Chuyên đề Hệ thống nước nóng sử dụng bơm nhiệt | Môn Truyền nhiệt và nhiệt động - Đại học Xây Dựng Hà Nội

lOMoAR cPSD| 59054137
ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI (NU ) CE CHUYÊN ĐỀ
HỆ THỐNG NƯỚC NÓNG SỬ DỤNG BƠM NHIỆT
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Văn Tịnh
Sinh viên : Trần Minh Đức Lớp : 66ME1
Mã sinh viên : 0224666 lOMoAR cPSD| 59054137 LỜI MỞ ĐẦU
Trong bối cảnh nhu cầu sử dụng nước nóng ngày càng cao ở nhiều lĩnh vực
như gia đình, công nghiệp và dịch vụ, các giải pháp hiệu quả về năng lượng và
thân thiện với môi trường ngày càng được quan tâm. Hệ thống nước nóng sử
dụng bơm nhiệt đã và đang trở thành một trong những lựa chọn tiên tiến, đáp
ứng tốt những yêu cầu này. Công nghệ bơm nhiệt không chỉ giúp tiết kiệm
năng lượng mà còn góp phần giảm lượng phát thải khí CO , qua đó bảo₂ vệ
môi trường và hướng tới phát triển bền vững. Mục tiêu của chuyên đề này là
tìm hiểu chi tiết về nguyên lý hoạt động, cấu tạo, ưu và nhược điểm của hệ
thống nước nóng sử dụng bơm nhiệt. Đồng thời, chuyên đề cũng sẽ phân tích
tính ứng dụng thực tế của hệ thống này, cũng như đánh giá hiệu quả kinh tế mà
nó mang lại. Hy vọng rằng những thông tin trong chuyên đề sẽ giúp ích cho
việc hiểu rõ hơn về công nghệ này và cân nhắc áp dụng vào thực tiễn một cách hiệu quả. lOMoAR cPSD| 59054137 lOMoAR cPSD| 59054137 lOMoAR cPSD| 59054137 DANH MỤC KÝ HIỆU KÍ HIỆU CHÚ GIẢI 𝜃 Hệ số làm nóng 𝜑 Hệ số bơm nhiệt ∆𝑡𝑡𝑏
Độ chênh nhiệt độ trung bình logarit ∆𝑡
Độ chênh nhiệt độ, oC 𝐶𝑝
Nhiệt dung riêng của nước, 𝐶𝑝=4,18 kJ/kgK F
Diện tích trao đổi nhiệt, 𝑚2 G
Lưu lượng khối lượng của môi chất lạnh trong chu trình,kg/s i Enthalpy, KJ/kg k
Hệ số truyền nhiệt tại thiết bị bay hơi k = 17,5 l
Công tiêu tốn riêng
máy nén cho mỗi 1 kg môi chất, KJ/kg L Công tiêu thụ cho máy nén m Khối lượng, Kg q
Năng suất nhiệt riêng 1 kg môi chất, KJ/kg
Q Nhiệt lượng, W t Nhiệt độ, oC 𝜏 Thời gian, s 𝜀 Hệ số lạnh 𝑞𝑛 Qúa nhiệt, oC 𝑞𝑙 Qúa lạnh, oC CHƯƠNG 1:
1.1. Khái quát về nhu cầu và năng lượng tiêu thụ cho quá
trình sản xuất nước nóng ở các nước trên thế giới
Ngày nay, khi mà mức độ tiêu thụ năng lượng của tất cả các thành phần
trong xã hội sẽ có xu hướng ngày càng tăng lên vì mức độ gia tăng dân số, để
phục vụ cho các nhu cầu của con người cũng như sự phát triển kinh tế - xã hội,
trong đó nhu cầu sử dụng nước nóng và năng lượng tiêu thụ cho quá trình sản
xuất nước nóng cũng chiếm một tỉ trọng khá lớn. Nhưng hầu như, những thành lOMoAR cPSD| 59054137
phần có nhu cầu sử dụng nước nóng chủ yếu tâp trung vào khu dân cư, dịch vụ ̣
