Vì sao sưởi bằng điều hòa khác máy sưởi điện?

Khi cần làm ấm phòng vào mùa đông, nhiều người thường đặt điều hòa 2 chiều và máy sưởi điện vào cùng một nhóm:

“Đều dùng điện để tạo nhiệt, chắc mức tiêu thụ cũng gần giống nhau.”

Nhưng về bản chất, hai thiết bị này hoạt động rất khác nhau.

Máy sưởi điện chủ yếu:

Biến điện năng trực tiếp thành nhiệt.

Trong khi điều hòa 2 chiều:

Dùng điện để vận hành một hệ thống bơm nhiệt, lấy thêm nhiệt từ ngoài trời rồi chuyển vào trong phòng.

Đây chính là lý do điều hòa 2 chiều có thể tạo ra lượng nhiệt sưởi lớn hơn đáng kể so với phần điện mà máy tiêu thụ.

Máy sưởi điện tạo nhiệt như thế nào?

Với nhiều loại máy sưởi điện thông dụng, nguyên lý khá đơn giản.

Điện đi qua:

• dây điện trở;

• thanh nhiệt;

• phần tử phát nhiệt.

Điện năng được chuyển thành nhiệt.

Sau đó:

• đối lưu tự nhiên;

• hoặc quạt;

đưa nhiệt ra căn phòng.

Có thể hiểu đơn giản:

Điện → nhiệt

Nếu thiết bị dùng khoảng 1 kWh điện, về nguyên lý lượng nhiệt đưa vào phòng cũng ở quy mô khoảng 1 kWh nhiệt, bỏ qua những khác biệt nhỏ về thiết kế và cách phân bố nhiệt.

Điều hòa 2 chiều lại không “đốt điện” để tạo toàn bộ nhiệt

Ở chế độ Heat, điều hòa hoạt động như một Heat Pump.

Điện được sử dụng để vận hành:

• máy nén;

• quạt;

• bảng mạch;

• hệ thống điều khiển.

Nhưng phần nhiệt đưa vào phòng không chỉ đến từ lượng điện đó.

Máy còn:

Hấp thụ nhiệt từ không khí ngoài trời rồi vận chuyển vào trong nhà.

Vì vậy, tổng nhiệt căn phòng nhận được gồm:

năng lượng điện dùng để vận hành hệ thống

nhiệt lấy từ môi trường bên ngoài

Đây là khác biệt cốt lõi.

Nhưng ngoài trời đang lạnh, lấy nhiệt ở đâu?

“Lạnh” theo cảm giác của con người không có nghĩa không khí không còn nhiệt.

Ngay cả khi ngoài trời:

• 15°C;

• 10°C;

• 5°C;

không khí vẫn chứa năng lượng nhiệt.

Môi chất lạnh trong điều hòa được thiết kế để có thể:

• bay hơi ở nhiệt độ rất thấp;

• hấp thụ nhiệt từ không khí ngoài trời.

Sau đó máy nén nâng:

• áp suất;

• nhiệt độ;

của môi chất lên cao hơn.

Môi chất nóng đi vào dàn trong nhà và truyền nhiệt cho không khí phòng.

Vì sao Heat Pump có thể cho hiệu suất sưởi cao?

Bởi điều hòa không phải tạo toàn bộ nhiệt từ điện.

Điện được dùng để:

“Bơm” nhiệt từ nơi có nhiệt độ thấp hơn tới nơi cần nhiệt.

Có thể hình dung như máy bơm nước.

Máy bơm không tạo ra toàn bộ lượng nước.

Nó dùng điện để:

Di chuyển nước từ nơi này sang nơi khác.

Heat Pump cũng tương tự:

Điện không phải toàn bộ phần nhiệt cuối cùng; điện là năng lượng giúp vận chuyển nhiệt.

Một ví dụ để hiểu bản chất

Giả sử chỉ để minh họa nguyên lý:

Máy sưởi điện

Dùng:

1 kWh điện

→ đưa vào phòng khoảng:

1 kWh nhiệt

Điều hòa Heat Pump

Dùng:

1 kWh điện

→ có thể lấy thêm nhiệt từ ngoài trời

→ tổng nhiệt đưa vào phòng có thể lớn hơn nhiều so với 1 kWh.

