Tính cách nhiệt kho lạnh
Xác định chiều dày cách nhiệt
Yêu cầu
- Vách ngoài của kết cấu bao che không được đọng sương. Vách ngoài đọng sương khi nhiệt độ của bề mặt vách nhỏ hơn nhiệt độ đọng sương, nhiệt độ vách càng nhỏ khi chiều dày lớp cách nhiệt nhỏ vì vậy chiều dày của lớp vật liệu cách nhiệt phải đủ lớn.
- Giá thành một đơn vị lạnh là nhỏ nhất. Giá thành một đơn vị lạnh bao gồm nhiều yếu tố, trong đó có chi phí cho công tác cách nhiệt, giá thành vật liệu cách nhiệt khá cao, thường chiếm tới 20 – 40% giá thành xây dựng nén không thể thiết kế kho với chiều dày lớp vật liệu cách nhiệt quá lớn.
Tính toán chiều dày cách nhiệt
Để tính chiều dày lớp vật liệu cách nhiệt phải biết hệ số truyền nhiệt k. Hệ số k xác định từ hai yêu cầu trên và có thể được chọn theo tiêu chuẩn của Nga trong bảng sau:
Bảng 1 – Hệ số truyền nhiệt k của vách ngoài phụ thuộc vào nhiệt độ buồng lạnh, w/m².K
| Vách / oC | -40 ÷ -30 | -25 ÷ -20 | -15 ÷ -10 | -4 | 0 | 4 | 12 |
| Vách bao ngoài | 0,19 | 0,21 | 0,23 | 0,28 | 0,3 | 0,35 | 0,52 |
| Mái bằng | 0,17 | 0,2 | 0,23 | 0,26 | 0,29 | 0,33 | 0,47 |
Nếu trần kho lạnh có mái che thì hệ số k lấy tăng 10% so với mái bằng. Hệ số k của các vách trong ngăn cách với các không gian không làm lạnh như hành lang, buồng đệm lấy theo nhiệt độ không khí trong buồng (tra trong bảng 2) của các tường ngăn giữa các buồng lạnh cũng như giữa các tầng của kho nhiều tầng (lấy theo bảng 3). Đối với nền có sưởi trên nền đất lấy theo nhiệt độ không khí trong buồng lạnh (tra bảng 4).
Bảng 2 – Hệ số k của tường ngăn với hành lang, buồng đệm
| Nhiệt độ của không khí trong buồng lạnh oC | -30 | -20 | -10 | -4 | 4 | 12 |
| k, w/m².K | 0,27 | 0,28 | 0,33 | 0,35 | 0,52 | 0,64 |
Bảng 3 – Hệ số k của tường ngăn giữa các buồng lạnh
| Vách ngăn giữa các buồng lạnh | k, w/m².K |
| Kết đông / Gia lạnh | 0,23 |
| Kết đông / Bảo quản lạnh | 0,26 |
| Kết đông / Bảo quản đông | 0,47 |
| Bảo quản lạnh / Bảo quản đông | 0,28 |
| Gia lạnh / Bảo quản đông | 0,33 |
| Gia lạnh / Bảo quản lạnh | 0,52 |
| Các buồng có cùng nhiệt độ | 0,58 |
Bảng 4 – Hệ số k của nền có sưởi
| Nhiệt độ của không khí trong buồng lạnh | -4 ÷ 4 | -10 | – 20 ÷ – 30 |
| k, W/m2,K | 0,41 | 0,29 | 0,21 |
Với các giá trị của hệ số truyền nhiệt k không nằm trong giới hạn nhiệt độ đã cho trong bảng có thể dùng phương pháp nội suy để xác định.
