Hiệu quả khi sử dụng máy bơm nhiệt HeatPump

 

Giảm phát thải các-bon là một trong những chìa khóa cho xã hội bền vững và quyết liệt giảm phát thải CO2 bằng cách phổ biến sử dụng rộng rãi máy bơm nhiệt được kỳ vọng sẽ chiếm 14% mục tiêu giảm CO2 của Nhật Bản vào năm 2050, theo kết quả phân tích mới nhất của Trung tâm Công nghệ Trữ nhiệt & Bơm nhiệt Nhật Bản (HPTCJ).

Tiềm năng giảm phát thải CO2 nhờ sử dụng máy bơm nhiệt cho gia nhiệt trong lĩnh vực công nghiệp (33,54 MT-CO2/năm) chiếm tỷ trọng lớn nhất, và cho nước nóng trong lĩnh vực thương mại (6,01 MT-CO2/năm) chiếm tỷ lệ đáng kể trong tổng công suất bơm nhiệt so với Kịch bản thông thường (BAU*), điều này có nghĩa máy bơm nhiệt đóng vai trò quan trọng, và nỗ lực để ứng dụng rộng rãi máy bơm nhiệt trong các lĩnh vực này là rất cần thiết để đạt được mức giảm phát thải CO2.

Sử dụng máy bơm nhiệt HeatPump gia nhiệt nước nóng là một biện pháp hiệu quả để sản xuất nước nóng. Chỉ khoảng 1/3 (tùy theo các điều kiện cụ thể, ví dụ như nhiệt độ của nguồn nhiệt) nhiệt năng đầu ra là do năng lượng đầu vào gia nhiệt, bởi các máy bơm nhiệt có thể sử dụng nhiệt độ không cao nhưng có thể tái tạo nhiệt như nhiệt độ môi trường xung quanh, dưới lòng đất hoặc nhiệt thải. Hiệu quả của bơm nhiệt đã được cải thiện và Hiệu suất nhiệt hàng năm đạt được tới 4.2.

Tại Nhật Bản, máy bơm nhiệt ngày càng phổ biến và được sử dụng để thay thế các loại nồi hơi thông thường. Lũy kế sản lượng máy bơm nhiệt “EcoCute” dân dụng sử dụng môi chất lạnh CO2 tự nhiên đã vượt mốc 7 triệu chiếc tại Nhật Bản tính đến cuối tháng 6 năm 2020. Ngày càng có nhiều “EcoCute**” thương mại và các loại máy bơm nhiệt khác cũng đang được lắp đặt.

Có rất nhiều loại máy bơm nhiệt khác nhau, từ các mẫu nhỏ gọn dùng trong dân dụng đến các mẫu thương mại lớn hơn cho bể bơi và spa. Về nhiệt độ làm việc, một số máy bơm nhiệt có thể tạo ra nước nóng 90˚C, thậm chí từ nguồn nhiệt môi trường xung quanh ở mức -25OC. Cũng có thể sử dụng hệ thống cấp nước nóng hỗn hợp kết hợp máy bơm nhiệt với lò hơi truyền thống.

Nhờ hiệu suất cao hơn so với lò hơi truyền thống, giảm năng lượng tiêu thụ và phát thải CO2 có thể đạt được nhờ vào sử dụng máy bơm nhiệt. Tích trữ nước nóng trong bể chứa cho phép hệ thống tạm dừng hoạt động trong giờ cao điểm và vận hành trong giờ thấp điểm có giá điện rẻ hơn, do đó cho phép cân bằng biểu đồ phụ tải và giảm chi phí vận hành.

Các máy bơm nhiệt sử dụng môi chất lạnh tự nhiên (CO2) hoặc môi chất lạnh HFC;