thương mại và một số ngành trong lĩnh vực công nghiệp như hình 1.1a bên dưới
(khu vực châu âu). Và mức độ tiêu thụ năng lượng để sản xuất nước nóng ở các
thành phần này cũng sẽ khác nhau ở mỗi quốc gia và khu vực khác nhau, vì do vị
trí địa lý nên điều kiện khí hâu sẽ là yếu tố quyết định đến năng lượng tiêụ thụ
cho quá trình sản xuất nước nóng trong các thành phần khu dân cư và thương mại dịch vụ…
Hình 1.1a: Năng lượng tiêu thụ cho quá trình sản xuất nước nóng ở khu vực châu âu
Nhìn chung chúng ta có thể thấy rằng, hầu như năng lượng tiêu thụ ở thành
phần khu dân cư, hộ gia đình hay dịch vụ thương mại ở các nước có khí hâu giá
lạnh trên thế giới, chủ yếu tậ p trung cho việc sản xuất nước nóng và ̣ sưởi ấm (tuy
nhiên điều này cũng còn tùy thuộc vào từng quốc gia và khu vực cụ thể). Trong
đó nước nóng ngoài việc dùng để sưởi ấm còn được sử dụng cho các nhu cầu chủ
yếu như tắm rửa, giặc tẩy, rửa chén dĩa…
Hình 1.1b Nhu cầu sử dụng nước nóng cho các mục đích khác nhau ở các khu
dân cư, khác sạn ở mỹ lOMoAR cPSD| 59054137
Để có một cái nhìn tổng quan và khách quan hơn ta có thể thấy được năng
lượng tiêu thụ hàng năm của một hộ gia đình ở một số nước trên thế giới cho quá
trình sản xuất nước nóng là khá lớn và được thể hiện như hình 1.1c bên dưới.
Hình 1.1c Năng lượng tiêu thụ hàng năm của hộ gia đình ở một số nước (GJ/hộ gia đình/năm)
Qua các số liệu đó ta có thể thấy rằng nhu cầu sử dụng nước nóng và năng
lượng tiêu thụ cho quá trình sản xuất nước nóng ở thành phần khu dân cư và dịch
vụ thương mại là rất lớn. Và điều này có thể dể hiểu, vì như đã nói ở phần trên do
điều kiện khí hâu ở mỗi quốc gia là khác nhau, nên các nước có ̣ điều kiện lOMoAR cPSD| 59054137
thời tiết giá lạnh sẽ có nhu cầu sử dụng nước nóng cho mục đích sinh hoạt hay
sưởi ấm cũng sẽ lớn hơn so với các nước có khí hâu nóng ẩm.̣
Thành phần đứng thứ hai cũng có nhu cầu sử dụng nước nóng có nhiệt độ
không cao khá lớn, đó là một số ngành trong lĩnh vực công nghiệp như hóa chất,
nhuộm, giặc tẩy, cấp nhiệt cán giấy, nấu nướng và cho các mục đích làm sạch…
Có thể nói với năng lượng tiêu thụ trung bình trong lĩnh vực công nghiệp ở các
nước châu âu là khoảng 27,5%, và điều này cho thấy lượng năng lượng tiêu thụ
cho quá trình sàn xuất nước nóng trong lĩnh vực công nghiệp nói trên là rất lớn.
Nhưng để thấy rõ được năng lượng tiêu thụ của các ngành nêu như trên trong lĩnh
vực công nghiệp ta có thể xem năng lượng tiêu thụ cho các ngành ở một số nước
trên thế giới như hình 1.1d và 1.1e bên dưới.
