Bơm nhiệt là công nghệ sạch của thế kỷ 21.

Các chuyên gia Nhật đánh giá, có thể tiết kiệm trên 50% năng lượng sơ cấp và giảm được đến 70% phát thải khí nhà kính trong khu vực gia đình nếu sử dụng bơm nhiệt thay cho các lò sưởi, bình nóng lạnh… truyền thống chạy bằng gas, dầu, điện. Vậy cuối cùng nó là gì, hãy cùng đi tìm hiểu nhé.

Máy bơm nhiệt Heatpump hay còn gọi là máy bơm nhiệt, máy nước nóng năng lượng không khí, máy nước nóng trung tâm, Heatpump, … là thiết bị sản xuất nước nóng chuyên dụng công suất lớn tạo ra nước nóng từ 60 – 90 độ sử dụng công nghệ gia nhiệt (công nghệ Heat Pump) theo chu trình nhiệt động ngược chiều với điều hoà không khí. Dòng sản phẩm này sở hữu nhiều ưu điểm tuyệt vời, 1 trong số đó là tiết kiệm điện năng, an toàn và tuổi thọ gấp nhiều lần so với bình nóng lạnh thông thường.

Thiết bị được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực:

Công trình dân dụng
Biệt thự, Villa, Penhouse
Khách sạn, nhà nghỉ, Resoft
Sân golf, Bể bơi
Trường học
Bệnh Viện
Toà nhà thương mại
Công nghệ thực phẩm.

1. Cấu tạo chính của Hệ thống nước nóng trung tâm Heat pump:

Hệ thống nước nóng trung tâm Heat pump có cấu tạo chính gồm Máy bơm nhiệt và Bình bảo ôn.

*Cấu tạo hệ thống nước nóng trung tâm Heatpump*

1.1 Máy bơm nhiệt: máy nén, dàn bay hơi, dàn ngưng tụ, van tiết lưu

Máy nén:

Máy nén được coi là quả tim, vì chúng có nhiệm vụ là hút và đẩy môi chất đi đến các bộ phận khác.

Bộ trao đổi nhiệt:

Bộ trao đổi nhiệt của chiếc máy bơm nhiệt heatpump được làm bằng Titannium cuộn kiểu lò xo giúp gia tăng nhiệt độ nước lên đến 90C. Đồng thời chúng được đặt trong 1 buồng chứa bằng kim loại phủ lớp bảo vệ ăn mòn áp lực cao.
Ống được cuộn tròn và đặt trực tiếp trong bình chứa được phủ lớp bảo vệ ăn mòn áp lực cao, vì thế khả năng gia nhiệt nước nhanh hơn và đạt hiệu quả tối ưu nhất.

Dàn ngưng tụ:

Dàn ngưng tụ hay còn gọi là bộ trao đổi nhiệt giữa không khí và môi chất trong hệ thống, được chế tạo hoàn toàn từ ống đồng nguyên chất giúp quá trình trao đổi nhiệt diễn ra nhanh hơn, tăng độ bền cao hơn ống nhôm và tối ưu hiệu quả.

Van tiết lưu:

Đây là bộ phận có nhiệm vụ điều tiết chất dung môi từ nơi có áp suất cao, nhiệt độ cao sang vùng áp suất thấp và nhiệt độ bay hơi thấp. Máy bơm nhiệt heatpump được trang bị van 4 chiều trong hệ thống rã đông nhằm mang lại hiệu quả và nhanh chóng.

1.2 Bình bảo ôn:

Là thiết bị bảo quản nước nóng chuyên dụng cho các hệ thống sản xuất nước nóng.
Bình bảo ôn có phần vỏ được làm từ thép không gỉ, được sơn tĩnh điện. Nhờ thiết kế dày dặn với các lớp được làm từ inox SUS 304, mang đến độ bền, đẹp tiêu chuẩn. Bình bảo ôn được thiết kế chắc chắn đảm bảo hạn chế tối đa khả năng thất thoát nhiệt ra môi trường xung quanh.

Qua tìm hiểu về cấu tạo của hệ thống máy bơm nhiệt Heatpump ta nhận thấy rõ ràng hệ thống giúp giảm tiêu hao điện năng một cách tối đa và cực kỳ an toàn cho người sử dụng vì nguyên lý hoạt động 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.

Phân loại máy bơm nhiệt Heatpump phù hợp với từng hạng mục:

Máy bơm nhiệt Heatpump dùng cho hộ gia đình. (150 – 350 lít mỗi ngày)
Máy bơm nhiệt Heatpump cho hệ thống nước nóng công nghiệp (500 – 30.000 lít mỗi ngày)
Máy bơm nhiệt Heatpump cho bể bơi bốn mùa và các bể trị liệu, Jacuzi, Spa,… (máy bơm nhiệt thiết kế riêng cho ứng dụng làm nóng và duy trì nhiệt độ cho bể bơi,…)

2. Nguyên lý hoạt động của máy bơm nhiệt Heat pump:

*Sơ đồ nguyên lý vận hành của hệ thống Heat pump*

Giai đoạn 1: Bay hơi

Chất tải nhiệt (dạng lỏng)có nhiệt độ thấp hơn nhiều so với nhiệt độ không khí đi vào dàn bay hơi. Tại đây, chất tải nhiệt hấp thụ nhiệt độ của không khí và nóng lên, bay hơi và trở thành chất tải nhiệt ấm (dạng khí).

