Tin tức

Máy bơm nhiệt (Heat pump) là thiết bị tiết kiệm năng lượng tiên tiến, có thể cung cấp cả sưởi ấm và làm mát cho không gian. Máy hoạt động dựa trên nguyên lý nhiệt động lực học, hấp thụ nhiệt từ môi trường (không khí, nước, đất…) và chuyển sang làm nóng nước hoặc không khí bên trong. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu các loại bơm nhiệt phổ biến nhất hiện nay cùng một số biến thể đặc biệt. Ngoài ra cũng gợi ý lựa chọn phù hợp cho từng ứng dụng nhé!

1. Máy bơm nhiệt không khí

Máy bơm nhiệt không khí (Air Source Heat Pump) hoạt động bằng cách sử dụng quạt đặt ngoài trời để hút không khí vào hệ thống. Không khí này được dẫn qua các dàn ống chứa môi chất lạnh. Tại đây, môi chất lạnh hấp thụ nhiệt từ không khí và bay hơi. Sau đó, máy nén sẽ nén môi chất lạnh và đưa phần nhiệt này vào không gian bên trong nhà thông qua dàn lạnh.

Các hệ bơm nhiệt loại lớn thường được thiết kế dạng nguyên khối và lắp trên mái hoặc tường của các tòa nhà thương mại. Trong khi đó, hệ dùng cho gia đình thường là dạng tách rời, gồm dàn nóng ngoài trời và dàn lạnh trong nhà.

Máy bơm nhiệt không khí

Máy bơm nhiệt không khí có khả năng tiết kiệm điện rất đáng kể so với hệ thống sưởi điện trở. Theo thống kê, loại bơm nhiệt này có thể giúp giảm tới khoảng 65% điện năng so với máy sưởi điện thông thường. Không chỉ tiết kiệm điện, bơm nhiệt này còn có khả năng hút ẩm và làm mát tốt hơn điều hòa truyền thống, giúp không khí dễ chịu hơn và giảm tiêu thụ năng lượng vào mùa hè.

Nhờ tính linh hoạt, dễ lắp đặt và chi phí hợp lý, máy bơm nhiệt không khí được sử dụng phổ biến trong nhiều công trình dân dụng như nhà ở, chung cư, các công trình thương mại vừa và nhỏ. Ví dụ với các hộ gia đình, bơm nhiệt có thể kết hợp cùng bình chứa để tạo nguồn nước nóng sử dụng quanh năm. Còn tại các tòa nhà thương mại như khách sạn hay văn phòng, hệ thống bơm nhiệt tách rời được ưu tiên lựa chọn nhờ lắp đặt thuận tiện và khả năng đáp ứng cả nhu cầu sưởi, lạnh cho toàn bộ tòa nhà.

2. Máy bơm nhiệt nguồn đất

Máy bơm nhiệt nguồn đất hoạt động bằng cách khai thác nhiệt từ lòng đất hoặc từ nguồn nước ngầm. Cách vận hành của nó tương tự bơm nhiệt không khí nhưng thay vì hút nhiệt từ không khí, hệ thống sẽ sử dụng đất hoặc nước ngầm làm môi trường trao đổi nhiệt.

Các đường ống dẫn chất lỏng làm lạnh được chôn dưới mặt đất hoặc đặt trong nước ngầm. Tại đây, chất lỏng này hấp thụ nhiệt từ đất hoặc nước dưới đất được đưa về máy bơm nhiệt để truyền nhiệt vào hệ thống của gia đình hoặc công trình.

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy bơm nhiệt nguồn đất 

Bơm nhiệt nguồn đất có hai dạng chính:

• Hệ vòng kín: sử dụng cùng một lượng chất làm lạnh hoặc nước, tuần hoàn liên tục.

• Hệ vòng hở: bơm nước ngầm lên để lấy nhiệt, sau đó trả nước lại môi trường.