Hình 1.1d Năng lượng tiêu thụ của một số nghành trong lĩnh vực công nghiệp
của một số nước trên thế giới lOMoAR cPSD| 59054137
Hình 1.1e Tiềm năng sử dụng nước nóng và quá trình làm nóng trong một số ngành
công nghiệp ở các nước châu âu (Đức)
Từ cái nhìn tổng quan về năng lượng tiêu thụ cho quá trình sản xuất nước
nóng ở các nước trên thế giới ta có thể thấy rằng nhu cầu sử dụng nước nóng là
một nhu cầu thiết yếu và quan trọng trong cuộc sống của con người, cũng như
trong lĩnh vực công nghiệp. Và không những thế ở một số quốc gia hay khu vực,
thì năng lượng tiêu thụ cho quá trình sản xuất nước nóng, để phục vụ cho quá
trình sưởi ấm và sinh hoạt cá nhân trong các tòa nhà khách sạn, khu chung cư hay
hộ gia đình chiếm phần trăm lớn nhất và quan trọng nhất. Và điều này có thể dễ
hiểu vì do điều kiện khí hâu lạnh giá ở các nước hay khu vực đó.̣
1.2. Tổng quan về nhu cầu và năng lượng tiệu thụ cho quá
trình sản xuất nước nóng ở Việt Nam
Với tốc độ phát triển kinh tế, tình trạng đô thị hóa và mức độ gia tăng dân
số như ngày nay ở nước ta, thì có thể nói rằng nhu cầu tiêu thụ năng lượng cho
mọi thành phần sẽ có xu hướng ngày càng tăng lên. Và theo như một số dự báo
thì năng lượng tiêu thụ đến năm 2030 của Việt Nam là khoảng 100 triệu tấn dầu tương đương. lOMoAR cPSD| 59054137
Hình 1.2a Dự báo năng lượng tiêu thụ cho các thành phần tới năm 2030 ở Việt Nam
Trong các nhu cầu tiêu thụ năng lượng, thì nhu cầu tiêu thụ năng lượng cho
quá trình sản xuất nước nóng cũng là một nhu cầu tất yếu, và cũng giống như các
nước trên thế giới nhu cầu sử dụng nước nóng chủ yếu tâp trung vàọ các thành
phần là khu dân cư và một số ngành trong lĩnh vực công nghiệp. Tuy nhiên vì
nước ta là một nước có khí hâu nhiệt đới, nên nhu cầu sử dụng nước ̣ nóng trong
các khu dân cư, khách sạn hay hộ gia đình chủ yếu được sử dụng cho quá trình
sinh hoạt như tắm rửa, giặc tẩy…Chứ không phục vụ cho quá trình sưởi ấm vì
hầu như thời tiết ở nước ta là nóng ẩm.
Hiện nay theo các khảo sát, thì năng lượng tiêu thụ cho quá trình sản xuất
nước nóng của các khách sạn ở Việt Nam vào khoảng 4-5% tổng năng lượng tiêu
thụ của khách sạn . Còn ở các khu dân cư và hộ gia đình thì năng lượng tiêu thụ
cho quá trình sản xuất nước nóng vào khoảng 2 GJ/Hộ gia đình/ Năm. Hệ thống thang máy Hệ thống 4.95 % Hệ thống khác máy nước 6.70 % nóng 4.41% Hệ thống chiếu sáng 9.11 % Hệ thống ĐHKK 74.83 %
Hình 1.2b Năng lượng tiêu thụ cho các hệ thống trong các tòa nhà và khách sạn ở Việt Nam lOMoAR cPSD| 59054137
Hình 1.2c Năng lượng tiêu thụ của một hộ gia đình trong một năm ở Việt Nam
Trong khi đó với tốc độ phát triển công nghiệp như hiện nay, đặc biệt là
trong các lĩnh vực công nghệ thực phẩm, bia rượu, công nghệ nhuộm màu…thì
nhu cầu sử dụng nước nóng có nhiệt độ không cao để phục vụ cho quy trình công
nghệ của nhà máy là rất lớn.
