Nguyên lý hoạt động của Máy Bơm Nhiệt- Heat Pump

Bơm nhiệt heat pump là thiết bị nước nóng thế hệ mới được nhiều người tin dùng và được xem là giải pháp thay thế hoàn hảo cho bình nóng lạnh truyền thống. Tuy nhiên, nhiều người còn chưa hiểu rõ heat pump là gì? Và nguyên lý hoạt động của máy bơm nhiệt heat pump? Vậy hãy tham khảo bài viết dưới đây để hiểu rõ hơn về vấn đề này nhé.

Heat pump là gì và những ưu điểm của máy bơm nhiệt heat pump

Bơm nhiệt heat pump là thiết bị sản xuất nước nóng chuyên dụng dành cho các hộ gia đình, khách sạn, nhà hàng, cơ quan văn phòng và nhiều doanh nghiệp sản xuất… Khác với bình nóng lạnh là sử dụng điện trực tiếp để đun nóng nước thì máy nước nóng bơm nhiệt lại sử dụng nguồn năng lượng khác là năng lượng không khí hoặc năng lượng nước, nhưng trao đổi nhiệt với nước theo phương thức gián tiếp. (Trong bài viết này sẽ đề cập đến loại bơm nhiệt sử dụng năng lượng không khí)

Thông thường trong tự nhiên, nhiệt sẽ chỉ chuyển từ nơi có nhiệt độ cao hơn đến nơi có nhiệt độ thấp hơn. Do đó nếu muốn làm ngược lại, bạn sẽ phải dùng đến 1 thiết bị trung gian gọi là bơm nhiệt. Có thể nói máy bơm nhiệt heat pump chính là một hệ thống làm gia tăng nhiệt lượng bao gồm 3 chức năng chính:

Hấp thụ nhiệt lượng từ môi trường xung quanh (nước hoặc không khí)

Gia tăng lượng nhiệt được hấp thụ lên gấp nhiều lần (cho đến khi cao hơn nhiều so với nhiệt độ của nước)

Truyền nhiệt cho nước.

Về cơ bản 3 hoạt động trên có thể được gọi là nguyên lý trao đổi nhiệt của máy bơm nhiệt heat pump

Bơm nhiệt heat pump là thiết bị sản xuất nước nóng chuyên dụng dành cho các hộ gia đình, khách sạn, nhà hàng, cơ quan văn phòng

Nhìn chung để hiểu rõ hơn về máy nước nóng bơm nhiệt, mời bạn xem thêm bài viết:

Heat pump là gì?

Những ứng dụng ưu việt của máy bơm nhiệt Heat Pump

Một số ưu điểm nổi bật của máy bơm nhiệt heat pump

Tiêu hao điện năng thấp: Nhờ ứng dụng công nghệ hiện đại lấy nguồn năng lượng không khí xung quanh, bơm nhiệt giúp khách hàng tiết kiệm từ 75 – 80% điện năng tiêu thụ cho việc sản xuất nước nóng, là giải pháp mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Hiệu suất cao đạt tới 400%, thời gian làm nóng một khối lượng nước lớn của máy chỉ diễn ra trong vài phút.

Hoạt động linh hoạt vào bất cứ thời điểm nào trong ngày, không phụ thuộc vào thời tiết. Đặc biệt vào mùa đông khi nhiệt độ không khí nhỏ hơn 5 độ C, máy vẫn có thể sản xuất nước nóng đến 60 độ C.
Sơ đồ cấp nước nóng của bơm nhiệt bình tích hợp trong hộ gia đình

Cung cấp nước nóng sinh hoạt 24/24 cho hộ gia đình đối với bơm nhiệt bình tích hợp và bơm nhiệt bình tách rời kết hợp với bồn bảo ôn chịu nhiệt.

An toàn tuyệt đối khi sử dụng: Vì nguyên lý hoạt động của máy bơm nhiệt là gián tiếp và không sử dụng điện trực tiếp để đun nóng nước nên sẽ không xảy ra hiện tượng cháy nổ, điện giật. 

Bơm nhiệt heat pump không tạo ra khí thải độc hại như CO2, NO2… gây ô nhiễm môi trường và sức khỏe con người.

Thiết bị được thiết kế với nhiều tính năng thông minh và tự động. Cho phép người sử dụng có thể cài đặt các thông số theo yêu cầu. (Thời gian, nhiệt độ nước làm nóng, thời gian bật tắt)

Thời gian thu hồi vốn nhanh từ 16 – 24 tháng vì tiền điện lúc này đã bù tiền máy. Chưa kể đến tuổi thọ của máy có thể lên tới 15 năm nếu được bảo dưỡng tốt.

