Nghiên cứu mối quan hệ giữa cấu tạo và tính chất cơ lý của một số vật liệu
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.68 MB, 104 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
**************************
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA
NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA CẤU TẠO VÀ
TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU
CÁCH NHIỆT TỪ XƠ SỢI VÔ CƠ
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DỆT MAY
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
HÀ NỘI –2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
**************************
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA
NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA CẤU TẠO VÀ
TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU CÁCH
NHIỆT TỪ XƠ SỢI VÔ CƠ
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DỆT MAY
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. LÊ PHÚC BÌNH
HÀ NỘI – 2015
LUẬN VĂN CAO HỌC
Ngành công nghệ vật liệu dệt may
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin trân trọng cảm ơn đến quý thầy cô trong Viện dệt may Da giầy và Thời trang lời cảm ơn sâu sắc. Quý thầy cô đã giảng dạy, truyền đạt cho
tôi những kiến thức mới bổ ích trong thời gian tôi theo học chương trình đào tạo
thạc sĩ kỹ thuật.
Tôi xin gởi lời cảm ơn đến thầy hướng dẫn, Tiến sĩ Lê Phúc Bình, người đã
hướng dẫn, đưa ra các góp ý, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt thời gian viết luận
văn.
Xin bày tỏ lòng cảm ơn đến các anh chị phòng thí nghiệm vật liệu xây
dựng - Bureau Veritas Consumer Products Services Việt Nam và các thầy cô phòng
thí nghiệm công nghệ vật liệu - ĐH Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện và
tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình thí nghiệm để tôi có thể hoàn thành tốt luận văn.
Trân trọng cảm ơn đến cha mẹ, gia đình và những người thân tuy không
trực tiếp nhưng cha mẹ, gia đình và người thân đã đi cùng tôi suốt con đường dài.
Xin cảm ơn các bạn bè và các tác giả đã cung cấp cho tôi những tài liệu bổ
ích.
Mặc dầu tôi đã nỗ lực và cố gắng hết sức để hoàn thành quyển luận văn này
nhưng có lẽ sẽ không tránh khỏi thiếu sót. Tôi rất mong nhận được sự đánh giá và
góp ý của quý thầy cô để luận văn của tôi được hoàn thiện hơn nữa.
Tp.Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2015.
Học viên
Nguyễn Thị Phương Hoà
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA
i
KHÓA 2012B
LUẬN VĂN CAO HỌC
Ngành công nghệ vật liệu dệt may
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ kỹ thuật “Nghiên cứu mối quan hệ giữa
cấu tạo và tính chất cơ lý của một số vật liệu cách nhiệt từ xơ sợi vô cơ” là công
trình nghiên cứu của cá nhân tôi, dưới sự hướng dẫn của TS. Lê Phúc Bình. Các số
liệu trong luận văn là số liệu trung thực được thực hiện tại phòng thí nghiệm vật liệu
xây dựng - Bureau Veritas Consumer Products Services Việt Nam và phòng thí
nghiệm công nghệ vật liệu - ĐH Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh.
TP.Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2015
Học viên
Nguyễn Thị Phương Hòa
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA
ii
KHÓA 2012B
LUẬN VĂN CAO HỌC
Ngành công nghệ vật liệu dệt may
MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa................................................................................................................
LỜI CẢM ƠN ..............................................................................................................i
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... ii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii
DANH SÁCH HÌNH VẼ ...........................................................................................vi
DANH SÁCH BẢNG BIỂU ......................................................................................ix
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .....................................................................................6
1.1
Khái niệm chung về truyền nhiệt và cách nhiệt .................................................6
1.1.1 Truyền nhiệt ....................................................................................................6
1.1.1.1 Dẫn nhiệt ..................................................................................................6
1.1.1.2 Đối lưu ......................................................................................................8
1.1.1.3 Bức xạ .....................................................................................................10
1.1.2 Cách nhiệt .....................................................................................................11
1.1.2.1 Khái niệm ...............................................................................................11
1.1.2.2 Một số yếu tố ảnh hưởng đến tính cách nhiệt ........................................11
1.2 Vật liệu cách nhiệt ...............................................................................................11
1.2.1 Khái niệm ......................................................................................................11
1.2.2 Phân loại vật liệu cách nhiệt .........................................................................12
1.2.2.1 Theo cấu trúc rỗng ..................................................................................12
1.2.2.2 Theo chức năng ......................................................................................13
1.2.2.3 Theo hình dạng bề ngoài ........................................................................15
1.2.2.4 Theo nguyên liệu chế tạo........................................................................16
1.2.2.5 Theo khối lượng thể tích .......................................................................18
1.2.2.6 Theo tính chịu nén .................................................................................18
1.2.2.7 Theo tính dẫn nhiệt ................................................................................18
1.2.3 Các tính chất chủ yếu của vật liệu cách nhiệt ...............................................19
1.2.3.1 Các tính chất nhiệt lý của vật liệu cách nhiệt: ........................................19
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA
iii
KHÓA 2012B
LUẬN VĂN CAO HỌC
Ngành công nghệ vật liệu dệt may
1.2.3.2 Tính chất cơ, lý của vật liệu cách nhiệt ..................................................22
1.2.4 Một số loại sản phẩm cách nhiệt từ xơ ........................................................24
1.2.4.1 Xơ khoáng ..............................................................................................24
1.2.4.2 Xơ gốm ...................................................................................................27
1.2.4.3 Xơ polyester cách nhiệt ..........................................................................28
1.2.4.4 Xơ xenlulo ..............................................................................................29
1.2.4.5 Xơ dừa ....................................................................................................32
