Hạn chế chính của máy bơm nhiệt nguồn không khí là hiệu suất giảm đáng kể khi nhiệt độ ngoài trời đạt đến mức đóng băng.
Máy bơm nhiệt đang nổi lên như một giải pháp hiệu quả để sưởi ấm không gian và điều hòa không khí, đặc biệt khi được sử dụng trong các hệ thống dòng chất làm lạnh thay đổi. Chúng có thể sánh ngang với các hệ thống điều hòa không khí hiệu quả nhất ở chế độ làm mát và có thể cạnh tranh với chi phí sưởi đốt đốt thấp trong khi chỉ sử dụng điện. So với máy sưởi điện trở thông thường, máy bơm nhiệt đạt mức tiết kiệm trong khoảng từ 40 đến 80 phần trăm, tùy thuộc vào kiểu máy cụ thể và điều kiện vận hành.
Trong khi bơm nhiệt nguồn không khí trao đổi nhiệt trực tiếp với không khí ngoài trời thì bơm nhiệt nguồn mặt đất tận dụng nhiệt độ ổn định dưới lòng đất để đạt hiệu quả cao hơn. Xem xét giá thành cao và lắp đặt phức tạp của hệ thống nguồn mặt đất, máy bơm nhiệt nguồn không khí là lựa chọn phổ biến nhất.
Hạn chế chính của máy bơm nhiệt nguồn không khí là hiệu suất giảm đáng kể khi nhiệt độ ngoài trời đạt đến mức đóng băng. Các kỹ sư thiết kế phải xem xét ảnh hưởng của thời tiết địa phương khi chỉ định máy bơm nhiệt và đảm bảo hệ thống được trang bị các biện pháp thích hợp cho nhiệt độ thấp nhất dự kiến.
Thời tiết cực lạnh ảnh hưởng đến máy bơm nhiệt nguồn không khí như thế nào?
Thách thức chính khi sử dụng máy bơm nhiệt nguồn không khí với nhiệt độ đóng băng là kiểm soát sự tích tụ băng trên cuộn dây ngoài trời. Vì thiết bị đang loại bỏ nhiệt từ không khí ngoài trời vốn đã lạnh nên độ ẩm có thể dễ dàng tích tụ và đóng băng trên bề mặt cuộn dây của nó.
Mặc dù chu trình rã đông của bơm nhiệt có thể làm tan băng trên các cuộn dây ngoài trời nhưng thiết bị không thể cung cấp nhiệt cho không gian trong khi chu kỳ này kéo dài. Khi nhiệt độ ngoài trời giảm xuống, bơm nhiệt phải bước vào chu trình rã đông thường xuyên hơn để bù đắp cho sự hình thành băng và điều này hạn chế nhiệt truyền đến không gian trong nhà.
Vì máy bơm nhiệt nguồn mặt đất không trao đổi nhiệt với không khí ngoài trời nên chúng tương đối không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ đóng băng. Tuy nhiên, chúng đòi hỏi việc khai quật khó thực hiện dưới các tòa nhà hiện có, đặc biệt là những tòa nhà ở khu vực đô thị đông đúc.
Chỉ định máy bơm nhiệt nguồn không khí cho thời tiết lạnh
Khi sử dụng máy bơm nhiệt nguồn không khí có nhiệt độ đóng băng, có hai cách chính để bù lượng nhiệt thất thoát trong chu kỳ rã đông:
Bổ sung thêm hệ thống sưởi dự phòng, điển hình là bếp gas hoặc lò sưởi điện trở.
Chỉ định một máy bơm nhiệt có các biện pháp tích hợp chống tích tụ sương giá.
Hệ thống sưởi dự phòng cho máy bơm nhiệt nguồn không khí là một giải pháp đơn giản nhưng chúng có xu hướng làm tăng chi phí sở hữu hệ thống. Các cân nhắc về thiết kế thay đổi tùy thuộc vào loại hệ thống sưởi dự phòng được chỉ định:
Một lò sưởi điện trở hoạt động với nguồn năng lượng tương tự như bơm nhiệt. Tuy nhiên, nó tiêu thụ nhiều dòng điện hơn đối với tải sưởi ấm nhất định, đòi hỏi công suất nối dây tăng lên. Hiệu suất tổng thể của hệ thống cũng giảm do sưởi ấm bằng điện trở kém hiệu quả hơn nhiều so với vận hành bơm nhiệt.
Đầu đốt gas đạt được chi phí vận hành thấp hơn nhiều so với lò sưởi điện trở. Tuy nhiên, nó đòi hỏi nguồn cung cấp khí đốt và hệ thống xả, làm tăng chi phí lắp đặt.