  • Môi chất lạnh tự nhiên (CO2)
    • Thân thiện môi trường và được coi là môi chất lạnh có ODP (Tiềm năng suy giảm tầng ôzôn) bằng 0 và GWP (Tiềm năng nóng lên toàn cầu) bằng 1
    • Nhiệt độ nước tối đa đạt được tới 90˚C chứa trong các bể chứa lắp kèm và đáp ứng các yêu cầu khác nhau về nhiệt độ cao như máy rửa bát.
    • Nhiều mô hình tăng nhiệt độ từ nhiệt độ nước cấp lên nhiệt độ cao chỉ với một mô hình vận hành đơn giản (một số kiểu máy cũng hỗ trợ sưởi ấm tuần hoàn).
  • Môi chất lạnh HFC
    • Hiện đang có 2 hệ thống: Gia nhiệt tuần hoàn với độ chênh nhiệt cố định (khoảng 5oC), và Hệ thống gia nhiệt đơn.
    • Nhiệt độ tối đa đạt được tới 70°C, vì hiệu suất để tăng nhiệt độ lên 90°C sẽ giảm đáng kể, mặc dù về mặt kỹ thuật là có thể.
    • Vận hành ở nhiệt độ cao với độ tin cậy cao, chi phí tương đối thấp vì nhiều bộ phận giống với các thiết bị bơm nhiệt khác, chẳng hạn như máy điều hòa không khí,

Bể chứa có thể chia thành 2 loại;

  • Đóng kín
    • Được làm bằng thép không gỉ. Nước nóng có thể được cung cấp nhờ áp lực nước, vì bể chứa được kết nối với hệ thống nước. Việc cung cấp nước nóng cho các tầng thấp hơn bị hạn chế vì áp lực âm có thể gây ra hư hỏng,
  • Bể hở
    • Nhiều bể panel (có bảng điều khiển) được xây dựng tại chỗ, được làm bằng thép không gỉ hoặc FRP. Áp suất bên trong của bồn chứa là áp suất khí quyển và cần máy bơm riêng để cung cấp nước nóng, tuy nhiên, hệ thống hỗ trợ cung cấp tức thời một lượng lớn nước nóng hoặc cung cấp nước nóng cho các tầng dưới bằng đường ống trên một khoảng cách xa.

Hiểu quả khi sử dụng máy bơm nhiệt HeatPump - Ảnh 1

Máy bơm nhiệt công nghiệp ứng dụng như thế nào trong đời sống

 

Máy bơm nhiệt công nghiệp được xác định là một trong những biện pháp tiết kiệm năng lượng quan trọng được xác định trong Triển vọng Cung cấp và Nhu cầu Năng lượng Dài hạn của Nhật Bản, chiếm 8% tổng mức giảm năng lượng của ngành công nghiệp ở Nhật Bản. Như đã đề cập ở trên, tiềm năng giảm phát thải CO2 là lớn nhất trong lĩnh vực gia nhiệt công nghiệp.Máy bơm nhiệt công nghiệp

Máy bơm nhiệt nhiệt độ cao có thể cung cấp nước nóng lên đến 120oC đã được phát triển và cho phép hệ thống máy bơm nhiệt phi tập trung thay thế các hệ thống nồi hơi tập trung thông thường. Năng lượng tiết kiệm đáng kể đạt được không chỉ nhờ bản chất tiết kiệm năng lượng của máy bơm nhiệt mà còn bằng cách giảm thất thoát nhiệt trên đường ống do hệ thống phân tán mang lại.

Có hai loại ứng dụng chính của máy bơm nhiệt công nghiệp

  • Máy bơm nhiệt thu hồi nhiệt thải [Sử dụng nhiệt thải]
    • Nhiệt thải không thể sử dụng ở nhiệt độ vài chục độ có thể được sử dụng như một nguồn nhiệt hữu hiệu.
    • Trong trường hợp có sự chênh lệch thời gian giữa quá trình sinh nhiệt thải và nhu cầu nhiệt, có thể sử dụng nhiệt thải từ hệ thống các bể chứa nước nóng.
  • Máy bơm nhiệt cung cấp đồng thời nước nóng và lạnh [hiệu quả cho việc làm mát và sưởi ấm]
    • Công nghệ bơm nhiệt có thể được sử dụng để cung cấp đồng thời nhiệt năng nóng và lạnh.
    • Trong trường hợp có cả nhu cầu sưởi ấm và làm mát (ví dụ: nhà máy chế biến thực phẩm), việc cung cấp đồng thời nước nóng và lạnh giúp giảm năng lượng đáng kể với hiệu suất năng lượng gấp đôi so với ứng dụng bơm nhiệt một phía thông thường.

 

Nguồn: HPTCJ.

zalo icon