1.2.4.6 Xơ thủy tinh ............................................................................................33
1.2.5 Quá trình truyền nhiệt qua vật liệu cách nhiệt dạng xơ ................................40
1.2.5.1 Các hình thức truyền nhiệt qua vật liệu cách nhiệt dạng xơ ..................40
1.2.5.2 Tính toán độ dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt dạng xơ .........................43
1.2.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến truyền nhiệt trong vật liệu cách nhiệt dạng xơ. .47
1.2.6.1 Độ rỗng ...................................................................................................47
1.2.6.2 Độ ẩm và nhiệt độ ..................................................................................49
1.2.6.3 Đường kính xơ và cấu trúc xơ ................................................................53
1.2.6.4 Khối lượng thể tích .................................................................................55
1.2.6.5 Sự phân bố xơ .........................................................................................57
1.3 Kết luận nghiên cứu tổng quan ...........................................................................60
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM ..............................................................................62
2.1 Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu ......................................................................62
2.1.1 Mục tiêu ........................................................................................................62
2.1.2 Đối tượng nghiên cứu ...................................................................................62
2.2 Nội dung nghiên cứu ...........................................................................................62
2.3 Phương pháp nghiên cứu .....................................................................................63
2.3.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết ...............................................................63
2.3.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm .........................................................63
2.4 Thiết bị thí nghiệm ..............................................................................................64
2.5 Nguyên liệu thí nghiệm .......................................................................................65
2.6 Chuẩn bị thí nghiệm ............................................................................................66
2.6.1 Xác định các đặc điểm cấu tạo của vật liệu ..................................................66
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA
iv
KHÓA 2012B
LUẬN VĂN CAO HỌC
Ngành công nghệ vật liệu dệt may
2.6.2 Đo độ dày của tấm vật liệu. ..........................................................................66
2.6.3 Đo khối lượng thể tích của mẫu xơ thủy tinh ...............................................67
2.6.4 Xác định khối lượng riêng ............................................................................68
2.6.5 Xác định độ rỗng của tấm xơ thủy tinh ........................................................69
2.6.6 Xác định hệ số dẫn nhiệt của tấm xơ thủy tinh: ...........................................69
2.6.7 Xử lý số liệu ..................................................................................................70
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN ....................................71
3.1 Một số thông số kỹ thuật và cấu tạo của tấm xơ thủy tinh .................................71
3.1.1 Phân bố các xơ và vi cấu trúc của tấm xơ ....................................................71
3.1.2 Đặc điểm liên kết các xơ trong tấm xơ thủy tinh cách nhiệt ........................72
3.1.3 Kích thước xơ trong tấm xơ thủy tinh ..........................................................73
3.1.4 Độ dày tấm xơ thủy tinh ...............................................................................74
3.1.5 Khối lượng thể tích .......................................................................................75
3.1.6 Khối lượng riêng ...........................................................................................76
3.1.7 Độ rỗng của tấm xơ thủy tinh .......................................................................77
3.2 Hệ số dẫn nhiệt của tấm xơ thủy tinh ..................................................................78
3.3 Mối quan hệ giữa hệ số dẫn nhiệt và cách nhiệt với khối lượng thể tích của tấm
xơ thủy tinh ...............................................................................................................79
3.4 Mối quan hệ giữa độ rỗng và hệ số dẫn nhiệt .....................................................82
3.5 Kết luận chương 3 ...............................................................................................84
KẾT LUẬN CỦA LUẬN VĂN ................................................................................86
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................88
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA
v
KHÓA 2012B
LUẬN VĂN CAO HỌC
Ngành công nghệ vật liệu dệt may
DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1: Vật liệu cách nhiệt dạng tấm được sử dụng trong xây dựng ..................... 3
Hình 1.2: Thị trường vật liệu cách nhiệt. .................................................................... 4
Hình 1.3: Dẫn nhiệt xảy ra trên vật liệu khi có chênh lệch nhiệt độ ........................... 7
Hình 1.4: Đối lưu trong một thùng chứa được đốt nóng từ phía dưới ........................ 8
Hình 1.5: Vật liệu cách nhiệt dạng ống, tấm ............................................................. 15
Hình 1.6: Vật liệu cách nhiệt dạng rời ...................................................................... 16
Hình 1.7: Vật liệu cách nhiệt dạng cuộn ................................................................... 16
Hình 1.8: Sơ đồ phân loại vật liệu cách nhiệt theo nguyên liệu ............................... 17
Hình 1.9: Truyền nhiệt giữa 2 vách sử dụng vật liệu cách nhiệt ở giữa ................... 19
Hình1.10: Xơ khoáng ................................................................................................ 25
Hình1.11: Xơ gốm..................................................................................................... 27
Hình 1.12: Xơ polyester cách nhiệt ........................................................................... 29
Hình 1.13: Tấm sợi gỗ............................................................................................... 30
Hình 1.14: Tấm panel cách nhiệt .............................................................................. 32
Hình 1.15: Tấm xơ dừa ............................................................................................. 33
Hình 1.16: Xơ thủy tinh dạng cuộn ........................................................................... 34
Hình 1.17: Xơ thủy tinh dạng ống............................................................................. 34
Hình 1.18: Xơ thủy tinh dạng tấm............................................................................. 35
