Máy bơm nhiệt là gì? Những điều cơ bản và cách tiết kiệm năng lượng

Máy bơm nhiệt là một "máy bơm nhiệt"

Chúng ta thường được hỏi: "Máy bơm nhiệt là gì?" Thoạt nhìn, máy bơm nhiệt có vẻ là một cơ chế rất phức tạp, nhưng thực ra chức năng của nó lại khá đơn giản. Trong bài viết này, thay vì giải thích cấu trúc phức tạp của nó, chúng tôi sẽ giải thích vai trò cơ bản của máy bơm nhiệt và các yếu tố tiết kiệm năng lượng của nó.

Đúng như tên gọi, máy bơm nhiệt là máy bơm có chức năng bơm nhiệt. Trước tiên, hãy xem xét một máy bơm thông thường.
Nước tự nhiên chảy từ nơi cao xuống nơi thấp, nhưng không thể chảy ngược lại. Do đó, để đưa nước từ nơi thấp lên nơi cao, cần phải dùng máy bơm để bơm nước lên.
Trên thực tế, điều tương tự cũng đúng với máy bơm nhiệt. Nhiệt tự nhiên di chuyển từ nhiệt độ cao đến nhiệt độ thấp. Điều ngược lại không xảy ra trong tự nhiên. Máy bơm nhiệt là một thiết bị bơm nhiệt từ nhiệt độ thấp đến nhiệt độ cao.

Máy bơm nhiệt được sử dụng ở nhiều nơi khác nhau.

Máy bơm nhiệt được sử dụng ở nhiều nơi quen thuộc. Một ví dụ điển hình là máy điều hòa không khí. Khi sưởi ấm, chúng bơm nhiệt từ bên ngoài vào phòng để làm ấm. Vào mùa hè, chúng làm ngược lại, bơm nhiệt từ bên trong phòng ra bên ngoài để làm mát.
Tủ lạnh cũng là một phần của hệ thống bơm nhiệt. Chúng bơm nhiệt từ bên trong tủ lạnh ra ngoài.
EcoCute cũng là một máy bơm nhiệt. Nó hút nhiệt từ không khí bên ngoài và truyền vào nước để tạo ra nước nóng.
Trong cả hai ứng dụng, khả năng cung cấp nhiều nhiệt với lượng điện nhỏ đều là một lợi thế lớn.

Cấu trúc máy bơm nhiệt

Sau đây là giải thích đơn giản về cấu trúc của máy bơm nhiệt. Giống như máy bơm nước, máy bơm nhiệt thường được vận hành bằng điện. (Cũng có những máy bơm nhiệt sử dụng nhiên liệu, chẳng hạn như GHP.)
Máy bơm nhiệt được nạp đầy khí làm lạnh, khí này được nén bởi máy nén và giảm áp suất nhờ van tiết lưu theo một chu kỳ lặp lại. Khi khí được nén và giảm áp suất, nhiệt độ cũng thay đổi tương ứng. Nhờ đặc tính này, máy bơm nhiệt truyền nhiệt qua khí.
Kết quả là, có thể cung cấp nhiều nhiệt hơn mức cần thiết để cung cấp năng lượng cho máy nén.
Hệ số hiệu suất (COP) là chỉ số cho biết có bao nhiêu kW nhiệt có thể được cung cấp khi 1 kW điện (nhiên liệu) được đưa vào máy bơm nhiệt. Mặc dù tùy thuộc vào điều kiện, COP của máy bơm nhiệt thường là 3 hoặc cao hơn, khiến nó trở thành một công nghệ có hiệu suất cao.