Không khí bị mất nhiệt liền ngưng đọng thành nước trên bề mặt Dàn bay hơi.

Giai đoạn 2: Nén

Chất tải nhiệt ấm (dạng khí) tiếp tục đi vào máy nén của bơm nhiệt nước nóng. Do tính chất vật lý đặc trưng nên nhiệt độ của chất tải nhiệt dễ dàng tăng vọt lên khi ta tác động lên nó 1 lục nén.

Giai đoạn 3: Ngưng tụ

Ra khỏi máy nén, chất tải nhiệt lúc này có nhiệt độ khoảng hơn 100 độ C tiếp tục đi vào dàn ngưng tụ. Tại đây, chất tải nhiệt truyền nhiệt cho nước và làm nóng lên đến nhiệt độ yêu cầu (55-65⁰C).

Giai đoạn 4: Giảm áp

Chất tải nhiệt nóng sau khi truyền nhiệt cho nước liền mất nhiệt trở thành chất tải nhiệt ấm. Tiếp tục đi qua van tiết lưu (van giảm áp) để hạ về mức nhiệt độ ban đầu. Sau đó, bắt đầu một vòng tuần hoàn nhiệt mới.

Quá trình làm nóng nước sẽ kết thức khi toàn bộ nước trong bình bảo ôn đạt đến nhiệt độ yêu cầu.

Bơm nhiệt sử dụng môi chất (chất tải nhiệt) lạnh tự nhiên (CO₂) hoặc môi chất lạnh HFC

Môi chất lạnh tự nhiên (CO₂):

Thân thiện môi trường và được coi là môi chất lạnh có ODP ( tiềm năng suy giảm tầng ôzôn) bằng 0 và GWP ( tiềm năng gây nóng toàn cầu) bằng 1.
Nhiệt độ nước tối đa đạt được tới 95⁰C chứa trong các bể chứa lắp kèm và đáp ứng các yêu cầu khác nhau về nhiệt độ cao như máy rửa bát.

Ứng dụng Bơm nhiệt có thể tiết kiệm đến 75% điện năng so với bình nóng lạnh đun điện do thu được khoảng ¾ nhiệt từ môi trường, có chi phí vận hành hàng năm thấp hơn nhiều so với việc sử dụng điện, gas hay dầu để sản xuất nước nóng.

3. So sánh giá trị kinh tế khi sử dụng Heatpump với các thiết bị làm nóng hiện nay

Ví dụ: Khách sạn trung bình 1 ngày, 1 phòng có 1 khách lưu trú, khách tắm ít nhất 1 lần/ngày. Trung bình 1 lần tắm hết khoảng 40 lít nước (vòi hoa sen), 250 (bồn tắm).

Giá trị kinh tế đầu tư ban đầu:

Mức giá máy bơm nhiệt Heatpump trong gia đình thường dao động khoảng từ 20 – 150 triệu đồng.
Còn mức đầu tư của bình nước nóng thường chỉ dao động từ 7-50 triệu đồng.

Có thể nhận thấy, ở chi phí đầu vào Heatpump đang khá cao so với các loại máy nóng lạnh trên thị trường. Mặc dù vậy, hãy xem thử giá trị kinh tế lâu dài mà máy bơm nhiệt đem lại cho bạn nhé.

Giá trị kinh tế sự dụng lâu dài:

Nếu khách sạn ở ví dụ trên có 50 phòng, tính trung bình 1 tháng khách sạn tiêu thụ khoảng 50x40x30 = 60000 lít nước. Ta sẽ tính chi phí cho từng phương án cụ thể:

Lựa chọn 1: Nếu dùng bình nóng lạnh loại từ 20 – 30 lít, lượng điện năng tiêu thụ là 60000 x 60 kW = 3600 kW/tháng ( tính mức giá điện trung bình khoảng 2.000 VNĐ/ số) suy ra hết 7.2 triệu đồng/ tháng.

Lựa chọn 2: Nếu dùng máy Heat pump 60000 x 10kW = 600 kW/tháng, tương đương khoảng 1.2 triệu đồng / tháng.

Như vậy, khi xét đến bài toán kinh tế lâu dài thì máy bơm nhiệt Heatpump chính là giải pháp tối ưu nhất. Có thể thấy ngay, chỉ cần sử dụng khoảng 2 năm là người dùng có thể thu hồi được vốn đầu tư ban đầu hơn nữa tuổi thọ của máy có thể sử dụng rất lâu từ 15-20 năm.