Bơm nhiệt là gì? Các công bố khoa học về Bơm nhiệt

Bơm nhiệt là một hệ thống công nghệ sử dụng nguồn nhiệt tự nhiên từ môi trường xung quanh để chuyển đổi thành nhiệt độ cao hơn và truyền đến không gian cần được khử nhiệt. Công nghệ này hoạt động theo nguyên lí ngược của tủ lạnh, nơi nguồn nhiệt của không gian nội việc làm lạnh. Bơm nhiệt được sử dụng rộng rãi trong việc làm lạnh và sưởi ấm các không gian, và được coi là một giải pháp tiết kiệm năng lượng so với các hệ thống sưởi và làm mát thông thường.
Bơm nhiệt hoạt động bằng cách lấy nhiệt độ từ môi trường xung quanh sử dụng một chất lạnh và chuyển nó thành nhiệt độ cao hơn để truyền đến không gian cần được khử nhiệt. Các bước hoạt động của bơm nhiệt bao gồm:

1. Hấp thụ nhiệt độ: Trong bộ phận bay hơi của hệ thống, chất lạnh (thường là một chất không độc như Hydrofluorocarbon - HFC) được làm lỏng và hút nhiệt từ môi trường xung quanh. Quá trình này tạo ra nhiệt độ thấp và hơi chất lạnh.

2. Nén hơi: Hơi chất lạnh được bơm vào bộ phận nén, nơi nó được nén thành một dạng hơi nóng hơn và tăng áp suất. Quá trình này tạo ra nhiệt độ cao và áp lực cao.

3. Làm nóng: Hơi nóng sau đó chuyển đến bộ phận trao đổi nhiệt nơi nó truyền nhiệt cho không gian cần được khử nhiệt. Nhiệt độ cao của chất lạnh làm nó có thể lưu thông qua hệ thống đường ống hoặc thiết bị sưởi ấm.

4. Thải nhiệt: Sau khi chất lạnh đã truyền nhiệt cho không gian, nó trở lại dạng lỏng trong bộ phận tải nhiệt. Tại đây, nó trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh và chất lạnh được làm lạnh trở lại.

5. Làm lạnh: Chất lạnh lỏng sau đó được truyền trở lại bộ phận bay hơi để tiếp tục quá trình hấp thụ nhiệt và chu kỳ hoạt động của bơm nhiệt.

Bơm nhiệt có thể được sử dụng để làm lạnh không gian trong các hệ thống điều hòa không khí, nước nóng, hay đun nước trong quá trình sưởi ấm, sưởi lạnh trong ngành công nghiệp và hộ gia đình. Nó được xem là một giải pháp tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường so với các hệ thống truyền thống sử dụng nguồn nhiên liệu hóa thạch.
Bơm nhiệt có thể được chia thành hai loại chính: bơm nhiệt không khí và bơm nhiệt đất.

1. Bơm nhiệt không khí: Bơm nhiệt không khí sử dụng không khí xung quanh như nguồn nhiệt để làm lạnh hoặc sưởi ấm không gian. Nó hoạt động bằng cách lấy nhiệt từ không khí bên ngoài và chuyển nó vào trong nhà. Bơm nhiệt không khí có các thành phần chính sau:

- Máy nén: Máy nén nén không khí xung quanh và nâng cao nhiệt độ của nó.

- Bộ phận trao đổi nhiệt: Nhiệt độ cao hơn từ máy nén truyền nhiệt cho không gian cần được sưởi ấm hoặc làm lạnh thông qua bộ phận trao đổi nhiệt.

- Quạt: Có quạt để đẩy không khí qua bộ phận trao đổi nhiệt, làm cho nó lạnh hoặc nóng trước khi được truyền vào không gian.

2. Bơm nhiệt đất: Bơm nhiệt đất sử dụng nhiệt độ từ nguồn nhiệt dưới lòng đất. Chất lạnh được cung cấp qua một hệ thống dây ống chạy sâu xuống lòng đất, được gọi là bộ trao đổi nhiệt đất. Nhiệt độ từ lòng đất được trao đổi với chất lạnh để tạo ra không gian sưởi ấm hoặc làm lạnh. Bơm nhiệt đất có thể được triển khai theo các loại sau:

- Bơm nhiệt đất ngang: Hệ thống này sử dụng một số dây dẫn ngang cách xa nhau để truyền nhiệt độ.

- Bơm nhiệt đất thẳng đứng: Hệ thống này sử dụng một số ống đứng chạy sâu xuống lòng đất.

Cả hai loại bơm nhiệt đều có khả năng tăng cường hiệu suất bằng cách sử dụng các bộ phận như bộ trao đổi nhiệt ngược (heat exchanger), hệ thống điều khiển thông minh để điều chỉnh quá trình làm lạnh và sưởi ấm đáng tin cậy.

Bơm nhiệt được đánh giá là một giải pháp tiết kiệm năng lượng và có thể giúp giảm lượng khí thải carbon trong quá trình làm mát và sưởi ấm. Tuy nhiên, khi xem xét việc triển khai bơm nhiệt, cần cân nhắc các yếu tố như nguồn nhiệt môi trường xung quanh, diện tích và tính khả thi kỹ thuật.