Nhiều người vẫn còn thắc mắc không biết heat pump là gì và nguyên lý hoạt động của bơm nhiệt ra sao? Bơm nhiệt, hay còn được gọi là heat pump, đang ngày càng trở nên phổ biến và được coi là giải pháp tiên tiến, hiệu quả thay thế cho các loại bình nóng lạnh truyền thống. Để giải đáp những thắc mắc này, bài viết sau sẽ cung cấp một cái nhìn sâu sắc và toàn diện về heat pump, từ nguyên lý hoạt động đến những lợi ích mà nó mang lại, giúp bạn hiểu rõ hơn về công nghệ tiên tiến này
Giới thiệu về bơm nhiệt
Máy bơm nhiệt (heat pump) là thiết bị truyền năng lượng nhiệt từ nguồn nhiệt có nhiệt độ thấp sang nguồn nhiệt có nhiệt độ cao để đạt được nhiệt độ làm mát và sưởi ấm. Nguồn nhiệt độ thấp thường được sử dụng trong các thiết bị bơm nhiệt là môi trường xung quanh chúng ta – không khí, nước sông, nước biển, nước thải đô thị, nước mặt, nước ngầm, nước đục, bể cứu hỏa hoặc chất lỏng làm việc thải ra từ thiết bị sản xuất công nghiệp. Những chất lỏng làm việc này thường có nhiệt độ gần bằng nhiệt độ của môi trường xung quanh.
Nguyên lý làm việc của thiết bị bơm nhiệt cũng giống như nguyên lý làm việc của máy nén điều hòa, để phát huy hết hiệu quả của nó trong máy điều hòa không khí cỡ nhỏ, bộ thiết bị tương tự được sử dụng để hoàn thành việc làm mát máy điều hòa vào mùa hè hoặc sưởi ấm. vào mùa đông. Khi sưởi ấm vào mùa đông, thiết bị bay hơi và bình ngưng trong điều hòa được chuyển đổi thông qua van đảo chiều.
Khi máy điều hòa làm mát vào mùa hè, nó hoạt động theo điều kiện làm việc của máy lạnh, hơi nước áp suất cao do máy nén thải ra và đi vào bình ngưng qua van đảo chiều (còn gọi là van bốn chiều), khi sưởi ấm vào mùa đông , van đảo chiều trước tiên được chuyển sang vị trí làm việc của bơm nhiệt.Do đó, hơi môi chất lạnh áp suất cao thải ra từ máy nén sẽ chảy vào thiết bị bay hơi trong nhà (dùng làm bình ngưng) thông qua van đảo chiều.Nhiệt ẩn tỏa ra khi hơi môi chất lạnh ngưng tụ làm nóng không khí trong nhà để đạt được khả năng sưởi ấm trong nhà.
Chất lỏng làm mát ngưng tụ Chất lỏng chảy qua thiết bị tiết lưu theo hướng ngược lại và đi vào thiết bị ngưng tụ (được sử dụng làm thiết bị bay hơi). Nó hấp thụ nhiệt bên ngoài và bay hơi. Hơi nước bay hơi đi qua thiết bị đảo chiều van và được hút vào máy nén để hoàn thành chu trình gia nhiệt. Bằng cách này, nhiệt trong không khí bên ngoài (hoặc nước tuần hoàn) được “bơm” vào phòng có nhiệt độ cao hơn nên gọi là “bơm nhiệt”.
Trong chu trình bơm nhiệt, nhiệt lượng Q0kcal/h được lấy từ nguồn nhiệt có nhiệt độ thấp (không khí ngoài trời hoặc nước tuần hoàn, nhiệt độ của nguồn này cao hơn nhiệt độ bay hơi t0), tiêu thụ công cơ học ALkcal/h và cung cấp cho nguồn nhiệt độ cao (hệ thống sưởi ấm trong nhà) Mối quan hệ giữa các calo này tuân theo định luật nhiệt động lực học thứ nhất , nghĩa là Q1=Q0+ALkcal/h
Nếu không sử dụng thiết bị bơm nhiệt và nhiệt được chuyển đổi bằng công cơ học (hoặc năng lượng điện được sử dụng để làm nóng trực tiếp nguồn nhiệt độ cao) thì nhiệt thu được là ALkcal/h.Sau khi sử dụng thiết bị bơm nhiệt, nhiệt lượng cao -nguồn nhiệt độ (hệ thống sưởi) thu được nhiều nhiệt hơn: Q1-AL=Q0,kcal/h
Lượng nhiệt này được lấy từ nguồn nhiệt ở nhiệt độ thấp và không thể có được lượng nhiệt này nếu không có thiết bị bơm nhiệt. Vì vậy, việc sử dụng thiết bị bơm nhiệt có thể tiết kiệm nhiên liệu và tận dụng nhiệt thải.
