BƠM NHIỆT ĐUN NƯỚC NÓNG

Năm 1852, William Thomson đăng ký bằng phát minh đầu tiên về bơm nhiệt trên thế giới. Mục đích của bơm nhiệt lúc bấy giờ là sưởi ấm căn phòng vào mùa đông, nhưng phát minh này lại bị bỏ quên trong sự phát triển rầm rộ của máy lạnh. Mãi đến 1928, một người Mỹ là T.G. Haldane mới lại nghiên cứu về bơm nhiệt. Từ đó, nhiều bơm nhiệt có hiệu quả đã được lắp đặt tại nhiều nơi ở Châu Âu và Mỹ trong thế chiến thứ 2, và thị trường bơm nhiệt gia dụng trở nên sôi động vào cuối những năm 1970.

BƠM NHIỆT ĐUN NƯỚC NÓNG NHÓM 7- LỚP 53TP2 I Giới thiệu chung bơm nhiệt Lịch sử phát triển Năm 1852, William Thomson đăng ký phát minh bơm nhiệt giới Mục đích bơm nhiệt lúc sưởi ấm phòng vào mùa đông, phát minh lại bị bỏ quên phát triển rầm rộ máy lạnh Mãi đến 1928, người Mỹ T.G Haldane lại nghiên cứu bơm nhiệt Từ đó, nhiều bơm nhiệt có hiệu lắp đặt nhiều nơi Châu Âu Mỹ chiến thứ 2, thị trường bơm nhiệt gia dụng trở nên sôi động vào cuối năm 1970 Lý phát triển bơm nhiệt Các nguồn lượng sơ cấp lượng hóa thạch giới ngày cạn kiệt Dân số giới tăng, kinh tế phát triển nhu cầu tiêu thụ lượng nhiều phải đối mặt nghiêm trọng với vấn đề tiết kiệm lượng sơ cấp Có nguồn lượng chủ yếu lượng hóa thạch, lượng hạt nhân lượng tái tạo, đó, lượng hóa thạch chiếm 83% coi lượng sơ cấp Năng lượng hóa thạch hữu hạn với đà khai thác tiêu thụ thời gian khai thác tương lai ngắn Đòi hỏi giới phải tìm nguồn lượng để bù đắp cho thiếu hụt lượng hóa thạch dần cạn kiệt Bơm nhiệt đóng góp vai trò quan trọng việc tái sinh, nâng cấp nhiệt từ môi trường để giam tiêu tốn nguồn lượng sơ cấp Mặt khác, việc giảm phát thải khí nhà kính giảm đốt cháy nhiên liệu hóa thạch sử dụng lượng với hiệu cao vấn đề then chốt Hiện hiệu suất sử dụng trung bình nhiên liệu hóa thạch 37%, nghĩa đốt 100 dầu có 37% nhiệt hữu ích đến hộ tiêu thụ số thấp Nhưng dụng bơm nhiệt sưởi ấm đun nước nóng hệ số sử dụng lượng sơ cấp tăng lên nhiều Đó ưu phủ nhận bơm nhiệt ứng dụng bơm nhiệt Ứng dụng rộng rãi bơm nhiệt làm ấm vào mùa đông làm mát vào mùa hè hay gọi điều hòa hai chiều Loại bơm nhiệt có công suất từ vài kW đến vài chục kW sử dụng gia đình thương nghiệp Hầu hết bơm nhiệt loại bơm nhiệt nén Ứng dụng thứ hai bơm nhiệt đun nước nóng từ 45 0-700C, sử dụng rộng rãi từ gia đình đến công nghiệp Những bơm nhiệt lớn sử dụng công nghiệp, thương nghiệp,…có suất nhiệt lên đến vài chục ngàn kW Bơm nhiệt nóng lạnh phương án bơm nhiệt hiệu quẩ sử dụng nguồn nóng nguồn lạnh bơm nhiệt, hệ số bơm nhiệt tăng lên gấp đôi TT Mục đích sử dụng bơm nhiệt Năng suất nhiệt, kW Nhiệt nguồn C độ lạnh, Sưởi ấm nhà 2,3-14 Nhiệt độ môi trường Nhiệt độ nguồn nóng, C 45-50 II Đưn nước nóng gia dụng 2,3-14 Nhiệt độ môi trường 45-50 Đun nước nóng công nghiệp thương nghiệp 14-250 Nhiệt độ môi trường 45-70 Sấy công nghiệp 2,3-250 Nhiệt ẩm gió tuần hoàn 15-50 Quay vòng dòng nhiệt công nghiệp bay cô đặc, tháp chưng cất xưởng giặt là, tẩy rửa vệ sinh thiết bị buồng sấy 250-1000 30-130 30-50 Thu hồi nhiệt tải từ trình công nghệ, khu đô thị, khu dân cư, sản xuất công nghiệp, kết hợp với trung tâm cấp nhiệt, cấp lạnh, thu hồi nhiệt ngưng tụ 1000-5000 30-70 50-120 Nguyên lý cấu tạo làm việc Định nghĩa Bơm nhiệt thiết bị dung để bơm dòng nhiệt mức nhiệt độ thấp lên mức nhiệt độ cao để đáp ứng nhu cầu sử dụng lượng nhiệt sấy, sưởi ấm, đun nước nóng,… Bơm nhiệt máy lạnh có chung nguyên lý làm việc theo chu trình nhiệt động ngược chiều Chúng khác mục đích sử dụng Gọi máy lạnh sử dụng nguồn lạnh sản dàn bay hơi, gọi bơm nhiệt sử dụng nguồn nóng sản dàn ngưng tụ Sự khác máy lạnh bơm nhiệt Theo định nghĩa có loại máy lạnh có nhiêu loại bơm nhiệt bơm nhiệt nén hơi, bơm nhiệt hấp thụ, bơm nhiệt nhiệt