Nghiên cứu sử dụng bơm nhiệt trong hệ thống cấp nhiệt và điều hòa không khí

y. Đồng thời
áp dụng công thức (4) xác định được công suất nhiệt của bơm nhiệt hoạt động trong 5 giờ là 41 kW.
Qd =
Qtc (tr − ti) pr
3600
(3)
P = Qd/t (4)
trong đó Qd là tổng nhu cầu nhiệt lượng (kWh/ngày); Qt là lượng nước nóng yêu cầu; c là nhiệt dung
riêng của nước (4180 J/kg.K); tr là nhiệt độ nước nóng yêu cầu (55◦C); ti là nhiệt độ nước cấp ban
đầu (20◦C); pr là trọng lượng riêng của 1 lít nước (1 kg/l); P là công suất nhiệt của bơm nhiệt (kW);
t thời gian hoạt động của bơm nhiệt (5 giờ).
3.2. Chọn phương án cấp nhiệt cho công trình
Để lựa chọn phương án sử dụng bơm nhiệt trong cấp nhiệt, điều hòa không khí cho phù hợp tác
giả đã nghiên cứu các đặc điểm về vị trí công trình; khí hậu, địa chất thủy văn; quy mô công trình;
các đặc điểm về kiến trúc, kết cấu; cũng như các yêu cầu kỹ thuật của hệ thống như công suất lạnh,
công suất sưởi hay nhu cầu sử dụng nước nóng của công trình;. . . Trong trường hợp này sử dụng ba
phương án sau:
a. Phương án 1
Dùng điều hòa trung tâm 2 chiều để làm lạnh mùa hè, sưởi ấm mùa đông và dùng bơm nhiệt đun
nước nóng trung tâm của hãng Misubishi Electric để cấp nước nóng cho công trình (Hình 2).
b. Phương án 2
Dùng hệ thống bơm nhiệt đa năng City Multi của Mitsubishi Electric (Hình 3).
85
Động, N. D. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựngDong, N. D./ Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng 
6 
Hình 2. Phương án dùng điều hòa trung tâm và bơm nhiệt đun nước nóng 
b. Phương án 2 dùng hệ thống bơm nhiệt đa năng City Multi của Mitsubishi Electric (Hình 3). 
Hình 3. Phương án dùng điều hòa trung tâm đa năng (hệ City Multi) 
c. Phương án 3 dùng điều hòa trung tâm 2 chiều của Mitsubishi Electric để làm lạnh không khí trong 
nhà vào mùa hè và sưởi ấm vào mùa đông như phương án 1,và sử dụng bình đun điện của Ariston Pro 
SS 30l cấp nước nóng cho sinh hoạt mà không dùng bơm nhiệt. 
3.3. Chọn thiết bị cho hệ thống 
 Sau khi đã lựa chọn ba phương án (phương án 1, phương án 2 và phương án 3), tác giả tiến hành 
chọn thiết bị cho hệ thống trước khi đi vào so sánh, đánh giá về mặt kinh tế, xã hội cho mỗi hệ thống. Ở 
phương án 1 sử dụng bơm nhiệt của hãng Mitsubishi Electric, model PUHZ-RP200VKA, số lượng sử 
dụng là 02 bơm nhiệt, công suất nhiệt là 20kW, chỉ số hiệu quả làm lạnh là 4,7; bơm nước hãng APP, 
Hình 2. Phương án dùng điều hòa trung tâm và bơm nhiệt đun nước nóng
, . . ạ í ọc ông nghệ Xây dựng 
6 
Hình 2. Phương án dùng điều hòa trung tâm và bơm nhiệt đun nước nóng 
b. Phương án 2 dùng hệ thống bơm nhiệt đa năng City Multi của Mitsubishi Electric (Hình 3). 
Hình 3. Phương án dùng điều hòa trung tâm đa năng (hệ City Multi) 
c. Phương án 3 dùng điều hòa trung tâm 2 chiều của Mitsubishi Electric để làm lạnh không khí trong 
nhà vào mùa hè và sưởi ấm vào mùa đông như phương án 1,và sử dụng bình đun điện của Ariston Pro 
SS 30l cấp nước nóng cho sinh hoạt mà không dùng bơm nhiệt. 
3.3. Chọn thiết bị cho hệ thống 
 Sau khi đã lựa chọn ba phương án (phương án 1, phương án 2 và phương án 3), tác giả tiến hành 
chọn thiết bị cho hệ thống trước khi đi vào so sánh, đánh giá về mặt kinh tế, xã hội cho mỗi hệ thống. Ở 
phương án 1 sử dụng bơm nhiệt của hãng Mitsubishi Electric, odel PUHZ-RP200VKA, số lượng sử 
dụng là 02 bơm nhiệt, công suất nhiệt là 20kW, chỉ số hiệu quả làm lạnh là 4,7; bơm nước hãng APP, 
Hình 3. Phương án dùng điều hòa t tâm đa năng (hệ City Multi)
c. Phương án 3
Dùng điều òa trung tâm 2 chiều của Mitsubishi Electric để làm lạnh không khí trong nhà vào
mùa hè và sưởi ấm vào mùa đông như phương án 1, và sử dụ g bìn đun điện của Aristo Pro SS 30l
cấp nước nóng cho sinh hoạt mà không dùng bơm nhiệt.
