[CREATIVE SCIENCE PROJECTS] NƯỚC NÓNG CHO NGƯỜI THU NHẬP THẤP

PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TP BẮC GIANG TRƯỜNG THCS NGÔ SĨ LIÊN

BÁO CÁO DỰ ÁN CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT

ĐỀ TÀI

NƯỚC NÓNG CHO NGƯỜI THU NHẬP THẤP NHÓM THỰC HIỆN: 1. Nguyễn Tiến Cường

Nhóm trưởng

2. Lưu Toàn Thắng

Thành viên

NGƯỜI HƯỚNG DẪN:

Trần Văn Nin

Bắc Giang, ngày 15 tháng 11 năm 2015

1

I. PHẦN CHUNG 1. Lý do chọn đề tài Trong khi đa số nguồn cung cấp điện hiện nay của thế giới được tạo ra từ nhiên liệu hóa thạch như than, dầu và khí đốt, thì những nguồn năng lượng truyền thống này đang phải đối mặt với một số thách thức, bao gồm cả giá cả tăng cao, sự phụ thuộc vào nhập khẩu (đối với một số nước có nguồn nhiên liệu hạn chế), và cả những tác động xấu lên môi trường thể hiện qua sự biến đổi khí hậu gần đây.

Như là một kết quả tất yếu, các chính phủ, doanh nghiệp và người tiêu dùng đang ngày càng nhận ra tầm quan trọng của các nguồn năng lượng thay thế, hay còn gọi là năng lượng tái tạo hoặc năng lượng xanh. Các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, sinh học, địa nhiệt, thủy điện và năng lượng gió đã nổi lên như là lựa chọn tiềm năng để có thể giải quyết những quan ngại này. Trái ngược với nhiên liệu hóa thạch - chúng là hữu hạn và có thể trở nên quá tốn kém để khai thác, nguồn năng lượng tái tạo là không giới hạn và luôn sẵn có. Và trong số đó, người ta chú trọng đến năng lượng mặt trời hơn cả.

Năng lượng mặt trời được tích trữ dưới dạng điện năng và nhiệt năng. Điện năng được tạo ra bằng các tấm pin mặt trời. Nhiệt năng từ bức xạ mặt trời được sử dụng trực tiếp để sấy khô, sưởi ấm.... hay sử dụng để tạo ra nước nóng dùng trong sinh hoạt hằng ngày qua các bình nước nóng năng lượng mặt trời. Trên thị trường hiện nay xuất hiện khá nhiều loại bình năng lượng mặt trời khác nhau. Điểm chung của các thiết bị này là sử dụng năng lượng mặt trời để tạo ra nước nóng trong sinh hoạt hằng ngày và sản xuất. Tuy nhiên giá cả của những thiết bị này thường rất cao, khoảng từ 5 triệu đến 21 triệu đồng.

Mặt khác, trong đời sống hằng ngày, các loại vỏ chai nhựa được thải ra môi trường rất nhiều. Vỏ chai nhựa và vỏ lon nước ngọt, vỏ lon bia là những loại phế thải 2

khó phân hủy, nếu không được xử lí đúng cách sẽ gây ô nhiễm môi trường. Có thể sử dụng các loại vỏ chai nhựa để tăng khả năng hấp thụ ánh sáng. Nó có thể đóng vai trò như khí nhà kính trong hiện tượng hiệu ứng nhà kính.

Dựa vào thực tiễn này và những kiến thức vật lý trong trường học về sự hấp thụ và chuyển hóa năng lượng, chúng em nghĩ rằng có thể tạo ra một dụng cụ mà hấp thụ ánh sáng mặt trời và chuyển năng lượng ánh sáng đó thành nhiệt năng để làm nóng nước sử dụng. Và nó sẽ thực dụng hơn nữa nếu chúng em có thể tận dụng được các vật liệu đã qua sử dụng, thường có trong cuộc sống hằng ngày giúp giảm chi phí do dễ chế tạo.

Vì vậy, chúng em đã có ý tưởng làm bình nước nóng năng lượng mặt trời sử dụng các loại vật liệu phế thải như vỏ chai nhựa tái chế và đưa ra đề tài “NƯỚC NÓNG CHO NGƯỜI THU NHẬP THẤP”.