Qua cái nhìn tổng quan về nhu cầu và năng lượng tiêu thụ cho quá trình sử
dụng nước nóng ở các nước trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Ta có
thể thấy rằng, năng lượng tiêu hao cho quá trình này cũng chiếm một tỉ lệ khá
đáng để và tùy thuộc vào từng quốc gia và khu vực cụ thể. Nhưng trong bối cảnh
mức tiêu thụ năng lượng ở mọi thành phần ngày càng tăng lên, mà trong khi các
nguồn nhiên liệu dùng để sản xuất năng lượng ngày càng cạn kiệt. Vì vây việc
tiết kiệm năng lượng ở mọi lĩnh vực nói chung và ngành nghề cụ thể ợ̉ đây là sản
xuất nước nóng nói riêng là hết sức cần thiết và cấp bách.
1.3. Định hướng phát triển về năng lượng của Việt Nam
Ngày 21 tháng 7 năm 2011, Thủ Tướng Chính phủ đã ban hành quyết định
số 1208/QĐ-TTg về việc phê duyệt “Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai
đoạn 2011-2020 có xét đến năm 2030” – gọi tắt là Quy hoạch điện VII (QHĐ VII).
Theo quy hoạch, tổng công suất nguồn điện gió sẽ khoảng 1.000MW vào
năm 2020 và khoảng 6.200MW vào năm 2030; điện từ gió chiếm tỷ trọng từ 0,7%
năm 2020 lên 2,4% vào năm 2030. Quy hoạch cũng ưu tiên phát triển các nguồn
thủy điện, đưa tổng công suất các nguồn thủy điện từ 9.200MW hiện nay lên lOMoAR cPSD| 59054137
17.400MW vào năm 2020. Ngoài ra, sẽ đưa tổ máy điện hạt nhân đầu tiên của
Việt Nam vào vân hành năm 2020 và đến năm 2030, dự kiến, nguồn điệṇ hạt nhân
sẽ đạt đến công suất 10.700MW, sản xuất được khoảng 70,5 tỷ kWh (chiếm 10,1%
sản lượng điện sản xuất).
Mục tiêu phát triển cụ thể trong giai đoạn tới:
Sản lượng điện sản xuất và nhâp khẩu năm 2015 khoảng 194210 tỷ kWh;̣
năm 2020 khoảng 330-362 tỷ kWh.
Ưu tiên phát triển nguồn năng lượng tái tạo sản xuất điện, tăng tỷ lệ điện từ
nguồn năng lượng này lên 4,5% năm 2020 và 6,0% năm 2030 tổng điện năng sản xuất.
Giảm hệ số đàn hồi điện/GDP từ bình quân 2,0 hiện nay xuống còn bằng 1,5
vào năm 2015 và còn 1,0 vào năm 2020.
Đẩy nhanh chương trình điện khí hóa nông thôn, miền núi, hải đảo đảm bảo
đến năm 2020 hầu hết số hộ dân nông thôn có điện.