Con số cụ thể thay đổi theo:

• model;

• nhiệt độ ngoài trời;

• tải phòng;

• điều kiện vận hành.

Vì vậy không nên lấy một tỷ lệ cố định áp dụng cho mọi điều hòa.

Đây không phải là chuyện “hiệu suất trên 100%” theo cách thông thường

Khi nghe:

“1 kWh điện có thể cho nhiều hơn 1 kWh nhiệt”

nhiều người sẽ thấy vô lý.

Nếu chỉ nhìn quá trình:

điện → nhiệt

thì đúng là không thể tạo ra năng lượng từ hư không.

Nhưng Heat Pump không chỉ chuyển điện thành nhiệt.

Nó còn lấy nhiệt có sẵn ngoài môi trường.

Vì vậy:

Nhiệt đưa vào phòng = năng lượng điện + nhiệt lấy từ bên ngoài.

Năng lượng vẫn được bảo toàn.

Không có chuyện chiếc máy tự sinh thêm năng lượng.

COP giúp mô tả điều này

Trong hệ thống sưởi Heat Pump, một chỉ số thường được sử dụng là:

COP – Coefficient of Performance.

Hiểu đơn giản:

COP cho biết mỗi đơn vị điện sử dụng, hệ thống cung cấp được bao nhiêu đơn vị nhiệt hữu ích.

Ví dụ minh họa:

COP = 4

có thể hiểu:

1 kWh điện sử dụng

→ khoảng 4 kWh nhiệt được đưa vào không gian cần sưởi.

Nhưng COP không cố định.

Nó thay đổi theo:

• nhiệt độ ngoài trời;

• nhiệt độ trong phòng;

• tải;

• thiết kế máy.

Chúng ta sẽ đi sâu hơn về vấn đề này ở bài tiếp theo.

Càng lạnh, lợi thế của Heat Pump có thể giảm

Khi nhiệt độ ngoài trời xuống thấp:

• việc lấy nhiệt từ môi trường khó hơn;

• máy nén phải làm việc nhiều hơn;

• công suất sưởi có thể thay đổi;

• COP có thể giảm.

Ngoài ra, dàn ngoài trời có thể phải thực hiện:

Defrost – xả băng.

Trong khoảng thời gian đó, hiệu quả sưởi trung bình cũng bị ảnh hưởng.

Vì vậy:

Heat Pump rất hiệu quả, nhưng hiệu quả không phải một con số cố định trong mọi nhiệt độ ngoài trời.

Máy sưởi điện lại ít phụ thuộc nhiệt độ ngoài trời hơn

Máy sưởi điện trở không cần lấy nhiệt từ môi trường.

Nó chỉ:

• nhận điện;

• biến thành nhiệt.

Do đó, khả năng tạo nhiệt không bị ảnh hưởng trực tiếp bởi việc ngoài trời 15°C hay 5°C theo cách của Heat Pump.

Đây là một ưu điểm của máy sưởi điện:

• nguyên lý đơn giản;

• tạo nhiệt trực tiếp;

• phản ứng nhanh ở khu vực nhỏ.

Máy sưởi điện có phải là thiết bị “tốn điện” không?

Không nên chỉ gọi một thiết bị là “tốn điện” mà không nhìn nhu cầu sử dụng.

Máy sưởi điện có thể rất hợp lý khi:

• chỉ cần sưởi một khu vực nhỏ;

• sử dụng thời gian ngắn;

• không cần làm ấm cả căn phòng.

Ví dụ:

• ngồi bàn làm việc;

• sưởi nhanh gần người;

• sử dụng vài chục phút.

Trong trường hợp này, việc bật điều hòa sưởi cả phòng chưa chắc đã là lựa chọn cần thiết.

Điều hòa lại có lợi thế khi cần sưởi cả phòng lâu

Nếu cần:

• làm ấm cả phòng ngủ;

• phòng khách;

• sử dụng nhiều giờ;

Heat Pump thường có lợi thế hơn về hiệu quả năng lượng.