Chu trình làm việc của bơm nhiệt hoàn toàn ngược lại với chu trình làm việc của động cơ nhiệt.Động cơ nhiệt sử dụng năng lượng của nguồn nhiệt nhiệt độ cao để tạo ra công cơ học, trong khi bơm nhiệt tiêu tốn công cơ học để truyền nhiệt từ nguồn nhiệt có nhiệt độ thấp. nguồn nhiệt của vật có nhiệt độ cao.
Nếu bơm nhiệt và động cơ nhiệt có hai nhiệt độ nguồn nhiệt giống nhau thì hiệu suất nhiệt của chu trình động cơ nhiệt η = AL ╱ Q1; chỉ số năng lượng của chu trình động cơ nhiệt – hệ số chuyển đổi nhiệt φ = Q1 ╱ AL, do đó φ = 1 ╱ η. Giá trị của eta luôn nhỏ hơn 1 nên giá trị của φ lớn hơn 1.
Nếu tủ lạnh và bơm nhiệt có hai nhiệt độ nguồn nhiệt giống hệt nhau thì mối quan hệ giữa chúng là: φ=Q1╱AL=(Q0+AL)╱AL=ε+1, trong đó ε là hệ số làm mát của tủ lạnh . Có thể thấy giá trị nhỏ nhất của hệ số chuyển hóa nhiệt là φ=1. Trong trường hợp giới hạn này Q0=0, tức là không có nhiệt nào được hấp thụ từ nguồn nhiệt độ thấp [1].
Nguyên lý làm nóng bơm nhiệt
Máy nước nóng bơm nhiệt là một sự phát triển của máy điều hòa không khí. Một van bốn chiều điện từ (còn gọi là van đảo chiều) được lắp đặt trong hệ thống làm lạnh. Bằng cách chuyển hướng của van bốn chiều và thay đổi hướng dòng chảy của chất làm lạnh, máy điều hòa không khí có thể nóng lên. Chất làm lạnh giống như hơi ở nhiệt độ cao và áp suất cao thải ra từ máy nén chảy đến thiết bị ngưng tụ trong bể nước cách nhiệt, truyền nhiệt cho nước máy đi qua bể chứa nước, sau đó điều tiết và giảm áp suất thông qua van giãn nở, và bay hơi và hấp thụ nhiệt trong thiết bị bay hơi của bộ phận chính của bơm nhiệt ngoài trời.
Chất lỏng làm việc hấp thụ nhiệt từ không khí ngoài trời, đây là cách máy nước nóng bơm nhiệt hấp thụ nhiệt từ không khí ngoài trời và truyền vào nước máy trong bể nước cách nhiệt , tiết kiệm năng lượng hơn, nhanh hơn và an toàn hơn so với việc chỉ sử dụng máy sưởi điện để sưởi ấm và sưởi ấm ngoài trời. tiềm năng năng lượng là vô hạn
Nguyên lý làm lạnh bơm nhiệt
Khi máy điều hòa làm mát vào mùa hè, nó hoạt động trong điều kiện lạnh, hơi nước áp suất cao thoát ra từ máy nén đi vào bình ngưng qua van đảo chiều (còn gọi là van bốn chiều), hơi môi chất lạnh được ngưng tụ thành chất lỏng và đi vào thiết bị bay hơi thông qua thiết bị tiết lưu. , và hấp thụ nhiệt trong thiết bị bay hơi để làm mát không khí trong nhà. Hơi môi chất lạnh bay hơi được hút vào máy nén sau khi đi qua van đảo chiều. Quá trình này lặp lại để thực hiện chu trình làm lạnh.
Máy bơm nhiệt nguồn không khí
Bơm nhiệt nguồn không khí là thiết bị máy nước nóng điều hòa không khí đa chức năng sử dụng không khí làm nguồn lạnh (nhiệt) để cung cấp điều hòa không khí, sưởi ấm và nước nóng sinh hoạt cho không gian trong nhà.
Có năm chế độ hoạt động cho bộ phát điện tuần hoàn bơm nhiệt nguồn không khí. Các chế độ làm mát, làm mát và sưởi ấm nước có thể được vận hành vào mùa hè; các chế độ sưởi ấm và sưởi ấm và sưởi ấm nước có thể được vận hành vào mùa đông; và chế độ nước nóng có thể được vận hành một mình trong các mùa chuyển tiếp, từ đó cung cấp nước làm mát, hút ẩm, sưởi ấm và nước nóng sinh hoạt cho môi trường sống quanh năm. Khi thiết bị hoạt động ở chế độ làm mát và sưởi ấm nước, có thể thu hồi nhiệt hoàn toàn, tỷ lệ hiệu suất năng lượng tổng thể hai chiều cao tới trên 7,0 và nước nóng sinh hoạt hoàn toàn miễn phí
