Vật liệu cách nhiệt và cách ẩm kho lạnh

Các vật liệu cách nhiệt, cách ẩm chế tạo từ chất hữu cơ hiện nay được sử dụng nhiều nhất để cách nhiệt lạnh. Chúng có khả năng cách nhiệt, cách ẩm tốt, được sản xuất với quy trình công nghệ ổn định về chất lượng, kích thước, dễ gia công lắp ghép và ứng dụng kinh tế hơn

Vật liệu cách nhiệt

Vật liệu cách nhiệt hữu cơ 

Polystyrol

Ứng dụng: Bọt xốp polystyrol được sử dụng làm vật liệu cách nhiệt trong các công trình điều hòa không khí và kỹ thuật lạnh chúng được sử dụng rộng rãi trong dải nhiệt độ từ 30ºC – 170°C.

Tính chất và giới hạn sử dụng:

• Nhiệt độ giới hạn trên là 70ºC, không được sử dụng cách nhiệt cho kho lạnh có nhiệt độ cao hơn 70⁰C.
• Độ bền nén khá cao, đạt 0,1 – 0,2 N/mm² 
• Polystyrol dễ bị cháy, hiện nay đã có các loại polystyrol khó cháy do được trộn các phụ gia chống cháy.

Cách sản xuất: Bọt xốp polystyrol sản xuất trong thiết bị tĩnh tạo bọt bằng chất tạo bọt hoặc xử lý nhiệt ở 100⁰C. Bọt polystyrol được chia làm 2 loại theo phương pháp sản xuất khác nhau: bọt xốp dạng trục và bọt dạng hạt.

Polyurethan

Xốp polyurethane là một trong những vật liệu cách nhiệt phổ biến, được sử dụng rộng rãi trong các phòng lạnh, với khả năng chịu nhiệt độ từ -180°C. Dưới đây là những đặc điểm và ứng dụng chính của xốp polyurethane:

Đặc điểm nổi bật

• Độ bền cao: Xốp polyurethane có độ bền tốt, giúp duy trì hiệu quả cách nhiệt trong thời gian dài.
• Dễ chế tạo: Quá trình tạo bọt không cần gia nhiệt hay áp suất, cho phép điền đầy các không gian hẹp dễ dàng.
• Hiệu quả kinh tế: Phương pháp cách nhiệt bằng polyurethane mang lại hiệu quả cao trong dây chuyền sản xuất tủ lạnh và các buồng lạnh lắp ghép.

Ứng dụng

• Cách nhiệt cho tủ lạnh: Polyurethane được sử dụng để cách nhiệt cho các tủ lạnh, giúp giữ cho thực phẩm luôn tươi ngon.
• Cách nhiệt đường ống: Vật liệu này cũng được ứng dụng để cách nhiệt cho các đường ống trong hệ thống lạnh công nghiệp.
• Phun trực tiếp: Polyurethane có thể được phun trực tiếp vào các vách cách nhiệt ngay tại nơi thi công, giúp đảm bảo độ kín khít và hiệu quả.

Ưu điểm so với vật liệu khác

• Khả năng chống cháy: Mặc dù xốp polyurethane dễ bị cháy, nhưng hiện nay đã có các loại khó cháy nhờ trộn thêm phụ gia chống cháy.
• Khả năng chịu nén tốt: Đặc biệt phù hợp cho việc cách nhiệt các thiết bị và bình chứa.

Tấm cói 

Chế tạo tấm cói bằng cách đặt cói sấy chín vào thiết bị ép, ép thân cây cói, đan cói đã được ép bằng chỉ mỏng (d = l,2 – 2mm) bằng máy đan tự động, xén đầu và cắt các tấm cói theo các kích thước sau: dài 240 – 280cm, rộng 35 – 150cm, dày 3 – 10cm. 

Độ ẩm của tấm cói yêu cầu không lớn hơn 18%. Giới hạn cường độ chịu uốn phụ thuộc vào mức độ ép chặt thường từ 0,5 – 1 N/mm². Tấm cói dễ bị mục nát khi bị ẩm ướt, dễ cháy, dễ hư hỏng do bị gặm nhấm. Có thể khắc phục bằng cách ngâm tẩm bằng thuốc phòng chống hay trát thuỷ tinh lỏng lên bề mặt.

