Chống ẩm cho kết cấu bao che phòng lạnh

Cách ẩm là biện pháp cần thiết và đặc biệt quan trọng để đảm đảm yêu cầu cách nhiệt, không cho hệ số truyền nhiệt k tăng theo thời gian, chống sự hư hỏng lớp cách nhiệt. Chính vì nó chống sự ngưng tụ ẩm trong kết cấu cách nhiệt phòng lạnh. Trong khi thiết kế và khi thi công phải chú ý đặt lớp cách ẩm phía nhiệt độ cao hơn, bảo vệ lớp cách nhiệt từ phía nóng, chống hơi ẩm từ phía nóng thấm vào. 

Tính bề dày cách ẩm của tường phòng lạnh

Điều kiện cách ẩm cho tường là tổng trở lực dẫn ẩm của tường (1 hay nhiều lớp) phải lớn hơn trở lực dẫn ẩm tối thiểu khi có sự chênh lệch áp suất riêng phần của hơi nước ở 2 bên mặt tường.

Theo I.F. Đusin thì tổng trở lực dẫn ẩm cần thiết (tối thiểu) của các lớp vật liệu của tường phải đạt là:

R_n = 1,6Δp, m².h.mmHg/g

Với:

Δp = p_e – p_f  hiệu số giữa áp suất riêng phần của hơi nước phía ngoài và trong phòng lạnh, mm Hg.

Khi thiết kế phải đảm bảo:

Với:

• δ_i, μ_i – bề dày và hệ số dẫn ẩm của các lớp vật liệu xây dựng và các lớp vật liệu cách nhiệt đặt phía trước lớp cách ẩm (về phía nóng). Thường lấy tăng μ_i, lên 20%.
• δ_vs, μ_vs – thông số của lớp cách ẩm đang tính.

Vậy bề dày lớp cách ẩm cho tường nhiều lớp là:

Lưu ý: n – số lớp vật liệu đặt trước lớp cách ẩm đang tính (về phía nhiệt độ cao), chứ không phải tổng số lớp vật liệu của tường.

Chống ngưng tụ ẩm ở tường ngoài

Để chống hiện tượng ngưng tụ ẩm ở bề mặt tường ngoài phòng lạnh (hiện tượng đổ mồ hôi) thì phải đảm bảo nhiệt độ bề mặt ngoài của tường đó phải cao hơn điểm sương (t_đp) của không khí bên ngoài.

Với trường hợp truyền nhiệt ổn định, cường độ dòng nhiệt truyền qua tường để vào phòng lạnh là:

Mặt khác: q = a_f(t’_f – t_f) = a_e(t_e – t”_e)

Do đó:

Để tính đến sự biến thiên nhiệt độ không khí bên ngoài theo chu kỳ và tính chất trễ nhiệt của tường cách nhiệt, người ta dùng 1 hệ số m như sau:

Giá trị của m xác định theo thực nghiệm và được chọn theo tính chất trễ nhiệt (D) của tường như sau:

Để tránh ngưng tụ ẩm trên bề mặt tường thì phải đặt t_e > t_dp ở điều kiện ẩm tương đối của không khí bên ngoài là φ, tức:

Đối với vách ngăn giữa hai phòng có nhiệt độ khác nhau (t₁ > t₂) để tránh ngưng tụ ẩm ở bề mặt tường về phía nóng (t₁) thì phải có:

Hai công thức trên thực chất chỉ là một, nó đảm bảo điều kiện cần và đủ để tránh hiện tượng ngưng tụ ẩm ở bề mặt tường phía nóng.

Ngoài ra người ta còn tính hệ số truyền nhiệt kmax theo tính chất của phòng lạnh, đặc tính của kết cấu bao che.

