAQ    
(3) 
Trong đó GT là cường độ bức xạ toàn 
phần tính trên mặt phẳng nghiêng lắp đặt 
bộ thu, .  là tích số truyền - hấp thụ 
của tia bức xạ, 
m là lưu lượng khối 
lượng của nước qua bộ thu, Cp là nhiệt 
dung riêng của nước, tfi và tfo tương ứng 
là nhiệt độ nước đi vào và đi ra khỏi 
bộ thu. 
Hiệu suất bộ thu NLMT cũng giống như 
các khái niệm hiệu suất nói chung, được 
xác định bằng tỉ số giữa phần năng lượng 
hữu ích thu được so với tổng năng lượng 
đưa đến bộ thu: 
TC
u
GA
Q

 h (4) 
Thay (3) vào (4), hiệu suất bộ thu sẽ 
được biểu diễn ở dạng khác: 
T
afi
LRR
G
tt
UFF
 h .
(5) 
Như vậy hiệu suất bộ thu là hàm số của 
biến độc lập 
T
afi
G
tt
T * (còn được 
gọi là chênh lệch nhiệt độ đơn vị). Ở chế 
độ ổn định, nếu xem các thành phần 
 LR UF , . ,  là các hằng số thì hiệu 
suất là hàm bậc nhất và điểm cắt trục 
tung chính là tích số  .RF , đạt được 
khi bộ thu không có tổn thất nhiệt (nhiệt 
độ chất lỏng đi vào bộ thu bằng nhiệt độ 
môi trường), còn thành phần LRUF là độ 
dốc của đường hiệu suất. Các đại lượng 
này còn được gọi là thông số đặc trưng 
hay đặc tính của bộ thu. Thực chất các 
đại lượng này không phải hằng số nên 
các điểm thực nghiệm (giá trị hiệu suất 
tức thời) sẽ không nằm trên 1 đường 
thẳng mà phân bố rải rác. Khi coi hệ số 
tổn thất nhiệt toàn phần UL phụ thuộc 
nhiệt độ theo quan hệ bậc nhất thì ta 
sẽ biểu diễn hiệu suất theo hàm bậc hai 
của T*: 
 2*2*10 TGaTa T   hh (6) 
Để tính toán hiệu suất theo công thức (6) 
thì cần xác định các hệ số 210 , , aah . 
Điều này sẽ được thực hiện bằng cách 
hồi quy các điểm đo thực nghiệm hiệu 
suất tức thời trên đồ thị. Các giá trị thực 
nghiệm hiệu suất tức thời được tính theo 
công thức (7): 
TC
fifop
GA
ttCm

 
h
 (7) 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
 SỐ 9 tháng 10 - 2015 
28
Trên cơ sở công thức (7), thông qua thực 
nghiệm đo lưu lượng nước, nhiệt độ 
nước vào và ra khỏi bộ thu, tổng xạ trên 
mặt phẳng bộ thu thì sẽ xác định được 
công suất và hiệu suất tức thời của 
bộ thu. 
Lưu ý rằng tổng xạ GT trên mặt phẳng bộ 
thu có thể đo trực tiếp được, nhưng để sử 
dụng cho tính toán ở các góc nghiêng 
khác nhau, ở đây chúng tôi đo trên mặt 
phẳng ngang Gg, sau đó dùng công thức 
chuyển đổi [6], [7]: 
rgdgbgT RGRGRGG 3.07.0
(8) 
Các hệ số chuyển đổi bức xạ được xác 
định: 
  
  
sinsincoscoscos
sinsincoscoscos
 
  
 bR
 (9a) 
2
cos1  
 dR (9b) 
2
cos1
2.0
 
 rR (9c) 
Góc lệch được xác định bằng: 
365
360
284sin45.23 n
(9d) 
3. MÔ TẢ HỆ THỐNG THIẾT BỊ 
THỰC NGHIỆM 
Hệ thống đun nước nóng bằng NLMT 
nghiên cứu ở đây được cấu thành từ 27 
bộ thu kiểu ống thủy tinh chân không 
loại công nghiệp, được chia làm 2 nhánh 
với số lượng bộ thu trong mỗi nhánh 
tương ứng là 18 và 9. Nước nóng từ hai 
nhánh này được đưa về bình chứa có thể 
tích 30 m3. Khi không có bức xạ mặt trời 
hoặc khi bức xạ mặt trời không đủ thì sẽ 
dùng kết hợp với bơm nhiệt để đun nước 
nóng. Sơ đồ nguyên lý hệ thống và bố trí 
thiết bị được thể hiện trên hình 1 và 
hình 2. 