điện,… Tuy có bơm nhiệt nén bơm nhiệt hấp thụ có ý nghĩa thực tế Nguyên lý làm việc bơm nhiệt sau: Hơi môi chất lạnh dàn bay nhệt độ thấp áp suất thấp dược máy nén hút nén lên áp suất cao, nhiệt độ cao đẩy vào dàn ngưng tụ Ở dàn ngưng tụ, ngưng tụ thành lỏng cấp nhiệt cho chất tải nhiệt (nguồn nóng) theo yêu cầu công nghệ nước nóng không khí nóng phục vụ sấy sưởi…Lỏng áp suất cao tiết lưu xuống áp suất thấp qua thiết bị tiết lưu vào dàn bay Ở dàn bay hơi, lỏng bay hơi, thu nhiệt nguồn nhiệt (la nước, không khí môi trường, nguồn nhiệt thải…) Hơi sinh lại máy nén hút kép kín vòng tuần hoàn môi chất Phân loại bơm nhiệt Đầu tiên, có nhóm bơm nhiệt chính: - Bơm nhiệt có máy nén - Bơm nhiệt hấp thụ gồm loại hấp thụ, biến nhiệt tái hấp thụ - Bơm nhiệt kiểu ejector Sau đó, bơm nhiệt phân theo trình loại môi chất như: - Quá trình nén hơi, biến đổi pha từ sang lỏng, biến đổi pha từ lỏng sang hơi, thay đổi áp suất lỏng môi chất - Các loại môi chất môi chất lạnh đơn chất, hỗn hợp môi chất đồng sôi, hỗn hợp môi chất không đồng sôi, cặp môi chất chất hấp thụ Chu trình bơm nhiệt nén Đây dạng bơm nhiệt quan trọng ứng dụng rộng rãi tất lĩnh vực kinh tế, đặc biệt để sưởi ấm điều hòa không khí dân dụng công nghiệp, chuẩn bị nước nóng, sấy nhiệt độ thấp, hút ẩm, thu hồi nhiệt thải,…để đáp ứng nhu cầu lượng nhiệt độ thấp a Bơm nhiệt nén chu trình Carnot Bơm nhiệt gồm thiết bị máy nén, dàn ngưng tụ, máy dãn nở, dàn bay Môi chất vào đơn chất hỗn hợp đồng sôi Nếu biểu diễn đồ thị T-s chu trình hình chữ nhật với trình đoạn nhiệt đẳng nhiệt xen kẽ: 1-2 trình nén đoạn nhiệt máy nén: s1=s2 2-3 trình ngưng tụ đẳng nhiệt dàn ngưng: T2=T3 3-4 trình dãn nở đoạn nhiệt máy dãn nở: s3=s4 4-1 trình bốc đoạn nhiệt dàn bay hơi: T4=T1 Ưu điểm: chu trình bơm nhiệt ngược chiều coi chu trình lý tưởng có hệ số nhiệt cao so với chu trình khô, hồi nhiệt…trừ chu trình Lorenz Nhược điểm: không xác định rõ rang trạng thái hút vào máy nén, nằm vùng ẩm nên nguy hút phải lỏng gây va đập thủy lực phá hỏng máy nén lớn Máy dãn nở cồng kềnh, giá thành cao mà công hữu ích thu không đáng kể, chu trình không sử dụng thực tế b Bơm nhiệt nén chu trình khô Trong thực tế, người ta sử dụng chu trình khô khắc phục nhược điểm vận hành chu trình Carnot cách cho máy nén hút bão hòa khô thay máy dãn nở van tiết lưu Do bơm nhiệt bớt cồng kềnh, đơn giản, dễ vận hành, giá thành thấp an toàn c Bơm nhiệt nén chu trình Lorenz Để cải thiện hệ số lạnh, giảm công nén máy nén để tiết kiệm lượng, nhà bác học Lorenz hoàn thiện chu trình Carot ngược chiều đạt hệ số bơm nhiệt cao 10 đến 40% Lorenz đưa ý tưởng trượt nhiệt độ sôi chất tải lạnh trượt nhiệt độ ngưng tụ chất tải nhiệt thiết bị bay ngưng tụ Thay trình 2-3 đẳng nhiệt trình 2-3’; thay trình 4-1 trình 4-1’ d Bơm nhiệt nén hai cấp Máy nhiệt nén cấp cải tiến từ máy nhiệt nén cấp để tiết kiệm kinh phí Bơm nhiệt kiểu hấp thụ Bơm nhiệt hấp thụ dạng quan trọng sau bơm nhiệt nén hơi, có suất lớn thường sử dụng công nghiệp a Bơm nhiệt hấp thụ b Biến nhiệt c Bơm nhiệt tái hấp thụ có máy nén d Bơm nhiệt tái hấp thụ có máy nén nhiệt III Các thành phần bơm nhiệt Môi chất cặp môi chất Môi chất dùng cho bơm nhiệt tương tự mối chất dùng cho máy lạnh, cặp môi chất Môi chất lạnh R32 HFO234yf Công thức hóa học CH2F2 Tính chất vật lý Phân tử lượng M, kg/kmol Nhiệt độ sôi R744 R22 R123 R134a R407c R410a CH2CFCF3 R290 (propa n) C3H8 CO2 CHClF2 CHCl2CF3 CH2FCF3 R32/125/134 a (23/25/52) 52,02 114 44,10 44,0 86,47 152,93 102,03 86,20 R32/12 (50/50) 72,58 -51,7 -29,3 -42,1 -78,4 -40,8 27,8 -26,1 -42,8 -36,3 -51,6 Tính chất an toàn Tính chất môi trườ ng thường, C Nhiệt độ tới hạn,0C Áp suất tới hạn, bar TLV – TWA LFL HOC 78,2 94,7 96,7 