Máy Bơm Nhiệt là gì?
Máy bơm nhiệt hay tên tiếng Anh là Heat Pump là một thiết bị hoạt động theo nguyên lý nhiệt động lực học nhằm mục đích vận chuyển một nhiệt lượng từ môi trường này sang môi trường khác. Một máy bơm nhiệt thông thường chỉ cho phép nhiệt lượng di chuyển theo một hướng cố định ( từ nóng sang lạnh, hoặc từ lạnh sang nóng). Ví dụ như lò sưởi, tủ lạnh.. Loại máy bơm nhiệt cho phép lựa chọn và điều chỉnh chiều của nhiệt lượng được gọi là máy bơm nhiệt thuận nghịch.
Máy bơm nhiệt được sử dụng cho hệ thống sưởi trong phạm vi gia đình. Trong phạm vi lớn hơn, tại các đơn vị không trực tiếp tham gia sản xuất ( ví dụ như văn phòng ), người ta sử dụng máy bơm nhiệt thuận nghịch để sưởi ấm cho mùa đông và làm mát trong mùa hè.
>> Xem thêm: 6 mẫu bơm nhiệt giá tốt nhất thị trường
Nguyên lý hoạt động của bơm nhiệt.
Máy bơm nhiệt bao gồm 4 phần chính: máy sấy, máy nén, máy ngưng tụ, và van giảm áp nối với nhau tạo thành 1 vòng kín. Một luồng chất lưu dễ bay hơi, gọi là lưu chất vận động luân chuyển trong máy bơm với nhiệm vụ vận chuyển nhiệt lượng lấy từ môi trường ngoài cung cấp cho môi trường tiếp nhận.
Ở chế độ sưởi , máy bơm nhiệt hoạt động theo nguyên tắc sau:
Đầu tiên, máy bơm nhiệt sẽ thu nhiệt lượng từ môi trường ngoài và được luồng lưu chất vận động( lúc này dưới dạng hơi, áp suất thấp, nhiệt độ khoảng 100C) vận chuyển tới máy nén.
Tại máy nén, luồng lưu chất vận động bị nén sẽ tăng nhiệt độ lên ( lên khoảng 800C ), đồng thời nhiệt lượng được luồng lưu chất mang theo bên mình cũng được tăng theo.
Sau đó luồng lưu chất ở nhiệt độ cao này sẽ được chuyển tới máy ngưng tụ, tại đây lưu chất vận động khi ngưng tụ thành chất lỏng sẽ giải phóng nhiệt lượng mang theo bên mình ( nhiệt lượng này được thu từ môi trường ngoài và từ quá trình nén tại máy nén) để cung cấp cho thiết bị sưởi.
Lúc này lượng lưu chất vận động (ở trạng thái lỏng, áp suất cao) sẽ đi qua van giảm áp để đưa lại về máy sấy. Sau đó, nó được sấy thành luồng lưu chất vận động mới (ở dạng hơi, áp suất thấp) và mang theo nhiệt lượng từ môi trường ngoài tiếp tục một chu trình mới.
Nguồn cung cấp nhiệt
Hiệu năng của một máy bơm nhiệt phụ thuộc rất nhiều vào những đặc tính của nguồn cung cấp nhiệt. (nguồn nhiệt). Một số nguồn nhiệt lý tưởng cho máy bơm nhiệt phải có nhiệt độ cao và ổn định trong mùa lạnh, sẵn có, số lượng nhiều, không gây ăn mòn, ô nhiểm, có những tính chất nhiệt vật lý phù hợp, và yêu cầu chi phí của nguồn nhiệt là một chìa khóa quyết định tới việc lắp đặt và sử dụng máy bơm nhiệt.
Nguồn nhiệt Nhiệt độ của nguồn oC :
Không khí 10 -15oC
Khí xả 15-25 oC
Nước ngầm 4-10oC
Nước hồ 0-10oC
Nước sông 0-10 oC
Nước biển 3-8oC
Đá 0-5 oC
Mặt đất 0-10oC
Nước thải > 10 oC
Không khí thông thường, khí xả, đất và nước ngầm được sử dụng cho các máy bơm nhiệt công và phạm vi sử dụng nhỏ, trong khi nước lấy từ biển, sông hồ… đá và nước xả được sử dụng cho quy mô lớn. thông thường người ta dựa vào 3 nguồn nhiệt chính đó là không khí, nước và đất để phân loại các máy bơm nhiệt.
Không khí :
Đây là nguồn nhiệt miễn phí và được sử dụng rộng rãi nhất trong các máy bơm nhiệt. Nhiệt lượng do máy bơm nhiệt dạng này cung cấp có thể sử dụng để làm ấm trượt tiếp không gian bên trong, hoặc cung cấp cho các lò sưởi và các bình nước nóng. Loại máy bơm sử dụng nguồn nhiệt lấy từ không khí (máy bơm nhiệt khí ) có ưu điểm là lắp đặt dễ dàng, chi phí rẻ hơn các dạng máy bơm khác, thích hợp để thay thế các loại lò sưởi điện thông thường.