Máy nước nóng bơm nhiệt nâng cao chất lượng cuộc sống

Máy bơm nhiệt nước nóng cung cấp nguồn nước nóng lớn và ổn định

Thông số nước nóng của bơm nhiệt đạt tiêu chuẩn chất lượng nghiêm ngặt đến từ Hoa Kỳ

Nguyên lý hoạt động của máy bơm nhiệt heat pump

Nguyên lý hoạt động của máy bơm nhiệt heat pump là nguyên lý trao đổi nhiệt gián tiếp, sử dụng chất tải nhiệt trung gian để vận chuyển nhiệt từ không khí (nhiệt độ thấp hơn) vào nước (nhiệt độ cao hơn). Điều này có thể thực hiện được là do chất tải nhiệt trung gian rất nhạy cảm, chúng sẽ tăng hoặc giảm nhiệt độ nhanh chóng nếu có sự thay đổi về áp suất.

Nguyên lý hoạt động của Máy Bơm Nhiệt Heat Pump

Hệ thống máy nước nóng bơm nhiệt heat pump bao gồm 4 bộ phận chính:

Dàn ngưng tụ (Bộ trao đổi nhiệt giữa Không khí – Chất tải nhiệt)

Máy nén

Dàn bay hơi (Bộ trao đổi nhiệt giữa Chất tải nhiệt – Nước)

Van tiết lưu

Ban đầu, chất tải nhiệt ở nhiệt độ thấp hơn không khí đi qua dàn ngưng tụ. Tại đây, quạt gió liên tục thổi về phía dàn, chất tải nhiệt nhận nhiệt từ không khí và nóng dần lên. Chất tải nhiệt tiếp tục đi qua máy nén khí, áp suất tăng khiến nhiệt độ của chất tải nhiệt tăng vọt lên hơn khoảng 100 độ C. Cuối cùng, chất tải nhiệt đi vào bộ trao đổi nhiệt và làm nhiệm vụ truyền nhiệt cho nước. Nước đạt đến nhiệt độ yêu cầu sẽ được dẫn về bồn bảo ôn để trung hòa với nước lạnh trong bồn, còn chất tải nhiệt sau khi mất nhiệt độ sẽ được cho qua van giảm áp, hạ thấp về nhiệt độ ban đầu để tiến hành vòng tuần hoàn mời. Quá trình diễn ra liên tục cho đến khi toàn bộ nước trong bồn bảo ôn đạt đến nhiệt độ yêu cầu.

 

Nhiệt lượng không khí là QA

Nhiệt lượng máy nén là QB (coi nhiệt lượng vận hành quạt không đáng kể)

Nhiệt lượng tổng để đun nước là QC

Khi đó: QC = QA + QB

Theo các chuyên gia tính toán, QA =  ¾ QC. Từ đó ta có thể suy ra nhiệt lượng mà máy nén tiêu tốn QB = ¼ QC. Do các bộ phận còn lại của bơm nhiệt tiêu tốn rất ít năng lượng nên nhiệt lượng mà bơm nhiệt vận hành sẽ tương đương với nhiệt lượng của máy nén.

Vì vậy, ta có thể khẳng định máy nước nóng Bơm Nhiệt Tiết Kiệm 80% điện năng tiêu thụ so với các thiết bị làm nóng nước truyền thống. Như vận bạn đã biết được nguyên lý hoạt động của máy bơm nhiệt heat pump?

Hiệu suất C.O.P của bơm nhiệt heat pump là gì?

Trong công nghiệp, máy bơm nhiệt Heat pump MVR (Mechanical Vapour Recompression) có thể cho hiệu năng từ 5 tới 80.

Đối với một máy nước nóng bơm nhiệt heat pump, hiệu năng của máy COP (Coefficient Of Performance) được tính bằng tỉ số giữa nhiệt lượng mà máy bơm cung cấp được/ năng lượng cần cung cấp để máy bơm hoạt động. Hiệu năng càng lớn đồng nghĩa với việc máy tiết kiệm được nhiều điện hơn.

Hiệu năng của máy nóng lạnh sử dụng điện thông thường luôn luôn bằng 1, trong khi với nguyên lý hoạt động của máy bơm nhiệt nước nóng, hiệu năng sử dụng có thể lên tới 3 (với máy bơm nhiệt sử dụng nguồn nhiệt từ đất) hoặc xấp xỉ 4 với máy bơm sử dụng nguồn nhiệt từ không khí. Trong công nghiệp, máy bơm nhiệt Heat pump MVR (Mechanical Vapour Recompression) có thể cho hiệu năng từ 5 tới 80.