31,1 96,2 183,8 101,1 87,3 72,5 57 33,8 42,5 73,8 49,9 36,6 40,6 4,63 49,5 1000 - 2500 5000 1000 50 1000 1000 1000 13,3 9,4 6,2 10,7 2,3 50,3 none - none 2,2 none 21 none 4,2 none -4,9 None -4,4 Nhóm an toàn, Std 34 Vòng đời (thời gian tồn khí quyển), năm ODP A2L A2L A3 A1 A1 B1 A1 A1/A1 A1/A1 5,6 0,05 (11 ngày) - >50 11,8 1,5 13,6 0,000 0,000 0,000 0,034 0,012 0,000 0,000 0,000 GWP (100 năm) 880 20 0,00 1900 120 1600 1980 2340 - - GWP (Global Warning Potential): Tiềm làm nóng địa cầu Chỉ số tương đối khả ( hiệu ứng lồng kính) chất khí ảnh hưởng tới nóng lên Trái Đất, lấy chuẩn quy ước CO2 cho thời hạn 100 năm HOC ( Heat of Combustion): Nhiệt trị ( ga lạnh) LFL ( Lower Flammability Limit): giới hạn bắt lửa dưới, giới hạn nồng độ mà ga lạnh không khí lây lan lửa, thường tính theo thể tích % không khí ODP ( Ozone Depletion Potential): Tiềm làm suy giảm ozone, số tương đối xác định khả phá hủy tầng ozone với quy ước ODP R11 bằn TLV-TWA (Threashold Limit Value – Time – Weighted Average): Nồng độ giới hạn trung bình lâu dài, giá trị nồng độ giới hạn không khí mà với điều kiện làm việc 8h/ngày ngày/tuần, tất công nhân tiếp xúc lâu dài với ga lạnh không bị đe dọa ảnh hưởng có hại Các cặp môi chất: Đối với bơm nhiệt hấp thụ, người ta sử dụng chủ yếu cặp môi chất NH3/H2O H2O/BrLi Đối với điều kiện Việt Nam máy lạnh H2O/BrLi chắn có nhiều ý nghĩa phù hợp với điều kiện nhiệt đới nhiệt độ yêu cầu nguồn nhiệt để chạy máy thấp, khoảng 850C nhiệt độ yêu cầu cho cặp môi chất NH3/H20 khoảng 130 0C Chính vậy, sử dụng nguồn nhiệt thải nước nóng, thừa nhà máy có sử dụng nồi để chạy máy Máy nén Cũng máy lạnh, máy nén phận quan trọng bơm nhiệt Tất dạng máy nén máy lạnh dược ứng dụng bơm nhiệt Đặc biệt quan trọng may nén pitông trượt, máy nén roto, máy nén xoắn ốc, máy nén trục vít máy nén tuabin So sánh với máy nén lạnh, máy nén dùng cho bơm nhiệt có đòi hỏi cao hơn, đặc biệt yêu cầu sau đây: - Nhiệt độ ngưng tụ đến khoảng 55-800C - Nhiệt độ cuối trình nén phải cao 100-130 0C; vậy, nhiệt độ dầu phải cao tương ứng - Hiệu suất cao với điều kiện bơm nhiệt - An toàn tải thay đổi - Có thể điều chỉnh công suất vô cấp mà tổn hao - Tiếng ồn thấp Như vậy, máy nén bơm nhiệt cần phải đặc biệt chắn, tuổi thọ cao chạy êm, cần phải có hiệu suất cao trường hợp đủ tải Những yêu cầu thỏa mãn phần chọn máy nén máy điều hòa không khí để dùng cho bơm nhiệt Nói chung để nâng cao hiệu bơm nhiệt, người ta cần tính toán phần khác môi chất thiết bị trao đổi nhiệt cách lắp đặt, bố trí Nhưng thực tế, số lượng sản xuất thay đổi công nghệ sản xuất không kinh tế Bởi vậy, người ta chọn máy nén cho bơm nhiệt loạt máy nén cho điều hòa không khí sản xuất có ý đến yêu cầu đặc biệt bơm nhiệt để hiệu suất bơm nhiệt đảm bảo Thiết bị trao đổi nhiệt Các thiết bị trao đổi nhiệt (TBTĐN) bơm nhiệt thiết bị bay ngưng tụ, thiết bị lạnh lỏng, hồi nhiệt, bình trung gian thiết bị trao đổi nhiệt trung gian Giống máy lạnh, thiết bị ngưng tụ bay bơm nhiệt đầy đủ dạng: ống chùm, ống lồng ngược dòng, ống xoắn, ống đứng kiểu Tuy nhiên, phần lớn bơm nhiệt loại chiều nóng lạnh nên thiết bị ngưng tụ bay loại đặc biệt, phải làm việc cách hiệu vai trò thiết bị ngưng tụ vai trò thiết bị bay Như biết, mục đích bơm nhiệt chủ yếu môi trường ích nhiệt thu dàn ngưng, kết hợp sử dụng lạnh thu dàn bay hơi, nên kèm theo suất nhiệt, suất lạnh, chế độ nhiệt độ Bao người ta cho biết dạng chất tải nhiệt tải lạnh nước không khí Ký hiệu bơm nhiệt cách ngắn gọn môi trường nguồn nhiệt: - Bơm nhiệt nguồn gió (gồm bơm nhiệt gió gió bơm nhiệt gió nước) - Bơm nhiệt nguồn nước (gồm bơm nhiệt nước gió bơm nhiệt nước nước) - Bơm nhiệt nguồn đất (nguồn nước giếng khoan vòng tuần hoàn nước kín