Hình 1.19: Quá trình sản xuất tấm xơ thủy tinh cách nhiệt ...................................... 36
Hình 1.20: Sự tham gia của các phương thức truyền nhiệt ....................................... 41
Hình 1.21: Các phương thức truyền nhiệt qua vật liệu cách nhiệt dạng xơ .............. 42
Hình 1.22: Quan hệ giữa độ rỗng và độ dẫn nhiệt .................................................... 47
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA
vi
KHÓA 2012B
LUẬN VĂN CAO HỌC
Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Hình 1.23: Ảnh hưởng của độ rỗng và hệ số truyền nhiệt của tấm xơ thủy tinh cách
nhiệt ........................................................................................................................... 48
Hình 1.24: Mối tương quan giữa khối lượng riêng và độ dẫn nhiệt với vật liệu là bã
mía ............................................................................................................................. 49
Hình 1.25: Mối tương quan giữa độ dẫn nhiệt, độ ẩm và nhiệt độ ........................... 50
Hình 1.26: Ảnh hưởng nhiệt độ đối với hệ số dẫn nhiệt ........................................... 51
Hình 1.27: Mối quan hệ nhiệt độ, thành phần vật liệu và hệ số dẫn nhiệt ................ 51
Hình 1.28: Mối quan hệ độ ẩm, thành phần vật liệu và hệ số dẫn nhiệt. .................. 52
Hình 1.29: Ảnh hưởng của độ ẩm đến độ dẫn nhiệt. ................................................ 52
Hình 1.30: Mối quan hệ giữa nhiệt độ, khối lượng thể tích và hệ số dẫn nhiệt ........ 53
Hình 1.31: Quan hệ giữa độ dẫn nhiệt và đường kính xơ ......................................... 54
Hình 1.32: Ảnh hưởng của khối lượng thể tích và hệ số dẫn nhiệt .......................... 55
Hình 1.33: Quan hệ khối lượng thể tích và hệ số dẫn nhiệt với xơ gai .................... 56
Hình 1.34: Mô hình thể hiện sự phân bố xơ trong vật liệu ....................................... 57
Hình 1.35: Xơ định hướng theo hướng của dòng nhiệt và vuông góc với dòng nhiệt
................................................................................................................................... 58
Hình 1.36: Sự ảnh hưởng của độ nén đối với độ dẫn nhiệt ....................................... 59
Hình 2.1: Các thiết bị thí nghiệm .............................................................................. 65
Hình 2.2: Vị trí đo độ dày ......................................................................................... 66
Hình 2.3: Vị trí lấy mẫu thí nghiệm khối lượng thể tích........................................... 67
Hình 3.1: Cấu trúc phân bố trong tấm xơ thủy tinh .................................................. 71
Hình 3.2: Ảnh SEM chụp phân bố các xơ ................................................................ 72
Hình 3.3: Ảnh SEM chụp liên kết các xơ ................................................................. 72
Hình 3.4: Ảnh SEM chụp đường kính xơ ................................................................. 73
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA
vii
KHÓA 2012B
LUẬN VĂN CAO HỌC
Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Hình 3.5: Ảnh SEM chụp tiết diện xơ ...................................................................... 74
Hình 3.6: Biểu đồ quan hệ độ rỗng và khối lượng thể tích ....................................... 78
Hình 3.7: Biểu đồ quan hệ giữa khối lượng thể tích và hệ số dẫn nhiệt của tấm xơ
thủy tinh..................................................................................................................... 79
Hình 3.8: Quan hệ giữa khối lượng thể tích và hệ số dẫn nhiệt, hệ số cách nhiệt ... 80
Hình 3.9: Ảnh hưởng của độ rỗng đến hệ số dẫn nhiệt của tấm xơ thủy tinh cách
nhiệt ........................................................................................................................... 83
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA
viii
KHÓA 2012B
LUẬN VĂN CAO HỌC
Ngành công nghệ vật liệu dệt may
DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Tính chất của một số vật liệu cách nhiệt .................................................. 12
Bảng 1.2: Phân loại vật liệu cách nhiệt theo độ dẫn nhiệt ........................................ 18
Bảng 2.1: Thông số mẫu vật liệu thí nghiệm .......................................................... 66
Bảng 2.2: Phương án thí nghiệm...............................................................................70
Bảng 3.1: Kết quả thí nghiệm đo độ dày .................................................................. 74
Bảng 3.2: Kết quả thí nghiệm đo khối lượng thể tích của tấm xơ thủy tinh ............. 75
Bảng 3.3: Kết quả thí nghiệm khối lượng riêng của tấm xơ thủy tinh ..................... 76
Bảng 3.4: Kết quả độ rỗng tính toán của tấm xơ thủy tinh ....................................... 77
Bảng 3.5: Hệ số dẫn nhiệt của các tấm xơ thủy tinh ................................................. 78
Bảng 3.6: Hệ số dẫn nhiệt và cách nhiệt của tấm xơ thủy tinh ................................. 79
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA
ix
KHÓA 2012B
LUẬN VĂN CAO HỌC
Ngành công nghệ vật liệu dệt may
MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài:
Từ thời xa xưa, lúc bắt đầu nền văn minh, con người đã nhận ra nhu cầu cách
nhiệt. Lúc đó, vật liệu làm quần áo cho con người là len và da của động vật. Họ đã
xây dựng những ngôi nhà bằng gỗ, đá, đất…và các vật liệu khác để bảo vệ và tránh
cái nóng của mùa hè, cái lạnh của mùa đông. Một số loại vật liệu cách nhiệt mà con
người đã sử dụng như xơ sợi amiăng, vật liệu có 85% là magie…. Tuy nhiên các
công trình nghiên cứu đã phát hiện ra amiăng ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe. Vì
thế các vật liệu khác đã được đưa vào sử dụng thay thế cho amiăng với công dụng
làm vật liệu cách nhiệt đó là vật liệu từ xơ sợi thiên nhiên.
Sử dụng vật liệu cách nhiệt mang lại nhiều lợi ích [64]:
Tiết kiệm năng lượng:
Cách nhiệt có thể được sử dụng trong tất cả các phần của hệ xây dựng bao
gồm cả xây dựng mái nhà, trần, vách ngăn, tường bên ngoài, mặt tiền thông thoáng.
Nó cũng rất thích hợp cho ngành công nghiệp để bảo vệ đường ống, nồi hơi và giảm
tổn thất nhiệt tiềm năng trong các nhà máy điện, nhà máy hoá dầu và các loại khác
của các tòa nhà công nghiệp.
Sử dụng vật liệu cách nhiệt để cải thiện hiệu suất năng lượng của tòa nhà và
tiết kiệm năng lượng. Với giá năng lượng liên tục tăng, các nhà đầu tư xây dựng và
tất cả các chủ sở hữu nhà, những người nhìn xa trông rộng họ sẵn sàng bỏ ra với chi
phí hợp lý nhưng các tòa nhà của họ vẫn đảm bảo hiệu quả cách nhiệt.
Điều khiển quá trình:
Bằng cách giảm lượng nhiệt mất đi hoặc tăng lên, cách nhiệt có thể giúp duy
trì nhiệt độ quá trình ở một giá trị xác định trước hoặc trong một phạm vi xác định
trước. Độ dày của vật liệu cách nhiệt phải đủ để hạn chế sự truyền nhiệt trong hệ
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA
1
KHÓA 2012B
LUẬN VĂN CAO HỌC
Ngành công nghệ vật liệu dệt may
thống đang hoạt động hoặc hạn chế sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian trong hệ
thống tĩnh.
