Trong lĩnh vực công nghệ sưởi ấm và làm mát, máy bơm nhiệt đã nổi lên như một giải pháp hiệu quả cao và thân thiện với môi trường. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các khu dân cư, thương mại và công nghiệp để cung cấp cả chức năng sưởi ấm và làm mát. Để thực sự hiểu được giá trị và cách vận hành của máy bơm nhiệt, điều cần thiết là phải tìm hiểu sâu về nguyên lý hoạt động của chúng và khái niệm Hệ số Hiệu suất (COP).
Nguyên lý hoạt động của máy bơm nhiệt
Khái niệm cơ bản
Máy bơm nhiệt về cơ bản là một thiết bị truyền nhiệt từ nơi này sang nơi khác. Không giống như các hệ thống sưởi ấm truyền thống tạo ra nhiệt thông qua quá trình đốt cháy hoặc điện trở, máy bơm nhiệt di chuyển nhiệt hiện có từ vùng lạnh hơn sang vùng ấm hơn. Quá trình này tương tự như cách tủ lạnh hoạt động, nhưng ngược lại. Tủ lạnh hút nhiệt từ bên trong và thải ra môi trường xung quanh, trong khi máy bơm nhiệt hút nhiệt từ môi trường bên ngoài và thải vào bên trong.
Chu trình làm lạnh
Hoạt động của bơm nhiệt dựa trên chu trình làm lạnh, bao gồm bốn thành phần chính: dàn bay hơi, máy nén, dàn ngưng tụ và van tiết lưu. Dưới đây là giải thích từng bước về cách các thành phần này hoạt động cùng nhau:
- Máy bay hơi: Quá trình này bắt đầu với dàn bay hơi, được đặt trong môi trường mát hơn (ví dụ: bên ngoài nhà). Chất làm lạnh, một chất có nhiệt độ sôi thấp, hấp thụ nhiệt từ không khí hoặc mặt đất xung quanh. Khi hấp thụ nhiệt, chất làm lạnh chuyển từ thể lỏng sang thể khí. Sự thay đổi pha này rất quan trọng vì nó cho phép chất làm lạnh mang theo một lượng nhiệt đáng kể.
- Máy nén: Môi chất lạnh dạng khí sau đó di chuyển đến máy nén. Máy nén tăng áp suất và nhiệt độ của môi chất lạnh bằng cách nén nó. Bước này rất quan trọng vì nó làm tăng nhiệt độ của môi chất lạnh lên mức cao hơn nhiệt độ mong muốn trong phòng. Môi chất lạnh ở áp suất cao, nhiệt độ cao lúc này đã sẵn sàng để giải phóng nhiệt.
- Tụ điện: Bước tiếp theo liên quan đến bộ ngưng tụ, được đặt trong môi trường ấm hơn (ví dụ: bên trong nhà). Tại đây, chất làm lạnh nóng, áp suất cao giải phóng nhiệt vào không khí hoặc nước xung quanh. Khi chất làm lạnh giải phóng nhiệt, nó nguội đi và chuyển từ thể khí sang thể lỏng. Sự thay đổi pha này giải phóng một lượng nhiệt lớn, được sử dụng để sưởi ấm không gian bên trong.
- Van tiết lưu: Cuối cùng, môi chất lạnh lỏng đi qua van tiết lưu, làm giảm áp suất và nhiệt độ. Bước này chuẩn bị cho môi chất lạnh hấp thụ nhiệt trở lại trong dàn bay hơi, và chu trình lại lặp lại.
Hệ số hiệu suất (COP)
Sự định nghĩa
Hệ số hiệu suất (COP) là thước đo hiệu suất của máy bơm nhiệt. Nó được định nghĩa là tỷ lệ giữa lượng nhiệt được truyền (hoặc hấp thụ) với lượng điện năng tiêu thụ. Nói một cách đơn giản, COP cho chúng ta biết lượng nhiệt mà máy bơm nhiệt có thể tạo ra trên mỗi đơn vị điện năng tiêu thụ.