đặt lòng đất – gọi bơm nhiệt địa nhiệt) Tùy theo nước cấp cho thiết bị bay thiết kế theo vòng tuần hoàn kín sử dụng lần thải bỏ mà gọi bơm nhệt vòng nước kín hay bơm nhiệt vòng nước hở a Thiết bị bay Nhiệm vụ dàn bay bơm nhiệt nhận nhiệt nguồn nhiệt bay lỏng môi chất áp suất thấp nhiệt độ thấp Dàn bay bơm nhiệt chủ yếu chia làm loại nguồn gió nguồn nước Nguồn gió thường dàn bay ống xoắn tĩnh có quạt với nguồn nhiệt khác không khí buồn lạnh, không khí môi trường, khí thải công nghiệp, gió thải từ nhà ở, công xưởng, khu thể thao, trường học, gió thải từ khu chăn nuôi, chuồng trại,… Nguồn nước (có thể loại vòng kín vòng hở) chia làm loại nước mặt ( ao, hồ, sông, suối, thành phố,…), nước giếng khoan, nước vòng tuần hoàn kín, đường ống đặt ngầm lòng đất kiểu nằm ngang thẳng đứng sản phẩm công nghệ Sản phẩm công nghệ kể đến nước nước muối sử dụng để làm lạnh, điều hòa không khí bơm nhiệt kết hợp nóng lạnh, nước thải sinh hoạt công nghiệp, sản phẩm đỉnh tháp chưng luyện, tách chất, nồi cô đặc,…hoặc nước từ thu lượng MT Thiết bị bay bơm nhiệt Nguồn gió Nguồn nước Không khí phòng lạnh( bơm nhiệt kết hợpNước nóngmặt lạnh).Nước giếng khoanNguồn đất Sản phẩm công nghệ Không khí môi trường Khí thải công nghiệp Gió thải từ nhà ở, xưởng sản xuất, khu thể thao, trường học Gió thải từ khu chăn nuôi, chuồng trại,… Nước, nước muối lạnh công nghệ bơm nhiệt kết hợp nóng lạnh Nướcphố,… thải công nghiệp, sinh hoạt Nước mặt, ao, hồ, sông, suối, thành Sản phẩm đỉnh tháp chưng cất, Nước giếng khoan Nước thu MT Vòng nước kín đặt long đất kiểutừnằm ngang lượng kiểu đứng b Thiết bị ngưng tụ Thiết bị ngưng tụ thiết bị trao đổi nhiệt môt bên môi chất ngưng tụ áp suất cao, nhiệt độ cao với bên môi trường ích nhiệt Môi trường ích nhiệt bơm nhiệt tùy theo nhu cầu sử dụng, chủ yếu có dạng không khí nước Không khí dùng cho sưởi ấm, sấy, hút ẩm,…còn nước dùng để đun nước nóng sinh hoạt, nước nóng công nghệ Ngoài môi trường ích nhiệt sản phẩm công nghệ hỗn hợp đáy tháp chưng cất, tinh luyện, tách chất Cũng giống thiết bị bay hơi, thiết bị ngưng tụ có dạng sưởi nóng không khí đun nước nóng Thiết bị ngưng tụ bơm nhiệt Thiết nước nóng tụ gia nhiệt sản phẩm công nghệ Thiết bị ngưng Thiết bị ngưng tụ sưởi ấm không khíbị ngưng tụ đun Dàn ống xoắn có cánh tĩnhDàn cóngưng quạt ống lồng, dàn ngưngDàn ốngống xoắn,… xoắn, bình ngưng ống vỏ,… Thiết bị phụ bơm nhiệt Tất thiết bị phụ bơm nhiệt giống thiết bị phụ máy lạnh Cũng xuất phát từ yêu cầu nhiệt độ cao nên đòi hỏi công nghệ gia công, độ tin cậy thiết bị cao Đây vấn đề đặt dầu bôi trơn, đệm kín loại môi chất vật liệu khác hệ thống Do bơm nhiệt phải hoạt động chế độ áp suất nhiệt độ gần sát với giới hạn tối đa nên thiết bị tự động nói chung tự động bảo vệ nói riêng cần thiết phải hoạt động với độ tin cậy cao để đề phòng hư hỏng thiết bị chế độ làm việc vượt giới hạn cho phép Đối với van tiết lưu, bơm nhiệt có chế độ làm việc khác máy lạnh nên cần có van tiết lưu phù hợp Để đáp ứng yêu cầu hãng sản xuất thiết bị tự động nghiên cứu chế tạo loại van tiết lưu cho môi chất R134a, R22, R407C, R410A Với nhiệt độ bay tới +20 0C Với nhiệt độ bay +20 0C đặc biệt với loại môi chất lạnh khác, việc tìm kiếm van tiết lưu tương đối khó khăn Như hoàn cảnh Việt Nam, ta xây dựng thiết bị thí nghiệm bơm nhiệt ứng dụng với loại môi chất thông dụng với nhiệt độ sôi cao khoảng +200C IV Bơm nhiệt đun nước nóng Ngoài ứng dụng điều hòa không khí, bơm nhiệt ứng dụng nhiều ngành kinh tế khác với công dụng đun nước nóng, sấy, sưởi, hút ẩm, chưng cất, tách chất, tinh luyện… đun nước nóng ứng dụng quan trọng Bơm nhiệt đun nước nóng có loại bơm nhiệt nguồn gió ATW bơm nhiệt nguồn nước WTW Bơm nhiệt nguồn gió thu nhiệt