Bảo vệ con người:
Vật liệu cách nhiệt là một trong những phương tiện hiệu quả nhất để bảo vệ
người lao động khỏi bị bỏng mức độ 2 và 3 khi da tiếp xúc với đường ống nóng
hoặc thiết bị hoạt động ở nhiệt độ 136.4oF khoảng hơn 5 giây. Vật liệu cách nhiệt
làm giảm nhiệt độ bề mặt của đường ống hoặc thiết bị đến một mức độ an toàn hơn,
dẫn đến gia tăng mức độ an toàn lao động và tránh thời gian ngưng làm việc của
công nhân do chấn thương.
Phòng cháy chữa cháy:
Trong trường hợp hỏa hoạn, sự lựa chọn vật liệu cách nhiệt có thể trở thành
một vấn đề quan trọng nhằm giảm thiệt hại về tài sản, thương vong hay thiệt hại về
môi trường. Do tính chất của nguyên liệu được sử dụng, sản phẩm cách nhiệt có thể
kết hợp với một một số vật liệu khác để nâng cao tính chống cháy của nó. Việc sử
dụng những vật liệu cách nhiệt không gây cháy sẽ nâng cao tính an toàn hơn rất
nhiều so với việc không sử dụng chúng.
Cách âm:
Tiếng ồn trong môi trường hoặc cộng đồng ảnh hưởng nghiêm trọng đến mọi
người, can thiệp tới các hoạt động hàng ngày ở trường hoặc nơi làm việc và ở nhà
và trong thời gian giải trí. Quá nhiều tiếng ồn có thể làm tăng căng thẳng, cản trở
các cuộc đối thọai và ảnh hưởng đến hạnh phúc. Những tiếng ồn được coi là tiếng
ồn không mong muốn. Tiếng ồn là một chất gây ô nhiễm và nguy hiểm cho sức
khỏe con người khi nghe. Trong thực tế, nó đã được mô tả như là chất gây ô nhiễm
môi trường phổ biến nhất
Vật liệu cách nhiệt có thể được sử dụng trong việc thiết kế các bộ phận lắp
ráp có mức độ mất mát âm thanh khi truyền dẫn cao được lắp đặt giữa nguồn phát
âm thanh và khu vực xung quanh. Đôi khi, các vật cách nhiệt có khả năng hấp thụ
âm thanh cao có thể được sử dụng bên cạnh nguồn phát tiếng ồn giúp làm giảm sự
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA
2
KHÓA 2012B
LUẬN VĂN CAO HỌC
Ngành công nghệ vật liệu dệt may
tiếp xúc với tiếng ồn của các khu vực xung quanh nguồn phát ra tiếng ồn bằng cách
hấp thụ và qua đó làm giảm tiếng ồn tác động đến các khu vực khác.
Giảm khí nhà kính:
Cách nhiệt cho các hệ thống cơ khí giúp giảm lượng CO2, NOx và các chất
khí gây hiệu ứng nhà kính phát thải ra môi trường bên ngoài bằng cách giảm lượng
nhiên liệu cần tiêu thụ bởi hệ thống có mức tăng nhiệt và mất nhiệt thấp.
Trong điều kiện hiện nay, khi biến đổi khí hậu xảy ra mạnh mẽ đe dọa
nghiêm trọng đến cuộc sống của con người. Sử dụng vật liệu cách nhiệt là một trong
những giải pháp đơn giản để tiết kiệm năng lượng và giảm lượng khí thải CO 2. Với
điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm Việt Nam, nếu vật liệu xây dựng không đảm
bảo tốt các yếu tố: cách nhiệt, chống thấm dột, ẩm mốc, bền vững, khó bị hư hoại
trước những tác động khắc nghiệt… thì trong quá trình vận hành các công trình xây
dựng sẽ phải sử dụng thiết bị điều hòa, thông gió nhân tạo, có thể hiệu quả, xong
tốn nhiều năng lượng. Việc sử dụng loại sản phẩm cách nhiệt, có khả năng ngăn bức
xạ mặt trời hoặc được thiết kế với hệ thống thông gió tự nhiên tốt sẽ tạo điều kiện
cho các công trình xây dựng có thể không dùng nhiều điện năng làm mát mà vẫn
đảm bảo không bị nóng.
Hình 1.1: Vật liệu cách nhiệt dạng tấm được sử dụng trong xây dựng.
Nguồn:a/Products/Hidden-PU-Glass-Wool-WallPanel.html
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA
3
KHÓA 2012B
LUẬN VĂN CAO HỌC
Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Vật liệu cách nhiệt giúp cải thiện môi trường làm việc và sinh sống của con
người. Vì tầm quan trọng đó mà vật liệu cách nhiệt tiếp tục được nghiên cứu, sản
xuất và phát triển. Vật liệu cách nhiệt thời đầu có hiệu quả cách nhiệt thấp do
nguyên liệu thô sơ và công đoạn chế biến đơn giản. Ngày nay, với sự phát triển của
khoa học kỹ thuật, vật liệu cách nhiệt ngày càng hoàn thiện và có hiệu quả cao.
Trong thị trường sử dụng vật liệu cách nhiệt, xơ vô cơ có nguồn gốc từ khoáng chất
chiếm thị phần khá lớn hình 1.2.
Hình 1.2: Thị trường vật liệu cách nhiệt [17].
Tuy nhiên trong các xơ vô cơ thì xơ thủy tinh được sử dụng làm vật liệu cách
nhiệt phổ biến hơn cả. Các sản phẩm cách nhiệt từ xơ thủy tinh rất phong phú với
các dạng tấm, cuộn, ống đúc…. Để sản xuất xơ thủy tinh thì cát là nguyên liệu chủ
yếu. Hiện nay, các tấm xơ thủy tinh cách nhiệt được sử dụng ở thị trường Việt Nam
chủ yếu là nhập khẩu. Trong khi đó, ở Việt Nam các chuyên gia xác nhận rằng cát
trắng có rất nhiều tại không ít các địa phương trong cả nước có trữ lượng ít là hàng
trăm triệu m³, chất lượng được đánh giá vào loại hàng đầu thế giới, với hàm lượng
silicat 97-99%. Từ nhiều năm qua, cát trắng khai thác từ các địa phương này đã
được xuất khẩu sang nhiều nước trên thế giới, để trở thành các loại pha lê cao cấp,
kính float, sợi thuỷ tinh, linh kiện điện tử kỹ thuật cao...Với nguồn nguyên liệu cát
như vậy, việc nghiên cứu và sản xuất tấm xơ thủy tinh cách nhiệt ở Việt Nam sẽ
góp phần mang lại nhiều lợi ích kinh tế.
