Nguồn nhiệt mà hệ thống sưởi bằng máy nước nóng bơm nhiệt có thể sử dụng sẽ ảnh hưởng đến chi phí điện năng phát sinh. Thông thường: Máy nước nóng bơm nhiệt nguồn nhiệt không khí có mức tiêu thụ điện cao hơn máy nước nóng bơm nhiệt nước muối/nước hoặc nước/nước. Điều này là do đất và nước tỏa nhiệt tương đối đều trong suốt cả năm. Trong khi đó, nhiệt độ không khí lại biến động nhiều hơn. Do đó, cần nhiều năng lượng hơn để đáp ứng nhu cầu nhiệt, nhất là trong những tháng mùa đông. Mặt khác, máy nước nóng bơm nhiệt nguồn nhiệt không khí có thể lắp đặt ở hầu hết mọi nơi mà không cần xin phép chính quyền, đồng thời có giá thành và chi phí lắp đặt rẻ hơn. Lý do là không cần khoan hay đào để thu hồi nhiệt.
Máy nước nóng bơm nhiệt và mức tiêu thụ điện: yếu tố ảnh hưởng, cách tính & mẹo áp dụng
Liên hệ với chúng tôiHoạt động của máy nước nóng bơm nhiệt dựa trên chu trình làm lạnh. Chu trình này làm tăng nhiệt từ môi trường được khai thác lên mức nhiệt độ cần thiết. Để thực hiện chu trình này, cần sử dụng máy nén cuộn hoặc máy nén piston. Các máy nén này có hiệu suất cao và vận hành êm ái nhưng thường tiêu thụ điện. Các phần sau đây sẽ cung cấp thông tin về mức tiêu thụ điện của máy nước nóng bơm nhiệt, các yếu tố ảnh hưởng và cách tính mức tiêu thụ điện năng.
Các yếu tố ảnh hưởng đến mức tiêu thụ điện của máy nước nóng bơm nhiệt
Tùy thuộc vào nguồn nhiệt, máy nước nóng bơm nhiệt cần khoảng 20 đến 25% điện năng làm năng lượng dẫn động để tạo ra nhiệt từ không khí, đất hoặc nước. Như vậy, để sản xuất 10 kWh nhiệt có thể sử dụng, cần khoảng 2 kWh điện năng. Mức tiêu thụ hằng năm của một máy nước nóng bơm nhiệt phụ thuộc vào nhiều yếu tố ảnh hưởng. Các yếu tố quan trọng nhất là:
- Loại máy nước nóng bơm nhiệt
- Hệ số hiệu suất theo mùa
- Nhu cầu nhiệt
Hệ số hiệu suất theo mùa (SPF) là một giá trị cần thiết để tính toán sơ bộ mức tiêu thụ điện năng của máy nước nóng bơm nhiệt. Hệ số này thể hiện liên hệ giữa lượng nhiệt năng được tạo ra và lượng điện năng được sử dụng. Ví dụ, với hệ số hiệu suất theo mùa là 4, máy nước nóng bơm nhiệt tạo ra 4 kWh nhiệt từ 1 kWh điện. Do đó, hệ số SPF càng cao thì máy nước nóng bơm nhiệt có hiệu suất càng cao và càng tiết kiệm điện.
Vui lòng lưu ý: Hệ số hiệu suất theo mùa chỉ là một giá trị được tính toán theo lý thuyết. Công thức tính dựa trên các giá trị tiêu chuẩn như nhiệt độ phòng, mức tiêu thụ nước nóng sinh hoạt, vùng khí hậu và thói quen thông gió. Trên thực tế, hệ số SPF có thể sai lệch so với giá trị được xác định theo lý thuyết.
Ngoài hệ số hiệu suất theo mùa, máy nước nóng bơm nhiệt cũng có thể có hệ số hiệu quả năng lượng (COP). Hệ số này cũng đại diện cho tỷ lệ giữa năng lượng cung cấp với năng lượng phân tán. Tuy nhiên, COP chỉ có hiệu lực trong một thời điểm nhất định, ví dụ như nhiệt độ không khí là 15 độ C và nhiệt độ dòng chảy là 35 độ C. Điều này nghĩa là hệ số COP chỉ phản ánh hiện trạng.