trực tiếp từ không khí nguồn nước thu nhiệt từ nước So sánh tiết kiệm lượng Theo hình cho thấy bơm nhiệt đun nước nóng có ưu tiết kiệm lượng kinh tế hẳn phương pháp khác Nếu phương pháp dùng điện trở có tiêu thụ lượng sơ cấp tương đối 100% dùng nồi đun nước nóng đốt gas 78%, nồi đốt than dầu 70% dùng bơm nhiệt thường có 32% bơm nhiệt nhiệt độ 20% Ngày nay, đun nước nóng điện trở không phép sủ dụng, nồi đốt dầu, gas, than bị hạn chế bơm nhiệt kết hợp xạ mặt trời phương án đun nước nóng tối ưu kinh tế sủ dụng rộng rải Nếu tiêu thụ nước nóng ổn định năm phương án đun nước nóng bơm nhiệt tiết kiêm đến 79,5% so với dùng điện trở Phân loại Theo nguồn nhiệt cấp cho phân bơm nhiệt nguồn gió bơm nhiệt nguồn nước Gió không khí môi trường, nước nước môi trường nước ao, hồ, sông, suối, nước ngầm, giếng khoang… nguồn nước thải nhiệt độ cao Theo chức năng, chia loại chức loại nhiều chức Một chức loại dùng để đun nóng Nhiều chức loại vừa đun nóng vừa điều hòa không khí làm lạnh hè, sưởi ấm vào đông… Theo cấu tạo cách bố trí phân loại nguyên cụm loại tách Loại nguyên cụm loại bơm nhiệt bình nước nóng lắp chung vỏ Loại chia làm loại loại có dàn ngưng nhúng chìm bình nước nóng loại có dàn ngưng quấn xung quanh bình nước nóng hình trụ Loại nguyên cụm bơm nước nóng tuần hoàn Loại tách loại bơm nhiệt bình nước nóng thiết kế tách biệt để lắp đặt cách xa Theo môi chất lạnh, phân bơm nhiệt R22, R134a, R407C, R410A CO2 Hầu hết loại bơm nhiệt đun nước nóng sản xuất Nhật sử dụng CO2 Tuy nhiên bơm nhiệt sản xuất Trung Quốc chủ yếu sử dụng R22, R407C, R410A Theo ứng dụng phân loại nhỏ dùng cho gia đình, loại trung bình cho sở thương nghiệp, nhà trẻ, trường học, bệnh viện,…, loại lớn dùng công nghiệp Phân loại bơm nhiệt đun nước nóng: Phân loại bơm nhiệt đun nước nóng môi chất lạnhmR22, 134a, 410a, CO2 Bơm nhiệt Bơm nhiệt nguồn gió ATW (dàn bay lấy nhiệt từ gió)nguồn nước (dàn bay lấy nhiệt từ nước) Loại nguyên cụm Loại tách có bơm Loại nước cótuần bơmhoàn môi chất tuần bơm hoàn nhiệt Dàn vàLoại bình ngưng cónước nhiều nằm nóng chức bình nước nong Dàn ngưng đượcDàn nhúng chìm bình nướcLoại nóng ngưng quấn xung quanh bình nước nóng Bơm nhiệt đun nước nóng gió nước ATW Bơm nhiệt loại có đa dạng kích cỡ, cấu tạo mục đích sử dụng Dưới giới thiệu số sản phẩm hãng sản xuất bơm nhiệt gió nước ATW giới Một số sản phẩm bơm nhiệt ATW giới: Nhật Bản: Daikin, Mitsubishi Electric., Toshiba, MHI, Melco, Sanyo, Hitachi, Panasonic, Fujitsu Gen, Chofu Hàn Quốc: LG, Samsung Trung Quốc: Midea, Gree Pháp: CIAT, Airwell, Technibel Đức: Buderus, Junkers, Vaillant, Viesmann, Weisshaupt, Wolf, Stiebel, Dimplex Anh: Baxi Hà Lan: De Dietrich Thụy Điển: Nibe Ý: Ferroli Ta thấy Nhật nước có nhiều nhà chế tạo bơm nhiệt đun nước nóng nhất, số lượng tiêu thụ lớn nhất, hiệu lượng COP đạt loại cao Bơm nhiệt đun nước nóng gồm cụm bơm nhiệt( máy nén, dàn ngưng, đun nước nóng kèm bơm nước, ống mao, dàn bốc hơi, quạt gió) đặt nhà bình nước nóng có cách nhiệt để nhà Môi chất lạnh CO2 Cụm nhà trông tương tự OU máy điều hòa hai cụm, dàn bốc ống xoắn có quạt hướng trục Riêng dàn đun nước nóng loại trao đổi nhiệt ngược chiều có cấu tạo đặc biệt Nước ống xoắn có kích thước lớn, khoảng 14-16 mm, CO2 ống nhỏ đường kính khoảng mm quần quanh ống nước Tùy theo lưu lượng yêu cầu, số ống nhiều Do ống nhỏ nên không cần dày chịu áp suất ngưng tụ lên đến hàng trăm bar CO2 Để tạo tiếp xúc tốt, người ta cán rãnh thích hợp ống nước cho vừa khít với ống CO2 Sauk hi lắp ống CO2 lên ống nước, phải tráng thiếc để tạo tiếp xúc tốt Nước bơm qua dàn ngưng tụ để thu nhiệt ngưng tụ đưa lên bình nước nóng để đưa tiêu thụ Các dàn ngưng Midea sử dụng R22, 134a, 407C, 410A có áp suất tương