Tìm hiểu cấu tạo bồn bảo ôn và nguyên lý hoạt động

Bồn bảo ôn là thiết bị quan trọng trong các hệ thống nước nóng, giúp giữ nhiệt hiệu quả và tiết kiệm năng lượng. Hiểu rõ cấu tạo bồn bảo ôn sẽ là chìa khóa để bạn lựa chọn đúng sản phẩm, đảm bảo hiệu quả sử dụng lâu dài và tiết kiệm chi phí bảo trì.

Hiểu sơ về bồn bảo ôn giữ nhiệt là gì?

Bồn bảo ôn giữ nhiệt (hay còn gọi là bình bảo ôn) là một thiết bị chuyên dụng được thiết kế để lưu trữ và duy trì nhiệt độ của nước nóng trong các hệ thống sản xuất nước nóng. Nhiệm vụ chính của nó là hạn chế tối đa sự thất thoát nhiệt ra môi trường xung quanh, đảm bảo luôn có sẵn nước nóng khi cần.

Ngoài ra, nó còn được dùng để bảo quản nước lạnh với khả năng giữ nhiệt lên tới 96h. Chẳng hạn như hệ thống làm mát công nghiệp HVAC hoặc chiller,…

Cấu tạo bồn bảo ôn giữ nhiệt gồm những gì?

Một bồn bảo ôn đạt tiêu chuẩn phải hội tụ đủ các yếu tố về vật liệu, lớp cách nhiệt, độ bền cơ học và khả năng chống ăn mòn. Dưới đây là cấu tạo chi tiết của bồn bảo ôn:

Lớp ngoài cùng – Vỏ bồn

Vỏ bồn là lớp bảo vệ bên ngoài, có vai trò chịu lực, chống va đập, chịu ăn mòn và giữ cho lớp cách nhiệt bên trong không bị ảnh hưởng bởi tác động môi trường như ánh nắng mặt trời, mưa gió, bụi bẩn hay tác động cơ học.

Vật liệu thường dùng:

• Inox 304: được sử dụng phổ biến nhờ khả năng chống gỉ, chống ăn mòn cao và độ bền cơ học tốt.
• Inox 316: loại cao cấp hơn, thích hợp cho môi trường khắc nghiệt như vùng ven biển hoặc nhà máy có hóa chất.

Lớp giữa – Lớp cách nhiệt 

Nằm giữa vỏ bồn và ruột bồn là lớp cách nhiệt, thường được tạo từ vật liệu PU (Polyurethane) bọt, có độ dày từ 50mm đến 100mm. PU là vật liệu cách nhiệt hiệu quả nhất hiện nay nhờ tỷ lệ dẫn nhiệt thấp.

Công dụng chính là giữ nhiệt cho nước bên trong ruột bồn, hạn chế thất thoát nhiệt ra môi trường. Nhờ các lớp PU này, nước nóng trong bồn bảo ôn có thể duy trì nhiệt độ trong suốt 72 đến 96 giờ, tùy thuộc vào điều kiện thời tiết và thiết kế bồn.

• Polyurethane (PU) foam: vật liệu có hệ số dẫn nhiệt thấp (~0.022 W/m.K), không chứa CFC gây hại tầng ozone, an toàn và thân thiện với môi trường.
• Độ dày phổ biến từ 50 mm đến 100 mm, tùy thuộc vào dung tích và yêu cầu giữ nhiệt.
• Giữ nhiệt tối ưu: trong điều kiện lý tưởng, nước nóng 80°C có thể duy trì trên 50°C sau 72-96 giờ.
• Giảm thất thoát năng lượng: tiết kiệm chi phí đun nước liên tục.
• Tăng độ ổn định cho hệ thống nước nóng, giúp cung cấp đều đặn và an toàn.

Lớp trong cùng – Ruột bồn

Ruột bồn là bộ phận tiếp xúc trực tiếp với nước, do đó yêu cầu cao về vật liệu để đảm bảo vệ sinh và an toàn. Các dòng bồn chất lượng cao thường sử dụng Inox 304 hoặc 316. Trong một số thiết kế, ruột bồn còn được tráng men để tăng khả năng chống ăn mòn và bảo đảm tuổi thọ sử dụng dài hơn.

• Inox 304: phổ biến vì có khả năng chống ăn mòn và không làm ảnh hưởng đến chất lượng nước.
• Inox 316: tốt hơn nhưng giá thành cao, thích hợp trong các môi trường đặc biệt.

