Cách thức hoạt động của máy nước nóng bơm nhiệt

Máy nước nóng bơm nhiệt hoạt động như thế nào?

Máy nước nóng bơm nhiệt hoạt động tương tự như tủ lạnh –– chỉ khác là theo chiều ngược lại. Trong khi tủ lạnh thu năng lượng nhiệt từ thực phẩm, tức là bên trong tủ lạnh và truyền nhiệt ra bên ngoài, thì máy nước nóng bơm nhiệt lại hoạt động ngược lại: Máy nước nóng bơm nhiệt thu nhiệt năng từ môi trường bên ngoài tòa nhà và sử dụng nhiệt năng đó để sưởi ấm trong nhà. Ngoài không khí trong nhà hoặc ngoài trời, máy nước nóng bơm nhiệt có thể khai thác nhiệt năng từ nước ngầm và lòng đất. Và vì nhiệt độ của nhiệt thu được thường không đủ để sưởi ấm tòa nhà hoặc đun nóng nước sinh hoạt nên các quá trình nhiệt động được sử dụng để tăng nhiệt độ.

Chu trình làm lạnh – trọng tâm của nguyên lý bơm nhiệt

Bất kể sử dụng nguồn nhiệt nào để phát nhiệt, chu trình làm lạnh gồm bốn bước luôn là một phần trong chế độ vận hành của máy nước nóng bơm nhiệt.

Quy trình lặp lại liên tục

Các quy trình này diễn ra trong mạch kín bên trong máy nước nóng bơm nhiệt. Quá trình truyền nhiệt sử dụng chất lỏng (môi chất làm lạnh) bay hơi ở nhiệt độ rất thấp. Nhiệt năng, chẳng hạn như từ lòng đất hoặc không khí ngoài trời, sẽ được sử dụng để làm bay hơi chất lỏng này. Ngay cả nhiệt độ -20 độ C cũng đủ để cung cấp năng lượng. Sau đó, hơi môi chất làm lạnh ở nhiệt độ thấp, ví dụ -20 độ C, được nén ở áp suất cao. Trong quá trình này, môi chất làm lạnh nóng lên tới nhiệt độ 100  độ C. Hơi môi chất làm lạnh này được ngưng tụ và giải phóng nhiệt cho hệ thống sưởi. Sau đó, áp suất của môi chất làm lạnh giảm đi rất nhiều. Từ đó làm cho nhiệt độ của chất lỏng giảm trở lại mức ban đầu. Quá trình này có thể bắt đầu lại từ đầu.

Quá trình nén cần có dòng điện

Một bộ phận quan trọng của mạch làm lạnh là máy nén. Điều này là do nếu không nén, nhiệt độ đầu ra quá thấp để có thể sưởi ấm tòa nhà đến mức nhiệt dễ chịu – thậm chí còn kém hơn vào những ngày rất lạnh với nhiệt độ âm hai con số.

Trên thực tế, một số máy nén được sử dụng, bao gồm máy nén khí piston hoặc máy nén xoắn ốc, tất cả đều được dẫn động bằng điện. Mức tiêu thụ điện năng cho quá trình nén phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Những yếu tố này bao gồm nhu cầu sử dụng nhiệt, công nghệ máy nén và trên hết là chênh lệch nhiệt độ giữa nguồn nhiệt và hệ thống sưởi. Thông thường: Chênh lệch nhiệt độ giữa nguồn nhiệt và nhiệt độ dòng chảy càng cao thì máy nén càng phải hoạt động nhiều hơn.