đối thấp nên kết cấu dàn kiểu ống lồng ngược chiều với ống bên có dạng xoắn múi khế Cấu tạo loại tách nói chung có hai cụm, cụm bơm nhiệt đặt nhà bình nước nóng đặt nhà Tuy nhiên, bơm nhiệt nhỏ nhỏ, người ta tổ hợp làm cụm gọi loại nguyên cụm Thường bơm nhiệt bố trí phía trên, bình nước nóng phía Dàn ngưng tụ có hai loại, loại ống xoắn trơn bố trí thùng nước, hai loại ống trơn quấn xung quanh thùng nước nóng Đối với loại một, nhấc bơm nhiệt khỏi thùng nước nóng, loại hai không Do bơm nhiệt gắn vào thùng nước nên không cần bơm nước tuần hoàn Đối với loại hai cụm, tách làm hai cụm nên công suất lớn khả lắp đặt dễ dàng hơn, bình nước nóng lắp đặt gần nơi sử dụng, cụm quạt máy nén gây tiếng ồn lắp ban công, vườn, tầng thượng Loại tách chia làm ba loại: - Vòng tuần hoàn nước - Vòng tuần hoàn môi chất lạnh - Bơm nhiệt nhiều chức Bơm nhiệt vòng nước loại bơm nhiệt có dàn ngưng nằm cụm với máy nén dàn bay Dàn ngưng thường kiểu ống lồng múi khế để đun nóng nước Loại cần có bơm tuần hoàn Bơm nhiệt vòng môi chất loại dàn ngưng nhúng chìm quấn xung quanh bình nước nóng nên nằm cách xa máy nén Khi lắp đặt cần phải nối ống dài từ bình nước nóng đến máy nén có bơm môi chất Bơm nhiệt nhiều chức vòng môi chất vòng nước có thêm nhiều chức sưởi ấm, làm lạnh, sấy quần áo… Bơm nhiệt nước nước WTW Bơm nhiệt nguồn nước dùng nước để cấp nhiệt cho dàn bay thay dùng không khí Loại bơm nhiệt đánh giá cao hiệu tiết kiệm lượng Bơm nhiệt nước nước chia nhiều loại theo đặc điểm theo suất (nhỏ, vừa, lớn), theo nhiệt độ nước nóng ra(thấp, trung bình, cao), theo đặc điểm chế tạo (môi chất, kiểu máy nén, kiểu thiết bị trao đổi nhiệt ngưng tụ bay hơi), theo khả điều chỉnh suất nhiệt, phạm vi làm việc dải nhiệt độ làm việc bơm nhiệt Bơm nhiệt nước nước làm việc với nguồn nước khác nước giếng khoan, nước mặt nước ngầm hay địa nhiệt, vòng kín hay vòng hở So với hệ thống ĐHKK truyền thống hệ thống bơm nhiệt nguồn đất, nguồn nước ngầm nước giếng khoan có đầu tư ban đầu cao chi phí vận hành lại thấp - Nước giếng khoan vòng hở - - Nước ngầm bơm từ giếng khoan cấp cho bơm nhiệt, sau thải ao, hồ, thải vào giếng khoan khác để trở lại nguồn nước ngầm Đặc điểm nước ngầm có nhiệt độ ổn định nhiệt độ trung bình năm địa phương Tuy nhiên, cần có nghiên cứu để có định hướng đánh giá bao quát việc khai thác nước ngầm phục vụ cho bơm nhiệt ví dụ trữ lượng, ổn định nguồn nước, tạp chất ảnh hưởng tới bơm nhiệt, nước ngầm thay đổi nhiều tùy theo từ vùng đến vùng khác, từ mùa hè qua mùa đông từ mùa khô qua mùa mưa Nước mặt vòng kín Cũng giống sơ đồ trên, dùng nước mặt, người ta cho nước vòng tuần hoàn kín nên gọi vòng kín Ưu điểm nước vòng kín đảm bảo độ sạch, không gây han gỉ, đóng cặn, ăn mòn cho thiết bị trao đổi nhiệt bơm nhiệt Nhược điểm hiệu nhiệt độ trao đổi nhiệt tăng lên hiệu lượng COP giảm Nước mặt vòng hở - Khi lấy nước mặt từ ao, hồ, sông, suôi… cấp trực tiếp cho bơm nhiệt, gọi bơm nhiệt nước mặt vòng hở Bơm nhiệt nước mặt hở có nguyên tắc cấu tạo hoạt động giống bơm nhiệt nước mặt vòng kín Khác biệt nước mặt bơm trực tiếp vào thiết bị trao đổi nhiệt Ưu điểm không bị tổn thất hai lần trao đổi nhiệt, nước mặt không đảm bảo chất lượng nên gây han gỉ, đóng cặn lắng bùn nên phải định kỳ vệ sinh, tẩy rửa, bảo dưỡng thiết bị Nguồn đất (địa nhiệt) Bơm nhiệt nguồn đất loại công nghệ bảo vệ môi trường có hiệu lượng cao cho kỷ 21 Loại nước gió thường có suất nhỏ trung bình loại nước nước có thêm loại lớn lớn phục vụ cho tòa nhà cao tầng văn phòng, khách sạn, trung tâm thương mại, trung tâm thể thao lớn Bơm nhiệt nguồn đất có nguyên tắc cấu tạo hoạt động giống bơm nhiệt nước mặt vòng kín Khác biệt dàn ống trao đổi nhiệt ngâm nước mà chôn sâu đất