3.3. Chọn thiết bị cho hệ thống
Sau khi đã lựa chọn ba phương án (Phương án 1, Phương án 2 và Phương án 3), tác giả tiến hành
chọn thiết bị cho hệ thống trước khi đi vào so sánh, đánh giá về mặt kinh tế, xã hội cho mỗi hệ thống.
Ở Phương án 1 sử dụng bơm nhiệt của hãng Mitsubishi Electric, model PUHZ-RP200VKA, số lượng
sử dụng là 02 bơm nhiệt, công suất nhiệt là 20 kW, chỉ số hiệu quả làm lạnh là 4,7; bơm nước hãng
APP, model PW-200E, lưu lượng 1 m3/h, số lượng bơm sử dụng 02 bơm, công suất điện 200 W; bình
chứa nước nóng bọc bảo ôn dung tích 5000l, số lượng sử dụng là 01 bình; dàn nóng trung tâm (công
suất lạnh tính toán là 168kW) tác giả chọn loại model PUHY-EP750YSLM-A, công suất 85 kW, số
lượng 02, công suất điện 21,6 kW;
Ở Phương án 2 sử dụng bộ gia nhiệt kết nối hệ điều hòa không khí trung tâm model PWFY-
P200VM-E1-AU, công suất gia nhiệt 28 kW, số lượng 02, bơm nước hãng APP, model PW-200E, lưu
86
Động, N. D. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
lượng 1 m3/h, số lượng 02, công suất điện 200 W; bình chứa nước nóng bọc bảo ôn dung tích 5000l,
số lượng 02; dàn lạnh model PKFY-P32VHM-E, số lượng 60, công suất lạnh một 3,6 kW; dàn nóng
trung tâm (công suất lạnh tính toán là 168 W) tác giả chọn số lượng là 03 trong đó 01 loại model
PUHY- EP1050YSLM-A, công suất 115 kW, và 02 loại model PUHY-EP250YSLM-A, công suất 28
kW, công suất điện 7,08 kW.
Còn đối với Phương án 3, sử dụng máy điều hòa trung tâm hai chiều để làm lạnh không khí vào
mua hè và sưởi ấm vào mùa đông tương tự như Phương án 1. Tuy nhiên không dùng bơm nhiệt để đun
nước nóng mà sử dùng bình đun điện của Ariston Pro SS 30l, số lượng 60 bình.
3.4. Đánh giá hiệu quả kinh tế, xã hội khi sử dụng hệ thống bơm nhiệt
a. Hiệu quả về mặt kinh tế
Ở phương án 1: Chi phí đầu tư ban đầu gồm chi phí thiết bị, chi phí lắp đặt thiết bị, hệ thống
đường ống cấp nước nóng, hệ thống máy bơm, két nước và phụ kiện khác. Sau khi tham khảo giá trên
thị trường và đại lý ta xác định được sơ bộ giá như sau: Chi phí hệ điều hòa trung tâm của Mitsubishi
(1 bộ) là 2.200.000.000đ, chi phí thiết bị bơm nhiệt trung tâm (số lượng 02) là 390.000.000đ, chi phí
bơm nước (số lượng 04) là 4.400.000đ, chi phí két nước (số lượng 02) là 30.000.000đ, chi phí lắp đặt
bộ gia nhiệt nước nóng trung tâm (dự toán bằng 20% chi phí thiết bị) là 78.000.000đ. Khi đó điện năng
vận hành hệ thống đun nước nóng trong một ngày tính 5 giờ sử dụng là 47 kWh. Chi phí điện năng
tiêu thụ vận hành hệ thống trong một ngày là 103.024 đ (lấy giá điện vào giờ bình thường của ngành
điện công bố là 2.192 đ/kWh). Như vậy chi phí điện năng tiêu thụ vận hành hệ thống trong một năm
(270 ngày hoạt động) là 27.816.480đ. Tổng chi phí điện năng sau 10 năm vận hành là 278.164.800đ
thể hiện trong Bảng 2.
