Hệ thống nước nóng trung tâm – Heatpump

Heat Pump là gì?

Máy bơm nhiệt (tiếng Anh: heat pump, tiếng Pháp: pompe à chaleur) 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. Điều đặc biệt là quá trình này sử dụng rất ít điện, nhờ vào cơ chế truyền nhiệt thông minh chứ không tạo ra nhiệt trực tiếp như điện trở hay đốt gas.

Cấu tạo cơ bản của hệ thống heat pump

Cấu tạo hệ thống heatpump

Một hệ thống heat pump thường gồm 4 bộ phận chính:

• Máy nén (Compressor): Tăng áp suất và nhiệt độ của môi chất lạnh.

• Dàn bay hơi (Evaporator): Hấp thụ nhiệt từ không khí, nước hoặc đất.

• Dàn ngưng (Condenser): Tỏa nhiệt để làm nóng nước hoặc không khí.

• Van tiết lưu (Expansion Valve): Giảm áp và làm mát môi chất lạnh trước khi quay lại dàn bay hơi.\

Nguyên lý hoạt động hệ thống bơm nhiệt 

Ngoài ra, hệ thống còn có các thiết bị phụ như: quạt, bơm nước, bộ điều khiển, cảm biến nhiệt…

Heat pump hoạt động như thế nào?

Hoạt động của bơm nhiệt khá giống với kho lạnh – nhưng ngược lại. Thay vì làm lạnh bên trong và thải nhiệt ra ngoài, heat pump hút nhiệt từ môi trường ngoài và truyền nhiệt vào trong hệ thống.

Quy trình gồm 4 bước:

1. Hấp thụ nhiệt: Môi chất lạnh trong dàn bay hơi lấy nhiệt từ môi trường.

2. Nén môi chất: Máy nén đẩy môi chất lên áp suất và nhiệt độ cao.

3. Truyền nhiệt: Môi chất nóng đi qua dàn ngưng, truyền nhiệt vào nước hoặc không khí.

4. Chu trình lặp lại: Môi chất quay lại dàn bay hơi và tiếp tục chu trình.

 

Nhờ vậy, heat pump tiêu thụ ít điện hơn rất nhiều so với các hệ thống làm nóng truyền thống.

Có những loại heat pump nào?

• Bơm nhiệt không khí – nước (air-to-water): Lấy nhiệt từ không khí và làm nóng nước.

• Bơm nhiệt không khí – không khí (air-to-air): Làm nóng hoặc làm mát không khí trong phòng (giống điều hòa 2 chiều).

• Bơm nhiệt địa nhiệt (ground source): Lấy nhiệt từ lòng đất – hoạt động ổn định quanh năm.

• Bơm nhiệt nước – nước (water-to-water): Dùng nguồn nước ngầm, sông hồ để truyền nhiệt.

Ứng dụng thực tế của hệ thống heat pump

Trong nhà ở, biệt thự và khách sạn:

• Làm nóng nước sinh hoạt: tiết kiệm đến 60–80% điện năng.

• Sưởi ấm không gian sống vào mùa đông.

• Giữ ấm hồ bơi quanh năm.

Trong công nghiệp:

• Gia nhiệt nước trong dây chuyền sản xuất.

• Sấy nông sản, thực phẩm, thuốc lá, thảo dược…

• Điều hòa không khí cho nhà xưởng, nhà kính.

Trong thương mại:

• Khách sạn, spa, resort, trung tâm thể thao, chung cư – đều có thể dùng bơm nhiệt để tiết kiệm điện và tăng tính chuyên nghiệp.

Vì sao nên chọn heat pump?

• Tiết kiệm điện vượt trội: COP cao, dùng 1 kWh điện tạo ra 3–5 kWh nhiệt.

• Thân thiện môi trường: Không khí thải, không cháy nổ, không dùng nhiên liệu hóa thạch.

• Vận hành ổn định, ít bảo trì, tuổi thọ cao (10–15 năm).

• Dễ tích hợp với điện mặt trời, hệ thống điều khiển thông minh.

Ví dụ thực tế: So sánh chi phí giữa Heat Pump và bình nóng lạnh trong khách sạn 20 phòng

Giả sử:

• Mỗi phòng dùng trung bình 200 lít nước nóng/ngày.

• Tổng khách sạn dùng khoảng 4.000 lít nước nóng/ngày.

• Nhiệt độ nước nóng yêu cầu: 60°C.

• Nhiệt độ nước đầu vào: 25°C (mùa hè).

• Giá điện: 3.000 VNĐ/kWh.

---

Dùng bình nóng lạnh điện trở (truyền thống)

Nhiệt lượng cần làm nóng mỗi ngày:

Q = m × C × ΔT
= 4.000 kg × 4.186 kJ/kg.°C × (60–25)
= 585.000 kJ ≈ 162.500 Wh ≈ 162,5 kWh/ngày

Vì hiệu suất bình nóng lạnh điện ~90%, nên điện tiêu thụ thực tế:

= 162,5 / 0.9 ≈ 180,5 kWh/ngày

Chi phí điện/ngày:

= 180,5 × 3.000 = 541.500 VNĐ/ngày

Chi phí điện/tháng:

≈ 541.500 × 30 = 16.245.000 VNĐ/tháng

---

Dùng hệ thống Heat Pump (COP ~3,5)

Điện tiêu thụ thực tế/ngày:

= 162,5 / 3.5 ≈ 46,4 kWh/ngày

Chi phí điện/ngày:

= 46,4 × 3.000 = 139.200 VNĐ/ngày

Chi phí điện/tháng:

≈ 139.200 × 30 = 4.176.000 VNĐ/tháng

---

Tổng kết tiết kiệm: