Với sự gia tăng nhu cầu về năng lượng sạch và hiệu quả, máy bơm nhiệt (Heat Pump) ngày càng khẳng định vị thế là một giải pháp tối ưu trong các hệ thống sưởi ấm, làm mát và cung cấp nước nóng. Bài viết này SEILAR Việt Nam sẽ trình bày chi tiết sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống máy bơm nhiệt, làm rõ cơ chế chuyển đổi năng lượng nhiệt và những ưu điểm vượt trội của công nghệ này.
Nguyên lý hoạt động của máy bơm nhiệt
Hệ thống cung cấp nước nóng của máy bơm nhiệt có nguyên lí hoạt động tương tự như 2 thiết bị tủ lạnh và điều hòa nhiệt độ.
- Điểm chung của ba thiết bị này là đều hấp thụ nhiệt từ ngoài môi trường rồi truyền đến một nơi khác nhờ việc nén và tuần hoàn khí lạnh trong một chu trình khép kín.
- Khi đi qua hệ thống cấu tạo của máy bơm nhiệt, khí lạnh thay đổi lặp đi lặp lại từ thể hơi sang thể lỏng, hấp thụ và giải phóng nhiệt tương ứng với mỗi sự thay đổi đó. Đây chính là cách mà hệ thống cung cấp nước nóng máy1 bơm nhiệt hoạt động.
- Nguyên lý làm việc của bơm nhiệt Dòng nhiệt thải ở nhiệt độ thấp có thể được nâng cấp thành nhiệt ở nhiệt độ cao hữu ích bằng cách sử dụng bơm nhiệt. Trong số các loại máy bơm nhiệt khác nhau đã được phát triển, máy bơm nhiệt cơ khí được sử dụng rộng rãi nhất.
- Nguyên tắc hoạt động của nó dựa trên sự nén và giãn nở của chất lỏng làm việc, hay còn được gọi là “chất làm lạnh”. Một máy bơm nhiệt có bốn thành phần chính: thiết bị bay hơi, máy nén, bình ngưng và thiết bị giãn nở. Môi chất lạnh là chất lỏng làm việc đi qua tất cả các thành phần này. Trong thiết bị bay hơi nhiệt được tách ra từ nguồn nhiệt thải.
Trong bình ngưng nhiệt này được chuyển đến người tiêu dùng ở mức nhiệt độ cao hơn. Năng lượng điện là cần thiết để điều khiển máy nén và năng lượng này được thêm vào nhiệt có sẵn trong bình ngưng. Hiệu suất của máy bơm nhiệt được biểu thị bằng COP (hệ số hiệu suất) , được định nghĩa là tỷ số giữa tổng nhiệt do máy bơm nhiệt phân phối với lượng điện năng cần thiết để vận hành máy bơm nhiệt.
Sơ đồ nguyên lý hệ thống Heat Pump
Sơ đồ nguyên lý hệ thống Heat Pump (Máy bơm nhiệt) mô tả quá trình chuyển đổi nhiệt từ môi trường này sang môi trường khác để tạo ra nước nóng hoặc sưởi ấm không gian. Dưới đây là các bước cơ bản trong nguyên lý hoạt động của hệ thống Heat Pump:
Ở áp suất và nhiệt độ thấp, Amoniac được bay hơi trong thiết bị bay hơi. Năng lượng cần thiết cho việc này được cung cấp bởi dòng nhiệt thải. Máy nén làm tăng áp suất của hơi Amoniac. Sau đó hơi được ngưng tụ ở áp suất và nhiệt độ cao bên trong bình ngưng. Trong quá trình ngưng tụ của Amoniac, nhiệt được giải phóng: một nguồn năng lượng hữu ích. Amoniac lỏng được vận chuyển đến thiết bị giãn nở để giảm áp suất.