Bên cạnh hệ số hiệu suất theo mùa và nguồn nhiệt, nhu cầu nhiệt cũng là yếu tố quyết định mức tiêu thụ điện năng của máy nước nóng bơm nhiệt. Mức độ nhu cầu nhiệt phụ thuộc vào hành vi sử dụng cá nhân của người cư trú và tình trạng năng lượng của tòa nhà. Ví dụ, các tòa nhà cũ chưa được hiện đại hóa có nhu cầu nhiệt cao hơn các tòa nhà mới được cách nhiệt tốt. Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, yếu tố này tạo ra sự khác biệt khi quyết định chỉ sử dụng máy nước nóng bơm nhiệt để sưởi ấm không gian hay cả đun nước nóng sinh hoạt. Do đó, không thể đưa ra tuyên bố chung chung.
Cách tính điện năng tiêu thụ của máy nước nóng bơm nhiệt
Cần có ba biến để xác định sơ bộ mức điện năng tiêu thụ của một máy nước nóng bơm nhiệt: công suất tỏa nhiệt, hệ số hiệu suất theo mùa và số giờ hoạt động hoặc gia nhiệt. Việc tính toán được thực hiện theo công thức sau:
Mức tiêu thụ điện năng của máy nước nóng bơm nhiệt = công suất tỏa nhiệt/SPF x số giờ chạy
Phép tính mẫu: Nếu có công suất 10 kW, hệ số SPF là 4,0 và chạy trong 2000 giờ một năm, thì một máy nước nóng bơm nhiệt sẽ cần 5000 kWh (10 / 4,0 x 2000 = 5000 kWh).
Nếu muốn tính chi phí điện hằng năm, người dùng hệ thống có thể nhân tổng số điện tiêu thụ với giá điện:
Chi phí điện của bơm nhiệt = điện năng tiêu thụ x chi phí của mỗi kWh
Cách giảm chi phí điện cho máy nước nóng bơm nhiệt
Tuy biểu giá điện đặc biệt không giúp giảm mức tiêu thụ điện của máy nước nóng bơm nhiệt nhưng vẫn có thể tiết kiệm chi phí. Điều này là do các nhà cung cấp có quyền tạm thời ngắt nguồn cung cấp điện cho máy nước nóng bơm nhiệt trong các thời gian tải cực đại, giúp quản lý tải tốt hơn. Đổi lại, biểu giá điện cho giá bơm nhiệt sẽ rẻ hơn. Tuy nhiên, để hưởng lợi từ biểu giá này, cần lắp đặt đồng hồ đo điện riêng để tách riêng hóa đơn điện sinh hoạt và điện cho máy nước nóng bơm nhiệt.
Điện dùng cho máy nước nóng bơm nhiệt có các đặc điểm kỹ thuật và chất lượng giống với điện thông thường. Đối với người dùng hệ thống, chỉ có hai yếu tố quan trọng, đó là chi phí và nguồn gốc. Hiện nay, có nhiều nhà cung cấp cung cấp điện cho máy nước nóng bơm nhiệt. Trong đó, có một số nhà cung cấp cũng có biểu giá điện xanh. Vì thế, hãy nhớ so sánh các mức biểu giá điện trước khi ký kết hợp đồng. Sau khi tìm thấy biểu giá điện phù hợp nhất, người dùng hệ thống có thể thay đổi biểu giá như bình thường, có tính đến các khoảng thời gian thông báo tiêu chuẩn. Quá trình này sẽ được xử lý giống như cách xử lý đối với điện truyền thống.
Thời gian khóa có ý nghĩa gì đối với máy nước nóng bơm nhiệt?
Nếu các công ty điện lực (EVU) ngắt kết nối hệ thống khỏi lưới điện, thời gian này được gọi là thời gian khóa hoặc TẮT nguồn cho máy nước nóng bơm nhiệt. Hệ thống sưởi bằng máy nước nóng bơm nhiệt dùng điện sẽ không thể hoạt động trong thời gian này. Tuy nhiên, bình trữ nhiệt có thể đảm bảo cung cấp năng lượng sưởi và nước nóng sinh hoạt. Những người vận hành hệ thống nên lưu ý điều này khi lên kế hoạch. Vì máy nước nóng bơm nhiệt không chỉ phải sưởi ấm mà còn phải nạp thiết bị lưu trữ trong thời gian này nên cần công suất cao hơn. Có thể tính phần bổ sung này bằng hệ số thời gian khóa.
