Phân tích dấu chân môi trường của máy bơm nhiệt không khí gia đình

Phân tích dấu chân môi trường của máy bơm nhiệt không khí gia đình

Environmental footprint analysis of domestic air source heat pumps

SHARE COMMENTS

1 – GIỚI THIỆU

Máy bơm nhiệt không khí (ASHP) ngày càng được công nhận là một lựa chọn thay thế carbon thấp cho các hệ thống sưởi ấm truyền thống sử dụng nhiên liệu hóa thạch cho các tòa nhà dân cư, với nhiều quốc gia đang nhắm đến việc triển khai hàng loạt để đạt được mục tiêu giảm phát thải của mình. Tuy nhiên, các tác động môi trường của ASHP trong suốt vòng đời của chúng, bao gồm sản xuất, cuối vòng đời cũng như vận hành, vẫn chưa nhận được sự quan tâm đầy đủ. Nghiên cứu này nhằm khắc phục khoảng trống đó bằng cách thực hiện một đánh giá tổng quan các nghiên cứu định lượng tác động chu kỳ sống của ASHP gia đình, cùng với việc kiểm tra sự tiếp nhận và triển khai công nghệ. Bằng cách phân tích toàn bộ chu kỳ sống, từ sản xuất đến cuối vòng đời, tiềm năng làm ấm toàn cầu của một ASHP 6 kW được ước tính là 35,8 tấn CO2 tương đương trong suốt 17 năm tuổi thọ được xác định bởi nghiên cứu. Ngoài ra, nghiên cứu còn thực hiện một phân tích so sánh dấu chân vận hành dựa trên nhiều loại dấu chân carbon điện và đề xuất cải tiến tiềm năng 1200% với các cải tiến mục tiêu. Hơn nữa, nghiên cứu tính toán tiềm năng làm ấm toàn cầu bằng cách sử dụng cả hệ số hiệu suất theo mùa được chỉ định bởi nhà sản xuất máy bơm nhiệt và dữ liệu thử nghiệm thực tế. Kết quả phát hiện ra sự khác biệt đáng kể 20% giữa hai phương pháp, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tích hợp dữ liệu hiệu suất thực tế của máy bơm nhiệt khi đánh giá tác động môi trường của chúng.

2 – MÔ TẢ HỆ THỐNG

Hệ thống máy bơm nhiệt không khí gia đình (ASHP) được mô tả chi tiết trong nghiên cứu này bao gồm một máy bơm nhiệt không khí-nước với công suất sưởi định mức 6 kW, dung lượng lưu trữ nước nóng gia dụng 180 lít và hệ số hiệu suất theo mùa (SCOP) là 3.26. Tổng khối lượng của ASHP là 196 kg, bao gồm 18 kg bao bì và 178 kg thiết bị. Các vật liệu được sử dụng trong hệ thống được phân loại thành kim loại, nhựa và các vật liệu khác, trong đó nhựa chiếm một phần nhỏ hơn so với kim loại và các thành phần khác.

3 – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu sử dụng phương pháp đánh giá chu kỳ sống (LCA) để đánh giá các tác động môi trường của hệ thống máy bơm nhiệt trong bối cảnh của Ireland. Phương pháp LCA bao gồm các giai đoạn: xác định mục tiêu và phạm vi, phân tích dữ liệu đầu vào, đánh giá tác động, và diễn giải kết quả. Nghiên cứu sử dụng cơ sở dữ liệu Ecoinvent v3.9 và phần mềm SimaPro để mô phỏng các giai đoạn của chu kỳ sống, bao gồm sản xuất, vận hành, và cuối vòng đời (EoL) của ASHP. Đặc biệt, phương pháp ReCiPe Midpoint (H) 2016 được sử dụng để tính toán các tác động môi trường ở mức độ trung bình và điểm cuối.

4 – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Kết quả cho thấy giai đoạn vận hành của ASHP đóng góp phần lớn vào các tác động môi trường, chiếm khoảng 95% tổng phát thải, với tiềm năng làm ấm toàn cầu (GWP) được ước tính là 35,8 tấn CO2 tương đương. Giai đoạn sản xuất và cuối vòng đời của hệ thống đóng góp phần nhỏ hơn, nhưng vẫn có những ảnh hưởng đáng kể trong một số hạng mục tác động môi trường như tiềm năng độc hại đối với con người và tiềm năng độc hại đối với hệ sinh thái nước ngọt. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng có sự khác biệt 20% trong tác động môi trường khi so sánh giữa SCOP do nhà sản xuất cung cấp và SCOP từ dữ liệu thử nghiệm thực tế, nhấn mạnh sự cần thiết của việc sử dụng dữ liệu thực tế trong đánh giá.

5 – KẾT LUẬN