Hệ thống HVAC bơm nhiệt là gì? Dùng có tiết kiệm điện không?

Nếu bạn đã quen thuộc với máy điều hòa không khí treo tường hoặc điều hòa không khí trung tâm thì bạn đã hiểu được một nửa hệ thống HVAC bơm nhiệt là gì.

1. Hệ thống HVAC bơm nhiệt là gì?

Khi trời nóng và bạn cần không khí mát trong nhà, máy bơm nhiệt hoạt động giống như một máy điều hòa không khí tiêu chuẩn, loại bỏ nhiệt ra khỏi nhà và thổi không khí lạnh vào. Khi bên ngoài trời lạnh và bạn cần sưởi ấm, máy bơm nhiệt sẽ đảo ngược hoạt động làm mát của nó và thổi không khí nóng vào nhà và thải không khí lạnh ra ngoài trời.

Khi nói đến hệ thống HVAC bơm nhiệt là gì thì không thể bỏ qua hiệu quả sử dụng năng lượng của nó, không có hệ thống sưởi ấm nào có thể vượt qua hệ thống bơm nhiệt. Không giống như lò đốt, máy bơm nhiệt không đốt nhiên liệu hóa thạch (nhưng nó sử dụng điện, có thể được tạo ra bằng cách đốt nhiên liệu hóa thạch), nó tiêu thụ điện ít hơn 50% so với lò sưởi điện trở.

Máy bơm nhiệt hoạt động tốt nhất ở những vùng có khí hậu ôn hòa, nơi chúng thường là nguồn nhiệt duy nhất trong nhà, nhưng mọi người cũng sử dụng chúng ở những vùng có khí hậu lạnh để cung cấp nhiệt bổ sung và giảm hóa đơn năng lượng.

2. Máy bơm nhiệt hoạt động như thế nào?

Khi giải thích hệ thống HVAC bơm nhiệt là gì, các nhà thầu HVAC thích gây nhầm lẫn cho khách hàng bằng cách nói rằng máy bơm nhiệt thu hồi nhiệt từ không khí bên ngoài – một ý tưởng dường như không thể thực hiện được nếu không khí bên ngoài lạnh.

Tuy nhiên, ý tưởng này không có vẻ phi lý như bạn tưởng. Bạn có thể nghĩ về tủ lạnh hoặc điều hòa không khí tiêu chuẩn vì máy bơm nhiệt hoạt động theo nguyên tắc tương tự. Hãy xem cụ thể máy bơm nhiệt hoạt động như thế nào thông qua hướng dẫn của các thợ sửa máy lạnh chuyên nghiệp.

Một hệ thống làm lạnh tiêu chuẩn bao gồm một máy bơm nén và một mạng lưới các ống kín chứa đầy chất làm lạnh trơ có thể được nén nhiều lần thành chất lỏng, sau đó hóa hơi và nén lại. Ống được tạo thành hai bộ cuộn dây được gọi là cuộn dây ngưng tụ và cuộn dây bay hơi. Công việc của máy nén là tạo áp suất cho chất làm lạnh trong cuộn dây ngưng tụ, biến nó thành chất lỏng và ép nó qua một lỗ nhỏ vào cuộn dây bay hơi, nơi nó bay hơi và quay trở lại máy nén để bắt đầu lại chu trình.

Sự bay hơi là một quá trình thu nhiệt, nghĩa là nó cần nhiệt để xảy ra và lượng nhiệt này đến từ không khí xung quanh, đó là lý do tại sao cuộn dây của thiết bị bay hơi luôn lạnh. Ngược lại, ngưng tụ là quá trình giải phóng nhiệt nên cuộn dây ngưng tụ luôn nóng. Thay vì hút hết không khí nóng xung quanh cuộn dây ngưng tụ như tủ lạnh hoặc điều hòa không khí, một máy bơm nhiệt sẽ thổi nó vào nhà. Rốt cuộc quá trình này không có gì bí ẩn.

3. Có các loại hệ thống bơm nhiệt HVAC nào?

Hệ thống bơm nhiệt nguồn không khí là loại phổ biến nhất nhưng không phải là hệ thống duy nhất. Hệ thống nguồn nước sử dụng nước làm môi trường thay vì không khí và có thể là một lựa chọn tiết kiệm năng lượng cho những chủ nhà sống gần nguồn nước lớn hoặc những người có giếng.

Các cuộn dây của thiết bị bay hơi được ngâm trong nước, lấy nhiệt từ nước và tản nhiệt thông qua hệ thống nước trong nhà kín hoặc trong hệ thống nối nước với không khí, lưu thông nhiệt qua hệ thống ống dẫn HVAC. Trong hệ thống chuyển nước thành nước, nước nóng có thể được trữ trong bể để sử dụng trong phòng tắm và nhà bếp hoặc luân chuyển qua hệ thống sưởi ấm hydronic để sưởi ấm ngôi nhà.

Thay vì lấy nhiệt từ không khí bên ngoài hoặc từ vùng nước, bơm nhiệt địa nhiệt, còn được gọi là bơm nhiệt nguồn từ mặt đất, sẽ lấy nhiệt từ mặt đất. Loại bơm nhiệt này lợi dụng thực tế là nhiệt độ mặt đất cách bề mặt vài feet ổn định và vừa phải hơn nhiệt độ của không khí xung quanh. Về mặt thực tế, đây là một phương pháp thu năng lượng nhiệt từ trái đất và sử dụng nó để sưởi ấm trong nhà.