2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Đề tài giúp học sinh hiểu biết hơn về năng lượng mặt trời, nguồn năng lượng xanh. Đề tài làm cho nước lạnh trở nên nóng hơn, có thể dùng để nấu ăn, đun nước uống, sử dụng sinh hoạt giúp cho các gia đình có thể tiết kiệm điện, tiết kiệm gas, tiết kiệm thời gian mà không cần tốn quá nhiều tiền để mua các thiết bị. Đề tài phục vụ cho các gia đình chủ yếu ở vùng nông thôn, miền núi, vùng sâu vùng xa, điều kiện kinh tế còn khó khăn, chưa có điều kiện để mua Thái Dương Năng Đề tài phù hợp với khí hậu Việt Nam nhiều nắng, và nhất là trong thời điểm giao mùa hiện nay, ban ngày trời nhiều nắng, tối đến trời se lạnh khiến cho nhu cầu sử dụng nước nóng nhiều hơn.

3. Vấn đề nghiên cứu

3

Chế tạo bình nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời bằng việc tận dụng các loại phế liệu, rác thải đã qua sử dụng.

Tăng hiệu suất của bình nước nóng năng lượng mặt trời bằng cách sử dụng vỏ chai nhựa và vỏ lon bia, lon nước ngọt.

4. Phương pháp nghiên cứu -

Nghiên cứu, tham khảo tài liệu SKG, sách tham khảo, nguồn Internet

-

Tham khảo ý kiến: giáo viên hướng dẫn, các thầy cô giáo ở các bộ môn

liên quan.

-

Lắp ráp hệ thống để tạo thành sản phẩm hoàn chỉnh

-

Thử nghiệm mô hình ở nhiều nơi khác nhau với quy mô khác nhau.

-

Tiến hành thử nghiệm sản phẩm, đo nhiệt độ của nước trong bình sau khi

được đặt ngoài nắng -

Phân tích và xử lí số liệu thu được

-

Nghiên cứu biện pháp nâng cao hiệu suất của mô hình

-

Tính toán đưa mô hình vào thực tế cuộc sống hằng ngày.

5. Nội dung nghiên cứu -

Nghiên cứu, tham khảo tài liệu về

•

Nguyên lí hoạt động của bình nước nóng năng lượng mặt trời hiện có

trên thị trường Thái Dương Năng •

Tìm hiểu các loại vật liệu có thể thay thế nhưng rẻ và dễ tìm

•

Các loại vật liệu hấp thụ và chịu nhiệt tốt

4

•

Cách lắp ghép hệ thống để có thể hấp thụ nhiệt tốt nhất

•

Bình đựng nước giữ nhiệt tốt nhất

•

Cách làm tăng hiệu suất của bình nước nóng năng lượng Mặt trời.

-

Tiến hành tìm kiếm, thu lượm, tái chế các loại vật liệu

-

Lắp ráp hệ thống để tạo thành sản phẩm hoàn chỉnh

-

Tiến hành thử nghiệm sản phẩm, đo nhiệt độ của nước trong bình sau khi

được đặt ngoài nắng. Đo nhiệt độ của 2 bình nước, bình hệ thống là bình nước được gắn với hệ thống hoàn chỉnh, bình đối chứng là bình nước gắn với hệ thống không có vỏ chai nhựa.

-

Phân tích và sử lí số liệu về tính khả dụng của bộ thí nghiệm.

6. Những điểm mới của đề tài a) Lịch sử nghiên cứu -

Hiệu ứng nhà kính được nghiên cứu và gọi tên lần đâu tiên vào năm 1824

do nhà toán học, vật lý người Pháp Jean Baptisde Joseph Fuorier là Effect De Serre.

Việc đưa ra định nghĩa trên giúp con người giải thích được nguyên nhân làm trái đất nóng lên, từ đó có thể tính toán được nhiệt độ của trái đất trong tương lai.

-

Nhưng con người cũng rất thông minh khi đã áp dụng ngay hiệu ứng trên

trong việc làm tăng nhiệt độ của vật bằng cách sử dụng các loại vật dụng có vai trò như khí nhà kính.

-

Trong đó có việc áp dụng hiệu ứng nhà kính để làm nóng nước. Chúng ta

đều biết rằng nguồn năng lượng bức xạ mặt trời là nguồn năng lượng sẵn có.

5

-

Trong nước đã có rất nhiều sáng kiến do các nhà khoa học hay ngay cả

những người nông dân chân đất đã nghĩ ra và áp dụng trong gia đình mình những hệ thống, vật dụng dễ làm và đã đạt được thành quả khá cao, điển hình như: + Ông Ngô Quốc Tuấn, 60 tuổi, trú tại thôn Tân Thành, phường Đa Mai, thành phố Bắc Giang. Ông đã tạo ra nước nóng bằng cách xây bể giữ nhiệt.

