Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BƠM NHIỆT

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BƠM NHIỆT

Tải bản đầy đủ - 0trang

ĐỒ ÁN NHIỆT



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 khơng tḥn nghịch của các q trình.



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 khơng hồn tồn 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



21



TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NƯỚC NÓNG SỬ DỤNG BƠM NHIỆT



ĐỒ ÁN 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 nhận nhiệt), nguồn

cho nhiệt, kiểu lưu trữ nhiệt… Nhưng chủ yếu vẫn được phân loại theo ứng dụng

và nguồn cho nhiệt.



Hình 2.4 Cách thức phân loại bơm nhiệt theo nguồn nhận nhiệt và cho

nhiệt [TL8]



2.4.1. Phân loại theo ứng dụng

Trong kiểu phân loại theo ứng dụng thì bơm nhiệt chủ yếu được sử dụng để:

_ Gia nhiệt cho nước của q trình sản xuất nước nóng

_ Gia nhiệt cho khơng khí của q trình sưởi ấm hay sấy



Hình 2.4.1 Phần trăm ứng dụng của bơm nhiệt trong sản xuất nước nóng và làm nóng

[TL9]



22



TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NƯỚC NÓNG SỬ DỤNG BƠM NHIỆT



ĐỒ ÁN NHIỆT



2.4.2. Phân loại theo nguồn cho nhiệt

_ Trước đây, các hệ thống bơm nhiệt dùng để sản xuất nước nóng thường

sử dụng các nguồn cho nhiệt là khơng khí tự nhiên, lòng đất, khí thải của các q

trình, nước ngầm, nước thải…Trong đó các nguồn cho nhiệt là khơng khí tự

nhiên, lòng đất vẫn chiếm tỉ trọng khá lớn so với các loại còn lại, bởi vì đây là

các nguồn cho nhiệt có sẵn, dễ sử dụng, dễ bảo trì và đặc biệt là ít tốn chi phí

trong q trình lắp đặt như các loại còn lại và đặc biệt nó còn phụ thuộc vào điều

kiện khí hậu ở mỗi khu vực.



Hình 2.4.2a Phần trăm các nguồn cung cấp nhiệt cho bơm nhiệt [TL9]



 Khơng khí

_ Bơm nhiệt khơng khí đem nhiệt thải ra khơng khí bên ngồi. Phần lớn hệ

thống bơm nhiệt là bơm nhiệt khơng khí. Đối với máy làm lạnh cỡ lớn, thiết bị

thải nhiệt ra khơng khí bên ngồi được gọi là tháp giải nhiệt.



Hình 2.4.2b Tháp giải nhiệt cho hệ thống HVAC cỡ trung

23



TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NƯỚC NÓNG SỬ DỤNG BƠM NHIỆT



ĐỒ ÁN NHIỆT



 Đất

_ Bơm nhiệt địa nhiệt (GSHP) đem nhiệt thải vào đất thay vì khơng khí.

Bởi nhiệt độ trong đất tương đối ổn định quanh năm nên thiết bị này có thể đạt

hiệu quả cao hơn so với các bơm nhiệt không khí vào những ngày rất nóng hoặc

rất lạnh.



Hình 2.4.2c Lắp đặt đường ống dọc của máy bơm nhiệt địa nhiệt



 Nước

_ Một số máy bơm nhiệt địa nhiệt sử dụng dòng sơng, ao, vv… cho mục

đích tản nhiệt. Hệ thống vòng kín sử dụng có hiệu quả các phần cứng và hoạt

động tương tự như các máy bơm nhiệt địa nhiệt.

_ Tuy nhiên, cũng có thể cài đặt hệ thống “vòng mở” với các đường ống

mở ra suối. Hệ thống này sẽ kéo nước ở một đầu, dẫn vào máy bơm nhiệt nơi

nhiệt được hấp thụ hoặc giải nhiệt nhờ nước, và nước sau khi được trao đổi nhiệt

(làm nóng hoặc làm mát) được bơm trở lại xuống sông ở hạ lưu. Hệ thống này

cũng có thể sử dụng nước ngầm từ các giếng riêng biệt, bơm từ giếng này vào

giếng khác.



24



TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NƯỚC NĨNG SỬ DỤNG BƠM NHIỆT



ĐỒ ÁN NHIỆT



Hình 2.4.2d Lắp đặt bơm nhiệt nước bằng cách đặt chìm đường ống cuộn



 Máy làm lạnh hấp thụ

_ Máy làm lạnh hấp thụ là bơm nhiệt trong đó q trình nén và bay hơi mơi

chất được kiểm sốt bởi một nguồn nhiệt bên ngồi thay vì dùng bơm chạy bằng

điện.