Khí thải :
Khí thải cũng là một nguồn nhiệt được sử dụng rộng rãi trong các máy bơm nhiệt ở các khu căn hộ và khu thương mại, Máy bơm thu nhiệt lượng từ hệ thống quạt gió để cung cấp cho hệ thống nước nóng hoặc hệ thống sưởi, Một vài loại máy bơm nhiệt được thiết kế để có thể sử dụng đồng thời 2 nguồn nhiệt từ khí thải và từ không khí.
Nước Ngầm :
Thường đạt được nhiệt độ ổn định từ 4 -10 oC ở nhiều khu vực. các máy bơm nhiệt sử dụng nguồn nước có ưu điểm là lắp đặt dễ dàng và hoạt động ổn định, hiệu suất tương đối, tuy nhiên cần phải tìm được nguồn nước thích hợp ở gần nơi lắp đặt. chỉ thích hợp với các lò sưởi nhiệt độ thấp hoặc sưởi cho sàn nhà, thêm vào đó khi lắp đặt cần lưu ý các vấn đề về chống ô nhiễm nguồn nước và ô nhiễm khu vực đất xung quanh.
Nước sông hồ :
Theo lý thuyết đây là nguồn nước cung cấp nhiệt tốt, nhưng có một hạn chế lớn là nhiệt độ vào mùa đông thường rất thấp (0oC ở các nơi ôn đới). và cần thiết kế một hệ thống chống đông lạnh hơi nước.
Nước biển :
Đây là một nguồn cung cấp nhiệt rất tốt nếu đáp ứng được một số điều kiện cần thiết, thường được sử dụng cho những kiểu bơm cỡ vừa và lớn, trong công nghiệp. Ở độ sâu từ 25-50 mét, nhiệt độ nước biển đạt ổn định từ 5-8oC , không gây nên những vấn đề về đóng băng hơi nước. Việc lắp đặt cần lưu ý về các vấn đề chống ăn mòn cho các đường ống dẫn nhiệt có thể gây ô nhiễm cho môi trường nước biển.
Nước xả :
thường có nhiệt độ cao và ổn định trong suốt các khoảng thời gian trong năm, Một vài ví dụ là nước xả từ các kênh hay các đường ống thoát nước ( đã hoạt chưa qua sử lý ), nước thải công nghiệp, nước thải từ các nhà máy điện, điện lạnh….Một trong những trở ngại trong việc sử dụng nguồn nhiệt này là do Khu dân cư, căn hộ, thương mại là khoảng cách từ những nơi này đến nguồn nước xả do các khu công nghiêp thường rất xa. Tuy vậy, với các máy bơm nhiệt dùng trong khu công nghiệp, nó không phải là một trở ngại mà đồng thời là thuận lợi cho phép tiết kiệm năng lượng tiêu thụ trong công nghiệp.
Đất :
Mỗi ngày ánh nắng mặt trời truyền năng lượng xuống Trái Đất, được đất hấp thụ và lưu trữ lại một lượng đáng kể, máy bơm nhiệt sử dụng nguồn năng lượng này được gọi là máy bơm địa nhiệt, có ưu điểm là tận dụng được nguồn năng lượng tự nhiên có sẵn trong lòng đất của mỗi công trình, không chịu ảnh hưởng tới nhiệt độ môi trường xung quanh, do nhiệt độ trong lòng đất luôn ổn định, tuy nhiên chi phí lắp đặt thì lại khá cao. Khi lắp đặt máy bơm địa nhiệt, có hai cách bố trí hệ thống thu dẫn nhiệt là: theo chiều ngang ( đặt sâu khoảng 0,6-1,2 mét so với mặt đất, và chiếm một diện tích lớn, thường được đặt sâu trong sân vườn nhà, và theo chiều dọc ( không yêu cầu nơi lắp đặt phải có sân vườn nhưng đào sâu từ 80-120m )
Hiệu suất :
Đối với máy bơm nhiệt hiệu năng của máy COP (Coeficient Of Performance) được tính bằng tỷ số giữa nhiệt lượng mà máy bơm cung cấp được và năng lượng cần cung cấp để máy bơm hoạt động. Hiệu năng của lò sưởi điện thông thường luôn bằng 1, trong khi với máy bơm nhiệt, hiệu năng sử dụng có thể lên tới 3 (với máy bơm nhiệt sử dụng nguồn nhiệt từ đất, hoặc lên tới 2 với máy bơm nhiệt sử dụng nguồn nhiệt từ không khí. Trong công nghiệp, máy bơm nhiệt MVR (Mechanical vapour recompression) có thể cho hiệu năng từ 5-80.