Hình 1. Ông Ngô Quốc Tuấn tại bể nước của mình.

Nguồn báo Lao Động + Hay thầy giáo Trần Đình Thuy, giáo viên môn sử trường THCS Vinh Quang, thị xã Kon Tum, tỉnh Kon Tum cũng đã chế tạo ra bình nước nóng năng lượng Mặt trời sử dụng vỏ chai thủy tinh.

6

Hình 2. Thầy giáo Trần Đình Thuy cùng với sản phẩm của mình Nguồn báo Người lao động b) Điểm mới của đề tài -

Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn. Hiện nay trên thị trường có sản phẩm tạo

ra nước nóng từ năng lượng mặt trời là Thái Dương Năng. Tuy nhiên dòng sản phẩm này có giá thành rất cao, chỉ có những gia đình có điều kiện tốt mới có thể mua một sản phẩm về nhà dùng. Tuy nhiên, đối với các gia đình ở vùng nông thôn có hoàn cảnh kinh tế còn khó khăn, hay với các gia đình ở vùng núi cao, vùng sâu vùng xa, không thể mua một sản phẩm Thái Dương Năng về dùng trong gia đình.

-

Điểm mới của đề tài là đề tài đã tận dụng các loại rác thải để tạo ra một

hệ thống làm nóng nước nhờ năng lượng mặt trời với giá thành thấp và dễ làm phục vụ nhu cầu cho các gia đình nông thôn, miền núi.

7

-

Để tăng hiệu suất của hệ thống, đề tài đã sử dụng vỏ chai nhựa để tăng

khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời. Với lượng ánh sáng không chiếu đến vỏ lon, chúng em đã làm tấm phản quang để phản xạ những tia sáng đó đến vỏ chai.

-

Đề tài đóng góp một phần vào chương trình sử dụng năng lượng sạch của

đất nước và thế giới. Đề tài có thể giúp cho người dân miền núi, các hộ gia đình chưa có điều kiện về kinh tế sử dụng nước nóng mà không cần phải mất nhiều tiền. Hơn nữa việc sử dụng hệ thống sẽ làm giảm việc sử dụng nước nóng bằng đun nấu, phần nào góp phần làm giảm nạn chặt phá rừng.

II. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 1. Cơ sở lí thuyết 1.1. Năng lượng bức xạ mặt trời: Bức xạ ánh sáng và nhiệt từ Mặt trời, đã được khai thác bởi con người từ thời cổ đại bằng cách sử dụng một loạt các công nghệ phát triển hơn bao giờ hết. Bức xạ mặt trời, cùng với tài nguyên thứ cấp của năng lượng mặt trời như sức gió và sức sóng, sức nước và sinh khối, làm thành hầu hết năng lượng tái tạo có sẵn trên Trái Đất. Chỉ có một phần rất nhỏ của năng lượng mặt trời có sẵn được sử dụng [5] -

Năng lượng mặt

trời có thể được chuyển hóa và sử dụng

với nhiều mục

đích khác nhau tùy thuộc vào mục đích của con người.

-

Sự hấp thụ và

chuyển hóa năng lượng: năng lượng mặt trời được hấp thụ Hình 4. Ứng dựng của năng lượng mặt trời 8

sau đó chuyển sang dạng năng lượng khác: quang năng, điện năng, nhiệt năng

1.2. Hiệu ứng nhà kính Hiệu ứng nhà kính được nhà toán học, nhà vật lí người Pháp Jean Baptisde Joseph Fuorier gọi tên Effect De Serre lần đầu tiên vào năm 1824. Dùng để chỉ hiệu ứng xảy ra khi năng lượng bức xạ của tia sáng mặt trời xuyên qua các cửa sổ hoặc mái nhà bằng cửa kính và làm cho toàn bộ không gian nóng lên.

Hình 5. Hiệu ứng nhà kính Các khí nhà kính chứa trong bầu khí quyển như thể là một tấm kính dày bao bọc trái đất. Lúc này, dựa theo nguyên lí hiệu ứng nhà kính thì khi các bức xạ mặt trời

9

chiếu xuống trái đất sẽ bị các khí nhà kính giữa lại, kết quả làm cho toàn bộ khí quyển nóng lên và theo đó trái đất cũng nóng dần lên.