1.4 Các phương pháp được sử dụng để sản xuất nước nóng
1.4.1 Gia nhiệt nước nóng bằng điện năng
Chúng ta biết rằng điện năng là loại năng lượng có chất lượng cao nhất và
có thể dể dàng chuyển đổi thành nhiệt năng, do đó ưu điểm của phương pháp này
là dễ điều chỉnh nhiệt độ theo mong muốn, đáp ứng nhanh và liên tục cho các yêu
cầu cụ thể, dễ sử dụng và hệ thống thiết bị đơn giản. Nhưng như đã nói ở trên nếu
xét theo quan điểm hiệu quả sử dụng năng lượng thì phương pháp gia nhiệt nước
nóng bằng điện năng theo kiểu truyền thống sẽ gây lãng phí năng lượng nhất, vì
rõ ràng rằng ta đã dùng loại năng lượng có chất lượng cao nhất để sản xuất ra loại
năng lượng có chất lượng thấp nhất là nhiệt năng. Và hơn thế nữa nó cũng góp
phần làm gia tăng hiệu ứng nhà kính đáng kể so với các phương pháp còn lại. Vì
điện năng được sản xuất chủ yếu từ quá trình chuyển đổi các loại nhiên liệu hóa
thạch, mà chính trong quá trình chuyền đổi đã gây ra nhiều tổn thất rất lớn để tạo
ra được điện năng, và cũng chính trong quá trình chuyển đổi mà nhiều loại khí
độc hại đã được phát thải vào trong môi trường như CO2, NOx…và chính CO2 là
nguyên nhân chính làm gia tăng hiệu ứng nhà kính vì vây đây cũng là nhược điểm của hệ thống này.̣ lOMoAR cPSD| 59054137
Hình 1.4.1. Cấu tạo của một hệ thống sản xuất nước nóng bằng điện năng
theo kiểu truyền thống cơ bản
Mặc dù phương pháp gia nhiệt nước nóng bằng điện năng theo kiểu truyền
thống gây ra nhiều lãng phí về năng lượng và làm gia tăng hiệu ứng nhà kính,
nhưng cũng không thể loại bỏ hoàn toàn và ngay lâp tức được. Vì một sộ́ lý do
như giá điện còn thấp, hay nhu cầu sử dụng nước nóng thấp…thì việc đầu tư cho
một máy sản xuất nước nóng bằng điện năng theo kiểu truyền thống sẽ hợp lý hơn.
1.4.2 Gia nhiệt nước nóng bằng nhiên liệu hóa thạch
Khác với gia nhiệt nước nóng bằng điện năng, phương pháp gia nhiệt nước
nóng bằng nhiên liệu hóa thạch được thực hiện chính bằng nhiệt lượng sinh ra
trong quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch (dầu mỏ, khí đốt, than, củi…) để gia
nhiệt cho nước. Hiện nay trên thế giới, và đặc biệc ở một số nước phát triển thì
phương pháp này được sử dụng rất phổ biến trong lĩnh vực công nghiệp và khu
dân cư, khách sạn,..vì một số ưu điểm của hệ thống như đáp ứng nhanh và liên
tục cho các yêu cầu cụ thể, hiệu quả sử dụng năng lượng cao và khả năng gây
hiệu ứng nhà kính là thấp hơn so với phương pháp gia nhiệt nước nóng bằng điện
năng. Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là tổn thất nhiệt do quá trình lOMoAR cPSD| 59054137
cháy và nhiệt do khói mang ra ngoài, hệ thống phức tạp vì phải lắp đặt thêm hệ
thống chứa nhiên liệu, quá trình bảo trì bảo dưỡng cũng khó khăn hơn và chi phí
đầu tư ban đầu cũng cao hơn so với phương pháp gia nhiệt bằng điện năng. [TL5]
Hình 1.4.2 Cấu tạo của một hệ thống sản xuất nước nóng bằng nhiên liệu hóa thạch (dầu)
Chất đốt Nhiệt trị
Chất đốt Nhiệt trị (J/kg) (J/kg) Củi khô 10.106 Gas 44.106 Than bùn 14.106 Dầu hỏa 44.106 Than đá 27.106 Xăng 46.106 Than củi 34.106 Hiđrô 120.106
Bảng 1.4.2: Nhiệt trị của một số chất đốt lOMoAR cPSD| 59054137
1.4.3 Gia nhiệt nước nóng bằng năng lượng mặt trời
Ở nước ta hiện nay, tính đến thời điểm tháng 10/2014 thì nước ta có số giờ
nắng trung bình trong một năm vào khoảng 1219,6 ÷ 2498 giờ/năm và cường độ
bức xạ mặt trời vào khoảng 3,5 ÷ 4,5 kWh/m2/ngày nhưng cũng tùy thuộc vào lOMoAR cPSD| 59054137
từng khu vực cụ thể . Rõ ràng ta có thể thấy tiềm năng sử dụng năng lượng mặt
trời ở nước ta là vô cùng lớn, và thêm vào đó dưới tác động của các chính sách
về sử dụng năng lượng hiệu quả và bảo vệ môi trường được nhà nước ban hành,
đã làm cho các hệ thống sản xuất nước nóng bằng năng lượng mặt trời phát triển
một cách nhanh chóng và mạnh mẽ trong vài năm gần đây. Có thể nói, phương
pháp sản xuất nước nóng bằng năng lượng mặt trời hầu như không tốn chi phí
trong quá trình vân hành, vì năng lượng mặt trời là miễn phí và có thể tái tạọ được.