Ưu điểm nổi bật của loại bơm nhiệt này là nhiệt độ đất và nước ngầm luôn ổn định quanh năm, giúp hệ thống đạt hiệu suất cao và không bị ảnh hưởng bởi thời tiết như mưa, nắng hay giá rét. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất là chi phí đầu tư ban đầu cao do cần đào đất hoặc khoan giếng để lắp ống trao đổi nhiệt.

Bơm nhiệt nguồn đất thường phù hợp với các công trình có diện tích đất rộng và cần hệ thống vận hành ổn định lớn như biệt thự, khu chung cư, resort, khách sạn hoặc khu công nghiệp. Ở vùng khí hậu rất lạnh, loại bơm nhiệt này thậm chí còn hiệu quả hơn bơm nhiệt không khí vì không bị phụ thuộc vào nhiệt độ ngoài trời.

3. Máy bơm nhiệt hấp thụ

Bơm nhiệt hấp thụ hay còn gọi là bơm nhiệt đốt khí hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng chất hấp thụ để hấp thụ dung môi chất lạnh, thay vì dùng điện để nén môi chất như các loại bơm nhiệt thông thường. Hệ thống này dùng nhiệt làm nguồn năng lượng đầu vào (có thể là khí tự nhiên, hơi nước, nhiệt thải công nghiệp hoặc nhiệt từ năng lượng mặt trời) để làm nóng chất hấp thụ và tạo ra mức nhiệt cao hơn.

Do cấu tạo phức tạp, máy bơm nhiệt hấp thụ thường có kích thước lớn hơn các loại bơm nhiệt nén có cùng công suất. Tuy nhiên, ưu điểm nổi bật của nó là gần như không tiêu thụ điện. Nhờ đặc điểm này, bơm nhiệt hấp thụ rất phù hợp với các ứng dụng quy mô lớn như khu đô thị, khách sạn, bệnh viện, hoặc những nhà máy vốn có nguồn khí gas hoặc hơi nước dư thừa.

Bên cạnh ưu điểm đó, máy bơm nhiệt hấp thụ tồn tại một nhược điểm là chi phí thiết bị và lắp đặt cao, đồng thời không linh hoạt như bơm nhiệt nén. Tuy vậy, nó lại có khả năng tận dụng các loại nhiên liệu rẻ hoặc nhiệt thải để tạo ra nhiệt độ rất cao, thậm chí lên đến hàng trăm độ C đối với hơi nước.

4. Một số loại bơm nhiệt đặc biệt khác 

Ngoài 3 loại cơ bản trên, còn có một số dạng bơm nhiệt đặc thù được phát triển để đáp ứng yêu cầu chuyên biệt:

• Máy bơm nhiệt chia nhỏ (Mini-split Heat Pump): Đây là loại bơm nhiệt biến thể của bơm nhiệt không khí, được thiết kế không dùng hệ thống ống dẫn khí. Nó bao gồm một dàn nóng (ngoài trời) kết nối với một hoặc nhiều dàn lạnh trong nhà. Thiết kế này rất hữu ích cho các công trình không có sẵn hệ ống gió vì chỉ cần khoan một lỗ nhỏ để đặt ống nối.

• Máy bơm nhiệt chu trình ngược (Reverse Cycle or Chiller): Khác với bơm nhiệt thông thường làm nóng không khí, loại này tạo nước nóng và nước lạnh để sử dụng cho hệ thống sưởi sàn hoặc làm mát bằng quạt gió. Nguyên lý hoạt động tương tự bơm nhiệt truyền thống, nhưng đầu ra được tích trữ trong bể nước nóng -  nước lạnh. Thiết bị thường dùng cho hệ sưởi sàn bức xạ hoặc hệ thống điều hòa trung tâm. Nó có thể vận hành tốt ngay cả khi nhiệt độ ngoài trời xuống dưới 0°C và cho phép điều chỉnh linh hoạt từng khu vực thông qua các van điều tiết. Ví dụ, tại các trung tâm thương mại lớn hoặc sân bay, bơm nhiệt chu trình ngược có thể sưởi ấm sàn, làm nóng tường âm mà không cần hệ thống ống gió phức tạp.