So sánh hiệu quả sử dụng máy bơm nhiệt Heat Pump với các phương án khác

Sơ đồ đấu nối Máy bơm nhiệt (nguyên lý hoạt động của máy bơm nhiệt)

Một Khách sạn có 50 phòng – Trung bình một phòng có một khách lưu trú và một khách một ngày tắm 1 lần, trung bình 1 lần tắm dùng 50 lít nước (khách sạn sử dụng vòi tắm hoa sen, chưa kể tắm bồn sẽ tốn nhiều nước hơn (150 – 350 lít).

Vậy trong 30 ngày, 50 phòng của khách sạn đó sẽ sử dụng: 50 x 30 x 50 = 75,000L (nước nóng)

Phương Án 1: Khách sạn sử dụng Máy nước nóng bơm nhiệt:

 

75,000L x 10kw = 750kw x 2,000đ/kw ≈ 1,400,000 đồng/tháng

 

Phương Án 2: Khách sạn sử dụng bình dùng điện trực tiếp & gián tiếp loại 20-30 lít

 

75,000L x 60kw = 4.500kw x 2,000đ/kw ≈ 9,000,000 đ/tháng

 

Phương Án 3: Khách sạn sử dụng Dầu Diesel để đun lò hơi:

 

75,000L x 16 Lít = 1,200Lít x 15,000đ/Lít ≈ 18,000,000 đ/ tháng

 

Phương Án 4: Khách sạn sử dụng Gas để đun lò hơi:

 

75,000L x 10 Kg = 750kg x 23,000đ/kg ≈ 17,250,000 đ/ tháng

 

Các phương án 2,3,4, hàng tháng phải trả thêm rất nhiều chi phí: tiền lương cho công nhân vận hành, mua nhiên liệu, dễ cháy nổ,…

KẾT QUẢ SO SÁNH

Phương án  Công nghệ sử dụng        Tính toán chi phí  Chi phí hàng năm

1        Máy bơm nhiệt nước nóng        1,400,000 đ/tháng x 12    16,800,000 đ/năm

2        Dùng Điện   9,000,000 đ/tháng x 12    108,000,000 đ/năm

3        Dùng Dầu   18,000,000 đ/tháng x 12  216,000,000 đ/năm

4        Dùng Gas    17,250,000 đ/tháng x 12  207,000,000 đ/năm

Như vậy, nếu khách hàng sử dụng máy nước nóng công nghệ mới, sẽ tiết kiệm chi phí một năm hơn 150.000.000 đồng.

Giải pháp kết hợp bơm nhiệt heat pump với các thiết bị khác

Kết hợp với máy nước nóng năng lượng mặt trời (tiết kiệm 90% điện năng)

Tận dụng nguồn năng lượng tái tạo tự nhiên là xu hướng được các doanh nghiệp hướng tới nhằm mục đích cắt giảm tối đa chi phí điện. Với thiết kế động bộ, doanh nghiệp hoàn toàn có thể kết hợp 2 thiết bị bơm nhiệt và máy nước nóng năng lượng mặt trời để tạo thành một hệ thống sản xuất nước nóng quy mô lớn.

Máy nước nóng năng lượng mặt trời dạng tấm phẳng

Máy nước nóng năng lượng mặt trời dạng ống chân không

Kết hợp với bồn bảo ôn

Bồn bảo ôn với chất liệu cách nhiệt polyurethane bọt cao cấp, có tác dụng giữ nhiệt lên tới 72h, do đó chỉ cần vận hành bơm nhiệt 1 lần là có thể đủ nước nóng cho 1 khách sạn trong 1 ngày.

Bồn bảo ôn có tác dụng giữ nhiệt lên tới 72h

Kết hợp với điện trở dự phòng heater

Điện trở gia nhiệt dự phòng được lắp đặt trong bồn bảo ôn nhằm mục đích hỗ trợ trong trường hợp bơm nhiệt và máy năng lượng mặt trời cần bảo dưỡng.

Kết hợp với điện trở dự phòng heater

BIỂU ĐỒ SO SÁNH CHI PHÍ CHO CÁC HỆ THỐNG LÀM NÓNG KHÁC

Trên đây là toàn bộ câu trả lời về máy bơm nhiệt nước nóng và nguyên lý hoạt động của máy bơm nhiệt heat pump. Hi vọng bài viết đã thỏa mãn được phần nào những thắc mắc của bạn, chúc bạn lựa chọn được sản phẩm máy nước nóng bơm nhiệt phù hợp.

Qúy đại lý và khách hàng có nhu cầu hoặc cần tư vấn về sản phẩm vui lòng liên hệ:

– Gọi điện thoại theo số Hotline: 0246 325 8388 

Phòng kinh doanh: 0982 191 309 – 0989 131 508

Phòng kỹ thuật: 0866 062 604 – 0396 240 882