Lưu chất vận động :
Như đã trình bày trong phần nguyên tắc hoạt động, mỗi máy bơm nhiệt cần sử dụng một loại chất lưu có nhiệm vụ mang theo nhiệt năng lấy từ nguồn nhiệt tới cung cấp cho các thiết bị nhận nhiệt ( như lò sưởi, bình nước nóng…) gọi là chất lưu vận động. Hiện nay, những loại chất lưu vận động phổ biến nhất cho máy bơm nhiệt là :
CFC-12, dùng cho máy bơm nhiệt cung cấp nhiệt độ thấp và trung bình (cao nhất là 80oC)
CFC-114 , dùng cho máy cung cấp nhiệt độ cao, cao nhất là 120oC
R-500, dùng cho máy bơm nhiệt cung cấp nhiệt độ trung bình (cao nhất 80oC)
R-502, dùng cho bơm nhiệt cung cấp nhiệt độ thấp, cao nhất là 55oC
HCFC-22, dùng cho bơm nhiệt thuận ngịch và máy bơm nhiệt cung cấp nhiệt độ thấp (cao nhất 55oC).
Ứng Dụng :
Trong công nghiệp :
Hiện nay, bơm nhiệt đã được sử dụng khá rộng rãi trong công nghiệp. Với những quy định bảo vệ môi trường ngày càng nghiêm ngặt, máy bơm nhiệt công nghiệp có thể trở thành một ứng dụng công nghệ quan trọng trong việc giảm thiểu sự phát tán khí thải ra môi trường và tiết kiệm năng lượng.
Máy bơm nhiệt công nghiệp được sử dụng trong các lĩnh vực như:
Sưởi ấm : sưởi ấm các nhà kính hoặc các tòa nhà công nghiệp, thường sử dụng nguồn nhiệt lấy từ nước thải công nghiệp.
Sản xuất nước nóng hoặc nước lạnh : rất nhiều ngành công nghiệp cần sử dụng đến nước nóng(40-90oC) trong sản xuất và trong hoạt động lau rửa, và vệ sinh khu sản xuất. Nguồn nước nóng này có thể được cung cấp nhờ máy bơm nhiệt công nghiệp, những máy bơm nhiệt thuận nghịch còn dùng để làm nước lạnh.
Sản xuất hơi nước : nhiều ngành công nghiệp còn tiêu thụ một lượng khổng lồ hơi nước ở áp xuất thấp, cao hoặc trung bình trong khoảng từ 100-200oC. Những máy bơm nhiệt công nghiệp hiện nay có thể cung cấp hơi nước có nhiệt độ lên tới 150oC (một mẫu máy bơm thử nghiệm thậm chí đã đạt lên tới 300oC)
Sấy khô: máy bơm nhiệt được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sấy khô và hút ẩm ở nhiệt độ thấp và trung bình (cao nhất là 100oC) như sấy khô bột giấy, thực phẩm và mỡ. Những máy bơm nhiệt dùng cho công nghiệp sấy khô thường có hiệu năng cao (COP từ 5-7), và thường giúp tăng chất lượng sản phẩm so với các phương pháp sấy khô truyền thống, ví dụ như giảm thiểu sự bay mùi của thực phẩm( do quá trình sấy khô hoàn toàn khép kín).
Bay hơi và chưng cất : trong công nghiệp hóa học và sản xuất thực phẩm, công đoạn làm bay hơi và chưng cất thường tiêu thụ rất nhiều năng lượng. Máy bơm nhiệt công nghiệp giúp giảm lượng năng lượng tiêu thụ với hiệu năng cao( COP từ 6-30).
Trong công nghiệp sấy khô và làm bay hơi, chưng cất, hơi nước, được tái chế trong quá trình vận hành máy bơm nhiệt. Với công nghiệp sưởi ấm và sản xuất hơi nước, máy bơm nhiệt thường tận dụng những nguồn nhiệt như nước xả, nước thải, nước ngưng… do nhiệt lượng lấy từ những nguồn cung cấp này thường không ổn định nên cần phải xây dựng kho lưu trữ nhiệt lượng để đảm bảo cho hoạt động ổn định của bơm nhiệt.
6. Đôi nét về Việt Phát
Công ty TNHH SX – TM VIỆT PHÁT là nhà phân phối máy công cụ và thiết bị công nghiệp, thiết bị nâng hạ, dụng cụ thi công, bình nước nóng dự trữ , các thiết bị chuyên dùng được thiết kế và sản xuất tại Anh, Đức, Nhật, Đài Loan, Trung Quốc.
Quý khách có thể gọi ngay đến hotline 0918.10.81.91 – 0912.200.288 – 0911.020.288 , inbox qua Fanpage, để lại tin nhắn tại website để được tư vấn chi tiết hơn về sản phẩm nhé. Việt Phát hân hạnh được phục vụ quý khách hàng!!!