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA
4
KHÓA 2012B
LUẬN VĂN CAO HỌC
Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Mục đích nghiên cứu
Học viên đã lựa chọn đề tài:” Nghiên cứu mối quan hệ giữa cấu tạo và tính
chất cơ lý của một số vật liệu cách nhiệt từ xơ sợi vô cơ”, nhằm tìm hiểu cấu tạo
tấm vật liệu cách nhiệt làm từ xơ thủy tinh và nghiên cứu đặc tính cách nhiệt của nó
đồng thời tìm ra các mối quan hệ giữa chúng.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu của luận văn là tính dẫn nhiệt của tấm xơ thủy tinh mẫu
và mối quan hệ của nó với một số thông số cấu tạo.
Mẫu vật liệu để nghiên cứu là tấm xơ thủy tinh ký hiệu: Isoglass Glasswool
blanket without foil, xuất xứ từ Trung Quốc, có khối lượng thể tích 32 kg/m3, kích
thước dài×rộng×dày độ dày: 7500 x1200 x 50 mm.
Bố cục đề tài
Nội dung của nghiên cứu được chia làm:
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Thực nghiệm
Chương 3: Kết luận nghiên cứu và bàn luận
Kết quả nghiên cứu
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA
5
KHÓA 2012B
LUẬN VĂN CAO HỌC
Ngành công nghệ vật liệu dệt may
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Khái niệm chung về truyền nhiệt và cách nhiệt
1.1.1 Truyền nhiệt
Trao đổi nhiệt là sự truyền nhiệt năng khi có sự chênh lệch nhiệt độ. Lượng
nhiệt năng trong quá trình trao đổi được gọi là nhiệt lượng và là một quá trình biến
thiên. Quá trình trao đổi nhiệt diễn ra theo hướng từ vùng nóng đến vùng lạnh hơn.
Trong thực tế, một hệ có thể bao gồm nhiều hình thức trao đổi nhiệt khác nhau. Ví
dụ trong vật rắn hình thức chủ yếu là dẫn nhiệt, tuy nhiên cũng có thêm bức xạ
nhiệt. Trong chất lỏng hay khí xảy ra thêm đối lưu nhiệt. Dòng nhiệt còn phụ thuộc
vào hình dạng của vật thể. Sự bức xạ nhiệt có thể xảy ra giữa các mặt tiếp xúc,
nhưng chủ yếu trong chân không. Chất khí cũng có thể cho bức xạ nhiệt truyền qua.
Kể cả ở trạng thái cân bằng nhiệt (nhiệt độ bằng nhau) hệ vẫn có sự trao đổi nhiệt,
nhưng do nhiệt lượng thu vào bằng nhiệt lượng tỏa ra nên dẫn đến cân bằng [45].
Quá trình trao đổi nhiệt có thể được thực hiện bằng ba phương thức cơ bản là
dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ, được phân biệt theo phương thức truyền động năng
giữa các phân tử thuộc hai vật [1].
1.1.1.1 Dẫn nhiệt
Dẫn nhiệt là quá trình truyền nhiệt từ phần tử này đến phần tử khác của vật
chất khi chúng tiếp xúc trực tiếp với nhau. Các vật liệu dẫn nhiệt tốt được gọi là vật
dẫn nhiệt, các vật liệu dẫn nhiệt kém được gọi là vật cách nhiệt. Trong nhiệt học,
dẫn nhiệt (hay tán xạ nhiệt, khuếch tán nhiệt) là việc truyền năng lượng nhiệt giữa
các phân tử lân cận trong một chất, do một chênh lệch nhiệt độ. Nó luôn luôn diễn
ra từ vùng nhiệt độ cao hơn tới vùng nhiệt độ thấp hơn, theo định luật hai của nhiệt
động học, và giúp cân bằng lại sự khác biệt nhiệt độ. Theo định luật bảo toàn năng
lượng, nếu nhiệt năng không bị chuyển thành dạng khác, thì trong suốt quá trình
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA
6
KHÓA 2012B
LUẬN VĂN CAO HỌC
Ngành công nghệ vật liệu dệt may
này, nhiệt năng sẽ không bị mất đi. Đại lượng đo lường sự dẫn nhiệt trong một vật
chất nhất định nào đó là độ dẫn nhiệt.
Dẫn nhiệt diễn ra trong tất cả các dạng của vật chất: chất rắn, chất lỏng, khí
và plasma. Trong các chất rắn, đó là do sự kết hợp của dao động của các phân tử
trong cấu trúc tinh thể và vận chuyển năng lượng của điện tử tự do. Trong các chất
khí và chất lỏng, dẫn nhiệt là do sự va chạm và khuếch tán của các phân tử trong
chuyển động ngẫu nhiên của chúng.
Hình 1.3: Dẫn nhiệt xảy ra trên vật liệu khi có chênh lệch nhiệt độ
Nguồn: />Dẫn nhiệt đóng góp lớn vào truyền nhiệt trong một chất rắn hoặc giữa các vật
thể rắn khi chúng tiếp xúc nhau. Trong chất rắn, sự dẫn nhiệt xảy ra mạnh vì mạng
lưới các nguyên tử nằm ở vị trí tương đối cố định và gần nhau, giúp việc trao đổi
năng lượng giữa chúng thông qua dao động được dễ dàng.
Khi mật độ các hạt giảm, tức là khoảng cách giữa các hạt trở nên xa hơn, dẫn
nhiệt giảm theo. Điều này là do khoảng cách lớn giữa các nguyên tử gây ra việc có
ít va chạm giữa các nguyên tử có nghĩa là chúng ít trao đổi nhiệt hơn. Do đó, chất
lỏng và đặc biệt là các loại khí ít dẫn nhiệt. Với các chất khí, khi nhiệt độ hay áp
suất tăng, các nguyên tử có xác suất va chạm nhau nhiều hơn, và do đó độ dẫn nhiệt
cũng tăng theo. Tính chất dẫn nhiệt trong lòng vật liệu có thể khác với tính dẫn
nhiệt ở bề mặt, nơi có thể tiếp xúc với vật liệu khác [46].
