Sơ đồ nguyên lý hệ thống heat pump & Chi phí lắp đặt chi tiết A-Z

Sơ đồ nguyên lý hệ thống heat pump mô tả một chu trình khép kín gồm 4 giai đoạn: bay hơi, nén, ngưng tụ và giãn nở, hoạt động dựa trên việc "vận chuyển" nhiệt lượng từ không khí để làm nóng nước thay vì tạo nhiệt trực tiếp.

Nguyên lý làm việc của heatpump giúp hệ thống đạt hiệu suất vượt trội, mang lại lợi ích kép là tiết kiệm tới 75% chi phí điện năng và đảm bảo an toàn tuyệt đối, cung cấp nước nóng ổn định cho toàn bộ công trình.

Mặc dù chi phí đầu tư ban đầu cho một hệ thống nước nóng trung tâm cao hơn bình nóng lạnh truyền thống, chi phí vận hành cực thấp sẽ giúp người dùng thu hồi vốn nhanh chóng và "sinh lời" trong dài hạn.

Bài viết liên quan:

• Lắp đặt Heat Pump Hà Nội: Chọn model, Lưu ý & Địa chỉ giá rẻ hơn 20%
• Máy nước nóng trung tâm cho bếp ăn công nghiệp: Hướng dẫn lựa chọn và Tính toán công suất máy bơm nhiệt

1. Khái quát về hệ thống nước nóng trung tâm Heat Pump

Hệ thống nước nóng trung tâm heat pump là một giải pháp cung cấp nước nóng toàn diện, sử dụng một thiết bị bơm nhiệt duy nhất để tạo ra lượng nước nóng lớn, lưu trữ trong bình bảo ôn và sẵn sàng phân phối đến nhiều điểm sử dụng trong nhà. Đây là công nghệ thay thế hoàn hảo cho các bình nóng lạnh cục bộ, vốn thiếu an toàn và tốn kém chi phí.

Hệ thống này mang lại những lợi ích vượt trội, bao gồm:

• Tiết kiệm năng lượng: Hiệu suất cao hơn 400% so với bình nóng lạnh điện.
• An toàn tuyệt đối: Loại bỏ 100% nguy cơ rò rỉ, chập cháy điện trong nhà tắm.
• Tiện nghi vượt trội: Cung cấp nước nóng dồi dào, ổn định 24/7.
• Thân thiện môi trường: Giảm phát thải CO2, góp phần bảo vệ môi trường.

Về cơ bản, một sơ đồ hệ thống heat pump hoàn chỉnh bao gồm 4 thành phần chính: dàn nóng (bộ phận bơm nhiệt), bồn chứa nước nóng (bình bảo ôn), hệ thống đường ống và bộ điều khiển trung tâm.

2. Nguyên lý hoạt động hệ thống nước nóng trung tâm

Nguyên lý làm việc của heatpump dựa trên một chu trình nhiệt động lực học khép kín, sử dụng một môi chất lạnh chuyên dụng (như R410A, R134A) để hấp thụ nhiệt lượng từ không khí bên ngoài, nén nó lên nhiệt độ cao và truyền nhiệt cho nước. Quá trình này không tự sinh ra nhiệt, mà chỉ "vận chuyển" nhiệt từ nơi có nhiệt độ thấp đến nơi có nhiệt độ cao hơn, do đó đạt được hiệu suất vượt trội.

Toàn bộ quá trình này diễn ra liên tục qua 4 giai đoạn chính trong sơ đồ nguyên lý hệ thống heat pump như sau:

Giai đoạn 1: Hấp thụ nhiệt tại Dàn bay hơi

Đầu tiên, quạt ở dàn nóng sẽ hút không khí từ môi trường xung quanh và thổi qua một hệ thống ống chứa môi chất lạnh ở dạng lỏng, nhiệt độ thấp. Tại đây, môi chất lạnh sẽ hấp thụ nhiệt lượng từ không khí, dù là không khí lạnh, và sôi lên, chuyển từ dạng lỏng sang dạng hơi ở áp suất thấp.

