1. Mục Tiêu

Sau khi hoàn thành chương này, người học có thể:

• Trình bày được tầm quan trọng và ý nghĩa của việc cách nhiệt, cách ẩm trong các công trình lạnh.

• Mô tả được các kết cấu cách nhiệt, cách ẩm điển hình trong thực tế.

• Liệt kê được các vật liệu cách nhiệt và cách ẩm thông dụng, cùng với ưu nhược điểm của chúng.

• Thực hiện được các bước tính toán bề dày lớp cách nhiệt và kiểm tra đọng sương để đảm bảo hiệu quả kỹ thuật và kinh tế.

2. Nội Dung Chương

2.1. Tầm Quan trọng của Cách nhiệt, Cách ẩm

2.1.1. Ý nghĩa của việc Cách ẩm, Cách nhiệt

1. Cách nhiệt (Thermal Insulation):

• Giảm tổn thất nhiệt: Ngăn chặn nhiệt từ môi trường ngoài xâm nhập vào không gian lạnh (kho lạnh, tủ lạnh).

• Tiết kiệm năng lượng: Giảm tải lạnh cho máy nén, giúp hệ thống hoạt động hiệu quả hơn, tiết kiệm điện năng vận hành.

• Ổn định nhiệt độ: Giúp duy trì nhiệt độ bên trong không gian lạnh ổn định, đảm bảo chất lượng bảo quản.

2. Cách ẩm (Vapor Barrier/Moisture Barrier):

• Ngăn chặn khuếch tán hơi nước: Ngăn hơi nước từ môi trường ấm/ẩm bên ngoài thấm vào lớp cách nhiệt.

• Bảo vệ vật liệu cách nhiệt: Hơi nước ngưng tụ bên trong lớp cách nhiệt sẽ làm tăng độ dẫn nhiệt ($\lambda$) của vật liệu, làm giảm nghiêm trọng hiệu quả cách nhiệt và gây mục nát/hư hỏng vật liệu.

• Ngăn đóng băng: Trong kho lạnh âm sâu, hơi ẩm ngưng tụ và đóng băng sẽ làm phá hủy kết cấu và làm tăng tải lạnh.

2.1.2. Một số Kết cấu Cách ẩm, Cách nhiệt trong Thực tế

Kết cấu điển hình nhất là Panel kho lạnh (dùng cho tường, trần) và Lớp bọc đường ống (ống dẫn môi chất lạnh).

• Kết cấu Panel: Panel thường là cấu trúc ba lớp (Sandwich Panel):

  • Lớp vỏ ngoài (kim loại hoặc nhựa).

  • Lớp cách nhiệt dày ở giữa (PU, EPS).

  • Lớp cách ẩm được tích hợp sẵn trong cấu trúc (ví dụ: màng kim loại hoặc cấu trúc tế bào kín của PU/XPS).

• Kết cấu Ống:

  • Ống dẫn môi chất.

  • Lớp cách nhiệt (Cao su non, PE Foam).

  • Lớp cách ẩm (vỏ bọc chống thấm hoặc lớp màng tích hợp).

2.2. Một số Vật liệu Cách nhiệt, Cách ẩm Thông dụng

2.2.1. Một số Vật liệu Cách nhiệt

2.2.2. Một số Vật liệu Cách ẩm Thông dụng

2.3. Tính toán Bề dày Lớp Cách nhiệt

Mục đích là tìm ra chiều dày tối ưu ($s_{cn}$) để đạt được hiệu quả kinh tế cao nhất và đảm bảo an toàn kỹ thuật (ngăn đọng sương).

Công thức tính bề dày theo Tiêu chí Kinh tế:

• Chiều dày cách nhiệt tối ưu là chiều dày tại đó:

  $$\text{Tổng Chi phí Tối thiểu} = \text{Chi phí Vận hành (tổn thất nhiệt) } + \text{Chi phí Ban đầu (vật liệu và lắp đặt)}$$

• Khi chiều dày tăng, chi phí vận hành giảm (tổn thất nhiệt giảm), nhưng chi phí ban đầu tăng.

2.4. Tính toán Kiểm tra Đọng Sương

Kiểm tra đọng sương (ngưng tụ ẩm) là bắt buộc đối với các công trình lạnh để đảm bảo hơi ẩm không ngưng tụ trên bề mặt ngoài của lớp cách nhiệt (gây mục nát) và không ngưng tụ bên trong kết cấu.

Nguyên tắc cơ bản: Nhiệt độ bề mặt ngoài cùng ($t_{ng oài}$) phải luôn lớn hơn hoặc bằng nhiệt độ đọng sương ($\tau_{sương}$) của không khí xung quanh.

Các bước kiểm tra:

1. Xác định $\tau_{sương}$: Dựa vào nhiệt độ không khí ($t_{kk}$) và độ ẩm tương đối ($\varphi$) của môi trường bên ngoài (tham khảo bảng/biểu đồ tâm lý).

2. Tính toán $t_{ng oài}$: Tính toán nhiệt độ bề mặt ngoài cùng của lớp cách nhiệt dựa trên công thức truyền nhiệt:

   $$t_{ngoài} = t_{kk} - \frac{Q}{A \cdot \alpha_{ngoài}}$$

   (Trong đó $Q/A$ là mật độ tổn thất nhiệt qua vách).

3. So sánh: Nếu $t_{ng oài} < \tau_{sương}$, cần tăng chiều dày lớp cách nhiệt hoặc tăng hiệu suất lớp cách ẩm để đảm bảo an toàn.