Shutterstock
Máy bơm nhiệt đang trở thành xu hướng thịnh hành trên toàn thế giới khi phải cắt giảm lượng khí thải carbon nhanh chóng trong khi cắt giảm chi phí năng lượng. Trong các tòa nhà, chúng thay thế hệ thống sưởi không gian và làm nóng nước - và cung cấp khả năng làm mát như một phần thưởng.
Một máy bơm nhiệt hút nhiệt từ bên ngoài, tập trung nhiệt (sử dụng máy nén điện) để tăng nhiệt độ và bơm nhiệt đến nơi cần thiết. Thật vậy, hàng triệu ngôi nhà ở Úc đã có máy bơm nhiệt dưới dạng tủ lạnh và máy điều hòa không khí chu trình ngược được mua để làm mát. Chúng cũng có thể sưởi ấm và tiết kiệm rất nhiều tiền so với các hình thức sưởi ấm khác!
Ngay cả trước những hạn chế đối với nguồn cung cấp khí đốt của Nga, nhiều nước châu âu đã tung ra các máy bơm nhiệt - ngay cả ở những vùng có khí hậu lạnh. Hiện nay, các chính sách của chính phủ đang đẩy nhanh sự thay đổi. Hoa Kỳ, quốc gia có khí đốt rất rẻ trong những năm gần đây, đã tham gia vào cơn sốt: Tổng thống Joe Biden đã tuyên bố máy bơm nhiệt là “thiết yếu đối với quốc phòng” và việc sản xuất theo đơn đặt hàng sẽ được đẩy mạnh.
Chính phủ ACT đang khuyến khích điện khí hóa các tòa nhà bằng cách sử dụng máy bơm nhiệt, và xem xét luật pháp để bắt buộc điều này trong các phát triển nhà ở mới. Chính phủ Victoria gần đây đã đưa ra một Lộ trình thay thế khí đốt và đang sắp xếp lại các chương trình khuyến khích của mình đối với máy bơm nhiệt. Các tiểu bang và vùng lãnh thổ khác cũng đang xem xét các chính sách.
Tiết kiệm chi phí năng lượng là bao nhiêu?
So với máy sưởi bằng quạt điện hoặc dịch vụ nước nóng bằng điện truyền thống, tôi tính toán máy bơm nhiệt có thể tiết kiệm 60-85% chi phí năng lượng, tương đương với Ước tính của chính phủ ACT.
So sánh với khí đốt rất phức tạp, vì hiệu suất và giá năng lượng khác nhau rất nhiều. Tuy nhiên, thông thường, một máy bơm nhiệt có giá khoảng một nửa để sưởi ấm so với khí đốt. Nếu thay vì xuất sản lượng năng lượng mặt trời dư thừa trên mái nhà của bạn, bạn sử dụng nó để chạy một máy bơm nhiệt, tôi tính toán nó sẽ rẻ hơn tới 90% so với khí đốt.
Máy bơm nhiệt cũng tốt cho khí hậu. Tính toán của tôi cho thấy một máy bơm nhiệt điển hình sử dụng điện trung bình của Úc từ lưới điện sẽ cắt giảm lượng khí thải khoảng XNUMX/XNUMX so với khí đốt và XNUMX/XNUMX so với quạt điện hoặc máy sưởi bảng điều khiển.
Nếu một máy bơm nhiệt hiệu suất cao thay thế hệ thống sưởi khí không hiệu quả hoặc chạy chủ yếu bằng năng lượng mặt trời, mức giảm có thể lớn hơn nhiều. Khoảng cách ngày càng được nới rộng khi điện tái tạo không phát thải thay thế than và khí đốt, và các máy bơm nhiệt thậm chí còn trở nên hiệu quả hơn.
Dữ liệu: Lộ trình Thay thế Khí đốt của Bang Victoria 2022, CC BY
Máy bơm nhiệt hoạt động như thế nào?
Các máy bơm nhiệt hiện có ngày nay đạt hiệu suất 300-600% - nghĩa là đối với mỗi đơn vị điện năng tiêu thụ, chúng tạo ra từ ba đến sáu đơn vị nhiệt. Máy bơm nhiệt cũng có thể hoạt động trong điều kiện đóng băng.
Làm thế nào có thể thực hiện được điều này, khi hiệu suất tối đa của lò sưởi sử dụng điện và gas truyền thống là 100%, và không khí lạnh là lạnh?