* Độ dẫn nhiệt
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA
7
KHÓA 2012B
LUẬN VĂN CAO HỌC
Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Độ dẫn nhiệt (ký hiệu: ) là một đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng dẫn
nhiệt của vật liệu. Độ dẫn nhiệt lớn đồng nghĩa với việc truyền nhiệt tốt hơn (nhanh
hơn) [1].
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ dẫn nhiệt của vật liệu:
-
Tỉ trọng γ (mật độ) của vật liệu: γ nhỏ thì λ nhỏ , cùng γ nếu lỗ rỗng to thì λ
lớn.
-
Độ ẩm của vật liệu: độ ẩm vật liệu lớn thì λ lớn vì nước dẫn nhiệt lớn hơn so
với không khí 25 lần.
-
Đặc điểm của nguyên liệu: ví dụ kim loại dẫn nhiệt mạnh hơn so với phi kim
loại. Vật liệu cách nhiệt thường có nhiều lỗ rỗng nhỏ chứa không khí nên
thường nhẹ và λ nhỏ.
1.1.1.2 Đối lưu
Đối lưu (tỏa nhiệt) là sự trao đổi nhiệt bằng các dòng vật chất chuyển động
(chất lỏng, chất khí hay plasma), xảy ra khi có chênh lệch nhiệt độ giữa các vùng
của chất lưu. Khi có nguồn nhiệt, phần chất gần nguồn nhiệt sẽ nóng hơn các nơi
khác, nhiệt độ tăng thì thể tích của phần chất đó cũng tăng và làm cho khối lượng
riêng giảm. Lực đẩy Ác-si-mét tác dụng vào phần chất nhẹ, khiến nó nổi lên. Một
lượng chất lỏng từ điểm gần nơi đun sẽ di chuyển qua bù lại phần chất đã nổi lên.
Trong tự nhiên, hiện tượng đối lưu trên bề mặt Trái Đất tạo ra các dòng biển nóng
và lạnh chảy, các cơn gió biển, các dòng khí nóng và lạnh tạo nên xoáy lốc,...[47].
Hình 1.4: Đối lưu trong một thùng chứa chất lỏng được đốt nóng từ phía
dưới [47]
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA
8
KHÓA 2012B
LUẬN VĂN CAO HỌC
Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Theo nguyên nhân gây ra chuyển động đối lưu, người ta phân tỏa nhiệt ra 2
loại [7]:
- Tỏa nhiệt tự nhiên là hiện tượng tỏa nhiệt khi đối lưu được sinh ra một cách tự
nhiên, do trọng lực tạo ra trong chất lưu không đồng nhất về nhiệt độ.
- Tỏa nhiệt cưỡng bức là hiện tượng tỏa nhiệt khi đối lưu được tạo ra do một ngoại
lực, ví dụ do bơm quạt.
Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số tỏa nhiệt
Hệ số tỏa nhiệt phụ thuộc vào các yếu tố gây ra đối lưu và dẫn nhiệt trong
chất lưu, bao gồm các thông số chính sau đây:
-
Các thông số hình học của mặt tỏa nhiệt:
Hình dạng, kích thước và vị trí của mặt tỏa nhiệt ảnh hưởng tới dòng chuyển
động của chất lưu, do đó sẽ ảnh hưởng tới . Đặc trưng hình học của bề mặt tỏa
nhiệt có thể gồm nhiều kích thước khác nhau, nhưng khi tính thường chọn một
kích thước duy nhất, gọi là kích thước định tính lt.
-
Các thông số vật lý của chất lưu:
+ Các thông số ảnh hưởng đến chuyển động là: khối lượng riêng, hệ số nở
nhiệt, độ nhớt động học.
+ Các thông số ảnh hưởng tới dẫn nhiệt: hệ số dẫn nhiệt, hệ số khuếch tán
nhiệt.
Các thông số nói trên đều thay đổi theo nhiệt độ chất lưu.
-
Các thông số đặc trưng cho cường độ đối lưu:
+ Đối lưu tự nhiên là dòng đối lưu tự phát sinh trong chất lưu khi có độ
chênh lệch trọng lượng riêng giữa các chất lưu. Độ chênh lệch trọng lượng riêng tỉ
lệ thuận với gia tốc trọng lực g, hệ số nở nhiệt và với độ chênh lệch nhiệt độ.
+ Đối lưu cưỡng bức gây ra bởi lực cưỡng bức của bơm, quạt được đặc trưng
bằng tốc độ của chất lưu. Khi đối lưu cưỡng bức có gia tốc trọng lực và độ chênh
lệch nhiệt độ ≠ 0 thì luôn kèm theo đối lưu tự nhiên.
-
Các thông số đặc trưng cho chế độ chuyển động của chất lưu.
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA
9
KHÓA 2012B
LUẬN VĂN CAO HỌC
Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Khi chảy tầng, các phân tử chất lưu chuyển động song song vách nên hệ số
không cao. Khi tăng vận tốc chất lưu đủ lớn dòng chảy rối sẽ xuất hiện. Lúc này các
phân tử chất lưu xuất hiện các thành phần chuyển động rối loạn theo phương ngang,
tăng cơ hội va đập lên vách, khiến cho hệ số tăng cao [7].
1.1.1.3 Bức xạ
Bức xạ là quá trình truyền nhiệt dưới dạng các sóng điện từ. Nhiệt năng biến
thành các tia bức xạ rồi truyền đi, khi gặp vật thể nào đó thì một phần năng lượng
bức xạ đó được biến thành nhiệt năng, một phần phản xạ lại, và một phần xuyên qua
vật thể. Bức xạ nhiệt có thể truyền qua mọi loại vật chất cũng như qua chân không.