thành dàntr ao đổi nhiệt đất/nước Dàn trao đổi nhiệt ống xoắn nằm ngang mặt đất chừng 1-1,5m bố trí theo chiều đứng theo mũi khoan mặt không đủ rộng Thiết kế loại bơm nhiệt cần them kiến thức sâu rộng nhiều vấn đền khí hậu, nhiệt độ đất, độ ẩm đất, công trường đặc tính trao đổi nhiệt đất/nước Ưu điểm: - Tiết kiệm lượng, giảm chi phí vận hành - Thân thiện với môi trường - Vận hành êm hệ thống khác - Giảm thiểu khả cháy nổ - Đáp ứng yêu cầu công nghệ đòi hỏi nhiệt độ ngưng tụ cao nhiệt độ bay thấp - Chi phí cho đơn vị nóng rẻ - Sử dụng nguồn lượng sạch, có khả tái tạo bền vững Nhược điểm: - Chi phí lắp đặt cao đòi hỏi ký thuật cao - Cần nhiều chuẩn bị thăm dò chất, nguồn nước tính toán kỹ lưỡng cho đường ống đặt ngầm đất trước lắp đặt hệ thồng - Cần thực biện pháp chống han gỉ thiết bị trao đổi nhiệt đặt trực tiếp long đất tiếp xúc trực tiếp với nước giếng khoan - Sau thời gian sử dụng hệ thống lớn có nhu cầu tải lạnh tải nhiệt không cân làm thay đổi nhiệt độ lòng đất nơi đặt thiết bị Khi đó, cần sử dụng thiết bị lai ghép để khắc phục Bơm nhiệt đa Bơm nhiệt nhiều chức có đặc điểm trang bị hai van đổi dòng để thực chức khác đun nước, làm lạnh phòng, sưởi ấm phòng a Chế độ làm lạnh Bình đun nước nóng không hoạt động Van đảo chiều 5,6 vị trí hình Hoi nén vào dàn nhà, ngưng tụ lại qua van tiết lưu 7, để vào dàn bốc IU Hơi hút qua van đảo chiều máy nén b Chế độ làm lạnh đun nước Ở chế độ làm lạnh đun nước nóng, bơm nhiệt thu nhiệt từ phòng làm lạnh để đun nước nên dàn nhà OU không làm việc Van đổi dong 5, vị trí hình Hơi nóng từ máy nén vào dàn đun nước, ngưng tụ lại, qua van chiều 9, van tiết lưu IU bay qua van máy nén Sau đun nước nóng xong, van đảo chiều tác động để chuyển dòng nóng dàn nhà để chuyển sang chế độ làm lạnh giống trường hợp c Chế độ sưởi ấm Van 5, hình Hơi nóng từ máy nén đưa vào dàn IU để sưởi phòng Gas lỏng qua van tiết lưu vào dàn OU để bay qua van máy nén Chế độ sưởi ấm thường sử dụng mùa đông Nếu cần đun nước nóng cần ngừng sưởi ấm để chuyển chế độ d Chế độ đun nước nóng Dàn IU không làm việc Dàn nhà đóng vai trò dàn bốc thu nhiệt từ không khí môi trường, dàn đun nước dàn ngưng Hoi nóng từ máy nén vào dàn đun nước, thải nhiệt cho nước, ngưng tụ thành lỏng, qua van 9, vào dàn OU Lỏng bốc dàn OU máy nén theo van đổi dòng 6 Bơm nhiệt kết hợp BXMT Để tối đa hóa việc tiết kiệm lượng người ta kết hợp lượng tự nhiên với bơm nhiệt để đun nước nóng Ban ngày, đủ nóng, máy nến ngừng hoạt động, bơm nước tuần hoàn qua thu BXMT để đun nước Năng lượng Mặt Trời dồi miễn phí có nhược điểm tản mạn, không liên tục Nên thiếu nhiệt BXMT, máy nến cần hoạt động để bổ sung vào phần nhiệt thiếu hụt Sau giới thiệu sơ đồ bơm nhiệt đun nước nóng kết hợp thu BXMT [...]... công nghiệp Phân loại bơm nhiệt đun nước nóng: Phân loại bơm nhiệt đun nước nóng môi chất lạnhmR22, 134a, 410a, CO2 Bơm nhiệt Bơm nhiệt nguồn gió ATW (dàn bay hơi lấy nhiệt từ gió)nguồn nước (dàn bay hơi lấy nhiệt từ nước) Loại nguyên cụm Loại tách có bơm Loại nước cótuần bơmhoàn môi chất giữa tuần bơm hoàn nhiệt Dàn vàLoại bình ngưng c nước nhiều nằm nóng chức ở bình năng nước nong Dàn ngưng đượcDàn.. .Bơm nhiệt đun nước nóng có 2 loại là bơm nhiệt nguồn gió ATW và bơm nhiệt nguồn nước WTW Bơm nhiệt nguồn gió là thu nhiệt trực tiếp từ không khí và nguồn nước là thu nhiệt từ nước 1 So sánh tiết kiệm năng lượng Theo như hình trên cho thấy bơm nhiệt đun nước nóng có ưu thế về tiết kiệm năng lượng và kinh tế hơn hẳn các phương pháp... Dietrich Thụy Điển: Nibe Ý: Ferroli Ta thấy Nhật là nước có nhiều nhà chế tạo bơm nhiệt đun nước nóng nhất, số lượng tiêu thụ lớn nhất, hiệu quả năng lượng COP cũng đạt được là loại cao nhất Bơm nhiệt đun nước