Chênh lệch nhiệt độ Δt giữa nhiệt độ phòng lạnh (t_f) và điểm sương của nó (t_dpf) được quy định như sau:

Hệ số n xác định theo tính chất của kết cấu bao che phòng, cho phép như sau:

• Tường ngoài và máy không có hầm mái n = 1
• Mái có hầm mái và mái không có hầm mái nhưng có thông gió n = 0,90
• Mái của các hầm lạnh đặt ngầm dưới mặt đất n = 0,75

Hệ số b cho theo chất lượng cách nhiệt của kết cấu bao che:

• Đối với tường ngoài dùng vật liệu chịu nén, biến dạng số lắng (stiropore, tấm bông, khoáng, sợi len…)., không phụ thuộc vào dung trọng: b = 12
• Đối với tường ngoài dùng vật liệu nhẹ (p < 400 kg/m²) mà không thuộc loại đã nói trên: b = 1,1
• Tất cả các tường ngoài loại khác: b = 1,0

Tránh ngưng tụ ẩm khi có cầu nhiệt

Thường thường trong kết cấu cách nhiệt của phòng lạnh có những chi tiết xây dựng hay vành đai chống cháy (có độ dẫn nhiệt lớn hơn nhiều so với vật liệu cách nhiệt) nằm xen kẽ vào giữa lớp cách nhiệt, và nó tạo thành một vùng có nhiệt trở bé để cho nguồn nhiệt từ ngoài xâm nhập vào phòng. Ta gọi đó là “cầu nhiệt”.

Khi nghiên cứu vai trò và tác dụng của cầu nhiệt trong kỹ thuật xây dựng mà còn gây hiện tượng ngưng tụ ẩm ở bề mặt tường (về phía nóng) và đó là nguồn gốc phát sinh ẩm lan truyền khắp kết cấu cách nhiệt.

Theo tiêu chuẩn và quy phạm xây dựng của Liên Xô về nhiệt vật lý kiến trúc thì nhiệt độ bề mặt (t’_e) của cầu nhiệt phía nhiệt độ cao phải cao hơn điểm sương của không khí phía nóng, và được tính như sau:

Với:

• R_o và R’_o – nhiệt trở của tường chỗ không có cầu nhiệt và chỗ có cầu nhiệt.
• R_e = 1/a_e – hệ số nhiệt trở cấp nhiệt phía nóng.
• η – hệ số tỉ lệ, chọn theo bảng 3

Từ đó ta rút ra được:

Mà ta đã có:

Vậy:

Tức muốn tránh ngưng tụ ẩm ở bề mặt tường chỉ có cầu nhiệt thì phải đạt điều kiện:

Các sơ đồ tính toán chống ngưng tụ ẩm khi có cầu nhiệt

Bảng 3

Nếu a/b > 1,5 thì xem cầu nhiệt là một tường riêng và phải b tính cách nhiệt, cách ẩm riêng cho nó.

Tránh ngưng tụ ẩm bên trong lớp cách nhiệt

Bằng phương pháp tính toán và vẽ đồ thị người ta có thể xác định được vùng (khu vực) bị ngưng tụ ẩm trong kết cấu bao che của phòng lạnh: vùng (khu vực) nào có áp suất riêng phần của hơi nước (p) lớn hơn áp suất bão hòa của hơi nước tại điểm đó (h) tức có sự quá bão hòa thì có sự ngưng tụ ẩm và lớp cách nhiệt bị giảm tác dụng (hệ số dẫn nhiệt tăng).

Như ở hình vẽ dưới đây thì các trường hợp a, c và d đều bị ngưng tụ ẩm ở vùng có h < p. Thực ra trong điều kiện bên trong các lớp vật liệu của tường không thể có xảy ra p > h được mà chỉ có h > p, và việc chuyển tiếp từ đường thẳng p sang đường thẳng p kẻ 2 tiếp tuyến ac và fd đến đường cong h. Như vậy thực tế áp suất hơi nước trong lớp vật liệu biến đổi theo đường p_e – c – d – f – p_f. Và vùng bị ngưng tụ ẩm chỉ là vùng c – d (vùng gạch chéo).

Trong kết cấu cách nhiệt và cách ẩm thì lớp cách ẩm có tác dụng làm giảm nhanh áp suất riêng phần của hơi nước trong kết cấu, cho nên phải đặt tập trung về phía nóng trước lớp cách nhiệt. Nếu khi tính toán đã đảm bảo chọn bề dày lớp cách ẩm rồi nhưng khi thi công lại xé lẻ thành nhiều lớp mỏng cùng gây thiếu hụt khả năng cách ẩm cho kết cấu.