Từ giá trị của hệ số truyền nhiệt k đã chọn, tính chiều dày cách nhiệt theo công thức:
Trong đó:
- σcn – Độ dày của lớp cách nhiệt, m
- λcn – Hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt. W/m².K (tra bảng 5)
- α1 – Hệ số tỏa nhiệt của môi trường bên ngoài tới vách cách nhiệt, W/m²K
- α2 – Hệ số tỏa nhiệt của vách cách nhiệt yào trong buồng lạnh, W/m²K
- σi – Độ dày của lớp vật liệu xây dựng thứ i, m
- λi – Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu xây dựng thứ i, W/m².K (tra bảng 5)
Bảng 5 – Vật liệu cách nhiệt, cách ẩm và xây dựng
| Vật liệu | Khối lượng riêng, kg/m3 |
Hệ số dẫn nhiệt,W/m².K
|
| Vật liệu cách nhiệt | ||
| Tấm polystyrol | 25 – 40 | 0,047 |
| Tâm polyurethane cứng | 100 | 0,041 |
| Tấm polyurethane rót ngập | 50 | 0,047 |
| Chất dẻo xốp | 70 – 100 | 0,035 |
| Polyvinilclorit | 100 – 130 | 0,047 |
| Bọt xốp phenolphormadehit | 70 – 100 | 0,058 |
| Các tấm khoáng tấm bitum | 250 – 350 | 0,08 – 0,093 |
| Các tấm cách nhiệt than bùn | 170 – 220 | 0,08 – 0,093 |
| Tấm lợp fibro xi măng | 300 – 400 | 0,15 – 0,19 |
| Tấm cách nhiệt bê tông xốp | 400 – 500 | 0,15 |
| Tấm lợp từ hạt perlit | 200 – 250 | 0,076 – 0,087 |
| Đất sét, sỏi | 300 – 350 | 0,17 – 0,23 |
| Hạt perlit xốp | 100 – 250 | 0,058 – 0,08 |
| Vật liệu chịu lứa xốp | 100 – 200 | 0,08 – 0,098 |
| Xỉ lò cao | 500 | 0,19 |
| Xỉ nói chung | 700 | 0,29 |
| Vật liệu cách ẩm | ||
| Nhựa đường | 1800 – 2000 | 0,75 – 0,87 |
| Bitum dầu lửa | 1050 | 0,18 |
| Bôrulin | 700 – 900 | 0,29 – 0,35 |
| Bìa Amiăng | 700 – 900 | 029 – 0,35 |
| Perganin và giấy dầu | 600 – 800 | 0,14 – 0,18 |
| Vật liệu xây dựng | ||
| Tấm cách nhiệt bêtông Amiăng | 350 – 500 | 0,093 – 0,13 |
| Tấm bêtông Amiăng | 1900 | 0,35 |
| Bêtông | 2000 – 2200 | 1,0 – 1,4 |
| Bê tông cốt thép | 2300 – 2400 | 1,4 – 1,6 |
| Tường gạch xây | 1800 | 0,82 |
| Tường đá hộc | 1800 – 2200 | 0,93 – 1,3 |
| Đá vôi vỏ sò | 1000 – 1500 | 0,46 – 0,7 |
| Đá túp | 1100 – 1300 | 0,46 – 0,58 |
| Bêtông xi | 1200 – 1500 | 0,46 – 0,7 |
| Vữa trát ximăng | 1700-1800 | 0,88 – 0,93 |
| Vữa trát kho từ tấm xơ gỗ | 700 | 0,21 |
Hệ số toả nhiệt bên ngoài vách (phía nóng) ký hiệu là α1 và bên trong vách (phía lạnh) là α2 phụ thuộc vào nhiều yếu tố, được chọn theo bảng 6.
Bảng 6 – Hệ số tỏa nhiệt α1, α2
| Bề mặt vách |
Hệ số tỏa nhiệt α W/m².K
|
| Bề mặt ngoài của vách ngoài (tường bao, mái) | 23,3 |
| Bề mặt trong của buồng đối lưu tự nhiên: Tường Nền và trần |
8 6-7 |
| Bề mặt trong của buồng lưu thông không khí cưỡng bức vừa phải (Bảo quản lạnh) | 9 |
| Bề mặt trong của buồng lưu thông không khí cưỡng bức mạnh (Gia lạnh và kết đông) | 10,5 |
Sau khi tính được chiều dày cách nhiệt σcn , ta phải chọn độ dày cách nhiệt đã được tiêu chuẩn. Độ dày cách nhiệt được chọn bao giờ cũng phải bằng hoặc lớn hơn độ dày cách nhiệt đã tính toán được.