Như vậy, hiệu ứng nhà kính có thể được định nghĩa: Hiện tượng các tia bức xạ ngắn của mặt trời xuyên qua bầu khí đến mặt trái đất và bị phản xạ lại trở thành các bức xạ nhiệt sóng dài và được một số khí trong bầu khí quyển hấp thụ và thông qua đó làm cho khí quyển nóng lên, được gọi là hiệu ứng nhà kính.

1.3. Tác dụng của vỏ chai nhựa (nguyên lí bẫy nhiệt) -

Tăng khả năng hấp thụ nhiệt của ống dẫn nước. Khi ánh sáng mặt trời

chiếu đến vỏ chai nhựa, sau đi qua lớp vỏ chai, ánh sáng bị phản xạ lại nhưng một phần bức xạ được giữ lại bên trong vỏ chai nhựa, sau đó lại tiếp tục bị phản xạ quay trở lại ở vỏ chai nhựa. Sau nhiều lần như vậy, bức xạ ánh sáng mặt trời được giữ lại, tích trữ dưới dạng nhiệt năng, làm nóng ống dẫn nước và dòng nước đi qua trong ống đó.

-

Các vỏ chai nhựa được lồng đồng trục, kín sẽ có khả năng làm giảm sự

truyền nhiệt với môi trường xung quanh, làm giảm sự mất nhiệt ra bên ngoài môi trường.

1.4. Khả năng hấp thụ nhiệt của ống được bôi đen Các vật có màu tối có khả năng hấp thụ đến 90% lượng bức xạ ánh sáng chiếu đến. Vì vậy các vật màu tối sẽ hấp thụ bức xạ nhiệt tốt hơn các vật màu sáng. Để tăng khả năng hấp thụ bức xạ ánh sáng mặt trời, chúng ta tiến hành bôi đen các đường ống dẫn nước.

1.5. Hiện tượng đối lưu Đối lưu là sự trao đổi nhiệt bằng các dòng vật chất chuyển động (chất lỏng, chất khí hay plasma), xảy ra khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa các vùng của chất lưu.

10

Dòng đối lưu có thể chảy nhờ lực đẩy Ac-si-met, khi chênh lệch nhiệt độ kéo theo chênh lệch mật độ chất lưu trong trường hấp dẫn, hoặc có thể bị cưỡng bức bằng một dòng chảy có ngoại lực tác động như khi dùng bơm để đẩy,...

2. Cấu tạo Mô hình bao gồm: + Bình chứa nước có khả năng cách nhiệt, giảm lượng nhiệt tỏa ra môi trường + Hệ thống hấp thụ bức xạ nhiệt bao gồm các nhánh chứa ống dẫn nước được bọc bởi vỏ chai nhựa. + Các đường dẫn nước ra vào hệ thống và đường ống cấp nước vào bình chứa nước. + Tấm phản quang được làm từ vỏ lon bia, vỏ lon nước ngọt (gọi là vỏ lon) lót phía dưới hệ thống có tác dụng phản xạ những bức xạ mặt trời không đi qua hoặc đi qua nhưng bị xuyên qua vỏ chai quay trở lại vỏ chai nhựa.

3. Nguyên lí hoạt động của bình nước nóng năng lượng mặt trời sử dụng vỏ chai nhựa 3.1 Khả năng hấp thụ nhiệt của vỏ chai nhựa : Ánh sáng mặt trời đi qua vỏ chai sẽ hội tụ ở tâm chai, tập trung ở các ống dẫn nước làm nóng nước chảy trong lòng ống.

Tiến hành khảo sát khả năng hấp thụ nhiệt của vỏ chai nhựa bằng cách đo nhiệt độ trong lòng ống dẫn nước không chứa nước, trong 2 trường hợp ống được đựng trong vỏ chai nhựa và không được đựng trong vỏ chai. Cả hai ống đều được phơi ngoài trời tại cùng một vị trí địa lí, vào cùng một thời điểm.

11

Hình 6. Mẫu ống kiểm chứng khả năng hấp thụ bức xạ mặt trời.

Kết quả cho thấy, nhiệt độ của ống dẫn nước trong vỏ chai nhựa tăng nhanh và cao hơn hẳn so với ống dẫn nước không đựng trong vỏ chai nhựa.

-

Kết quả khảo sát: Nhiệt độ đo ở trong lòng 2 ống nghiệm:

•

một ống đựng trong vỏ chai thủy tinh

•

một chai không đựng trong vỏ chai thủy tinh.