Về mặt toán học, COP được biểu thị như sau:
COP=Điện năng tiêu thụ (W)Nhiệt lượng tỏa ra (Q)
Khi máy bơm nhiệt có Hệ số Hiệu suất (COP) là 5.0, nó có thể giảm đáng kể hóa đơn tiền điện so với hệ thống sưởi ấm bằng điện truyền thống. Dưới đây là phân tích và tính toán chi tiết:
So sánh hiệu quả năng lượng
Hệ thống sưởi ấm bằng điện truyền thống có COP là 1,0, nghĩa là nó tạo ra 1 đơn vị nhiệt cho mỗi 1 kWh điện tiêu thụ. Ngược lại, máy bơm nhiệt có COP là 5,0 tạo ra 5 đơn vị nhiệt cho mỗi 1 kWh điện tiêu thụ, hiệu quả hơn nhiều so với hệ thống sưởi ấm bằng điện truyền thống.
Tính toán tiết kiệm chi phí điện
Giả sử cần sản xuất 100 đơn vị nhiệt:
- Hệ thống sưởi điện truyền thống: Cần 100 kWh điện.
- Máy bơm nhiệt có COP là 5.0: Chỉ cần 20 kWh điện (100 đơn vị nhiệt ÷ 5,0).
Nếu giá điện là 0,5€ cho mỗi kWh:
- Hệ thống sưởi điện truyền thống: Chi phí điện là 50€ (100 kWh × 0,5€/kWh).
- Máy bơm nhiệt có COP là 5.0: Chi phí điện là 10€ (20 kWh × 0,5€/kWh).
Tỷ lệ tiết kiệm
Máy bơm nhiệt có thể tiết kiệm 80% hóa đơn tiền điện so với hệ thống sưởi ấm bằng điện truyền thống ((50 - 10) ÷ 50 = 80%).
Ví dụ thực tế
Trong các ứng dụng thực tế, chẳng hạn như cung cấp nước nóng sinh hoạt, giả sử cần đun nóng 200 lít nước từ 15°C đến 55°C mỗi ngày:
- Hệ thống sưởi điện truyền thống: Tiêu thụ khoảng 38,77 kWh điện (giả sử hiệu suất nhiệt là 90%).
- Máy bơm nhiệt có COP là 5.0: Tiêu thụ khoảng 7,75 kWh điện (38,77 kWh ÷ 5,0).
Với giá điện là 0,5€ cho mỗi kWh:
- Hệ thống sưởi điện truyền thống: Chi phí điện hàng ngày là khoảng 19,39€ (38,77 kWh × 0,5€/kWh).
- Máy bơm nhiệt có COP là 5.0: Chi phí điện hàng ngày là khoảng 3,88€ (7,75 kWh × 0,5€/kWh).
Tiết kiệm ước tính cho hộ gia đình trung bình: Máy bơm nhiệt so với hệ thống sưởi bằng khí đốt tự nhiên
Dựa trên ước tính của toàn ngành và xu hướng giá năng lượng châu Âu:
| Mục | Sưởi ấm bằng khí đốt tự nhiên | Sưởi ấm bằng bơm nhiệt | Chênh lệch hàng năm ước tính |
| Chi phí năng lượng trung bình hàng năm | 1.200–1.500 euro | 600–900 euro | Tiết kiệm khoảng 300–900 € |
| Lượng khí thải CO₂ (tấn/năm) | 3–5 tấn | 1–2 tấn | Giảm khoảng 2–3 tấn |
Ghi chú:Mức tiết kiệm thực tế thay đổi tùy thuộc vào giá điện và khí đốt quốc gia, chất lượng cách nhiệt tòa nhà và hiệu suất bơm nhiệt. Các quốc gia như Đức, Pháp và Ý có xu hướng tiết kiệm nhiều hơn, đặc biệt là khi có trợ cấp của chính phủ.
Máy bơm nhiệt Hien R290 EocForce Serie 6-16kW: Máy bơm nhiệt không khí sang nước Monobloc
Các tính năng chính:
Chức năng tất cả trong một: sưởi ấm, làm mát và chức năng nước nóng sinh hoạt
Tùy chọn điện áp linh hoạt: 220–240 V hoặc 380–420 V
Thiết kế nhỏ gọn: Thiết bị nhỏ gọn 6–16 kW
Chất làm lạnh thân thiện với môi trường: Chất làm lạnh xanh R290
Hoạt động cực êm: 40,5 dB(A) ở 1 m
Hiệu quả năng lượng: SCOP lên đến 5.19
Hiệu suất nhiệt độ cực cao: Hoạt động ổn định ở -20 °C
Hiệu suất năng lượng vượt trội: A+++
Kiểm soát thông minh và sẵn sàng cho PV
Chức năng chống vi khuẩn Legionella: Nhiệt độ nước đầu ra tối đa: 75ºC
Thời gian đăng: 10-09-2025