• Máy bơm nhiệt khí hậu lạnh (Cold Climate Heat Pump): Đây là công nghệ mới dành cho khu vực cực lạnh. Thiết bị này vận hành hiệu quả ở nhiệt độ môi trường rất thấp (dưới -18°C) nhờ có cơ chế điều chỉnh công suất phù hợp. Nó liên tục quét để xác định mức năng lượng tối thiểu cần thiết để đạt nhiệt độ trong nhà, từ đó tự động tăng/giảm công suất và tránh lãng phí năng lượng. Máy bơm nhiệt khí hậu lạn giúp sưởi ấm hiệu quả ở miền Bắc nước Mỹ hay châu Âu lạnh giá, tuy hiện tại công nghệ còn đắt đỏ và đang trong giai đoạn thương mại hóa.

Mỗi loại nêu trên đều được phát triển để đáp ứng nhu cầu đặc biệt và vẫn có thể được tích hợp vào các hệ thống dân dụng hoặc công nghiệp tuỳ thuộc quy mô.

5. Nên dùng loại bơm nhiệt nào? 

Việc chọn loại bơm nhiệt phù hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố: mục đích sử dụng (sưởi ấm, làm mát, tạo nước nóng hay hơi nước), quy mô công trình (nhà dân dụng hay công nghiệp), điều kiện lắp đặt (không gian, đường ống, nguồn năng lượng), và cả khí hậu khu vực.

Trong lĩnh vực dân dụng như nhà ở, chung cư, bể bơi hoặc khách sạn nhỏ, bơm nhiệt không khí thường được ưu tiên nhờ chi phí đầu tư thấp, lắp đặt linh hoạt và có thể kết hợp cả chức năng điều hòa, sưởi ấm và tạo nước nóng. Nếu công trình không có hệ thống ống gió, người dùng thường chọn máy bơm nhiệt chia nhỏ. Đối với hộ gia đình, dung tích bơm nhiệt thường nằm trong khoảng 150–4000 lít, tùy theo số lượng thành viên và nhu cầu sử dụng nước. Khi lắp đặt, cần đảm bảo dàn nóng có không gian thoáng để hút gió hiệu quả.

Ở các công trình thương mại hoặc công nghiệp như khách sạn, bệnh viện, nhà máy, nếu nhu cầu nhiệt lớn, người ta có thể lựa chọn bơm nhiệt nguồn đất/nước hoặc bơm nhiệt hấp thụ nhằm đạt hiệu suất cao và công suất lớn.

• Bơm nhiệt địa nhiệt phù hợp với nơi có diện tích đất rộng hoặc gần nguồn nước, vì chi phí vận hành thấp và COP cao.

• Bơm nhiệt hấp thụ phù hợp với nhà máy có sẵn nguồn nhiên liệu đốt (khí thiên nhiên, hơi thải), giúp tận dụng nhiệt thải cho sản xuất như tạo hơi nước, sưởi ấm xưởng hoặc cung cấp nước nóng trung tâm.

Máy bơm nhiệt đã và đang trở thành giải pháp năng lượng xanh quan trọng cho sưởi ấm, làm mát và cung cấp nước nóng. Bài viết trên đã tổng hợp các loại bơm nhiệt phổ biến từ nguồn không khí, nguồn đất đến hấp thụ và các biến thể đặc biệt (chia nhỏ, chu trình ngược, Cold/All-Climate), đồng thời đề xuất hướng chọn lựa theo ứng dụng cụ thể. Tuỳ theo lĩnh vực chủ đầu tư cần cân nhắc điều kiện thực tế để chọn loại máy bơm nhiệt phù hợp nhất, đạt hiệu quả kinh tế và kỹ thuật tối ưu

>> CÁC BÀI VIẾT LIÊN QUAN 

• Máy nước nóng bơm nhiệt là gì? Máy hoạt động như thế nào

•  Kích thước bể mạ kẽm - Hướng dẫn lựa chọn và thông số chi tiết