Hình 1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống thiết bị thực nghiệm 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
SỐ 9 tháng 10 - 2015 
29
Hình 2. Sơ đồ bố trí bộ thu của hệ thống 
Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của hệ thống bộ thu NLMT được trình bày trong bảng 1. 
Bảng 1. Thông số cơ bản của hệ thống bộ thu NLMT 
TT Thông số kỹ thuật Giá trị 
1 Số lượng bộ thu 27 
2 Kiểu bộ thu: kiểu xương cá 
3 Số lượng ống thủy tinh chân không trong 1 bộ thu 50 
4 Kích thước ống thủy tinh (đường kính trong/ngoài/chiều dài) 47/58/1800 mm 
5 Góc nghiêng của bộ thu =20o 
6 Góc vĩ độ lắp đặt bộ thu =12o 
Các đặc tính kỹ thuật của thiết bị đo được mô tả trong bảng 2. 
Bảng 2. Đặc tính kỹ thuật của thiết bị đo 
TT Loại thiết bị Ký hiệu Phạm vi đo Sai số Chức năng 
1 Đo nhiệt độ Pt100 ta 0÷100
oC 0,5 Đo nhiệt độ môi trường 
2 Đo nhiệt độ Pt100 tf (1÷11) 0÷100
oC 0,5 Đo nhiệt độ nước 
3 Đo BXMT Gg 0÷1800W/m
2 5% Đo cường độ BXMT 
4 Đo lưu lượng nước - 0÷999.99999 m3/h CCX1,0 Đo lưu lượng nước sử dụng 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
 SỐ 9 tháng 10 - 2015 
30
Các thiết bị đo được kết nối với hệ thống 
tự ghi số liệu cho phép ghi nhận sự thay 
đổi của các thông số làm việc với tần 
suất 10s/lần. Các số liệu này sau đó được 
ghi vào file Excel. Trên cơ sở xem xét, 
phân tích các ưu nhược điểm của các 
kiểu hệ thống đo tự ghi số liệu, chúng tôi 
đã đi đến quyết định sử dụng hệ thống 
dùng công nghệ AD converter và Digital 
logger tích hợp trong PLC. Các bộ AD 
converter được lựa chọn là 3 module mở 
rộng (Extension Module) có ký hiệu 
DVP-04AD dễ dàng tích hợp với module 
vi xử lý (Micro Processing Module) có 
ký hiệu DVP-14SS2, tất cả do hãng Delta 
sản xuất. Việc kết nối giữa các module 
được thực hiện hoàn toàn tự động thông 
qua các BUS kết nối tiêu chuẩn do hãng 
Delta thiết lập. Trên cơ sở các kết nối 
này, module vi xử lý DVP-14SS2 có thể 
vừa điều khiển toàn bộ hệ thống vừa 
giám sát sự thay đổi của tất cả các kênh 
dữ liệu Analog do các module mở rộng 
DVP-04AD cung cấp. Ngoài việc trang 
bị các module để đo và xử lý số liệu như 
đã nêu, trong hệ thống còn sử dụng màn 
hình cảm ứng HMI (model AS57-BSTD) 
có tích hợp chức năng tự động ghi tất cả 
các số liệu đo được ra các phương tiện kỹ 
thuật số thông dụng như thẻ nhớ SD hay 
USB. 
4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
Thông qua thực nghiệm, chúng tôi đã xác 
định được công suất nhiệt của hệ thống 
bộ thu ứng với nhiều giá trị chênh lệch 
nhiệt độ đơn vị ở nhiều thời điểm đo 
khác nhau trong tháng 3/2014. Các kết 
quả này được trình bày tóm tắt trên đồ thị 
hình 3. 
Hình 3. Công suất nhiệt của hệ thống bộ thu 
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.01 0.03 0.05 0.07 0.09
C
ôn
g 
su
ất
 n
h
iệ
t 
[k
W
]
T*=(tfi-ta)/GT [m
2.K/W]
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
SỐ 9 tháng 10 - 2015 
31
Từ các giá trị đo thực nghiệm và trên cơ 
sở các công thức đã trình bày ở trên, giá 
trị hiệu suất tức thời ở nhiều thời điểm đo 
khác nhau đã được xác định. Các kết quả 
này được trình bày tóm tắt trên đồ thị 
hình 4. 