Bảng 2. Bảng so sánh các phương án
STT Chỉ tiêu so sánh
Bơm nhiệt đun nước
nóng + ĐHKK trung
tâm (Phương án 1)
Bơm nhiệt đa
năng City Multi
(Phương án 2)
ĐHKK trung tâm
+ Bình đun điện
trở (Phương án 3)
1 Tuổi thọ của loại hình cấp
nước, năm
10-15 15-20 7-10
2 Chi phí đầu tư ban đầu, VNĐ 2.687.400.000 3.085.800.000 2.423.200.000
3 Chi phí điện sử dụng 1 năm
đun nước nóng
27.816.480 43.085.952 22.510.880
4 Tổng chi phí điện năng sau 10
năm, VNĐ
278.164.800 430.859.520 1.225.108.880
Nhìn vào bảng kết quả trên, ta có thể thấy, cùng hệ thống điều hòa không khí trung tâm, việc sử
dụng bơm nhiệt để gia nhiệt nước nóng tuy vốn đầu tư ban đầu lớn so với bình đun điện nhưng hiệu
quả năng lượng của hệ thống bơm nhiệt mang lại là rất cao, vì vậy chi phí vận hành hàng năm của hệ
thống bơm nhiệt sẽ tiết kiệm hơn, bên cạnh đó tuổi thọ của hệ thống bơm nhiệt cao hơn so với bình
đun điện trở, nghĩa là số lần đầu tư cho thiết bị điện trở là nhiều hơn. Phương án dùng bơm nhiệt đa
năng City Multy có ưu điểm hơn so với các phương án còn lại khi vào những ngày sử dụng điều hòa
không khí chiều lạnh thì ta sẽ tận dụng được nguồn nhiệt trong các phòng để gia nhiệt nước nóng, vì
vậy sẽ tiết kiệm được chi phí để đun nước nóng. Tuy nhiên, hạn chế của phương án này là nhiệt độ
nước nóng và thời gian không ổn định. Hạn chế lớn nhất của phương án này là chi phí đầu tư thiết bị
87
Động, N. D. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
ban đầu quá cao nên phương án này có thể cân nhắc áp dụng trong tương lại khi các nhà sản xuất cải
tiến hơn về mặt công nghệ, giúp làm giảm giá thành thiết bị.
b. Hiệu quả về mặt xã hội, môi trường của hệ thống gia nhiệt nước nóng bằng bơm nhiệt
Đối với ngành điện lượng điện tiêu thụ của hệ thống bơm nhiệt giảm giúp tiết kiệm chi phí đầu
tư các công trình điện. Đối với môi trường khi điện năng tiêu thụ giảm thì nồng độ phát thải khí nhà
kính CO2 giảm, góp phần làm giảm hậu quả của biến đổi khí hậu, bảo vệ môi trường. Đối với xã hội:
môi chất lạnh R407C sử dụng cho bơm nhiệt có chỉ số phá hủy tầng ozon thấp, giảm tác hại cho con
người. Việc sử dụng bình đun điện luôn tiềm ẩn nguy cơ rò điện, gây mất an toàn cho người sử dụng.
4. Kết luận
Nghiên cứu đã so sánh, phân tích đánh giá đặc trưng năng lượng của bơm nhiệt. Từ đó cho thấy
bơm nhiệt là thiết bị nhiệt lạnh có hệ số hiệu suất cao nhất so với các thiết bị nhiệt lạnh khác và hệ số
hiệu suất này còn phụ thuộc vào một số thống số khác trong quá trình vận hành.
Bài báo đã phân tích lựa chọn phương án sử dụng bơm nhiệt trong hệ thống cấp nhiệt và điều hòa
không khí, thực hiện tính toán áp dụng bơm nhiệt vào công trình cụ thể và đánh giá hiệu quả kinh tế,
xã hội, môi trường có sử dụng bơm nhiệt.
Lời cảm ơn
Tác giả chân thành cảm ơn sự hỗ trợ tính toán của KS. Trần Quang Hưng trong đề tài Luận văn
Thạc sỹ ngành Kỹ thuật Môi trường, mã số 60520320 năm 2017.
Tài liệu tham khảo
[1] Lợi, N. Đ., Tùy, P. V. (2010). Kỹ thuật lạnh cơ sở. NXB Giáo dục Việt Nam.
[2] Chấn, T. N. (2002). Điều hòa không khí. NXB Xây dựng, Hà Nội.
[3] Lợi, N. Đ. (2014). Bơm nhiệt. NXB Giáo dục Việt Nam.
[4] Tùy, P. V. (2005). Phương pháp tính toán và phân tích hiệu quả các hệ thống lạnh. NXB Khoa học và Kỹ
thuật, Hà Nội.
[5] Mitsubishi Electric (2018). https://www.mitsubishi-electric.vn/ .
[6] Hiền, H. T., Lý, B. S. (2004). Thông gió. NXB Xây dựng, Hà Nội.
[7] TCVN 5687:2010. Thông gió và điều hòa không khí - Tiêu chuẩn thiết kế.
[8] TCVN 4513:1998. Tiêu chuẩn thiết kế hệ thống cấp nước.
88