Tất cả các vật thể có nhiệt độ lớn hơn độ không tuyệt đối (0o Kelvin) đều bức xạ
nhiệt. Trong bức xạ nhiệt, dòng nhiệt không chỉ truyền từ nơi nóng sang nơi lạnh
mà còn theo chiều ngược lại. Tuy nhiên, vì dòng nhiệt từ nóng sang lạnh luôn luôn
lớn hơn dòng từ lạnh sang nóng nên dòng nhiệt tổng hợp luôn theo chiều từ nóng
sang lạnh. Hiểu theo một cách khác, sự chênh lệch nhiệt độ luôn nhỏ đi. Trong bức
xạ nhiệt, dòng nhiệt được tính thông qua định luật Stefan-Boltzmann [48].
Bức xạ nhiệt có hai chỉ số đặc trưng:
- Độ phát xạ E: là đại lượng đặc trưng cho khả năng hấp thụ nhiệt và tỏa
nhiệt dạng bức xạ của một bề mặt. Tất cả các vật liệu đều có độ phát xạ trong
khoảng 0 đến 1 (0% đến 100%). Chỉ số phát xạ càng thấp, bức xạ nhiệt mà bề mặt
đó nhận vào và phát ra càng thấp. Màng nhôm có chỉ số phát xạ rất thấp (3%), vì
vậy người ta đã ứng dụng đặc trưng đó để chế tạo các vật liệu cách nhiệt phản xạ.
- Độ phản xạ R: là đặc trưng cho khả năng chống lại sự thâm nhập của các tia
bức xạ. Đây chính là tỉ lệ năng lượng phản xạ ngược lại sau khi chạm vào một bề
mặt. Độ phản xạ và độ phát xạ là phần bù của nhau và có tổng bằng một. Nghĩa là
một bề mặt có độ phát xạ càng thấp thì có độ phản xạ càng cao [49].
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA
10
KHÓA 2012B
LUẬN VĂN CAO HỌC
Ngành công nghệ vật liệu dệt may
1.1.2 Cách nhiệt
1.1.2.1 Khái niệm
Cách nhiệt là khả năng ngăn cản hay giảm bớt tốc độ dòng truyền nhiệt của
một hệ thống, thí dụ: Hệ tường cách nhiệt sẽ ngăn dòng nhiệt truyền ngang từ ngoài
trời vào trong nhà vào mùa hè hay từ trong nhà ra ngoài trời vào mùa đông; hệ mái /
trần cách nhiệt sẽ ngăn dòng nhiệt truyền thẳng đứng từ ngoài trời vào trong nhà
vào mùa hè hay từ trong nhà ra ngoài trời vào mùa đông. Khả năng cách nhiệt của
một hệ thống được đánh giá bởi chỉ số R tổng (overall R-value), có đơn vị đo là
m2.K/W (theo hệ đo lường quốc tế SI) hay ft2.F.h/Btu (theo hệ đo lường Imperial
của Mỹ). Giá trị của R tổng càng lớn thì hệ thống có khả năng cách nhiệt càng cao
và ngược lại [13].
Hệ số cách nhiệt R là nghịch đảo của hệ số dẫn nhiệt λ. Một vật liệu có chỉ
số λ càng nhỏ (R càng lớn) thì cách nhiệt càng tốt. R là đại lượng đặc trưng cho khả
năng chống dẫn nhiệt của một vật liệu, ứng với độ dày 1 inch.
1.1.2.2 Một số yếu tố ảnh hưởng đến tính cách nhiệt
Khả năng cách nhiệt của vật liệu không những phụ thuộc vào độ rỗng mà còn
phụ thuộc vào đặc tính của lỗ rỗng, sự phân bố, kích thước và mức độ đóng kín của
chúng. Tính cách nhiệt còn phụ thuộc vào tỉ lệ giữa thể tích không khí ở trong các
lỗ rỗng kín với thể tích chất rắn trong một đơn vị thể tích vật liệu. Lớp chất rắn bọc
túi khí càng mỏng, cách nhiệt càng tốt. Ngoài ra, tính cách nhiệt còn phụ thuộc vào
độ ẩm và độ dày của lớp không khí và hơi nước có trong lỗ rỗng [6].
1.2 Vật liệu cách nhiệt
1.2.1 Khái niệm
Vật liệu cách nhiệt là vật liệu có độ dẫn nhiệt thấp, độ xốp cao (70 - 99 %) và
mật độ thấp. Thông số chính để đánh giá chất lượng của vật liệu cách nhiệt là độ
dẫn nhiệt. Thông thường vật liệu cách nhiệt có hệ số dẫn nhiệt không lớn hơn 0,157
W/m.oC . Việc sử dụng vật liệu cách nhiệt có ý nghĩa kinh tế kĩ thuật lớn, đặc biệt
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA
11
KHÓA 2012B
LUẬN VĂN CAO HỌC
Ngành công nghệ vật liệu dệt may
trong xây dựng cho phép nâng cao mức độ cơ giới công tác xây dựng, đồng thời
giảm giá thành công trình do việc giảm nhẹ trọng lượng kết cấu [16].
Bảng 1.1: Tính chất của một số vật liệu cách nhiệt [16]
Vật liệu
Khối lượng
Hệ số dẫn
Thời hạn sử
Hình dạng sản
riêng
nhiệt λ
dụng (năm)
phẩm
(kg/m3)
(W/m.K)
Tấm cứng, tấm bán
Xơ thủy tinh
16-40
0,035-0,050
30-50
Xơ đá
30-150
0,035-0,050
30-50
Xenlulo
30-60
0,035-0,040
40-60
35-50
0,030-0,035
30-50
Dạng bọt
15-30
0,037-0,042
50
Tấm cứng
28-45
0,028-0,045
50
Tấm cứng
Polyurethane
bọt
cứng, cuộn.
Tấm cứng, tấm bán
cứng, cuộn.