Nhiệt độ tại các thời điểm đo ( 0C )

Lần Lần 1 Lần 2 đo Thời điểm 12h 12h 5 đo Không có vỏ 27 29 chai Có vỏ 27 32 chai

Lần 3

Lần 4

Lần 5

Lần 6

Lần 7

12h 10

12h 15

12h 20

12h 30

12h 40

34

39

40

42

46

40

50

58

64

70

Bảng 1. Nhiệt độ kiểm chứng khả năng hấp thụ bức xạ mặt trời của vỏ chai nhựa Nhận xét: Từ bảng số liệu ta có thể thấy nhiệt độ của ống đựng trong bình chứa trong vỏ chai cao hơn hẳn và tăng nhanh hơn so với nhiệt độ trong ống nghiệm không đựng trong vỏ chai.

Như vậy, vỏ chai có khả năng làm tăng sự hấp thụ nhiệt từ bức xạ mặt trời của ống nhựa đựng trong nó.

12

3.2. Nguyên tắc hấp thụ nhiệt của bình nước nóng năng lượng mặt trời sử dụng chai nhựa: Các vỏ chai nhựa đóng vai trò là thấu kính để hội tụ ánh sáng mặt trời vào trong lòng ống, ở phía trong các vỏ chai có đường ống dẫn nước, được bôi đen để tăng khả năng hấp thụ bức xạ nhiệt của ánh sáng mặt trời.

3.3. Nguyên lý hoạt động của bình nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời: Theo nguyên lí bình thông

Hình 7. Nguyên lí hoạt động của bình nước nóng năng lượng mặt trời bằng vỏ chai nhựa

nhau, nước sẽ chảy xuống hệ thống ống dẫn được bọc bởi vỏ chai nhựa. Khi đi qua đường ống này, nước được làm nóng lên nhờ sự hấp thụ nhiệt từ vỏ chai nhựa và ống nhựa được phủ sơn đen.

Do hiện tượng đối lưu, nước nóng có trọng lượng riêng nhỏ hơn sẽ đi theo đường dẫn lên bình chứa và nước lạnh có trọng lượng riêng lớn hơn sẽ được chuyển xuống hệ thống.

Quá trình lặp đi lặp lại như vậy, nước nóng đi lên và nước lạnh đi xuống tạo thành hệ thống tuần hoàn để làm nóng nước trong bình.

4.

Tiến hành lắp ráp

4.2. Bước 1. Chuẩn bị dụng cụ • Thu gom vỏ chai nhựa. Vỏ chai nhựa sau khi thu về, được làm sạch, cắt 2 đầu sao cho vừa với đường ống dẫn nước.

13

•

Chuẩn bị bình

giữ nhiệt. Thùng sơn cũ được bọc bên ngoài bởi lớp xốp dày, có tác dụng làm

giảm

nhiệt

lượng

truyền ra bên ngoài từ vỏ xô.

Hình 9. Hộp cách nhiệt •

Chuẩn bị ống dẫn nước. Sử dụng các đoạn ống nhựa PVC được cắt

thành các đoạn có độ dài bằng nhau, sau đó sơn đen toàn bộ chiều dài ống.

14

4.3. Bước 2. Tiến hành lắp đặt hệ thống Sau khi đã có được ống nhựa đen và vỏ chai nhựa, tiến hành luồn ống nhựa vào trong vỏ chai nhựa sao cho các ống dẫn nằm trong tâm của vỏ chai. Sau đó nối với các ống đó các đầu nối, cút nối nhựa. Và ghép thành hệ thống gồm nhiều ống song song nhau.

Tiếp theo là nối hệ thống với bình chứa nước có các van cấp nước, thoát nước vào và ra cho cả hệ thống làm nóng nước.

15

4.4. Bước 3. Thử nghiệm mô hình, kiểm tra, so sánh nhiệt độ khi sử dụng hệ thống và không sử dụng hệ thống Cách tiến hành đo: Đo nhiệt độ đông thời ở 2 bình nước + Bình đối chứng là bình nước gắn với hệ thống không có vỏ chai nhựa + Bình hệ thống bình nước gắn với hệ thống có vỏ chai nhựa Sử dụng hệ thống với 7 ống dẫn nước như hình vẽ.