Tính kiểm tra đọng sương
Mật độ dòng nhiệt có thể tính theo nhiều cách, trong đó có hai cách sau:
- q = k(t1 – t2)
- q = α1(t1 – tw1)
Suy ra ta có:
- tw1 – Nhiệt độ vách ngoài
- tw2 – Nhiệt độ vách trong
- t1 – Nhiệt độ không khí bên ngoài
- t2 – Nhiệt độ không khí trong buồng lạnh
Điều kiện không đọng sương là tw1 phải lớn hơn nhiệt độ đọng sương ts nghĩa là k phải đủ nhỏ để cách nhiệt, thay ts vào công thức ta sẽ tính được giá trị hệ số truyền nhiệt đọng sương ks
Nhiệt độ đọng sương sẽ được tra trên đồ thị. Trong thực tế, để an toàn người ta lấy hệ số truyền nhiệt đọng sương ks là:
Như vậy, điều kiện để vách ngoài không đọng sương là: k ≤ ks
Giá trị lớn nhất của hệ số truyền nhiệt sẽ là ks, khi đó chiều dày lớp vật liệu cách nhiệt sẽ là nhỏ nhất.
Tính kiểm tra đọng ẩm
Điều kiện để ẩm không đọng lại trong cơ cấu cách nhiệt là áp suất riêng, phần thực tế của hơi nước px luôn luôn phải nhỏ hơn phân áp suất bão hoà px” tại mọi điểm trong cơ cấu.
Px < Px”
Phân áp suất bão hoà của hơi nước px” phụ thuộc nhiệt độ tra theo bảng. Áp suất riêng phần của hơi nước px tại một điểm phụ thuộc phân áp suất hơi của không khí và trở kháng thấm hơi H của kết cấu.
Bảng 7 – Hệ số khuếch tán ẩm μ của một số vật liệu
|
Vật liệu
|
Hệ số thẩm ẩm μ | |
| g/mh mmHg | g/mh MPa | |
|
Vật liệu xây dựng
|
||
| Bêtông | 0,004 | 30 |
| Gạch | 0,014 | 105 |
| Vữa thường | 0,018 | 135 |
| Vữa ximãng | 0,012 | 90 |
|
Vật liệu cách nhiệt
|
||
| Tấm xơ gỗ thông | 0,0082 | 62 |
| Bông khoáng | 0,025 | 188 |
| Mipora | 0,075 | 563 |
| Bông thuỷ tinh | 0,065 | 48 |
| Bêtông bọt | 0,0325 | 244 |
| Polystyrol | 0,001 | 7,5 |
| Polyurethane bọt | 0,006 | 45 |
| Lie | 0,0055 | 41 |
|
Vật liệu cách ẩm
|
||
| Màng nhôm | 0,00000072 | 0,0054 |
| Bitum | 0,000115 | 0,86 |
| Borulin | 0,000114 | 1,08 |
| Pergamin | 0,00016 | 1,2 |
| Màng polyetylen | 0,00000024 | 18 |
| Isol, Brisol | 0,000165 | 1 |
| Giấy dầu | 0,00018 | 1,35 |
| Isol chống ẩm | 0,000183 | 1,375 |
Ví dụ:
Xác định chiều dày cách nhiệt của nền buồng kết đông thịt trong kho lạnh một tầng. Nhiệt độ không khí trong buồng -30oC, không khí lưu thông cưỡng bức mạnh. Cấu trúc nền buồng biểu diễn trên hình.
Chiều dày và hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu như sau:
- Nền nhẵn bằng các tấm bê tông lát: σ1 = 40mm; λ1 = 1,4 W/mK:
- Lớp bê tông: σ2 = 100mm, λ2 = 1,4 W/mK;
- Lớp cách nhiệt sỏi và đất sét xốp σ3 = ? mm; λ3 = 0,2 W/mK;
- Lớp bê tông có sưởi điện σ4 = 100 mm;
- Lớp cách ẩm
- Lớp bê tông đá dăm làm kín nền đất.
Khi tính toán nền có sưởi bằng điện, bằng nước nóng hoặc không khí nóng ta chỉ cần tính các lớp phía trên lớp có sưởi.
Tra bảng 4 có k = 0,21 W/m2.K.
Tra bảng 6 có α2 = 10,5 W/m2.K;
Chiều dày cách nhiệt theo yêu cầu của lớp cách nhiệt:
σ3 = 0,913 m.
Chiều dày của lớp cách nhiệt có thể chọn 0,95 hoặc 1 m.