Các phụ kiện đi kèm

Để vận hành an toàn và hiệu quả, bồn bảo ôn cần tích hợp nhiều phụ kiện, linh kiện đi kèm:

• Van xả áp: tự động xả áp suất khi trong bồn vượt mức cho phép (do nhiệt độ nước tăng cao), tránh nổ vỡ hoặc hỏng hóc.
• Thanh Magie (thanh dương cực): hút các ion canxi, magie trong nước, bảo vệ thành bồn khỏi đóng cặn, kéo dài tuổi thọ.
• Ống nước ra/vào: thường được bố trí logic để đảm bảo lưu thông nước đều và ổn định.
• Cảm biến nhiệt: đo và giám sát nhiệt độ trong bồn, hỗ trợ điều chỉnh nguồn đun hoặc cảnh báo quá nhiệt.
• Lỗ kiểm tra, bảo trì: tạo điều kiện cho việc vệ sinh, bảo dưỡng định kỳ.

Nguyên lý hoạt động của bình bảo ôn nước nóng giữ nhiệt

Khi đã hiểu rõ cấu tạo bồn bảo ôn, chúng ta cùng đi tìm hiểu cách thức hoạt động của thiết bị này. Bình bảo ôn inox giữ nhiệt hoạt động dựa trên nguyên lý tuần hoàn nhiệt nóng lạnh, giúp nước nóng tạo ra đạt nhiệt độ tiêu chuẩn từ 55 – 60 độ C. Cụ thể:

• Nước lạnh được cấp vào bình bảo ôn thông qua bơm tăng áp. Sau đó, nước lạnh được đẩy qua bộ trao đổi nhiệt Heat Pump bơm nhiệt hoặc tấm thu năng lượng mặt trời. Tại đây, nước lạnh được hấp thụ nhiệt và nóng dần lên.
• Khi nước nóng đạt tới nhiệt độ 60 độ C, nước sẽ được đẩy ngược trở lại về bình bảo ôn để trung hòa với nước lạnh. 
• Phần nước dưới đáy bình có nhiệt độ thấp hơn lại tiếp tục quá trình trao đổi nhiệt với chất tải nhiệt, tạo thành vòng tuần hoàn liên tục. Khi toàn bộ nước trong bình đạt tới mức nhiệt yêu cầu, thiết bị làm nóng nước sẽ ngừng hoạt động. 

Phân loại bồn bảo ôn theo cấu tạo

Dựa trên cấu tạo và khả năng chịu áp suất, bồn bảo ôn được chia thành ba loại chính: bồn bảo ôn không chịu áp, bồn bảo ôn chịu áp và bồn bảo ôn lắp ghép. Mỗi loại có đặc điểm kỹ thuật và phạm vi ứng dụng khác nhau. Cụ thể:

Bình bảo ôn không chịu áp

Bồn bảo ôn không chịu áp (ký hiệu BBO-KCA) là loại bồn hở, được thiết kế đơn giản, có 1 lỗ thông hơi ở phía trên đỉnh bồn nhằm giảm áp lực lên thành bồn. Dù vậy, khả năng bảo quản nước nóng của bồn không thay đổi, xấp xỉ 72h. 

Đặc điểm nổi bật:

• Kết cấu bồn mỏng và nhẹ hơn so với bình giữ nhiệt chịu áp.
• Cần sự hỗ trợ của bơm tăng áp khi phân phối nước nóng đến các điểm sử dụng. Trường hợp đặt bồn trên cao thì không cần dùng bơm tăng áp. 

Bồn bảo ôn chịu áp cao

Bồn bảo ôn chịu áp cao (ký hiệu BBO-CA) là loại bồn kín được thiết kế với cấu tạo đặc biệt để chịu được áp suất cao, phù hợp cho các ứng dụng cần thiết trong công trình dân dụng và công nghiệp.

Đặc điểm nổi bật:

• Thiết kế kín, có cấu tạo lớp vỏ và lõi dày hơn so với loại bồn không chịu áp, chịu được áp suất cao, thường từ 0.6 MPa đến 1.0 MPa.
• Tích hợp van xả áp, đảm bảo an toàn khi nhiệt độ và áp suất trong bồn tăng cao.
• Giữ nhiệt lâu, lên đến 72 giờ, đảm bảo cung cấp nước nóng liên tục.
• Không cần sử dụng bơm tăng áp, do nước được đẩy trực tiếp từ nguồn nén dễ dàng phân phối đến các điểm dùng. 