Tấm cứng, tấm bán
cứng
Expanded
polystyrene
(EPS)
Extruded
polystyrene
(XPS)
1.2.2 Phân loại vật liệu cách nhiệt
1.2.2.1 Theo cấu trúc rỗng
- Vật liệu cách nhiệt từ xơ: Vật liệu cách nhiệt làm từ xơ có cấu trúc bao gồm
rất nhiều các xơ có kích thước ngắn, đường kính nhỏ, được sắp xếp vuông góc hoặc
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA
12
KHÓA 2012B
LUẬN VĂN CAO HỌC
Ngành công nghệ vật liệu dệt may
song song với bề mặt cách nhiệt, chúng có thể liên kết với nhau bằng hình học hoặc
bằng chất liên kết. Vật liệu cách nhiệt dạng xơ thường có dạng tấm, dạng cuộn,
hoặc dạng hình trụ rỗng. Một số loại xơ được sử dụng như: xơ thủy tinh, xơ khoáng,
xơ gốm, xơ lanh, xơ đay, xơ gai dầu kỹ thuật, xơ dừa, lông cừu…Trong các loại xơ
thì xơ thủy tinh và xơ khoáng được sử dụng nhiều hơn, với sự liên kết bằng chất kết
dính hữu cơ nhằm tăng thêm tính năng cho sản phẩm.
- Vật liệu cách nhiệt dạng lỗ nhỏ: Vật liệu dạng này có rất nhiều các lỗ nhỏ
chứa khí. Nguyên liệu được sử dụng là thủy tinh hoặc là nhựa dạng bọt như:
polystyrene (closed - cell), polyisocyanurate và elastomeric.
- Vật liệu cách nhiệt dạng hạt:Vật liệu cấu trúc dạng hạt, độ rỗng được tạo ra
bởi độ hổng giữa các hạt, độ hổng của vật liệu phụ thuộc vào hình dạng hạt và thành
phần cấp hạt. Một số nguyên liệu được sử dụng ở dạng này: calcium silicate, đất
cát, đá trân châu, xenlulo, polystyrene [14].
1.2.2.2 Theo chức năng
- Vật liệu cách nhiệt truyền thống:Từ rất lâu, người ta đã biết cách nhiệt
trước khi biết đến sóng điện từ & bức xạ nhiệt, cách nhiệt được hiểu là chống dẫn
nhiệt. Do đó, nhiệm vụ cơ bản của các vật liệu cách nhiệt truyền thống là ngăn chặn
quá trình dẫn nhiệt. Đặc trưng của cách nhiệt truyền thống là kết cấu xốp, chứa
không khí. Vì vậy, chúng ngăn chặn tốt sự dẫn nhiệt và đối lưu nhiệt. Hơn nữa,
không khí trong các vật liệu này không di chuyển. Vì thế, các vật liệu này cũng
ngăn chặn truyền nhiệt do đối lưu. Các vật liệu này không có tác dụng ngăn chặn
bức xạ nhiệt (có độ phát xạ 0.80-0.90) và bản thân các vật liệu này phát xạ cao. Vật
liệu cách nhiệt truyền thống bao gồm:
•
Cách nhiệt làm từ xơ nhân tạo: xơ thủy tinh (glass wool), xơ xỉ (slag wool),
xơ khoáng (rock wool).
•
Cách nhiệt làm từ các loại bọt xốp: nhựa EPS (Expanded Poly-Styrene –
mốp xốp), nhựa XPS (Extruded Poly-Styrene), nhựa OPP (Oriented PolyPropylene), nhựa PU (Poly Urethane).
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA
13
KHÓA 2012B
LUẬN VĂN CAO HỌC
•
Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Cách nhiệt làm từ xen-lu-lô (Cellulose)
- Vật liệu cách nhiệt phản xạ: Vật liệu cách nhiệt phản xạ là vật liệu có một
hoặc nhiều bề mặt phát xạ thấp (phản xạ cao), thường là màng nhôm. Bề mặt nhôm,
hoặc bề mặt phát xạ thấp, cùng với một khoảng không khí (hoặc lớp cách nhiệt
truyền thống) tạo thành một hệ phản xạ. Bề mặt nhôm phát xạ thấp, phản xạ
cao ngăn chặn hữu hiệu 95%-97% năng lượng bức xạ đập vào bề mặt nó. Hệ phản
xạ cô lập các khoảng không, vì vậy, chúng có khả năng chặn đối lưu. Lớp không khí
bị cô lập (hoặc lớp cách nhiệt truyền thống) tạo thành một đệm khí chống đối lưu và
chống dẫn nhiệt rất tốt (với cùng một độ dày, đệm không khí thường cách nhiệt tốt
hơn xơ thuỷ tinh 02 lần).
Hầu hết vật liệu xây dựng, bao gồm cả sợi thuỷ tinh, bọt xốp hay xen-lu-lo
(những vật liệu cách nhiệt truyền thống) đều có chỉ số phát xạ E trên 80%. Trong
khi đó, màng nhôm có chỉ số E là 0.03-0.05 (E càng thấp càng tốt). Vì vậy, cách
nhiệt phản xạ vượt trội so với cách nhiệt thông thường đối với truyền nhiệt dạng
bức xạ. Do đó khi bị nóng lên qua quá trình dẫn nhiệt (do tiếp xúc với các vật
nóng), thì năng lượng mà nó phát xạ ra cũng sẽ rất thấp. Hầu hết vật liệu cách nhiệt
phản xạ đều có cấu tạo ít nhất một màng nhôm, được cán ép vào vật liệu nền để
tăng cường khả năng cơ học. Tùy theo chất liệu nền, người ta phân loại cách nhiệt
phản xạ như sau:
•
Foil nền giấy: màng nhôm cán ghép lên giấy bìa, gia cố bằng sợ thủy tinh.
Giá rẻ, nhưng dễ rách và rã do thấm nước, hoặc ẩm.
•
Foil nền túi khí: màng nhôm được cán ghép lên tấm polimer chứa các túi khí.
Không bị ảnh hưởng bởi nước hoặc hơi ẩm. Tính năng cơ học trung bình.
•
Foil nền xốp: màng nhôm được cán ghép lên các vật liệu xốp như EPS, XPS,
PE foam. Foil nền xốp thường ở dạng tấm vì không uốn được, nên thường áp
dụng cho tấm trần.
•
Foil nền sợi dệt: màng nhôm được cán ghép lên tấm dệt bằng sợi polymer
(PE/PP). Chất lượng cơ học rất tốt, chống xé, chống rách, và không hỏng do
thấm nước hay hơi ẩm [50].
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA
14
KHÓA 2012B