4.5. Bước 4. Thiết kế tấm phản quang Đặt các tấm phản quang bên dưới ống nhựa 4.6. Bước 5. Phân tích, sử lí số liệu, nhận xét kết quả 5. Kết quả

16

Thể tích bình chứa: 18l , Số nhánh của hệ thống: 7 nhánh Ngày thử nghiệm

Nhiệt độ ban đầu ( 0C )

Điều kiện môi trường

Nhiệt độ theo từng thời điểm đo ( 0C )

8h

18/10/2015

24/10/2015

25/10/2015

26/10/2015

Trời rét, có nắng nhẹ, không mưa

Trời nắng nhẹ từ sáng sớm

Sáng sớm mưa nhẹ, trời âm u, không nắng Đến trưa có nặng nhẹ

Nắng nhẹ từ sáng sớm

9h45

10h25

11h45

12h35

13h25

14h35

15h

18,5

20

21

22

23

22,5

22

21

25

31

33,5

34

33,5

33

Bình hệ thống

24

29

34

39

40

39,5

39

Nhiệt độ môi trường

27,5

28

29

30,5

32

31

29

28

33

37

40

45

43,5

42

Bình hệ thống

30

35

43

49,5

51

50

49

Nhiệt độ môi trường

26,5

27

28

29

32

30

30

Bình đối chứng

27

30

34

38

41

40

39

29

36,5

39

41

50

49

48

Nhiệt độ môi trường Bình đối chứng

Bình đối chứng

18

27,5

16h

16h45

21,5

21

32

31

38,5

38,5

28

27

41

40

48,5

47,5

38

28

38,5

38

47

46

29

28

27

42

41,5

41

50,5

49

48

26 Bình hệ thống

Nhiệt độ môi trường Bình đối chứng Bình hệ thống

27

27,5

28

30

32

32,5

31

29

33

37

41

45

43

31

39

44

49

52

51

17

18

-

Nhiệt độ nước đo được trong ngày 26/10/2015 Nhiệt độ ban đầu (0C )

Điều kiện môi trường

Ngày đo

8h Nắng nhẹ từ sáng sớm 26/10/2015

Bình đối chứng Bình hệ thống

Nhiệt độ theo từng thời điểm đo (0C )

1

1

1h45

2h35

37

41

45

43

44

49

52

51

3h25

4h35

27

Nhiệt độ nước đo ngày 26/10/2015

Độ tăng nhiệt độ nước trong này 26/10/2015 6.

Nhận xét kết quả:

Từ bảng số liệu cho thấy : •

Nhiệt độ trong bình nước gắn với hệ thống ống dẫn được bọc bởi vỏ chai

nhựa có nhiệt độ cao hơn nhiều nước trong bình gắn với hệ thống không được bọc bởi vỏ chai nhựa.

19

•

Vào ngày 18/10/2015, trời rét, nhiệt độ ngoài trời khoảng 180C, trời ít

nắng, nhiệt độ nước đạt được là 400C •

Vào các ngày 24/10 và 26/10/2015, trời có nắng nhẹ, nhiệt độ cao nhất

nước trong bình có thể đạt được là 520C, tăng khoảng 26,50C so với nhiệt độ ban đầu.

•

Ngày 25/10/2015, trời có mưa nhỏ vào lúc sáng, đến gần trưa có nắng

nhẹ, nhiệt độ cao nhất mà nước trong bình đạt được là 500C, với độ tăng nhiệt độ là khoảng 230C. •

Vào thời điểm nhiệt độ đạt giá trị cao nhất, độ chênh lệch nhiệt độ của

nước trong bình so với môi trường khoảng 19,50C, và độ chênh lệch so với nhiệt độ nước trong bình đối chứng khoảng 180C. •

Vào các ngày trời có ít nắng, độ chênh lệch nhiệt độ so với nhiệt độ môi

trường vào khoảng 130C, vẫn có thể sử dụng nước để làm giản cảm giác buốt lạnh.

•

Vào khoảng thời gian mưa trong ngày 25/10, nhiệt độ tăng rất chậm, chỉ

khoảng 5-7 0C 7. Ứng dụng của mô hình trong đời sống hằng ngày 7.2. Lượng nước cần sử dụng cho 1 hộ gia đình có 4 người Số lượng người dùng 1 1 4

Thể tích bình Nhiệt độ có Số nhánh nước thể đạt được bọc vỏ chai (l) (0C) 18 7 42 36 14 52 54 21 54 Nhiệt độ nước của các bình có thể tích khác nhau

Đối với hộ gia đình có từ 4 đến 6 người, lượng nước sử dụng khoảng 200l ở 250C mỗi ngày dùng để tắm, rửa bát, các hoạt động vệ sinh cá nhân.