Đây là giải pháp thay thế khả thi cho máy bơm nhiệt nguồn không khí dành cho chủ nhà ở vùng có khí hậu lạnh và là một trong những hệ thống sưởi ấm gia đình hiệu quả nhất trên thị trường.

Một loại bơm nhiệt khác được gọi là hệ thống không ống dẫn hoặc chia nhỏ. Nó sử dụng công nghệ sưởi ấm và làm mát tương tự như máy bơm nhiệt nguồn không khí, nhưng thay vì tuần hoàn nhiệt hoặc lạnh qua ống dẫn khí, nó sử dụng bộ xử lý không khí trong nhà (thường được gắn cao trên các bức tường bên trong).

Bộ chia nhỏ được sử dụng phổ biến nhất với các căn hộ hoặc nhà nhỏ hoặc để sưởi ấm và làm mát bổ sung trong các phòng bổ sung hoặc khu vực hẻo lánh của một ngôi nhà lớn hơn, nơi đường ống tương đối không thực tế.

4. Sưởi ấm và làm mát trong một thiết bị

Có thể giải thích Hệ thống HVAC bơm nhiệt một cách cơ bản là một hệ thống điều hòa không khí hoạt động ngược, nên nó cũng có thể cung cấp khả năng làm mát nếu bạn chạy ở vị trí “tiến”, điều này được thực hiện bằng hệ thống van được điều khiển bởi bộ điều chỉnh nhiệt cho hệ thống.

Khi bạn chọn chế độ làm mát trên bộ điều chỉnh nhiệt, một van sẽ mở ra để tạo đường dẫn không khí mát từ cuộn dây bay hơi vào nhà, trong khi một van khác sẽ đóng đường dẫn không khí ấm từ cuộn dây ngưng tụ. Điều ngược lại xảy ra khi bạn chọn chế độ sưởi ấm. Bộ điều nhiệt điều khiển bơm nhiệt phải có đầu nối chuyên dụng (được ký hiệu là O hoặc B) cho van đảo chiều.

Khi được sử dụng hệ thống HVAC không khí cưỡng bức, các cuộn dây bơm nhiệt được đặt bên trong ống dẫn khí cung cấp và không khí ấm hoặc mát sẽ được quạt lưu thông khi cần thiết, trong khi không khí từ bộ cuộn dây khác sẽ được thải ra ngoài trời.

Một hệ thống chia nhỏ không ống dẫn, trông và hoạt động giống như một máy điều hòa không khí trong phòng treo tường, được kết nối với một thiết bị ngoài trời (nơi đặt máy nén) và hoạt động giống như hệ thống cho cả ngôi nhà. Nó có thể được sử dụng để sưởi ấm và làm mát các phòng riêng lẻ.

5. Ưu và nhược điểm của hệ thống HVAC bơm nhiệt là gì?

Máy bơm nhiệt sử dụng điện nên không phải là thiết bị trung hòa carbon nhưng sử dụng ít điện hơn nhiều so với máy sưởi điện trở. Bạn thậm chí có thể tăng hiệu suất bằng cách lắp đặt một thiết bị nguồn kép hút nhiệt từ cả không khí bên ngoài và mặt đất. Các ưu điểm khác bao gồm:

• Nó đòi hỏi ít bảo trì hơn các loại hệ thống sưởi ấm gia đình khác. Nó gần như dễ bảo trì như một chiếc tủ lạnh, mặc dù đôi khi cuộn dây của dàn bay hơi có thể bị đóng băng và cản trở hoạt động của thiết bị, đồng thời bộ lọc không khí cần được bảo dưỡng thường xuyên.
• Không giống như lò đốt, máy bơm nhiệt không thể thải khí đốt độc hại vào nhà. Nó không có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng không khí trong nhà và thậm chí có thể có lợi vì nó không làm khô không khí như cách sử dụng lò sưởi.
• Một máy bơm nhiệt có thể đáp ứng cả nhu cầu sưởi ấm và làm mát. Ở những vùng có khí hậu lạnh hơn, nó có thể được kết hợp với một loại hệ thống sưởi khác để cung cấp nhiệt bổ sung vào mùa đông cũng như hoạt động như một hệ thống làm mát độc lập vào mùa hè.
• Lắp đặt máy bơm nhiệt nguồn nước và nguồn đất đắt hơn so với chi phí lắp đặt máy lạnh treo tường. Mặc dù một phần chi phí lắp đặt có thể được bù đắp bằng chi phí năng lượng thấp hơn vì những máy bơm nhiệt này rất tiết kiệm năng lượng.
• Chi phí tương đối cao của máy bơm nhiệt mới không phải là nhược điểm duy nhất, phải kể đến:
• Nó không làm việc ở khắp mọi nơi mà phù hợp nhất với khí hậu ôn hòa.
• Tuổi thọ tồn tại trung bình khoảng 15 năm. Thời gian này không dài bằng lò gas, thường kéo dài từ 20 năm trở lên.
• Hệ thống sử dụng chất làm lạnh và cho đến nay, chưa có chất làm lạnh nào được phát triển an toàn 100% cho môi trường. Nếu có sự cố xảy ra với hệ thống làm lạnh, theo luật, nó phải được sửa chữa bởi kỹ thuật viên sửa máy lạnh chuyên nghiệp được cấp phép.
• Không khí từ hệ thống HVAC bơm nhiệt thổi lạnh hơn một chút so với không khí từ lò sưởi và một số người cảm thấy khó chịu.

Hi vọng những thông tin ở trên đã giúp bạn hiểu được hệ thống HVAC bơm nhiệt là gì cũng như công dụng hệ thống HVAC bơm nhiệt là gì.