Máy bơm nhiệt trong các tòa nhà dân cư và thương mại

Máy bơm nhiệt trong các tòa nhà dân cư và thương mại

Chức năng
Máy bơm nhiệt cho các tòa nhà sưởi ấm và làm mát có thể được chia thành bốn loại chính tùy thuộc vào chức năng hoạt động của chúng:
Máy bơm nhiệt chỉ sưởi ấm, cung cấp không gian sưởi ấm và / hoặc sưởi ấm nước.
Máy bơm nhiệt sưởi ấm và làm mát, cung cấp cả không gian sưởi ấm và làm mát.
Loại phổ biến nhất là bơm nhiệt không khí đảo ngược, hoạt động ở chế độ sưởi hoặc làm mát. Máy bơm nhiệt lớn trong các tòa nhà thương mại / tổ chức sử dụng các vòng nước (hydronic) để phân phối nhiệt và lạnh, vì vậy chúng có thể cung cấp sưởi ấm và làm mát đồng thời.
Hệ thống bơm nhiệt tích hợp, cung cấp không gian sưởi ấm, làm mát, sưởi ấm nước và đôi khi thu hồi nhiệt khí thải.
Làm nóng nước có thể chỉ bằng cách giải nhiệt, hoặc bằng cách giải nhiệt và làm nóng bình ngưng. Loại thứ hai cho phép sưởi ấm nước khi không cần sưởi ấm hoặc làm mát không gian.
Máy nước nóng bơm nhiệt, hoàn toàn dành riêng cho sưởi ấm nước.
Họ thường sử dụng không khí từ môi trường xung quanh ngay lập tức làm nguồn nhiệt, nhưng cũng có thể là máy bơm nhiệt khí thải, hoặc máy khử khí trên máy bơm nhiệt không khí và không khí. Máy bơm nhiệt có thể là cả đơn chất và hóa trị hai, trong đó máy bơm nhiệt đơn trị đáp ứng nhu cầu làm nóng và làm mát hàng năm, trong khi máy bơm nhiệt hai hóa trị có kích thước 20-60% tải nhiệt tối đa và đáp ứng khoảng 50-95% nhu cầu sưởi ấm hàng năm (ở một nơi cư trú ở châu Âu). Tải trọng cực đại được đáp ứng bởi một hệ thống sưởi ấm phụ trợ, thường là nồi hơi gas hoặc dầu. Trong các tòa nhà lớn hơn, bơm nhiệt có thể được sử dụng song song với hệ thống đồng phát (CHP).
Trong các ứng dụng dân cư, máy bơm nhiệt trong phòng có thể là máy bơm nhiệt không khí đảo ngược (đơn vị loại đóng gói hoặc loại tách rời). Bơm nhiệt cũng có thể được tích hợp trong hệ thống ống gió cưỡng bức hoặc hệ thống phân phối nhiệt hydronic với hệ thống sưởi sàn hoặc tản nhiệt (hệ thống trung tâm).
Trong các tòa nhà thương mại / tổ chức, hệ thống bơm nhiệt có thể là một hệ thống lắp đặt trung tâm kết nối với hệ thống ống dẫn khí hoặc hydronic hoặc hệ thống đa vùng nơi đặt nhiều bộ phận bơm nhiệt ở các khu vực khác nhau của tòa nhà để cung cấp điều hòa không gian riêng. Hiệu quả trong các tòa nhà lớn là hệ thống bơm nhiệt vòng nước, bao gồm một vòng nước kín với nhiều bơm nhiệt được liên kết với vòng để cung cấp nhiệt và làm mát, với tháp giải nhiệt và nguồn nhiệt phụ làm dự phòng.
Các nguồn nhiệt khác nhau có thể được sử dụng cho bơm nhiệt trong các tòa nhà dân cư và thương mại được mô tả trong phần Nguồn nhiệt. Đoạn tiếp theo mô tả các loại hệ thống phân phối nhiệt và lạnh có thể được sử dụng trong các tòa nhà.
Hệ thống phân phối nhiệt và lạnh
Air là phương tiện phân phối phổ biến nhất trong thị trường bơm nhiệt trưởng thành của Nhật Bản và Hoa Kỳ. Không khí được đưa trực tiếp vào phòng bằng thiết bị điều hòa không gian hoặc phân phối qua hệ thống ống gió cưỡng bức. Nhiệt độ đầu ra của hệ thống phân phối không khí thường nằm trong khoảng 30-50 C.
Hệ thống phân phối nước (hệ thống hydronic) chủ yếu được sử dụng ở châu Âu, Canada và vùng đông bắc Hoa Kỳ. Các hệ thống tản nhiệt thông thường đòi hỏi nhiệt độ phân phối cao, thường là 60-90 C. Ngày nay, bộ tản nhiệt và đối lưu nhiệt độ thấp được thiết kế cho nhiệt độ hoạt động tối đa 45-55 C, trong khi 30-45 C là điển hình cho hệ thống sưởi sàn. Bảng 1 tóm tắt các yêu cầu nhiệt độ điển hình cho các hệ thống phân phối nhiệt và lạnh khác nhau.

Do bơm nhiệt hoạt động hiệu quả nhất khi chênh lệch nhiệt độ giữa nguồn nhiệt và tản nhiệt (hệ thống phân phối) nhỏ, nhiệt độ phân phối nhiệt cho bơm nhiệt không gian nên được giữ ở mức thấp nhất có thể trong mùa nóng.
Bảng 2 cho thấy các COP điển hình cho bơm nhiệt nước-nước hoạt động trong các hệ thống phân phối nhiệt khác nhau. Nhiệt độ của nguồn nhiệt là 5 C và hiệu suất bơm nhiệt Carnot là 50%.