Hình 4. Đường cong hiệu suất của bộ thu xác định bằng thực nghiệm 
Bằng việc hồi quy các giá trị đo thực 
nghiệm, ta có công thức tính hiệu suất của 
bộ thu: 
2
263.50822.1422.0 
T
afi
T
afi
G
tt
G
tt
h
 (10) 
Theo quy luật thông thường, khi độ chênh 
nhiệt độ giữa nước vào và môi trường 
tăng lên hoặc cường độ bức xạ giảm 
xuống, tức là chênh lệch nhiệt độ đơn vị 
T
afi
G
tt
T * tăng thì hiệu suất bộ thu 
phải giảm. Tuy nhiên công thức (10) lại 
có hệ số của phần bậc nhất không mang 
dấu âm như thường lệ nên có một số 
trường hợp hiệu suất tăng khi T* tăng. 
Giải thích sự bất thường này là do hệ 
thống đun nước nóng ở đây có sử dụng 
bơm nhiệt để duy trì nhiệt độ nước nóng 
trong bình chứa nên có thể vào các thời 
điểm đó afi tt tăng nhưng TG lại cũng 
tăng làm cho tổn thất nhiệt toàn phần UL 
của bộ thu giảm đi. 
So sánh đường hiệu suất xác định được 
bằng thực nghiệm với các đường hiệu 
suất chuẩn đã được công bố [6] thể hiện 
trên hình 5. 
Đường hiệu suất bộ thu được xác định 
bằng thực nghiệm có độ dốc khá giống 
với đường hiệu suất chuẩn công bố của bộ 
thu kiểu ống thủy tinh chân không, tuy 
nhiên nó nằm phía dưới, tức là giá trị hiệu 
suất thực nghiệm nhỏ hơn. So sánh cụ thể 
sai lệch tuyệt đối giữa hiệu suất đo thực 
nghiệm và hiệu suất chuẩn công bố của 
bộ thu ống thủy tinh chân không ở một số 
vị trí được trình bày trong bảng 3. 
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.015 0.030 0.045 0.060 0.075 0.090
H
iệ
u
 s
u
ấ
t 
h
T*=(tfi-ta)/GT [m
2.K/W]
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
 SỐ 9 tháng 10 - 2015 
32
Hình 5. So sánh đường hiệu suất thực nghiệm với các đường hiệu suất đã được công bố 
 Bộ thu không có vỏ bọc Bộ thu ống thủy tinh chân không 
 Bộ thu tấm phẳng không có lớp hấp 
thụ chọn lọc 
 Đường thực nghiệm 
 Bộ thu tấm phẳng 
Bảng 3. So sánh sai lệch 
TT 
T
afi
G
tt
T
 * Hiệu suất đo Hiệu suất chuẩn Sai lệch tuyệt đối 
1 0.01815 0.4385 0.6171 0.1786 
2 0.02010 0.4383 0.6151 0.1768 
3 0.02224 0.4377 0.6127 0.1750 
4 0.02605 0.4354 0.6085 0.1731 
5 0.03282 0.4277 0.6007 0.1730 
6 0.03926 0.4161 0.5930 0.1769 
7 0.04700 0.3966 0.5832 0.1866 
8 0.05708 0.3622 0.5697 0.2075 
9 0.06891 0.3089 0.5529 0.2440 
10 0.07640 0.2678 0.5416 0.2738 
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0.015 0.03 0.045 0.06 0.075 0.09
H
iệ
u
 s
u
ấ
t
h
T*=(tfi-ta)/GT [m
2.K/W]
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
SỐ 9 tháng 10 - 2015 
33
5. KẾT LUẬN 
Bài báo đã xác định được công suất nhiệt 
của hệ thống và xây dựng được đường 
hiệu suất bộ thu NLMT kiểu ống thủy 
tinh chân không tuần hoàn cưỡng bức có 
kích thước ống 47/58/1800 mm trên cơ 
sở số liệu thực nghiệm với hệ thống thiết 
bị đặt tại thành phố Nha Trang, tỉnh 
Khánh Hòa. Các số liệu thu thập được từ 
hệ thống thiết bị thực nghiệm đảm bảo độ 
chính xác yêu cầu trong thực tế kỹ thuật, 
là cơ sở tham khảo định hướng cho việc 
tính toán thiết kế hoặc tính toán kiểm tra 
các hệ thống đun nước nóng bằng NLMT 
kiểu tương tự. Trong tương lai, để cung 
cấp nguồn dữ liệu tham khảo phong phú 
hơn, chúng tôi sẽ tiến hành làm thực 
nghiệm và xác định đặc tính làm việc của 
các bộ thu sử dụng ống thủy tinh chân 
không có kích thước khác hiện có trên thị 
trường và lắp đặt ở một số địa phương 
khác nữa. 