Bởi máy:

• lấy nhiệt ngoài trời;

• phân phối gió khắp phòng;

• điều chỉnh công suất bằng Inverter.

Sau khi phòng đạt nhiệt độ, máy có thể:

• giảm công suất;

• duy trì mức sưởi cần thiết.

Hai thiết bị cũng tạo trải nghiệm nhiệt khác nhau

Máy sưởi điện

Một số loại tạo nhiệt tập trung.

Ngồi gần có thể:

• nóng rất nhanh;

• nhưng xa thiết bị lại lạnh hơn.

Điều hòa

Dùng quạt để phân phối khí ấm.

Nếu hướng gió phù hợp:

• nhiệt được đưa tới nhiều vị trí hơn;

• căn phòng có thể đạt nhiệt độ đồng đều hơn.

Nhưng do không khí nóng có xu hướng bay lên, cách chỉnh hướng gió rất quan trọng.

Điều hòa có làm nóng ngay lập tức như máy sưởi không?

Không phải lúc nào.

Khi bật Heat:

• máy nén cần khởi động;

• môi chất cần đạt trạng thái phù hợp;

• dàn trong nhà cần đủ nóng.

Nhiều điều hòa còn cố tình trì hoãn quạt trong vài phút để tránh:

thổi gió lạnh vào người.

Vì vậy cảm giác “ấm ngay” có thể chậm hơn máy sưởi điện đặt sát người.

Máy sưởi cũng có nhiều loại khác nhau

Không nên gom tất cả máy sưởi thành một loại.

Có:

• quạt sưởi;

• sưởi gốm;

• sưởi dầu;

• sưởi hồng ngoại;

• các thiết bị điện trở khác.

Cách truyền nhiệt có thể khác nhau:

• đối lưu;

• bức xạ;

• kết hợp quạt.

Nhưng nếu bản chất nguồn nhiệt là điện trở, phần điện vẫn chủ yếu được chuyển trực tiếp thành nhiệt.

Sưởi hồng ngoại có phải “tiết kiệm hơn” Heat Pump không?

Không thể kết luận chỉ bằng tên công nghệ.

Sưởi bức xạ có một lợi thế:

Có thể làm ấm trực tiếp con người hoặc bề mặt mà không cần làm nóng toàn bộ khối không khí trong phòng.

Vì vậy, nếu chỉ cần sưởi:

• một người;

• một vùng nhỏ;

• trong thời gian ngắn;

tổng điện tiêu thụ có thể thấp vì phạm vi cần sưởi nhỏ hơn.

Nhưng đó là bài toán khác với:

sưởi và duy trì cả căn phòng.

Căn phòng ảnh hưởng rất lớn tới cả hai phương án

Nếu phòng:

• cửa hở;

• nhiều kính;

• tường lạnh;

• mái truyền nhiệt mạnh;

nhiệt liên tục thất thoát ra ngoài.

Lúc này:

• điều hòa phải chạy nhiều hơn;

• máy sưởi cũng phải cấp nhiệt nhiều hơn.

Do đó:

Cách nhiệt tốt giúp giảm điện cho bất kỳ hệ thống sưởi nào.

Không có thiết bị nào thắng được một căn phòng thất thoát nhiệt quá lớn.

Với điều hòa, vị trí dàn nóng cũng quan trọng

Ở chế độ sưởi, dàn ngoài trời phải hấp thụ nhiệt từ môi trường.

Nếu dàn nóng:

• bị chắn gió;

• đóng băng;

• đặt trong vị trí hồi gió kém;

khả năng trao đổi nhiệt giảm.

Do đó, hiệu quả sưởi không chỉ phụ thuộc vào chiếc máy mà còn phụ thuộc lắp đặt.

Còn máy sưởi điện thì đơn giản hơn về lắp đặt

Phần lớn máy sưởi điện:

• cắm điện;

• đặt đúng vị trí;

• sử dụng.

Không có:

• dàn nóng;

• đường ống môi chất;

• chu trình lạnh.

Đây là lợi thế về:

• tính cơ động;

• chi phí đầu tư ban đầu;

• sự đơn giản.