Fibrôlit 

Fibrôlit được chế tạo từ dăm bào và chất kết dính vô cơ. Các tấm fibrôlit chất lượng cao được chế tạo từ sợi gỗ bồ đề, gỗ thông ở dạng các băng hẹp, dài không dưới 400mm/rộng 5 – 7mm và dày 0,25 – 0,5mm với chất kết dính và xi măng poóclăng.

Fibrôlit dễ gia công cơ học, có thể cưa, khoan. Bề mặt fibrôlit sần sùi nên có khả năng dính kết tốt với lớp trát. Fibrôlit là vật liệu khó cháy. Fibrôlit dùng làm tường ngăn và sàn trong điều kiện khô ráo

Tấm cách nhiệt bằng sợi gỗ 

Các tấm này được ép và sấy khô. Các tấm cách nhiệt này dài 300cm, rộng 160cm. Khối lượng riêng dao động từ 150 – 1100 kg/m³, hộ số dẫn nhiệt λ = 0,046 – 0,092 W/mK. 

Các tấm sợi gỗ dùng làm tường cách nhiệt, trần, sàn, tường ngăn trong các công trình công nghiệp, dùng cho các bộ phận cách âm của phòng phát thanh, phòng hòa nhạc, rạp hát. 

Tấm vỏ bào 

Tấm vỏ bào được chế tạo bằng cách ép nóng nguyên liệu có chứa trung bình từ 88 – 92% sợi hữu cơ (vỏ bào mỏng) và 8 – 12% nhựa tổng hợp. 

Các tấm vỏ bào kinh tế hơn tán sợi gỗ bởi vì hơi và năng lượng điện tiêu thụ để sản xuất tấm vỏ bào giảm 2 lần và vốn đầu tư nhỏ.

Than bùn 

Nguyên liệu chủ yếu là loại than bùn ít bị rữa, lấy từ lớp trên mặt đầm lầy, ở đó có chứa nhiều rêu thực vật, có cấu tạo nhiều sợi xốp – những tấm than bùn chế tạo bằng cách ép những sợi than bùn và gia công nhiệt các tấm. Các sợi dính kết lại với nhau bằng chất nhựa do bản thân than bùn tiết ra trong quá trình gia công nhiệt.

Nhược điểm chủ yếu là có độ hút nước cao dẫn đến sự nở, vì vậy các tấm than bùn cần phải trát và phòng ngừa ẩm ướt. 

Ứng dụng: giữ nhiệt cho tường và mái nhà công nghiệp, các nhà lạnh cũng như để bảo ôn các đường ống khi nhiệt độ đến 100°C.

Vật liệu cách nhiệt vô cơ 

Điatômit và trêpen

Điatômit là một loại đá trầm tích tạo thành từ các phiến hóa thạch của rong biển điatômit đơn bào. Điatômi chịu axit nhưng tan trong kiềm. Khối lượng riêng dao động từ 350 – 950 kg/m³. Hệ số dẫn nhiệt 0,081 – 1,16 W/mk (ở 20°C). Độ xốp 50 – 85%. Khi nung điatômit đến 600 – 700°C sẽ cháy các tạp chất hữu cơ. 

Trêpen cũng là đá trầm tích tạo thành từ một phần ôxyt sylicôpan và phần lớn từ các phiến rong biển điatômit. 

Điatômit và trêpen là các cấu tử cơ bản để sản xuất hàng loạt vật liệu cách nhiệt. 

Amiăng

Amiăng là một loại khoáng có kết cấu sợi, có khả năng tách ra thành các sợi mềm, đàn hồi mỏng. Nhiệt độ nóng chảy 1150⁰C, bền nhiệt ở 400⁰C. Có ưu điểm cơ bản so với amiăng chrizotil là có tính chịu axít.

Bông thuỷ tinh

Bông thuỷ tinh là loại vật liệu cách nhiệt bao gồm các sợi thuỷ tinh xếp đặt một cách vô trật tự, các sợi thuỷ tinh này nhận được từ thuỷ tinh nóng chảy. Nguyên liệu để sản xuất bông thuỷ tinh cũng như nguyên liệu để sản xuất thuỷ tinh (cát thạch anh, đá vôi, xôđa, đôlômit, sunphat…).