Cấu trúc máy bơm nhiệt (từ trang web Trung tâm lưu trữ nhiệt và máy bơm nhiệt)

Máy bơm nhiệt luôn cần một "nguồn nhiệt"

Có một nguyên tắc quan trọng ở đây. Máy bơm nhiệt cần có nguồn nhiệt. Nhiệt không tự nhiên mà có.
Để máy bơm nhiệt có thể cung cấp nhiệt, nó phải nhận nhiệt từ một nơi nào đó. Khi nhận nhiệt, nguồn nhiệt sẽ nguội đi. Khi máy bơm nhiệt nóng lên, nguồn nhiệt sẽ nguội đi. Khi máy bơm nhiệt nguội đi, nguồn nhiệt sẽ ấm lên. Cách bảo vệ nguồn nhiệt này là một yếu tố rất quan trọng để máy bơm nhiệt tiết kiệm năng lượng.

Lý tưởng nhất là lượng nhiệt phải càng lớn càng tốt và nhiệt độ của nguồn nhiệt và đích nhiệt phải gần nhau.

Khi xem xét khả năng tiết kiệm năng lượng của máy bơm nhiệt, điều đầu tiên cần cân nhắc là "nguồn nhiệt". Chúng ta hãy cùng xem xét nguồn nhiệt lý tưởng ở đây.
Hầu hết các máy bơm nhiệt sử dụng không khí hoặc chất lỏng làm nguồn nhiệt, loại trước được gọi là máy bơm nhiệt "làm mát bằng không khí" và loại sau được gọi là máy bơm nhiệt "làm mát bằng nước".
Tốt hơn là giữ lại càng nhiều nhiệt càng tốt, nhưng khi so sánh không khí và chất lỏng, chất lỏng có khả năng giữ nhiệt vượt trội trên mỗi thể tích. Trong cùng điều kiện nhiệt độ, máy bơm nhiệt làm mát bằng nước sử dụng nước làm nguồn nhiệt sẽ hiệu quả hơn.
Điều tiếp theo cần xem xét là chênh lệch nhiệt độ giữa nguồn nhiệt và điểm nóng. Máy bơm nước sẽ sử dụng ít điện hơn để bơm nước lên độ cao thấp hơn. Ở đây, máy bơm nhiệt cũng giống như máy bơm nước.
Nhiệt độ của nguồn nhiệt càng gần nguồn cung cấp thì điện năng tiêu thụ càng ít. Tuy nhiên, nếu chúng ta nghĩ đến máy điều hòa chẳng hạn, chúng ta bật lò sưởi vì trời lạnh bên ngoài, và chúng ta sử dụng máy điều hòa để tăng chênh lệch nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài.
Có một sự mâu thuẫn ở đây.

Giá trị của máy bơm nhiệt địa nhiệt, nhiệt nước ngầm và thu hồi nhiệt

Giá trị của máy bơm nhiệt địa nhiệt/nước ngầm/thu hồi nhiệt đầu tiên nằm ở tính nhỏ gọn và hiệu suất cao vì chúng sử dụng nước hoặc chất lỏng làm nguồn nhiệt và trên hết là nhiệt độ của nguồn nhiệt gần bằng nhiệt độ cung cấp.
Khi sử dụng nước ngầm để điều hòa không khí, nhiệt độ nước ngầm vào mùa hè gần với nhiệt độ đầu ra trong nhà hơn so với khi sử dụng không khí bên ngoài làm nguồn nhiệt, và vào mùa đông, vì nước ngầm ấm hơn không khí bên ngoài nên gần với nhiệt độ đầu ra trong nhà. Đây là lý do tại sao tiết kiệm năng lượng đạt được.
Khi nhu cầu sưởi ấm cao, có thể đạt được hiệu quả cao và giảm thiểu chất thải bằng cách sử dụng nước nóng thải, vẫn chứa đủ nhiệt, làm nguồn nhiệt.

Khi lập kế hoạch sử dụng máy bơm nhiệt, điều quan trọng là phải thiết kế đúng môi trường nguồn nhiệt!

Thiết kế nguồn nhiệt cực kỳ quan trọng khi triển khai máy bơm nhiệt, không chỉ riêng máy bơm nhiệt làm mát bằng nước sử dụng nước ngầm hoặc nhiệt thải. Để tận dụng tối đa máy bơm nhiệt, cần chủ động kết hợp khái niệm thiết kế nguồn nhiệt.