Hệ số thời gian khóa = 24 giờ / (24 giờ – tổng thời gian khóa trong ngày)
Phép tính mẫu: Nếu công ty điện lực ngắt nguồn điện tới máy nước nóng bơm nhiệt 3 lần, mỗi lần 2 giờ thì công suất phải cao hơn 24 / (24 - 6) = 1,3.
Số lần và thời gian ngắt điện được quy định theo luật. Cụ thể là mỗi ngày được phép ngắt điện tối đa 3 lần, mỗi lần 2 giờ.
Cách thay đổi mức tiêu thụ điện của máy nước nóng bơm nhiệt
Phần lớn năng lượng cần thiết trong các gia đình được dùng để sưởi ấm phòng và đun nước nóng sinh hoạt. Bằng cách thay thế nồi hơi sưởi ấm trung tâm đã lỗi thời bằng máy nước nóng bơm nhiệt hoặc hệ thống hybrid, các gia đình có thể giảm tới 30% nhu cầu năng lượng. Bên cạnh việc hiện đại hóa hệ thống sưởi, nếu thực hiện các biện pháp khác như cân bằng thủy lực hoặc thay thế rơ le nhiệt thì các gia đình có thể giảm được thêm nữa nhu cầu năng lượng. Tuy nhiên, để giảm thiểu mức tiêu thụ năng lượng, bộ tản nhiệt cũng phải phù hợp với hệ thống sưởi. Máy nước nóng bơm nhiệt đạt được mức hiệu suất năng lượng cao nhất thông qua kết hợp với hệ thống sưởi ấm dạng tấm.
Tôi có thể vận hành máy nước nóng bơm nhiệt chỉ với hệ thống sưởi dưới sàn không?
Hệ thống sưởi ấm dưới sàn là hệ thống sưởi theo khu vực, truyền nhiệt vào phòng thông qua nhiệt bức xạ. Nhờ vậy, năng lượng nhiệt được phân bố đồng đều trên diện tích lớn và chỉ giải phóng tác dụng khi chạm các vật thể rắn như tường hoặc người. Nhờ diện tích bề mặt lớn, hệ thống sưởi dưới sàn có thể chịu được nhiệt độ dòng chảy khoảng 35 độ C.
Bằng cách so sánh, một bộ tản nhiệt cần nhiệt độ lên tới 70 độ C. Vì hiệu suất của hệ thống sưởi bằng bơm nhiệt càng tăng thì chênh lệch giữa nguồn nhiệt và nhiệt độ dòng chảy của hệ thống sưởi càng nhỏ, nên việc vận hành với hệ thống sưởi dưới sàn không chỉ khả thi mà còn được khuyến nghị. Đó là bởi sự kết hợp này giúp máy nước nóng bơm nhiệt đạt được hiệu suất tối đa có thể. Máy nước nóng bơm nhiệt vận hành hai chế độ hoặc máy nước nóng bơm nhiệt hybrid được khuyến nghị sử dụng cho các hệ thống tản nhiệt có nhiệt độ cao hơn và cho các tòa nhà cũ. Các thông tin về vấn đề này có trong phần máy nước nóng bơm nhiệt và máy nước nóng bơm nhiệt trong tòa nhà mới và tòa nhà cũ.
Tự cung cấp điện cho máy nước nóng bơm nhiệt
Mức điện năng tiêu thụ của máy nước nóng bơm nhiệt cũng có thể được bù đắp bằng điện mặt trời từ chính mái nhà của bạn mà không tốn kém. Hệ thống quang điện tạo ra điện từ năng lượng mặt trời có sẵn miễn phí. Các thiết bị lưu trữ sẽ giúp đảm bảo cung cấp nguồn năng lượng này ngay cả khi không có ánh nắng mặt trời. Do đó, tiêu thụ điện năng tự tạo sẽ giúp giảm sự phụ thuộc vào các công ty điện lực. Tuy nhiên, để tận dụng lợi thế này, cần phải thiết kế thật chính xác. Để biết thêm thông tin, xem phần về Hệ thống quang điện. Video dưới đây cho thấy ví dụ về mức độ kết hợp hiệu quả và nâng cao hiệu suất toàn hệ thống của máy nước nóng bơm nhiệt, hệ thống quang điện và thiết bị lưu trữ: