Máy bơm nhiệt nguồn mặt đất
Máy bơm nhiệt nguồn mặt đất sử dụng đất hoặc nước ngầm làm nguồn năng lượng nhiệt ở chế độ sưởi ấm và làm nơi hấp thụ năng lượng khi ở chế độ làm mát. Những loại hệ thống này chứa hai thành phần chính:
- Bộ trao đổi nhiệt mặt đất: Đây là bộ trao đổi nhiệt được sử dụng để thêm hoặc loại bỏ năng lượng nhiệt từ trái đất hoặc mặt đất. Có thể có nhiều cấu hình trao đổi nhiệt khác nhau và sẽ được giải thích sau trong phần này.
- Bơm nhiệt: Thay vì không khí, bơm nhiệt nguồn mặt đất sử dụng chất lỏng chảy qua bộ trao đổi nhiệt mặt đất làm nguồn (trong hệ thống sưởi) hoặc bồn rửa (trong làm mát).
Về phía tòa nhà, cả hệ thống không khí và hydronic (nước) đều có thể sử dụng được. Nhiệt độ vận hành ở phía tòa nhà rất quan trọng trong các ứng dụng hydronic. Máy bơm nhiệt hoạt động hiệu quả hơn khi sưởi ấm ở nhiệt độ thấp hơn dưới 45 đến 50°C, khiến chúng phù hợp hơn với sàn bức xạ hoặc hệ thống cuộn dây quạt. Cần thận trọng nếu cân nhắc việc sử dụng chúng với bộ tản nhiệt nhiệt độ cao yêu cầu nhiệt độ nước trên 60°C, vì những nhiệt độ này thường vượt quá giới hạn của hầu hết các máy bơm nhiệt dân dụng.
Tùy thuộc vào cách tương tác giữa bơm nhiệt và bộ trao đổi nhiệt mặt đất, có thể phân loại hai hệ thống khác nhau:
- Vòng thứ cấp: Chất lỏng (nước ngầm hoặc chất chống đóng băng) được sử dụng trong bộ trao đổi nhiệt mặt đất. Năng lượng nhiệt truyền từ mặt đất tới chất lỏng được đưa đến bơm nhiệt thông qua bộ trao đổi nhiệt.
- Mở rộng trực tiếp (DX): Chất làm lạnh được sử dụng làm chất lỏng trong bộ trao đổi nhiệt mặt đất. Năng lượng nhiệt được chất làm lạnh lấy ra từ mặt đất được sử dụng trực tiếp bởi bơm nhiệt - không cần thêm bộ trao đổi nhiệt.
Trong các hệ thống này, bộ trao đổi nhiệt mặt đất là một bộ phận của chính bơm nhiệt, đóng vai trò là thiết bị bay hơi ở chế độ sưởi và bình ngưng ở chế độ làm mát.
Máy bơm nhiệt nguồn mặt đất có thể phục vụ nhiều nhu cầu tiện nghi trong nhà bạn, bao gồm:
- Chỉ sưởi ấm: Bơm nhiệt chỉ được sử dụng để sưởi ấm. Điều này có thể bao gồm cả sưởi ấm không gian và sản xuất nước nóng.
- Làm nóng bằng “làm mát chủ động”: Bơm nhiệt được sử dụng cả trong sưởi ấm và làm mát
- Làm nóng bằng “làm mát thụ động”: Bơm nhiệt được sử dụng để sưởi ấm và đi vòng trong làm mát. Khi làm mát, chất lỏng từ tòa nhà được làm mát trực tiếp trong bộ trao đổi nhiệt dưới mặt đất.
Các hoạt động sưởi ấm và “làm mát chủ động” được mô tả trong phần sau.
Lợi ích chính của hệ thống bơm nhiệt nguồn mặt đất
Hiệu quả
Ở Canada, nơi nhiệt độ không khí có thể xuống dưới -30°C, các hệ thống nguồn trên mặt đất có thể hoạt động hiệu quả hơn vì chúng tận dụng được nhiệt độ mặt đất ấm hơn và ổn định hơn. Nhiệt độ nước điển hình đi vào bơm nhiệt nguồn mặt đất thường trên 0°C, tạo ra COP khoảng 3 đối với hầu hết các hệ thống trong những tháng mùa đông lạnh nhất.
