BÔNG THỦY TINH DÙNG TRONG CÁCH NHIỆT

BÔNG THỦY TINH DÙNG TRONG CÁCH NHIỆT

 Bông thủy tinh (ban đầu còn được gọi là sợi thủy tinh) là một vật liệu cách nhiệt được làm từ sợi thủy tinh được sắp xếp bằng cách sử dụng chất kết dính thành một kết cấu tương tự như len. Len thủy tinh và len đá được sản xuất từ sợi khoáng và do đó thường được gọi là “len khoáng sản”. Len khoáng sản là tên gọi chung của vật liệu sợi được hình thành bằng cách kéo sợi hoặc vẽ các khoáng chất nóng chảy. Bông thủy tinhlà sản phẩm lò nung thủy tinh nóng chảy ở nhiệt độ khoảng 1450 ° C. Từ thủy tinh nóng chảy, sợi được kéo thành sợi.

                                                                                                                   bông thủy tinh dạng tấm Nanoflexbo

  Quá trình này dựa trên việc kéo sợi thủy tinh nóng chảy trong đầu kéo sợi tốc độ cao giống như quy trình được sử dụng để sản xuất kẹo bông. Trong quá trình kéo sợi thủy tinh, một tác nhân liên kết được tiêm. Bông thủy tinh sau đó được sản xuất ở dạng cuộn hoặc dạng tấm, với các tính chất cơ và nhiệt khác nhau. Nó cũng có thể được sản xuất như một vật liệu có thể được phun hoặc áp dụng tại chỗ, trên bề mặt được cách nhiệt.

   Các ứng dụng của bông thủy tinh bao gồm cách nhiệt cấu trúc, cách nhiệt đường ống, lọc và cách âm. Bông thủy tinh là một vật liệu linh hoạt có thể được sử dụng để cách nhiệt tường, mái nhà và sàn nhà. Nó có thể là một vật liệu điền lỏng, thổi vào gác mái, hoặc, cùng với một chất kết dính hoạt động được phun ở mặt dưới của các cấu trúc. Trong quá trình cài đặt bông thủy tinh, nó cần được giữ khô mọi lúc, vì sự gia tăng của độ ẩm gây ra sự gia tăng đáng kể về độ dẫn nhiệt.

Độ dẫn nhiệt của len thủy tinh.

   Độ dẫn nhiệt được định nghĩa là lượng nhiệt (tính bằng watt) được truyền qua một diện tích vật liệu có độ dày nhất định (tính bằng mét) do chênh lệch nhiệt độ . Độ dẫn nhiệt của vật liệu càng thấp thì khả năng chống lại sự truyền nhiệt của vật liệu càng lớn và do đó hiệu quả của vật liệu cách nhiệt càng lớn. 

Giá trị độ dẫn nhiệt đặc trưng cho sợi len thuỷ tinh là giữa 0,023 và 0.040W / m ∙ K .

   Nói chung, cách nhiệt chủ yếu dựa trên độ dẫn nhiệt rất thấp của khí . Khí có đặc tính dẫn nhiệt kém so với chất lỏng và chất rắn, và do đó tạo ra vật liệu cách nhiệt tốt nếu chúng có thể bị giữ lại (ví dụ trong cấu trúc giống như bọt). Không khí và các loại khí khác nói chung là chất cách điện tốt. Nhưng lợi ích chính là trong trường hợp không có đối lưu. Do đó, nhiều vật liệu cách điện (ví dụ như bông thủy tinh ) hoạt động đơn giản bằng cách có một số lượng lớn các túi chứa đầy khí , ngăn chặn sự đối lưu quy mô lớn .

   Sự xen kẽ của túi khí và vật liệu rắn khiến nhiệt phải được truyền qua nhiều giao diện khiến hệ số truyền nhiệt giảm nhanh.

