Hiệu quả sử dụng máy bơm nhiệt trong thương mại và công nghiệp

Máy bơm nhiệt công nghiệp được xác định là một trong những biện pháp tiết kiệm năng lượng quan trọng được xác định trong triển vọng cung cấp và nhu cầu năng lượng bài hạn của Nhật Bản, chiếm 8% tổng mức giảm năng lượng của ngành công nghiệp ở Nhật Bản. 

Máy bơm nhiệt nhiệt độ cao có thể cung cấp nước nóng lên đến 120oC đã được phát triển và cho phép hệ thống máy bơm nhiệt phi tập trung thay thế các hệ thống nồi hơi tập trung thông thường. Năng lượng tiết kiệm đáng kể đạt được không chỉ nhờ bản chất tiết kiệm năng lượng của máy bơm nhiệt mà còn  giảm thất thoát nhiệt trên đường ống do hệ thống phân tán mang lại.

Theo HPTCJ cho biết tiềm năng giảm phát thải CO2 nhờ sử dụng máy bơm nhiệt cho gia nhiệt trong lĩnh vực công nghiệp (33,54 MT-CO2/năm) chiếm tỷ trọng lớn nhất, và cho nước nóng trong lĩnh vực thương mại (6,01 MT-CO2/năm) chiếm tỷ lệ đáng kể trong tổng công suất bơm nhiệt so với Kịch bản thông thường (BAU), điều này có nghĩa máy bơm nhiệt đóng vai trò quan trọng, và nỗ lực để ứng dụng rộng rãi máy bơm nhiệt trong các lĩnh vực này là rất cần thiết để đạt được mức giảm phát thải CO2.

Sử dụng máy bơm nhiệt cấp nước nóng là một biện pháp hiệu quả để sản xuất nước nóng. Chỉ khoảng 1/3 (tùy theo các điều kiện cụ thể, ví dụ như nhiệt độ của nguồn nhiệt) nhiệt năng đầu ra là do năng lượng đầu vào gia nhiệt, bởi các máy bơm nhiệt có thể sử dụng nhiệt độ không cao nhưng có thể tái tạo nhiệt như nhiệt độ môi trường xung quanh, dưới lòng đất hoặc nhiệt thải. Hiệu quả của bơm nhiệt đã được cải thiện và Hiệu suất nhiệt hàng năm đạt được tới 4.2.

Được biết, Chương trình “Trợ cấp để khuyến khích lắp đặt máy bơm nhiệt hiệu suất cao trong các lĩnh vực thương mại và công nghiệp” mới đang được lên kế hoạch ở Nhật Bản trong dự luật ngân sách bổ sung cho năm tài chính 2020 được công bố vào ngày 15/12/2020, trong đó các máy bơm nhiệt có hiệu suất nhất định góp phần tiết kiệm năng lượng trong các nhà máy, bồn tắm nước ấm và các tiện nghi khác sẽ được trợ giá. Đây sẽ là khoản trợ cấp đầu tiên của Nhật Bản dành cho các máy bơm nhiệt công nghiệp và đang rất được mong đợi.

Tại Nhật Bản, máy bơm nhiệt ngày càng phổ biến và được sử dụng để thay thế các loại nồi hơi thông thường. Lũy kế sản lượng máy bơm nhiệt “EcoCute” dân dụng sử dụng môi chất lạnh CO2 tự nhiên đã vượt mốc 7 triệu chiếc tại Nhật Bản tính đến cuối tháng 6 năm 2020. Ngày càng có nhiều “EcoCute” thương mại và các loại máy bơm nhiệt khác cũng đang được lắp đặt.

Nhật Bản thúc đẩy công nghệ bơm nhiệt, hệ thống lưu trữ nhiệt ở Việt Nam

Có rất nhiều loại máy bơm nhiệt khác nhau, từ các mẫu nhỏ gọn dùng trong dân dụng đến các mẫu thương mại lớn hơn cho bể bơi và spa. Về nhiệt độ làm việc, một số máy bơm nhiệt có thể tạo ra nước nóng 90˚C, thậm chí từ nguồn nhiệt môi trường xung quanh ở mức -25^OC. Cũng có thể sử dụng hệ thống cấp nước nóng hỗn hợp kết hợp máy bơm nhiệt với lò hơi truyền thống.  Nhờ hiệu suất cao hơn so với lò hơi truyền thống, giảm năng lượng tiêu thụ và phát thải CO2 có thể đạt được nhờ vào sử dụng máy bơm nhiệt. Tích trữ nước nóng trong bể chứa cho phép hệ thống tạm dừng hoạt động trong giờ cao điểm và vận hành trong giờ thấp điểm có giá điện rẻ hơn, do đó cho phép cân bằng biểu đồ phụ tải và giảm chi phí vận hành.

Các máy bơm nhiệt sử dụng môi chất lạnh tự nhiên (CO2) hoặc môi chất lạnh HFC. Với môi chất lạnh tự nhiên (CO2) sẽ thân thiện môi trường và được coi là môi chất lạnh có ODP (Tiềm năng suy giảm tầng ôzôn) bằng 0 và tiềm năng nóng lên toàn cầubằng 1. Ở nhiệt độ nước tối đa đạt được tới 90˚C chứa trong các bể chứa lắp kèm và đáp ứng các yêu cầu khác nhau về nhiệt độ cao như máy rửa bát... 

Theo tính toán của HPTCJ tại nhà máy sản xuất mì: Nước nóng trữ trong bể chứa nước nóng (90oC) được cung cấp cho bể luộc mì và tiếp tục được gia nhiệt bằng nồi hơi (98oC), làm giảm tiêu thụ nhiên liệu của nồi hơi. Nhiệt lạnh (-5oC) được trữ trong các bể trữ nhiệt nước đá và được sử dụng để sản xuất nước lạnh (1oC) cho bể làm mát mà không cần thêm thiết bị làm lạnh. Và kết quả của cải tiến mới này là lượng khí thải đã giảm xuống 31%.Với môi chất lạnh HFC, hiện dang có 2 hệ thống: Gia nhiệt tuần hoàn với độ chênh nhiệt cố định (khoảng 5oC) và Hệ thống gia nhiệt đơn. Nhiệt độ tối đa đạt được tới 70°C, vì hiệu suất để tăng nhiệt độ lên 90°C sẽ giảm đáng kể, mặc dù về mặt kỹ thuật là có thể; Nếu vận hành ở nhiệt độ cao với độ tin cậy cao, chi phí tương đối thấp vì nhiều bộ phận giống với các thiết bị bơm nhiệt khác, chẳng hạn như máy điều hòa không

• Phổ biến sử dụng bơm nhiệt, đặc biệt là máy nước nóng bơm nhiệt thương mại và công nghiệp, sẽ là chìa khoá để giảm phát thải các-bon. Có rất nhiều công nghệ và thiết bị đã sẵn sàng để phổ biến rộng rãi, và HPTCJ sẽ làm mọi việc cần thiết để triển khai các công nghệ bơm nhiệt này tới thị trường.