Hình 1.4.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một hệ thống sản xuất nước
nóng bằng năng lượng mặt trời
Nguyên lý hoạt động của hệ thống sản xuất nước nóng bằng năng lượng
mặt trời tương đối đơn giản, ban đầu nước từ bình chứa sẽ điền đầy vào các ống
collector, tại đây nước sẽ nhân nhiệt từ bức xạ mặt trời và làm nước nóng lên, vì ̣
nước nóng nên sẽ có khối lượng riêng nhỏ hơn so với nước lạnh, nên nước nóng
sẽ có xu hướng di chuyển lên phía trên và quay về bình chứa và song song với
quá trình này là nước lạnh từ bình chứa sẽ chuyển động xuống phía dưới ống và
điền đầy vào phần thể tích của nước nóng đã rời đi, và cứ thế quá trình diễn ra
liên tục khi có bức xạ mặt trời. Tuy nhiên vì quá trình trao đổi nhiệt của nước bên
trong là đối lưu tự nhiên và cần phải có bức xạ mặt trời, nên để có được đủ lượng
nước nóng yêu cầu cho quá trình sử dụng thì phải chờ một thời gian khá dài hoặc
vào những ngày mà bức xạ mặt trời thấp thì sẽ không đáp ứng đầy đủ cho các yêu
cầu sử dụng, và đó chính là nhược điểm của hệ thống vì quá phụ thuộc vào điều lOMoAR cPSD| 59054137
kiện thời tiết. Mặc dù không tốn chi phí cho quá trình vân hành nhưng chi phí ̣ đầu
tư ban đầu của hệ khá cao so với hai phương pháp gia nhiệt nước nóng bằng điện
kiểu truyền thống và bằng nhiên liệu hóa thạch.
Bảng 1.4.3: Số giờ nắng trung bình trong tháng ở các địa phương
1.4.4 Gia nhiệt nước nóng bằng bơm nhiệt
Về cơ bản bơm nhiệt có cấu tạo và nguyên lý hoạt động giống máy lạnh,
nhưng lại khác nhau về mục đích sử dụng. Đối với bơm nhiệt mục đích sử dụng
là làm nóng, nếu bơm nhiệt được sử dụng để sản xuất nước nóng thì nhiệt lượng
mà nước nhân được do môi chất nhả ra tại dàn ngưng sẽ là nhiệt lượng ̣ hữu ích. lOMoAR cPSD| 59054137
Hình 1.4.4 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một hệ thống sản xuất
nước nóng bằng bơm nhiệt
Rõ ràng bơm nhiệt là một loại máy nhiệt do đó nó sẽ nhân công từ bêṇ
ngoài (cụ thể là điện năng) để vân hành hệ thống tham gia vào quá trình sảṇ xuất
nước nóng. Mặc dù bơm nhiệt cũng sử dụng điện năng, nhưng không giống với
phương pháp gia nhiệt nước nóng bằng điện năng kiểu truyền thống là trực tiếp
sử dụng điện năng để sinh nhiệt, mà bơm nhiệt sử dụng điện năng để vâṇ chuyển
nhiệt lượng từ nơi này đến nơi khác. Do đó so với phương pháp gia nhiệt nước
nóng bằng điện năng kiểu truyền thống thì phương pháp sử dụng bơm nhiệt sẽ có
hiệu suất cao hơn và do đó chi phí để vân hành hệ thống cũng ̣ sẽ thấp hơn. Và đặc
biệt phương pháp này hầu như không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, có thể
đảm bảo các yêu cầu về nhiệt độ và nhu cầu sử dụng mọi lúc.
