Nguyên lý & cấu tạo máy bơm nhiệt – Hiểu sâu để chọn đúng

Nếu bạn đang tìm hiểu về máy bơm nhiệt nhưng thấy mấy từ như “COP”, “nén môi chất”, “trao đổi nhiệt” nghe hơi rối rắm – thì bài này là dành cho bạn. Đừng lo, nguyên lý máy bơm nhiệt không hề khó hiểu. Hiểu được nó, bạn sẽ biết cách chọn đúng loại máy, biết vì sao nó tiết kiệm điện, và biết nên lắp đặt thế nào để tối ưu hiệu suất.

Máy bơm nhiệt hoạt động như thế nào?

Hiểu đơn giản: Máy bơm nhiệt không “tạo ra” nhiệt – mà nó “chuyển nhiệt” từ môi trường này sang môi trường khác.

Cụ thể, nó hút nhiệt từ không khí (hoặc nước, đất) bên ngoài, rồi truyền nhiệt đó vào nước bên trong bình chứa để làm nóng.

🔥 Giống như tủ lạnh nhưng ngược chiều – tủ lạnh rút nhiệt ra ngoài để làm lạnh bên trong, còn máy bơm nhiệt rút nhiệt từ ngoài để làm nóng bên trong.

Quy trình hoạt động (nguyên lý)

Máy bơm nhiệt hoạt động theo chu trình nhiệt động học gồm 4 bước cơ bản:

1. Bay hơi (Evaporation)

– Quạt hút không khí nóng từ bên ngoài vào dàn bay hơi (ống đồng bọc lá nhôm).
– Môi chất lạnh (gas) bên trong ống đồng sẽ hấp thụ nhiệt này và bốc hơi.

2. Nén (Compression)

– Hơi gas này được đưa vào máy nén, làm tăng áp suất và nhiệt độ.
– Lúc này, gas đã rất nóng (60–90°C).

3. Ngưng tụ (Condensation)

– Gas nóng đi qua bình trao đổi nhiệt, truyền nhiệt cho nước lạnh bên trong.
– Khi truyền nhiệt xong, gas mất nhiệt và ngưng tụ lại thành lỏng.

4. Giãn nở (Expansion)

– Gas lỏng đi qua van tiết lưu, áp suất giảm, nhiệt độ hạ.
– Trở lại trạng thái ban đầu sẵn sàng cho chu trình mới.

Quá trình này diễn ra liên tục, giúp làm nóng nước mà tiêu tốn rất ít điện, chủ yếu để chạy máy nén.

Cấu tạo chính của máy bơm nhiệt

Một hệ thống máy bơm nhiệt tiêu chuẩn thường bao gồm:

1. Dàn bay hơi (Evaporator)

– Nơi gas hấp thụ nhiệt từ không khí.
– Có dạng ống đồng + cánh tản nhiệt nhôm.

2. Quạt gió

– Tăng lưu lượng không khí đi qua dàn bay hơi, giúp lấy nhiệt hiệu quả hơn.

3. Máy nén (Compressor)

– Trái tim của hệ thống.
– Nén môi chất gas để tăng nhiệt độ – tạo ra nguồn nhiệt chính cho nước.

4. Bình trao đổi nhiệt (Heat Exchanger)

– Nơi gas truyền nhiệt cho nước.
– Có thể dạng ống lồng ống, dạng tấm hoặc dạng cuộn tùy từng hãng.

5. Bình chứa nước nóng (Water Tank)

– Thường làm bằng inox SUS 304/316, cách nhiệt Polyurethane, giữ nhiệt tốt.

6. Van tiết lưu (Expansion Valve)

– Điều chỉnh lưu lượng và áp suất gas về lại trạng thái ban đầu.

7. Bộ điều khiển điện tử

– Điều chỉnh nhiệt độ, hẹn giờ, chống quá tải, hiển thị lỗi…

Mô hình chu trình hoạt động

Bạn có thể hình dung như một vòng tuần hoàn khép kín, chỉ cần cấp điện là máy sẽ tự động luân chuyển nhiệt liên tục.

Vì sao máy bơm nhiệt tiết kiệm điện?

• Không dùng điện trở để đốt nóng, nên không bị mất nhiệt qua dây điện hay bề mặt truyền.

• Hiệu suất COP cao – ví dụ COP = 4.0 nghĩa là bạn bỏ 1 kWh điện nhưng nhận về 4 kWh nhiệt.

• So với bình nóng lạnh truyền thống, máy bơm nhiệt có thể giảm đến 70–80% điện năng tiêu thụ.

Khí hậu lạnh có ảnh hưởng đến hiệu suất không?

Có – nhưng không quá nghiêm trọng nếu chọn loại phù hợp.

• Với nhiệt độ ngoài trời > 10°C, máy hoạt động tối ưu.

• Nếu nhiệt độ < 5°C, nên chọn dòng có trợ nhiệt điện hoặc loại heat pump dùng môi chất R410A hoặc R32 hiệu suất cao.

Kết luận

Hiểu được nguyên lý và cấu tạo của máy bơm nhiệt, bạn sẽ thấy tại sao thiết bị này lại được ưa chuộng đến vậy: tiết kiệm – an toàn – thân thiện môi trường.

Dù cấu trúc nghe có vẻ phức tạp, nhưng thực tế máy bơm nhiệt hoạt động rất thông minh và tự động. Bạn chỉ cần bật – và để nó làm phần việc còn lại.