Thủy tinh bọt

Thuỷ tinh bọt là vật liệu cách nhiệt nhận được bằng cách thiêu kết hỗn hợp bột thủy tinh với khí lò sinh khí. Phối liệu chứa 95 – 99% bột thuỷ tinh, 1 – 5% khí lò sinh khí. Đặc tính của thuỷ tinh bọt phụ thuộc vào thành phần hạt của bột, số lượng khí, nhiệt độ và thời gian quá trình thiêu kết. 

Nhiệt dung riêng: 0,76kJ/kgK. Độ bền cơ học nén phụ thuộc vào khối lượng riêng và dao động từ 0,8 – 15N/mm². Độ xốp 85 – 90%. Kích thước lỗ xốp dao động từ 0,l – 5mm. Thuỷ tinh bọt có tính chịu băng giá và tính chịu nhiệt cao. Nhiệt độ giới hạn sử dụng 300⁰C.

Vật liệu cách ẩm

Bitum

• Bitum nóng chảy được trát lên bề mặt thành nhiều lớp với độ dày từ 1 đến 5 mm.
• Nhiệt độ nóng chảy của bitum là khoảng 90°C, tuy nhiên, trong thực tế phải đun nóng bitum đến 160–170°C và duy trì nhiệt độ này trong suốt quá trình thi công để đảm bảo tính lưu động của bitum.

Phương pháp sử dụng bitum nóng chảy tuy phổ biến nhưng đòi hỏi sự cẩn thận vì nguy cơ cháy nổ cao khi nhiệt độ vượt ngưỡng an toàn.

Để cải thiện quy trình: Hoà tan bitum vào xăng hoặc benzol. Nhờ vậy, quá trình trát có thể được cơ giới hóa. Tuy nhiên, phương pháp này nguy hiểm dễ cháy và gây tiêu tốn dung môi. Lưu ý không pha xăng hoặc benzol vào bitum khi nhiệt độ bitum vượt quá 80°C, vì có thể dẫn đến hiện tượng cháy nổ.

Nhũ tương bitum

Đây là phương pháp tốt nhất hiện nay. Bitum được tạo thành nhũ tương bằng cách sử dụng thùng quay tốc độ cao:

• 50% bitum
• 48% nước
• 2% phụ gia xà phòng và đất sét

Nhũ tương bitum sau đó được phun hoặc bắn vẩy lên tường. Khi nước bay hơi, lớp bitum sẽ bám lại, tạo thành một lớp phẳng đều. Nếu lớp bitum chưa đạt đủ độ dày, có thể phun thêm lớp tiếp theo nhưng phải đợi lớp trước khô hoàn toàn. Để tránh hiện tượng rạn nứt, có thể thêm 10% cao su tự nhiên vào hỗn hợp bitum để tạo thành màng đàn hồi hơn.

Các vật liệu cách ẩm khác

Bên cạnh bitum, còn nhiều vật liệu khác được sử dụng để ngăn ẩm trong kho lạnh:

• Giấy nhôm: Có khả năng ngăn hơi ẩm và chống rỉ, được sử dụng trong các công trình cần lớp cách ẩm mỏng và nhẹ.
• Màng Polyetylen (PE): Đây là loại màng chống thấm phổ biến nhờ đặc tính linh hoạt, bền và dễ thi công.
• Màng PVC: Màng PVC có khả năng chống thấm tốt và chịu được nhiều điều kiện môi trường khắc nghiệt.
• Giấy dầu: Là loại giấy được thấm dầu hoặc nhựa, có khả năng chống thấm nhưng thường không bền trong điều kiện kho lạnh có độ ẩm cao kéo dài.

Tấm lợp và tấm cách nhiệt Polyurethane (PU)

Trong các kho lạnh lắp ghép, tấm lợp bằng tôn được sử dụng như vỏ bọc của tấm cách nhiệt Polyurethane (PU). Tấm tôn không chỉ giúp tăng cường độ bền, bảo vệ kết cấu mà còn đóng vai trò như lớp cách ẩm. Điều này đảm bảo độ kín của kho lạnh, giúp giảm thiểu thất thoát nhiệt và độ ẩm từ bên ngoài vào trong kho.