1.4.5 Một số phương pháp gia nhiệt nước trong công nghiệp:
_ Gia nhiệt nước nóng bằng hơi từ lò hơi.
_ Gia nhiệt nước nóng từ các nguồn nhiệt thải.
_ Gia nhiệt nước nóng bằng điện.
_ Gia nhiệt nước nóng bằng bơm nhiệt. CHƯƠNG 2:
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BƠM NHIỆT lOMoAR cPSD| 59054137
2.1. Lịch sử phát triển của bơm nhiệt:
Năm 1852, Thomson (Lord Kelvin) sáng chế ra bơm nhiệt đầu tiên. Ngày
nay, bơm nhiệt đã phát triển một cách nhanh chóng về cả chủng loại, công suất,
số lượng, chất lượng và được ứng dụng trong các ngành kinh tế như: Công nghệ
sấy và hút ẩm; công nghệ chưng cất, tách chất; các quá trình thu hồi nhiệt thải; công nghệ thực phẩm.
2.2. Khái niệm bơm nhiệt:
“Bơm nhiệt là loại máy nhiệt, nhân công từ bên ngoài để vậ n chuyển nhiệṭ
lượng theo chiều ngược từ nguồn lạnh đến nguồn nóng, cụ thể nhiệt lượng sẽ
được vân chuyển từ môi trường xung quanh đến môi trường có nhiệt độ cao hơṇ
môi trường xung quanh” [TL7] như hình 2.2 bên dưới.
Hình 2.2 Nguyên lý hoạt động của bơm nhiệt
Để đánh giá hiệu quả của bơm nhiệt người ta sử dụng hệ số làm nóng φ
(hay nói cách khác là hiệu suất của chu trình cũng được thể hiện thông qua hệ số
COP = φ). Vì mục đích của bơm nhiệt là làm nóng nên hệ số φ chính là tỷ số giữa QH và W.
φ QH QH (2.2) W QH QL
Từ công thức 2.2 ta thấy rằng, hệ số làm nóng sẽ luôn luôn lớn hơn 1
nhưng sẽ không bao giờ tiến đến vô cùng, và nó chỉ có thể tiệm cân giá trị tương ̣
ứng của chu trình Carnot ngược chiều ở điều kiện có cùng nhiệt độ nguồn nóng
và nguồn lạnh. Nhưng trong thực tế hệ số φ sẽ không bao giờ đạt đến giá trị của
chu trình Carnot ngược chiều khi có cùng nhiệt độ nguồn nóng và nguồn lạnh vì
tính không thuân nghịch của các quá trình.̣ lOMoAR cPSD| 59054137
2.3. Cấu tạo của bơm nhiệt:
Về cơ bản bơm nhiệt có cấu tạo tương đối giống với máy lạnh và cùng được
xếp vào một nhóm, nhưng lại không hoàn toàn giống nhau vì mục đích sử dụng
của chúng là khác nhau, với bơm nhiệt thì được dùng để làm nóng trong khi máy
lạnh được sử dụng để làm lạnh như hình 2.3a và 2.3b bên dưới. Về cấu tạo bơm
nhiệt cũng có 4 thiết bị chính như máy nén, thiết bị ngưng tụ, thiết bị tiết lưu và thiết bị bay hơi.
Hình 2.3a cấu tạo cơ bản của một bơm nhiệt
Hình 2.3b cấu tạo cơ bản của một máy lạnh
2.4. Phân loại bơm nhiệt
Hiện nay, tùy theo công nghệ chế tạo và mục đích sử dụng mà có rất nhiều
cách phân loại bơm nhiệt đó là theo ứng dụng (nguồn nhân nhiệt), nguồṇ cho
nhiệt, kiểu lưu trữ nhiệt… Nhưng chủ yếu vẫn được phân loại theo ứng dụng và nguồn cho nhiệt.