Khi hệ thống bơm nhiệt sử dụng hệ thống sưởi dự phòng, phương pháp được khuyến nghị là đặt bộ điều chỉnh nhiệt ở nhiệt độ vừa phải. Điều này giảm thiểu tần suất của chu kỳ rã đông và thời gian vận hành của hệ thống sưởi dự phòng, giảm tổng mức tiêu thụ năng lượng.
Máy bơm nhiệt tích hợp các biện pháp chống lại thời tiết lạnh
Máy bơm nhiệt nguồn không khí từ các nhà sản xuất hàng đầu thường được đánh giá ở nhiệt độ ngoài trời thấp tới -4°F. Tuy nhiên, khi các thiết bị được tăng cường các biện pháp chống thời tiết lạnh, phạm vi hoạt động của chúng có thể mở rộng xuống dưới -10°F hoặc thậm chí -20°F. Sau đây là một số tính năng thiết kế phổ biến được các nhà sản xuất máy bơm nhiệt sử dụng để giảm thiểu tác động của chu trình rã đông:
Một số nhà sản xuất bao gồm bộ tích nhiệt, có thể tiếp tục cung cấp nhiệt khi bơm nhiệt bước vào chu kỳ rã đông.
Ngoài ra còn có các cấu hình bơm nhiệt trong đó một trong các dòng chất làm lạnh nóng lưu thông qua dàn nóng để giúp ngăn ngừa đóng băng. Chu trình rã đông chỉ kích hoạt khi hiệu ứng làm nóng này không đủ.
Khi hệ thống bơm nhiệt sử dụng nhiều dàn nóng, chúng có thể được lập trình để bước vào chu trình rã đông theo trình tự chứ không phải đồng thời. Bằng cách này, hệ thống không bao giờ mất toàn bộ công suất sưởi do rã đông.
Dàn nóng cũng có thể được trang bị vỏ bảo vệ dàn nóng khỏi tuyết rơi trực tiếp. Bằng cách này, thiết bị chỉ phải xử lý băng hình thành trực tiếp trên cuộn dây.
Mặc dù các biện pháp này không loại bỏ hoàn toàn chu trình rã đông nhưng chúng có thể làm giảm tác động của nó đối với công suất sưởi. Để đạt được kết quả tốt nhất với hệ thống bơm nhiệt nguồn không khí, bước đầu tiên được khuyến nghị là đánh giá thời tiết địa phương. Bằng cách này, một hệ thống phù hợp có thể được xác định ngay từ đầu; việc này đơn giản và ít tốn kém hơn việc nâng cấp một bản cài đặt không phù hợp.
Các biện pháp bổ sung để nâng cao hiệu quả bơm nhiệt
Việc có một hệ thống bơm nhiệt tiết kiệm năng lượng giúp giảm chi phí sưởi ấm và làm mát. Tuy nhiên, bản thân tòa nhà cũng có thể được thiết kế để giảm thiểu nhu cầu làm mát trong mùa hè và nhu cầu sưởi ấm trong mùa đông. Lớp vỏ tòa nhà có khả năng cách nhiệt và kín khí phù hợp sẽ giảm thiểu nhu cầu sưởi ấm và làm mát so với tòa nhà có khả năng cách nhiệt kém và nhiều rò rỉ không khí.
Kiểm soát thông gió cũng góp phần nâng cao hiệu quả sưởi ấm và làm mát bằng cách điều chỉnh luồng không khí theo nhu cầu của tòa nhà. Khi hệ thống thông gió luôn hoạt động với lưu lượng gió tối đa, lượng không khí cần được điều hòa sẽ cao hơn. Mặt khác, nếu hệ thống thông gió được điều chỉnh theo số người sử dụng thì tổng lượng không khí cần được điều hòa sẽ thấp hơn.
Có rất nhiều cấu hình sưởi ấm và làm mát có thể được triển khai trong các tòa nhà. Tuy nhiên, chi phí sở hữu thấp nhất đạt được khi việc lắp đặt được tối ưu hóa theo nhu cầu của tòa nhà.
Bài viết của Michael Tobias
Tham khảo: Tobias, M. (nd). Vui lòng kích hoạt cookie. StackPath. https://www.conctormag.com/green/article/20883974/airsource-heat-pumps-in-cold-weather.
Nếu bạn muốn không gặp rắc rối với vấn đề hiệu suất thấp ở nhiệt độ môi trường thấp của các sản phẩm bơm nhiệt, chúng tôi rất vui được giới thiệu máy bơm nhiệt nguồn không khí EVI của chúng tôi với bạn! Thay vì nhiệt độ môi trường xung quanh áp dụng từ -7 đến 43 độ C thông thường, chúng có khả năng hoạt động ở mức thấp nhất đến -25 độ C. Hãy liên hệ với chúng tôi để biết thêm thông tin!
Thời gian đăng: 16-03-2022