Giai đoạn 2: Nén tại Máy nén

Hơi môi chất lạnh ở áp suất thấp sau đó được hút vào máy nén (compressor). Máy nén sẽ thực hiện quá trình nén khí, làm tăng áp suất và đồng thời khiến nhiệt độ của hơi môi chất tăng vọt lên mức rất cao, có thể trên 100°C. Đây là giai đoạn quan trọng nhất, tạo ra nguồn nhiệt năng cao.

Giai đoạn 3: Trao đổi nhiệt tại Dàn ngưng tụ

Hơi môi chất lạnh với nhiệt độ và áp suất cao này được luân chuyển qua một bộ trao đổi nhiệt, nơi nó tiếp xúc gián tiếp với nước lạnh được bơm từ bồn bảo ôn. Nhiệt lượng từ môi chất sẽ truyền qua thành ống để làm nóng nước. Khi mất nhiệt, hơi môi chất sẽ ngưng tụ lại thành dạng lỏng ở áp suất cao.

Giai đoạn 4: Giãn nở tại Van tiết lưu

Môi chất lạnh dạng lỏng, áp suất cao tiếp tục đi qua van tiết lưu (expansion valve). Tại đây, áp suất của nó bị giảm xuống đột ngột, khiến cho nhiệt độ của môi chất cũng giảm xuống rất thấp. Môi chất lạnh lúc này quay trở lại trạng thái ban đầu, sẵn sàng đi đến dàn bay hơi để tiếp tục một chu trình hấp thụ nhiệt mới.

Nước nóng sau khi được tạo ra ở giai đoạn 3 sẽ được đưa trở lại bồn bảo ôn để dự trữ, sẵn sàng để bạn sử dụng. Quá trình này lặp đi lặp lại một cách hoàn toàn tự động, giúp hệ thống tạo ra lượng nhiệt năng gấp 4-5 lần lượng điện năng mà nó tiêu thụ.

3. So sánh hệ thống nước nóng trung tâm và bình nóng lạnh truyền thống

So với bình nóng lạnh truyền thống, hệ thống nước nóng trung tâm heat pump vượt trội về mọi mặt, từ hiệu quả kinh tế, độ an toàn cho đến sự tiện nghi và tuổi thọ sản phẩm.

4. Chi phí đầu tư ban đầu của hệ thống bơm nhiệt Heat Pump

Chi phí đầu tư ban đầu của hệ thống nước nóng trung tâm Heat Pump là một hạn chế lớn khiến nhiều người dùng e ngại. Tuy nhiên, xét về lâu dài, hệ thống này lại có nhiều ưu điểm vượt trội hơn so với bình nóng lạnh.

Như vậy, nếu bạn có nhu cầu sử dụng nước nóng cao, muốn tiết kiệm điện năng và bảo vệ môi trường, thì hệ thống nước nóng trung tâm Heat Pump là một lựa chọn phù hợp. Bạn có thể cân nhắc chi phí đầu tư ban đầu và tính toán lợi ích lâu dài để đưa ra quyết định lựa chọn.

Dưới đây là một số cách để giảm chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống nước nóng trung tâm:

• Lựa chọn hệ thống có công suất phù hợp với nhu cầu sử dụng: Nếu bạn chỉ sử dụng nước nóng cho nhu cầu sinh hoạt hàng ngày, thì không cần thiết phải lựa chọn hệ thống có công suất quá lớn. Điều này sẽ giúp bạn tiết kiệm chi phí đầu tư ban đầu.
• Lựa chọn hệ thống có thương hiệu uy tín: Các hệ thống nước nóng trung tâm của các thương hiệu uy tín thường có chất lượng tốt và thời gian bảo hành dài. Điều này sẽ giúp bạn yên tâm sử dụng và tiết kiệm chi phí bảo dưỡng trong tương lai.
• Lựa chọn thời điểm mua hàng hợp lý: Bạn có thể tận dụng các chương trình khuyến mãi của các nhà cung cấp để mua hệ thống nước nóng trung tâm với giá ưu đãi.

5. Chi phí khi vận hành hệ thống

5.1 Chi phí điện năng

Chi phí điện năng là chi phí lớn nhất khi vận hành hệ thống nước nóng trung tâm Heat Pump. Chi phí này phụ thuộc vào công suất của hệ thống, mức độ sử dụng và giá điện năng tại khu vực lắp đặt.