- Bơm nhiệt hấp thụ: Nguyên lý hoạt động của bơm nhiệt hấp thụ dựa trên sự bay hơi của môi chất lạnh và sự hấp thụ của nó vào môi chất hấp thụ. Sự kết hợp nổi tiếng của chất làm lạnh và môi trường hấp thụ là Lithium-Bromide và Nước và Amoniac và Nước. Động lực trong loại máy bơm nhiệt này là nhiệt năng. Máy bơm nhiệt hấp thụ có thể rất hữu ích khi cần cả sưởi ấm và làm mát. Đọc thêm
- Bơm nhiệt hấp phụ: Mặc dù dựa trên nguyên tắc tương tự như bơm nhiệt hấp thụ, nhưng bơm nhiệt hấp phụ sử dụng chất rắn thay vì chất lỏng làm môi trường hấp thụ. Đọc thêm
- Bơm nhiệt CO 2 tới hạn : Trên 31 ° C CO 2 nằm trong phạm vi xuyên tới hạn; nghĩa là không thể phân biệt được pha lỏng hay pha khí. Do hiện tượng này, nhiệt có thể được tỏa ra ở một khoảng nhiệt độ thay vì một nhiệt độ cố định. Đọc thêm
- Bơm nhiệt lai: Bơm nhiệt lai là sự kết hợp giữa cơ khí và bơm nhiệt hấp thụ. Nguyên tắc hoạt động dựa trên thực tế là sự hấp thụ Amoniac trong nước diễn ra ở nhiệt độ cao hơn nhiều so với quá trình ngưng tụ của Amoniac ở áp suất không đổi. Đọc thêm
Máy bơm
- Nhiệt âm thanh : Máy bơm nhiệt âm thanh nhiệt sử dụng nguyên lý vật lý là sự chênh lệch nhiệt độ có thể tạo ra sóng âm thanh. Hoặc ngược lại: sóng âm có thể tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ. Nhiệt thải ở nhiệt độ thấp được sử dụng để tạo ra sóng âm thanh. Sóng này được sử dụng để tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ trong môi trường nhiệt độ cao có giá trị khác. Hệ thống âm thanh nhiệt chưa được bán trên thị trường.
Biểu đồ so sánh chi phí (tiền) để làm nóng 1 m3 nước từ 30oC lên 60oC
Các lợi ích của Máy bơm nhiệt.
Chi phí vận hành thấp
Sự kết hợp giữa công nghệ Heatpump và những kỹ thuật tiên tiến của Seilar đã tạo ra sự hoạt động hiệu quả hơn đến năm sáu lần các phương pháp tạo nước nóng truyền thống. Từ đó tiết kiệm được chi phí vận hành lớn
Đây là một thiết bị máy bơm nhiệt thân thiện với môi trường
- Không có hại cho tầng Ozone: Seilar sử dụng khí lạnh mới không có CFC, là R-134a. Khí này nếu không may bị rò rỉ ra môi trường cũng không gây hại cho tầng zone. Điều này là sự khác biệt so với các thiết bị điều hoà và hệ thống bơm nước nóng thông thường khác.
- Không làm cạn kiệt nguồn không khí tự nhiên: Hầu hết các hệ thống cung cấp nước nóng truyền thống đều sử dụng các loại nhiên liệu không thể tái tạo được như khí đốt, dầu mỏ. Trong thời buổi tài nguyên ngày càng cạn kiệt như hiện nay thì giá cả sẽ tăng và phụ thuộc nhiều vào những nước có trữ lượng nhiên liệu lớn. Heatpump của Seilar thì ngược lại, sử dụng một lượng điện rất nhỏ để tăng hiệu suất sử dụng đối với lượng không khí dồi dào trong môi trường.
- Không ô nhiễm: Cho dù những nhiên liệu như than hay dầu mỏ có được đốt trực tiếp hoặc sử dụng để sản xuất điện năng nhằm tạo ra nước nóng thì cũng đều cho ra một kết quả tương tự – Ô nhiễm không khí. Cái duy nhất mà Heatpump thải ra là khí lạnh.
Như vậy, chu trình hoạt động của máy bơm nhiệt cũng không quá phức tạp và máy bơm nhiệt là một thiết bị vô cùng hữu ích trong đời sống con người. Hãy tận dụng sử dụng trong cuộc sống bạn nhé!
Những điều cần lưu ý khi sử dụng máy bơm nhiệt
Khi sử dụng máy bơm nhiệt, có một số điều cần lưu ý để đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị. Đầu tiên, máy cần được lắp đặt ở vị trí thoáng mát, không có vật cản để đảm bảo quá trình trao đổi nhiệt hiệu quả. Việc lựa chọn máy có công suất phù hợp với nhu cầu sử dụng là rất quan trọng, tránh lãng phí năng lượng hoặc không đáp ứng đủ nhu cầu.
Bảo trì và vệ sinh định kỳ là yếu tố không thể thiếu, bao gồm việc làm sạch giàn tỏa nhiệt, quạt gió và các bộ phận liên quan. Đặc biệt, trong môi trường có nhiều bụi bẩn, việc bảo dưỡng nên thực hiện 6 tháng một lần, trong khi ở khu vực ít bụi thì có thể kéo dài lên 12 tháng.
Ngoài ra, các yếu tố như nhiệt độ môi trường, độ ẩm và nguồn điện cũng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của máy bơm nhiệt. Máy hoạt động tối ưu nhất trong khoảng nhiệt độ từ 5°C đến 35°C, vì vậy cần đảm bảo môi trường xung quanh máy luôn phù hợp với yêu cầu vận hành của thiết bị.