Ví dụ – Cách nhiệt bằng thủy tinh:

   Một nguồn mất nhiệt chính từ một ngôi nhà là thông qua các bức tường. Tính tốc độ từ thông nhiệt qua tường có diện tích 3 mx 10 m (A = 30 m 2 ). Bức tường dày 15 cm (L 1 ) và nó được làm bằng gạch có độ dẫn nhiệt là k 1 = 1,0 W / mK (chất cách nhiệt kém). Giả sử rằng, nhiệt độ trong nhà và ngoài trời là 22 ° C và -8 ° C, và các hệ số truyền nhiệt đối lưu ở bên trong và bên ngoài là h 1 = 10 W / m 2 K và h 2 = 30 W / m 2K, tương ứng. Lưu ý rằng, các hệ số đối lưu này phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện môi trường xung quanh và bên trong (gió, độ ẩm, v.v.).

   Tính toán thông lượng nhiệt ( tổn thất nhiệt ) qua bức tường không cách nhiệt này.

   Bây giờ giả sử cách nhiệt ở phía bên ngoài của bức tường này. Sử dụng  bông thủy tinh cách nhiệt dày 10 cm (L 2 ) với độ dẫn nhiệt của k 2 = 0,023 W / mK và tính toán thông lượng nhiệt ( tổn thất nhiệt ) qua bức tường composite này.

Giải pháp:

   Như đã được viết, nhiều quá trình truyền nhiệt liên quan đến các hệ thống hỗn hợp và thậm chí liên quan đến sự kết hợp của cả dẫn truyền và đối lưu . Với những hệ thống composite, nó thường là thuận tiện để làm việc với một hệ số truyền nhiệt tổng thể , được gọi là một U-factor . Yếu tố U được xác định bởi một biểu thức tương tự như định luật làm mát của Newton : 

   Các hệ số truyền nhiệt tổng thể có liên quan đến tổng kháng nhiệt và phụ thuộc vào hình dạng của vấn đề.

Tường trần:

  Giả sử truyền nhiệt một chiều qua thành phẳng và bỏ qua bức xạ, hệ số truyền nhiệt tổng thể có thể được tính như sau: 

  Các hệ số truyền nhiệt tổng thể là sau đó:

U = 1 / (1/10 + 0,15 / 1 + 1/30) = 3,53 W / m 2 K

  Thông lượng nhiệt có thể được tính toán đơn giản như sau:

q = 3,53 [W / m 2 K] x 30 [K] = 105,9 W / m 2

  Tổng tổn thất nhiệt qua bức tường này sẽ là:

q mất = q. A = 105,9 [W / m 2 ] x 30 [m 2 ] = 3177W

  Tường composite với vật liệu cách nhiệt

  Giả sử truyền nhiệt một chiều qua tường composite, không có điện trở tiếp xúc nhiệt và coi thường bức xạ, hệ số truyền nhiệt tổng thể có thể được tính như sau:

  Các hệ số truyền nhiệt tổng thể là sau đó:

U = 1 / (1/10 + 0,15 / 1 + 0,1 / 0,023 + 1/30) = 0,216 W / m 2 K

  Thông lượng nhiệt có thể được tính toán đơn giản như sau:

q = 0,216 [W / m 2 K] x 30 [K] = 6,48 W / m 2

  Tổng tổn thất nhiệt qua bức tường này sẽ là:

q mất = q. A = 6,48 [W / m 2 ] x 30 [m 2 ] = 194 W

   Có thể thấy, việc bổ sung chất cách điện nhiệt làm giảm đáng kể tổn thất nhiệt. Nó phải được thêm vào, việc bổ sung lớp cách nhiệt tiếp theo không gây ra sự tiết kiệm cao như vậy. Điều này có thể được nhìn thấy rõ hơn từ phương pháp kháng nhiệt, có thể được sử dụng để tính toán sự truyền nhiệt qua các bức tường composite . Tốc độ truyền nhiệt ổn định giữa hai bề mặt bằng với chênh lệch nhiệt độ chia cho tổng điện trở nhiệt giữa hai bề mặt đó.