20

Vào thời tiết mùa đông, nhiệt độ nước lạnh khoảng từ 12-180C, nhiệt độ nước có thể sử dụng mà không còn cảm giác lạnh khoảng 250C .

Nhiệt độ nước nóng nhất mà ta có thể thu được từ bình là khoảng 53-540C. Nhiệt độ nước thấp nhất đo được vào khoảng 400C. Tính bài toán cho nhiệt độ thấp nhất có thể đạt được vào những ngày mùa đông: Gọi V là thể tích nước nóng cần có trong mỗi ngày để khi pha với nước lạnh, ta có được 200l nước ở 250C. Ta có: V (40-25) = (200-V) (25 - 18) V = 56l Như vậy để có được 200l ở 250C trong mỗi ngày, ta cần phải có 56l nước ở 400C pha với 144l nước ở khoảng 180C 7.2 . Đưa mô hình vào sử dụng trong đời sống Hệ thống thử nghiệm gồm có 7 nhánh và bình có thể tích 18l. Để có 56 l nước dùng mỗi ngày, ta có 2 cách để cải tiến hệ thống : -

Cách 1: thay đổi bình chứa lớn hơn thành bình 60l, tăng thêm số nhánh

dẫn nước lên 21 nhánh. Khi lắp hệ thống như vậy có những ưu điểm, nhược điểm là: + Ưu điểm: tiết kiệm nguyên liệu + Nhược điểm: việc tận dụng vật dụng để làm bình chứa khó hơn, không thể dùng thùng sơn được. Tuy nhiên vẫn có thể tận dụng các loại thùng phi.

-

Cách 2: Sử dụng song song 3 hệ thống như trên: mỗi hệ có bình chứa 18l

và có nhánh dẫn nước. Hệ thống có ưu điểm, nhược điểm: 21

+ Ưu điểm:

mô hình đảm bảo yêu cầu về số lượng nước cần dùng tận dụng

được thùng sơn dễ lắp đặt hơn, gọn nhẹ hơn. + Nhược điểm: số nguyên vật liệu dùng để lắp đặt hệ thống là nhiều hơn.

7.3. So sánh với mô hình Thái Dương Năng trên thị trường Mô hình bằng vỏ chai nhựa Thể tích bình chứa nước Số nhánh dẫn nước Khả năng giữ nhiệt Nhiệt độ có thể đạt

Thái Dương Năng

54l

180l

21

14

Trong ngày

3 ngày

540C

800C Khoảng

Chi phí sản suất

500.000 VNĐ

5.400.000 21.000.000 VNĐ

Đặc điểm nổi bật của Thái Dương Năng: -

Bình bảo ôn của Thái Dương Năng có thể tích trong khoảng 180 – 260l,

nhiệt độ có thể đạt tới 800C vào ngày nắng, hệ thống hấp thụ bức xạ có khoảng 14- 20 nhánh.

-

Thái Dương Năng có hệ thống bình bảo ôn được tráng bạc, giữ nhiệt rất

tốt, hơn nữa hệ thống hấp thụ bức xạ mặt trời được thiết kế đặc biệt nên có thể đạt được hiệu quả cao nhưng giá thành cũng rất cao.

22

-

Với đề tài của chúng em, bằng việc sử dụng các vật dụng đơn giản và

tiện lợi, lại có thể bảo vệ được môi trường, mà vẫn có thể tạo ra nước nóng tới nhiệt độ khoảng 540C. 7.4. Điểm ưu của hệ thống so với Thái Dương Năng: Nếu mục đích sử dụng nước là chỉ sử dụng cho các hoạt động diễn ra trong ngày như tắm rửa, rửa bát hay các hoạt động vệ sinh cá nhân thì: •

Mô hình đảm bảo được yêu cầu

•

Mô hình sử dụng các loại nguyên vật liệu đơn giản, dễ tìm hơn nữa còn

có thể bảo vệ môi trường •

Dễ làm, nhiều gia đình có thể tự làm một mô hình ở nhà

•

Giá thành rẻ hơn rất nhiều so với Thái Dương Năng

Với khoảng chênh lệch nhiệt độ như vậy, có thể sử dụng nước vào mùa đông, vào những ngày trời ít nắng, làm giảm cảm giác buốt lạnh khi dùng nước trong sinh hoạt hằng ngày có thể dùng vào cả các mùa làm giảm thiểu nguyên liệu đun nấu.

8

KẾT QUẢ KHOA HỌC

Đề tài đã ứng dụng được việc sử dụng năng lượng xanh vào trong cuộc sống.