Dựa trên nội dung bài báo, có thể xây 
dựng phương pháp đánh giá hệ thống 
tương tự áp dụng cho bất kỳ sản phẩm 
đun nước nóng bằng NLMT nào tại Việt 
Nam phù hợp với tình hình thực tế thị 
trường, trang thiết bị kỹ thuật, khả năng 
tài chính,... của chúng ta. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Nguyễn Quân, 1998. Phương pháp thực nghiệm xác định các đặc tính bộ thu năng lượng 
mặt trời. Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt, số 6/98, trang 9-11. 
[2] Hà Đăng Trung, 2002. Nghiên cứu hiệu quả của bộ thu năng lượng mặt trời kiểu hộp phẳng 
mỏng có cánh bên trong. Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt, số 11/2002, trang 16-19. 
[3] Hoàng An Quốc, Lê Chí Hiệp, Hoàng Dương Hùng, 2007. Chế tạo và thử nghiệm ống nhiệt 
mặt trời loại chân không trong điều kiện Việt Nam. Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt, số 
74*3/2007, trang 8-11. 
[4] Lê Chí Hiệp, Hoàng An Quốc, Hoàng Dương Hùng, 2009. Đánh giá khả năng cấp nhiệt của 
các Collector mặt trời kiểu ống nhiệt. Tạp chí Khoa học và Công nghệ nhiệt, số 87*05/2009, 
trang 5-7. 
[5] Hoàng An Quốc, Lê Chí Hiệp, Hoàng Dương Hùng, 2010. Xây dựng phần mềm tính toán các 
thông số đặc trưng của bộ thu năng lượng mặt trời kiểu ống nhiệt. Tạp chí Khoa học và 
Công nghệ nhiệt, số 91*01/2010, trang 19-22. 
[6] Nguyễn Nguyên An, 2013. Xây dựng hệ thống cung cấp nước nóng gia dụng kết hợp bộ thu 
năng lượng mặt trời và bơm nhiệt. Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số 1+2 (tháng 1+2/2013), 
trang 52-58. 
[7] John A. Duffie and William A. Beckman, 2006. Solar Engineering of Thermal Processes, Third 
Edition. John Willey & Sons. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
 SỐ 9 tháng 10 - 2015 
34
[8] C.H. Bae, C.H. Kang, K.T. Chung, J.S. Suh. Prediction of Thermal Performance of Hot Water 
System with a Concentric Evacuated Tube Solar Collector using Axially Grooved Heat Pipe. 
Proceedings of the 2006 WSEAS/IASME International Conference on Heat and Mass 
Transfer, Miami, Florida, USA, January 18-20, 2006 (pp50-55). 
[9] I. Budihardjo, G.L. Morrison, 2009. Performance of water-in-glass evacuated tube solar 
water heaters. Solar Energy 83 (2009) 49–56. 
[10] E. Zambolin, D. Del Col, 2010. Experimental analysis of thermal performance of flat plate 
and evacuated tube solar collectors in stationary standard and daily conditions. Solar Energy 
84 (2010) 1382–1396. 
[11] Runsheng Tang, Yuqin Yang, Wenfeng Gao, 2011. Comparative studies on thermal 
performance of water-in-glass evacuated tube solar water heaters with different collector tilt-
angles. Solar Energy 85 (2011) 1381–1389. 
[12] Tin-Tai Chow, Zhaoting Dong, Lok-Shun Chan, Kwong-Fai Fong, Yu Bai, 2011. Performance 
evaluation of evacuated tube solar domestic hot water systems in Hong Kong. Energy and 
Buildings 43 (2011) 3467–3474. 
[13] Xinyu Zhang, Shijun You, Wei Xu, Min Wang, Tao He, Xuejing Zheng, 2013. Experimental 
investigation of the higher coefficient of thermal performance for water-in-glass evacuated 
tube solar water heaters in China. Energy Conversion and Management 78 (2014) 386–392. 
Giới thiệu tác giả: 
Tác giả Nguyễn Quốc Uy tốt nghiệp Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 
chuyên ngành Nhiệt năm 1997. Hiện tại, tác giả là giảng viên Khoa Công 
nghệ năng lượng - Trường Đại học Điện lực. Các hướng nghiên cứu: quá 
trình cháy, truyền nhiệt công nghiệp, cung cấp nhiệt - lạnh, năng lượng 
tái tạo.