Bồn bảo ôn lắp ghép

Bồn bảo ôn lắp ghép là giải pháp linh hoạt dành cho những công trình có yêu cầu cao về dung tích lưu trữ hoặc không gian lắp đặt hạn chế. Bồn được ghép từ các module có sẵn, dễ dàng mở rộng và tùy chỉnh theo yêu cầu thực tế.

Đặc điểm nổi bật:

• Cấu tạo dạng module, dễ dàng lắp ráp tại chỗ.
• Linh hoạt trong thiết kế và tùy chỉnh kích thước.
• Có thể tích hợp lớp cách nhiệt theo yêu cầu.
• Phù hợp cho công trình quy mô lớn, cần lưu trữ nước nóng hoặc nước lạnh dung tích lớn.

Lưu ý khi chọn mua và sử dụng bồn bảo ôn

Để phát huy tối đa hiệu quả và sử dụng bình inox bảo ôn hiệu quả nhất, khi chọn mua và sử dụng người dùng cần lưu ý một số điểm sau:

Lựa chọn dung tích phù hợp

Tùy vào nhu cầu sử dụng mà người dùng nên chọn bồn có dung tích phù hợp. Việc chọn sai dung tích sẽ gây lãng phí hoặc không đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng nước nóng.

Gợi ý dung tích theo nhu cầu:

• Hộ gia đình 3–5 người: nên chọn bồn từ 150 – 300 lít
• Nhà hàng, khách sạn nhỏ: 500 – 1000 lít
• Hệ thống spa, bệnh viện, nhà máy: 1000 – 3000 lít trở lên, tùy số lượng điểm sử dụng.

Mẹo nhỏ: Ước tính mỗi người dùng trung bình khoảng 40–60 lít nước nóng mỗi ngày để tính tổng dung tích cần thiết.

Chất liệu và khả năng giữ nhiệt

Chất liệu quyết định tuổi thọ và hiệu quả giữ nhiệt của bồn. Một số loại phổ biến hiện nay:

• Ruột bồn: Nên chọn inox 304 hoặc inox 316L vì có độ bền cao, chống ăn mòn tốt, không gây ảnh hưởng đến chất lượng nước.
• Lớp cách nhiệt: Ưu tiên PU hoặc bông thủy tinh, có độ dày 50–100mm, giúp giữ nhiệt ổn định trong vòng 72 giờ.
• Vỏ ngoài: Thường là inox, tôn mạ kẽm hoặc thép sơn tĩnh điện. Nếu lắp ngoài trời, nên ưu tiên vật liệu có khả năng chống tia UV, chống gỉ sét.

Một bồn bảo ôn tốt có thể giảm đến 40% lượng điện tiêu thụ của hệ thống nước nóng nhờ khả năng giữ nhiệt hiệu quả.

Tương thích với hệ thống làm nóng

Bồn bảo ôn cần phù hợp với loại thiết bị làm nóng bạn đang sử dụng như:

• Máy bơm nhiệt (heat pump): Cần bồn chịu áp lực, có đường nước vào – ra phù hợp với lưu lượng bơm.
• Máy nước nóng năng lượng mặt trời: Nên chọn bồn có khả năng chịu nhiệt cao, có đường hồi nhiệt và van chống trào.
• Điện trở đun trực tiếp: Bồn cần có sẵn bộ gia nhiệt hoặc cổng lắp điện trở tiêu chuẩn.

Trước khi mua, hãy tham khảo ý kiến kỹ thuật viên để đảm bảo sự tương thích hoàn toàn giữa bồn và thiết bị cấp nhiệt.

Vị trí lắp đặt và bảo trì

• Chọn vị trí thoáng, dễ tiếp cận, tránh lắp bồn nơi ẩm thấp, dễ thấm nước hoặc chịu tác động trực tiếp từ môi trường.
• Đảm bảo hệ thống giá đỡ hoặc chân đế chắc chắn, chịu tải trọng gấp 2 lần trọng lượng bồn đầy nước.
• Vệ sinh định kỳ: Ít nhất 1 lần mỗi 6–12 tháng để loại bỏ cặn bẩn trong ruột bồn, giúp đảm bảo chất lượng nước và tuổi thọ sản phẩm.

Bồn bảo ôn là thiết bị quan trọng trong hệ thống cung cấp nước nóng, với cấu tạo nhiều lớp và tích hợp các thiết bị phụ trợ nhằm tối ưu hóa khả năng giữ nhiệt và đảm bảo an toàn. Việc hiểu rõ cấu tạo bồn bảo ôn và lựa chọn bồn phù hợp góp phần nâng cao hiệu suất sử dụng và tiết kiệm chi phí năng lượng.