Bảng so sánh mức tiêu thụ năng lượng của Khách sạn ở Châu Âu

Heat pump của tôi tiêu thụ bao nhiêu điện mỗi ngày?

Dựa trên một ví dụ tính toán thực tế, một máy bơm nhiệt heat pump để làm nóng 300 lít nước mỗi ngày chỉ tiêu thụ khoảng 3.291 kWh điện, tương đương chi phí chỉ khoảng 5,594 vnđ/ngày. Đây là một con số cực kỳ tiết kiệm, cho thấy hiệu quả vượt trội của công nghệ bơm nhiệt.

Để giúp bạn hiểu rõ cách tính toán, chúng ta sẽ đi qua 3 bước chi tiết sau:

Bước 1: Tính toán Năng suất Làm nóng Nước (Lít/giờ)

Đầu tiên, chúng ta cần xác định trong một giờ, máy bơm nhiệt có thể làm nóng được bao nhiêu lít nước.

• Công thức: Năng suất (L/giờ) = (Công suất làm nóng (kW) * 3600) / ((Nhiệt độ nóng – Nhiệt độ lạnh) * 4.187)
• Ví dụ cụ thể:
  • Công suất làm nóng: 5.3 kW
  • Nhiệt độ nước nóng mong muốn: 55°C
  • Nhiệt độ nước lạnh đầu vào: 15°C
• Tính toán: Năng suất = (5.3 * 3600) / ((55 - 15) * 4.187) ≈ 113.9 Lít/giờ.

Bước 2: Tính toán Thời gian Vận hành Cần thiết

Tiếp theo, chúng ta tính thời gian máy cần chạy để làm nóng đủ lượng nước mong muốn, ví dụ là 300 lít.

• Công thức: Thời gian (giờ) = Tổng lượng nước cần làm nóng (L) / Năng suất (L/giờ)
• Tính toán: Thời gian = 300 / 113.9 ≈ 2.63 giờ.

Bước 3: Tính toán Lượng điện và Chi phí Tiêu thụ hàng ngày

Cuối cùng, chúng ta lấy thời gian vận hành nhân với công suất tiêu thụ điện của máy để ra chi phí thực tế.

• Thông số:
  • Công suất tiêu thụ điện của máy: 1.25 kW (Lưu ý: đây là công suất điện thực tế, khác với công suất làm nóng là 5.3 kW).
  • Đơn giá điện giả sử: 1,700 vnđ/kWh.
• Tính toán điện năng: Lượng điện tiêu thụ = 1.25 kW * 2.63 giờ = 3.291 kWh.
• Tính toán chi phí: Chi phí ngày = 3.291 kWh * 1,700 vnđ ≈ 5,594 vnđ.

Như vậy, chi phí để có 300 lít nước nóng mỗi ngày bằng công nghệ heat pump là chưa đến 6,000 vnđ, cho thấy hiệu quả tiết kiệm vượt trội.

5.2 Chi phí bảo dưỡng, sửa chữa

Chi phí bảo dưỡng định kỳ (1 năm/lần) rất hợp lý, thường chỉ tương đương với việc bảo dưỡng một chiếc điều hòa. Công việc chính bao gồm vệ sinh dàn nóng và kiểm tra các thông số kỹ thuật, giúp máy luôn hoạt động ở hiệu suất cao và kéo dài tuổi thọ. Do thiết bị có độ bền cao, chi phí sửa chữa trong 10 năm đầu gần như không có.

"Từ khi được FDI Care tư vấn và thiết kế hệ thống heat pump cho gia đình, hóa đơn tiền điện nhà tôi đã giảm rõ rệt. Hệ thống hoạt động rất ổn định, cả nhà lúc nào cũng có nước nóng dùng." - Anh Tuấn, Hà Nội.

Để có một sơ đồ nguyên lý hệ thống heat pump tối ưu và hiệu quả nhất cho công trình của mình, việc được tư vấn bởi một đơn vị chuyên nghiệp là cực kỳ quan trọng. Hãy liên hệ với FDI Care theo số hotline 0972.597.268 để được hỗ trợ.