Vậy loại nào “tốt hơn”?

Không nên hỏi theo cách tuyệt đối.

Hai thiết bị phù hợp với hai kiểu nhu cầu khác nhau.

Điều hòa 2 chiều phù hợp hơn khi:

• cần sưởi cả phòng;

• dùng nhiều giờ;

• muốn duy trì nhiệt độ ổn định;

• đã cần điều hòa làm lạnh vào mùa hè.

Máy sưởi điện có thể hợp lý khi:

• cần sưởi nhanh một vùng nhỏ;

• sử dụng ngắn;

• cần thiết bị di động;

• không muốn đầu tư hệ thống cố định.

• Thiết bị tốt là thiết bị phù hợp với cách sử dụng thực tế.

Nếu dùng nhiều giờ mỗi ngày, khác biệt về hiệu suất sẽ tích lũy

Giả sử cần sưởi liên tục:

• 6 giờ;

• 8 giờ;

• nhiều ngày trong mùa đông.

Nếu Heat Pump cung cấp nhiệt hiệu quả hơn trên mỗi kWh điện, chênh lệch điện năng có thể tích lũy đáng kể.

Do đó:

Thời gian sử dụng càng dài, hiệu suất sưởi càng trở thành yếu tố đáng quan tâm.

Nhưng đừng chỉ nhìn tiền điện

Ngoài điện năng, cần cân nhắc:

• tốc độ làm ấm;

• độ ồn;

• phạm vi sưởi;

• gió;

• độ ổn định;

• chi phí mua;

• không gian lắp đặt.

Ví dụ, một người chỉ cần ngồi làm việc 30 phút có thể không cần làm nóng cả căn phòng.

Một cách nhớ rất đơn giản

Có thể hình dung:

Máy sưởi điện

Điện → tạo nhiệt

Điều hòa Heat Pump

Điện → vận chuyển nhiệt từ ngoài trời → vào phòng

Chính sự khác biệt này tạo ra khác biệt lớn về hiệu suất sưởi.

Chỉ cần nhớ

Máy sưởi điện và điều hòa 2 chiều đều có thể làm phòng ấm.

Nhưng:

Máy sưởi điện chủ yếu biến điện trực tiếp thành nhiệt.

Trong khi:

Điều hòa 2 chiều dùng điện để lấy thêm nhiệt từ môi trường bên ngoài và chuyển vào trong phòng.

Vì vậy, Heat Pump có thể cung cấp nhiều nhiệt hữu ích hơn so với lượng điện tiêu thụ.

Tuy nhiên:

• ngoài trời càng lạnh thì hiệu quả Heat Pump có thể giảm;

• máy sưởi điện lại đơn giản và phù hợp với sưởi cục bộ hoặc thời gian ngắn.

Do đó, thay vì hỏi:

“Loại nào tốt hơn?”

hãy hỏi:

“Tôi cần sưởi cả căn phòng trong nhiều giờ, hay chỉ cần làm ấm một khu vực trong thời gian ngắn?”

Đó mới là điểm bắt đầu đúng để lựa chọn.

Tìm hiểu thêm

Nếu muốn hiểu sâu hơn về điều hòa 2 chiều và sưởi mùa đông, bạn có thể đọc thêm:

• Điều hòa 2 chiều sưởi ấm căn phòng bằng cách nào?

• Heat Pump là gì – vì sao 1 kWh điện có thể vận chuyển nhiều hơn 1 kWh nhiệt?

• Công suất sưởi và công suất điện khác nhau thế nào?

• Trời càng lạnh điều hòa sưởi có càng tốn điện không?

• Defrost là gì – tại sao đang sưởi máy lại dừng?

• Vì sao gió điều hòa sưởi lúc mới bật chưa nóng ngay?

• Cài điều hòa sưởi 22°C, 24°C hay 28°C có gì khác?

• Điều hòa 2 chiều và máy sưởi điện – khi nào nên dùng loại nào?

• Chọn công suất điều hòa 2 chiều cho mùa đông cần lưu ý gì?

• Nhà ở Hà Nội có nên mua điều hòa 2 chiều không?

• Điều hoà hoạt động như thế nào?