_ Trong máy làm lạnh hấp thụ, mơi chất khí trở lại trạng thái lỏng do được

hấp thụ hóa chất thứ cấp, như ammonia. Sau đó, hóa chất thứ cấp được tách ra do

nhiệt mơi chất trở lại cho các vòng lặp làm mát dưới dạng chất lỏng.



Hình 2.4.2e Chu trình kép của máy làm lạnh hấp thụ



2.5



Nơi lấy năng lượng cung cấp cho bơm nhiệt



Hình 2.5 khái qt nơi lấy năng lượng



25



TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NƯỚC NÓNG SỬ DỤNG BƠM NHIỆT



ĐỒ ÁN NHIỆT



_ Một máy nước nóng sử dụng bơm nhiệt lấy “năng lượng miễn phí”, giống

như máy nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời. Năng lượng được thu nhận từ

khơng khí hoặc từ nước

_ Năng lượng được tách ra từ không khí hoặc từ nước ngưng tụ trong khơng

khí vào thiết bị bay hơi.

_ Một lượng nhỏ điện năng được sử dụng để vận hành máy nén. Nhiệt

lượng được phân phối đến bình chứa nước bằng khoảng từ 3 đến 5 lần điện năng

sử dụng. “Năng lượng miễn phí” được lấy ra từ khơng khí xung quanh.



2.6



Những phương pháp đo lường hiệu suất bơm nhiệt:



_ Có 5 phương pháp đo chính: COP, EER, SEER, HSPF, kW / tấn.

2.6.1 Đo bằng phương pháp COP

_ COP (Coefficient of Performance) là phép đơn giản nhất và tính bằng

lượng nhiệt được vận chuyển (tính theo W), chia cho điện năng được sử dụng để

di chuyển lượng nhiệt đó (W), ở nhiệt độ ngồi trời xác định. Giá trị COP càng

cao thì hệ thống càng hiệu quả. Máy sưởi điện trở sinh nhiệt đạt hiệu suất 100%

tương ứng với COP = 1, trong khi một máy bơm nhiệt trong chế độ sưởi ấm có

COP trong khoảng từ 2-5, và 3-12 khi vận hành ở chế độ làm mát.

2.6.2 Đo bằng phương pháp EER

_ EER (Energy Efficiency Ratio) tương tự như COP, nhưng chỉ sử dụng

cho làm mát. EER đo lường hệ thống làm mát vận hành hiệu quả đến đâu. EER

thường được sử dụng cho các máy điều hòa khơng khí cửa sổ, máy điều hòa cục

bộ cỡ nhỏ và bơm nhiệt. EER là tỷ lệ năng suất làm mát Btu/giờ chia cho công

suất điện tiêu thụ ở nhiệt độ bên ngoài là 95 ° F (35 ° C). Điều hòa khơng khí

trong phòng nên có EER đạt ít nhất 9.0 đối với khí hậu ơn hòa và hơn 10.0 cho

vùng khí hậu nóng.

2.6.3 Đo bằng phương pháp SEER

_ SEER (Summer Energy Efficiency Ratio) đo lường hiệu quả máy điều

hòa khơng khí dân dụng cỡ nhỏ hoặc bơm nhiệt vận hành xuyên suốt một mùa

làm mát, ở nhiệt độ khác hẳn với nhiệt độ ngoài trời. Tương tự như EER, SEER

càng cao thì hệ thống làm mát càng hiệu quả. SEER là tỷ số của tổng năng lượng

làm mát mà hệ thống cung cấp xuyên suốt mùa (Btu) chia cho tổng số watt-giờ

hệ thống tiêu thụ.

2.6.4 Đo bằng phương pháp HSPF

_ HSPF (Heating Seasonal Performance Factor) đo lường hiệu quả bơm

nhiệt vận hành ở chế độ sưởi ấm qua xuyên suốt mùa sưởi ấm. Nó giống như

SEER nhưng áp dụng cho sưởi ấm. HSPF càng cao, hệ thống càng hiệu quả.

HSPF được tính bằng cách chia tổng năng lượng sưởi ấm (Btu) được cung cấp

trong mùa cho tổng số watt-giờ điện cần thiết để cung cấp nhiệt.



26



TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NƯỚC NĨNG SỬ DỤNG BƠM NHIỆT



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BƠM NHIỆT

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×