Tiết kiệm năng lượng
Hệ thống nguồn mặt đất sẽ giảm đáng kể chi phí sưởi ấm và làm mát của bạn. Tiết kiệm chi phí năng lượng sưởi ấm so với lò điện khoảng 65%.
Trung bình, một hệ thống nguồn mặt đất được thiết kế tốt sẽ mang lại mức tiết kiệm nhiều hơn khoảng 10-20% so với mức được cung cấp bởi một máy bơm nhiệt nguồn không khí khí hậu lạnh tốt nhất có kích thước để đáp ứng hầu hết tải trọng sưởi ấm của tòa nhà. Điều này là do nhiệt độ dưới lòng đất vào mùa đông cao hơn nhiệt độ không khí. Do đó, máy bơm nhiệt nguồn mặt đất có thể cung cấp nhiều nhiệt hơn trong suốt mùa đông so với máy bơm nhiệt nguồn không khí.
Mức tiết kiệm năng lượng thực tế sẽ khác nhau tùy thuộc vào khí hậu địa phương, hiệu suất của hệ thống sưởi ấm hiện tại, chi phí nhiên liệu và điện, kích thước của bơm nhiệt được lắp đặt, cấu hình giếng khoan và cân bằng năng lượng theo mùa cũng như hiệu suất hiệu quả của bơm nhiệt tại CSA điều kiện đánh giá.
Hệ thống nguồn mặt đất hoạt động như thế nào?
Máy bơm nhiệt nguồn mặt đất bao gồm hai bộ phận chính: Bộ trao đổi nhiệt mặt đất và bơm nhiệt. Không giống như máy bơm nhiệt nguồn không khí, nơi có một bộ trao đổi nhiệt được đặt bên ngoài, trong các hệ thống nguồn mặt đất, bộ phận bơm nhiệt được đặt bên trong nhà.
Thiết kế bộ trao đổi nhiệt mặt đất có thể được phân loại thành:
- Vòng kín: Các hệ thống vòng kín thu nhiệt từ mặt đất bằng một vòng đường ống liên tục được chôn dưới lòng đất. Dung dịch chống đông (hoặc chất làm lạnh trong trường hợp hệ thống nguồn mặt đất DX), đã được hệ thống làm lạnh của bơm nhiệt làm lạnh đến vài độ lạnh hơn đất bên ngoài, lưu thông qua đường ống và hấp thụ nhiệt từ đất.
Các cách bố trí đường ống phổ biến trong các hệ thống vòng kín bao gồm các hệ thống ngang, dọc, chéo và ao/hồ (những cách bố trí này được thảo luận bên dưới, trong phần Xem xét thiết kế). - Vòng lặp mở: Các hệ thống mở tận dụng nhiệt được giữ lại trong vùng nước ngầm. Nước được hút qua giếng trực tiếp đến bộ trao đổi nhiệt, nơi nhiệt được chiết ra. Sau đó, nước được thải ra nguồn nước trên mặt đất, chẳng hạn như suối hoặc ao, hoặc quay trở lại cùng một nguồn nước ngầm thông qua một giếng riêng.
Việc lựa chọn hệ thống đường ống ngoài trời phụ thuộc vào khí hậu, điều kiện đất đai, đất đai sẵn có, chi phí lắp đặt địa phương tại địa điểm cũng như các quy định của thành phố và tỉnh. Ví dụ: hệ thống vòng hở được phép ở Ontario nhưng không được phép ở Quebec. Một số thành phố đã cấm hệ thống DX vì nguồn nước của thành phố là tầng ngậm nước.
Chu trình sưởi ấm
Nhận xét:
Một số bài viết được lấy từ Internet. Nếu có vi phạm vui lòng liên hệ với chúng tôi để xóa. Nếu bạn quan tâm đến các sản phẩm máy bơm nhiệt, vui lòng liên hệ với công ty máy bơm nhiệt OSB, chúng tôi là sự lựa chọn tốt nhất cho bạn.
Thời gian đăng: Nov-01-2022