Hơn nữa đề tài còn sử dụng các loại nguyên vật liệu đã qua sử dụng, dễ tìm thấy trong cuộc sống hằng ngày. Cải thiện cuộc sống sinh hoạt của các hộ gia đình khó khăn, vùng nông thôn, vùng sâu, vùng xa.

Kết quả thí nghiệm giúp học sinh hứng thú hơn với môn vật lý, thích tìm hiểu làm thí nghiệm, làm NCKH - KHKT. Kết quả thí nghiệm còn có thể áp dụng cho các trường THCS trên địa bàn tỉnh Bắc Giang trong điều kiện thiếu phòng học bộ môn và các và các dụng cụ làm thí nghiệm thực hành.

23

Đề tài cũng giúp nâng cao nhận thức của người dân và thế hệ trẻ về việc bảo vệ môi trường, tiết kiệm tài nguyên hóa thạch, góp phần làm giàu cho đất nước.

9

KẾT LUẬN

Qua những kết quả về nghiên cứu cơ sở lý thuyết và triển khai ứng dụng vào thực tiễn mà chúng em đã thực hiện,chúng em thấy rằng việc sử dụng thiết bị “nước nóng cho người thu nhập thấp” vào sinh hoạt hàng ngày của người dân có ý nghĩa rất lớn trong việc tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường cụ thể như sau : -

Chi phí thấp(phù hợp với điều kiện kinh tế vùng nông thôn).

-

Lắp đặt và vận hành đơn giản.

-

Bảo vệ môi trường.

Tuy nhiên do đặc điểm của các thiết bị năng lượng nhiệt mặt trời nói chung và “nước nóng cho người thu nhập thấp” nói riêng khi sử dụng không được thuận lợi bằng các thiết bị sử dụng các nguồn năng lượng truyền thống, hơn nữa hiện nay ý thức của người dân về việc sử dụng các nguồn năng lượng mới chưa cao nên rất khó triển khai các thiết bị này vào thực tế. Qua kinh nghiệm nghiên cứu chúng em thấy rằng muốn triển khai rộng rãi các thiết bị năng lượng mới nói chung “nước nóng cho người thu nhập thấp” nói riêng vào thực tế có hiệu quả thì trước hết cần phải có sự phối hợp và hỗ trợ của các cấp các ngành, bước đầu cần có sự hỗ trợ về mặt kĩ thuật và hỗ trợ một phần về mặt kinh phí để tạo điều kiện cho người dân tiếp xúc và làm chủ đối với các thiết bị này để mỗi người dân biết rõ hơn về lợi ích thực tế mang lại khi sử dụng các thiết bị, hơn nữa nâng cao được ý thức về tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường của mỗi người dân chúng ta.

10 . HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Để tăng hiệu suất của hệ thống có thể phát triển bằng việc -

Lắp đặt bộ phận cảm nhiệt giữ cho mô hình luôn quay để đón thẳng hướng

ánh sáng mặt trời.

24

11.TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]

Vũ Quang (tổng chủ biên), Bùi Gia Thinh (chủ biên), Sách giáo khoa vật lý

8, NXB Giáo dục, 2005 [2]

Vũ Quang (tổng chủ biên), Đoàn Duy Hinh (chủ biên), Sách giáo khoa vật

lý 9, NXB Giáo dục, 2007 [3]

Nguyễn Thế Khôi (tổng chủ biên), Thế Nguyễn Phúc Thuần (chủ biên),

Sách giáo khoa vật lý 11- NC, NXB giáo dục, 2011 [4]

http://eurowin.vn/n13494c0/ThongTinHoTro/Nguyen-tac-lap-dat-may-nuoc-

nong-nang-luong-mat-troi.aspx [5]

http://vi.wikipedia.org/wiki/N%C4%83ng_l%C6%B0%E1%BB%A3ng_M%E

1%BA%B7t_Tr%E1%BB%9Di [6]

http://www.thaiduongnangsonha.vn/vn/tin-tuc/thai-duong-nang/thai-duong-

nang-thuc-su-co-tac-dung-vao-mua-mua-mu_165.html [7]

http://www.maynuocnongnangluongmattroi.com.vn/vn/may-nuocnong/may-

nuoc-nong-titan/ [8]

http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BB%91i_l%C6%B0u

[9]

http://tailieu.vn/doc/he-thong-cung-cap-nuoc-nong-dung-nang-luong-mat-

troi-350808.html [10]

http://gref-greenhouseeffect.blogspot.com/

25