Nó không phải là phép thuật. Hãy nghĩ về tủ lạnh của bạn, đó là một máy bơm nhiệt nhỏ. Bên trong tủ lạnh có một bảng điều khiển lạnh được gọi là thiết bị bay hơi. Nó hấp thụ nhiệt từ thức ăn ấm và các nguồn khác, vì nhiệt truyền tự nhiên từ vật ấm hơn sang vật lạnh hơn. Động cơ điện bên dưới tủ lạnh điều khiển một máy nén tập trung nhiệt đến nhiệt độ cao hơn, nó sẽ truyền vào nhà bếp của bạn. Các mặt bên và mặt sau của một tủ lạnh thông thường sẽ nóng lên khi điều này xảy ra. Vì vậy, tủ lạnh của bạn làm mát thực phẩm trong khi làm nóng bếp một chút.
Một máy bơm nhiệt tuân theo các định luật nhiệt động lực học, cho phép nó hoạt động với hiệu suất từ 200% đến hơn 1,000% trên lý thuyết. Nhưng chênh lệch nhiệt độ càng lớn thì máy bơm nhiệt càng kém hiệu quả.
Nếu một máy bơm nhiệt cần phải hút nhiệt từ môi trường, làm thế nào nó có thể hoạt động trong thời tiết lạnh? Hãy nhớ tủ lạnh của bạn giữ cho ngăn đá lạnh trong khi bơm nhiệt vào nhà bếp của bạn. Các định luật vật lý đang diễn ra. Những gì chúng ta trải nghiệm khi nhiệt độ lạnh thực sự khá nóng: tất cả đều là tương đối.
Không gian bên ngoài gần với nhiệt độ được gọi là độ 273 tuyệt đối, 0 độ Kelvin hay –18?. Vậy nhiệt độ bằng XNUMX? (tại thời điểm nước đóng băng), hoặc thậm chí nhiệt độ tủ đông được khuyến nghị là -XNUMX?, thực sự khá nóng so với không gian bên ngoài.
Vấn đề chính đối với máy bơm nhiệt trong thời tiết "lạnh" là đá có thể hình thành trên bộ trao đổi nhiệt của nó, khi hơi nước trong không khí nguội đi và ngưng tụ, sau đó đóng băng. Lớp băng này chặn dòng không khí thường cung cấp không khí “nóng” cho máy bơm nhiệt. Máy bơm nhiệt có thể được thiết kế để giảm thiểu vấn đề này.
Làm thế nào để bạn chọn máy bơm nhiệt phù hợp cho ngôi nhà của bạn?
Chọn một máy bơm nhiệt phù hợp (thường được gọi là máy điều hòa không khí chu trình ngược) có thể khó khăn, vì hầu hết các cố vấn đã quen với việc thảo luận về các lựa chọn khí đốt. Các tài nguyên như yourhome.gov.au, lựa chọn.com.au và trang Facebook phổ biến Nhà điện hiệu quả của tôi có thể giúp đỡ.
Tất cả các đơn vị gia đình phải mang nhãn năng lượng (xem năng lượng.gov.au): càng nhiều sao càng tốt. Độc lập FairAir máy tính web cho phép bạn ước tính các yêu cầu sưởi ấm và làm mát của một ngôi nhà và kích thước cần thiết để duy trì sự thoải mái.
Máy bơm nhiệt lớn hơn đắt hơn, vì vậy kích thước quá khổ không cần thiết có thể đắt hơn rất nhiều. Ngoài ra, cách nhiệt, bịt kín gió lùa và các biện pháp hiệu quả khác của tòa nhà cho phép bạn mua một máy bơm nhiệt nhỏ hơn, rẻ hơn sẽ sử dụng ít năng lượng hơn và mang lại sự thoải mái tốt hơn.
Khi sử dụng máy bơm nhiệt, việc vệ sinh bộ lọc vài tháng một lần là rất quan trọng. Một bộ lọc bị tắc làm giảm hiệu quả và đầu ra sưởi ấm và làm mát. Nếu bạn có một máy bơm nhiệt cũ không còn cung cấp nhiều nhiệt (hoặc khả năng làm mát), nó có thể đã bị mất một số chất làm lạnh và cần được nạp thêm.
Giới thiệu về Tác giả
Alan lê, Nghiên cứu sinh cao cấp trong ngành, Đại học RMIT
Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.
