Nguyên lý hoạt động máy nước nóng bơm nhiệt

Nguyên lý hoạt động  máy nước nóng bơm nhiệt

Máy nước nóng bơm nhiệt gồm 4 bộ phận chính: máy sấy, máy nén, máyngưng tụ và van giảm áp nối với nhau tạo thành một 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.

Nguyên tắc hoạt động của máy nước nóng bơm nhiệt ở chế độ sưởi :

Đầu tiên ghế cong tập bụng, máy bơm sẽ thu nhiệt lượng từ môi trường ngoài và được luồng lưu chất vận động (lúc này ở dưới dạng hơi, áp suất thấp, nhiệt độ khoảng 10 độ C) vận chuyển tới máy nén.

Tại máy nén, luồng lưu chất vận động bị nén sẽ tăng nhiệt độ (lên khoảng 80 độ C), đồng thời nhiệt lượng được luồng lưu chất vận động mang theo bên mình cũng sẽ tăng theo.

Sau đó luồng lưu chất vận động ở nhiệt độ cao này được chuyển tới máy ngưng tụ, tại đây lưu chất vận động khi ngưng tụ thành chất lỏng sẽ giải phóng nhiệt lượng (nhiệt lượng này thu được từ môi trường ngoài và từ quá trình nén tại máy nén) cung cấp cho thiết bị sưởi.

Lúc này lượng lưu chất vận động 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 thu từ môi trường ngoài tiếp tục một chu trình mới.

Hiệu suất

Đối với một máy nước nóng bơm nhiệt, hiệu năng của máy COP (Coefficient Of Performance) được tính bằng tỉ 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 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 xấp xỉ 2 với máy bơm sử dụng nguồn nhiệt từ không khí. Trong công nghiệp, máy bơm nhiệt MVR (Mechanical Vapour Recompression) có thể cho hiệu năng từ 5 tới 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 lưu chất vận động. Hiện nay, những loại lưu chất 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 80 °C);

CFC-114, dùng cho máy bơm nhiệt cung cấp nhiệt độ cao (cao nhất 120 °C);

R-500, dùng cho máy nước nóng bơm nhiệt cung cấp nhiệt độ trung bình (cao nhất 80 °C);

R-502, dùng cho máy bơm nhiệt cung cấp nhiệt độ thấp (cao nhất 55 °C);

HCFC-22, dùng cho máy bơm nhiệt thuận nghịch và máy bơm nhiệt cung cấp nhiệt độ thấp (cao nhất 55 °C).