nóng gồm cụm bơm nhiệt( máy nén, dàn ngưng, đun nước nóng kèm bơm nước, ống mao, dàn bốc hơi, quạt gió) đặt ở ngoài nhà và bình nước nóng có cách nhiệt để trong nhà Môi chất lạnh là CO2 Cụm ngoài... ra dài từ bình nước nóng đến máy nén và có bơm môi chất Bơm nhiệt nhiều chức năng có thể là vòng môi chất hoặc vòng nước nhưng có thêm nhiều chức năng như sưởi ấm, làm lạnh, sấy quần áo… 4 Bơm nhiệt nước nước WTW Bơm nhiệt nguồn nước chính là dùng nước để cấp nhiệt cho dàn bay hơi thay vì dùng không khí Loại bơm nhiệt này được đánh giá cao về hiệu quả tiết kiệm năng lượng Bơm nhiệt nước nước được chia... đổi nhiệt của bơm nhiệt Nhược điểm là hiệu nhiệt độ trao đổi nhiệt tăng lên và hiệu quả năng lượng COP giảm Nước mặt vòng hở - Khi lấy nước mặt từ ao, hồ, sông, suôi… cấp trực tiếp cho bơm nhiệt, sẽ gọi là bơm nhiệt nước mặt vòng hở Bơm nhiệt nước mặt hở có nguyên tắc cấu tạo và hoạt động giống như bơm nhiệt nước mặt vòng kín Khác biệt cơ bản là nước mặt được bơm trực tiếp vào thiết bị trao đổi nhiệt. .. hơi đun nước nóng đốt gas là 78%, nồi hơi đốt than dầu là 70% trong khi dùng bơm nhiệt thường chỉ có 32% và bơm nhiệt nhiệt độ là 20% Ngày nay, đun nước nóng bằng điện trở đã không được phép sủ dụng, nồi hơi đốt dầu, gas, than bị hạn chế chỉ còn bơm nhiệt kết hợp bức xạ mặt trời là phương án đun nước nóng tối ưu về kinh tế và được sủ dụng rộng rải Nếu tiêu thụ nước nóng ổn định cả năm thì phương án đun. .. có dàn ngưng quấn xung quanh bình nước nóng hình trụ Loại nguyên cụm không có bơm nước nóng tuần hoàn Loại tách là loại bơm nhiệt và bình nước nóng được thiết kế tách biệt để có thể lắp đặt cách xa nhau Theo môi chất lạnh, có thể phân ra bơm nhiệt R22, R134a, R407C, R410A và CO2 Hầu hết các loại bơm nhiệt đun nước nóng sản xuất tại Nhật đều sử dụng CO2 Tuy nhiên bơm nhiệt sản xuất tại Trung Quốc chủ... vừa, lớn), theo nhiệt độ nước nóng ra(thấp, trung bình, cao), theo các đặc điểm chế tạo (môi chất, kiểu máy nén, kiểu thiết bị trao đổi nhiệt ngưng tụ và bay hơi), theo khả năng điều chỉnh năng suất nhiệt, phạm vi làm việc hoặc dải nhiệt độ làm việc của bơm nhiệt Bơm nhiệt nước nước cũng có thể làm việc với các nguồn nước khác nhau như nước giếng khoan, nước mặt và nước ngầm hay địa nhiệt, vòng kín... chức ở bình năng nước nong Dàn ngưng đượcDàn nhúng chìm trong bình nướcLoại nóng ngưng quấn xung quanh bình nước nóng 3 Bơm nhiệt đun nước nóng gió nước ATW Bơm nhiệt loại này có đa dạng về kích cỡ, cấu tạo và mục đích sử dụng Dưới đây giới thiệu một số sản phẩm và hãng sản xuất bơm nhiệt gió nước ATW trên thế giới Một số sản phẩm bơm nhiệt ATW trên thế giới: Nhật Bản: Daikin, Mitsubishi Electric., Toshiba,... năng lượng tự nhiên với bơm nhiệt để đun nước nóng Ban ngày, khi đủ nóng, máy nến ngừng hoạt động, bơm nước tuần hoàn qua bộ thu BXMT để đun nước Năng lượng Mặt Trời tuy dồi dào và miễn phí nhưng có nhược điểm là tản mạn, không liên tục Nên nếu thiếu nhiệt hoặc không có BXMT, máy nến cần hoạt động để bổ sung vào phần nhiệt thiếu hụt đó Sau đây giới thiệu sơ đồ bơm nhiệt đun nước nóng kết hợp bộ thu BXMT ... trường nguồn nhiệt: - Bơm nhiệt nguồn gió (gồm bơm nhiệt gió gió bơm nhiệt gió nước) - Bơm nhiệt nguồn nước (gồm bơm nhiệt nước gió bơm nhiệt nước nước) - Bơm nhiệt nguồn đất (nguồn nước giếng... dụng đun nước nóng, sấy, sưởi, hút ẩm, chưng cất, tách chất, tinh luyện… đun nước nóng ứng dụng quan trọng Bơm nhiệt đun nước nóng có loại bơm nhiệt nguồn gió ATW bơm nhiệt nguồn nước WTW Bơm nhiệt. .. loại bơm nhiệt đun nước nóng: Phân loại bơm nhiệt đun nước nóng môi chất lạnhmR22, 134a, 410a, CO2 Bơm nhiệt Bơm nhiệt nguồn gió ATW (dàn bay lấy nhiệt từ gió)nguồn nước (dàn bay lấy nhiệt từ nước)