“ công trình tiết kiệm năng lượng dưới góc độ cách nhiệt cho phần bao che ( mái, tường, nền ) của công trình

Nguyên lý cách nhiệt Là sử dụng các vật liệu cách nhiệt có hệ số dẫn nhiệt thấp để hạn chế sự truyềnnhiệt qua vỏ kết cấu bao che tòa nhà hạn chế sự truyền nhiệt qua vỏ kết cấu baoche tòa

Phan Kế An 1781640001

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 2

I Tổng quan chung 3

1 Khái niệm về cách nhiệt 3

2 Sự cần thiết của việc cách nhiệt 3

3 Nguyên lý truyền nhiệt và các hình thức truyền nhiệt 3

4 Nguyên lý cách nhiệt 4

5 Phương pháp cách nhiệt 4

5.1 Ngăn cách bức xạ 4

5.2 Ngăn cách dẫn nhiệt 7

5.3 Phản xạ bức xạ 9

5.4 Đối lưu mát 11

II Cách nhiệt cho phần bao che (mái, tường, nền ) 12

1 Cách nhiệt cho mái 12

1.1 Ngăn cách bức xạ cho mái 12

1.2 Ngăn cách dẫn nhiệt cho mái 13

1.3 Ngăn cách phản xạ bức xạ cho mái 16

1.4 Đối lưu mát cho mái 17

2 Cách nhiệt cho tường 18

2.1 Ngăn cách bức xạ cho tường 18

2.2 Ngăn cách dẫn nhiệt cho tường 19

2.3 Ngăn cách phản xạ bức xạ cho tường 20

2.4 Đối lưu mát cho tường 21

3 Cách nhiệt cho nền 22

3.1 Bản chất về hiện tượng nồm 22

3.2 Nguyên tắc chống nồm 22

3.3 Cấu tạo của nền nhà chống nồm 22

3.4 Một số mẫu nền nhà chống nồm 23

LỜI MỞ ĐẦU

Năng lượng là một nhân tố vô cùng quan trọng trong cuộc sống hiện đại ngàynay Tất cả mọi hoạt động, mọi công việc trong mọi lĩnh vực đời sống xã hộiđều phải dùng đến năng lượng, từ công nghiệp, nông nghiệp đến thương mại,dịch vụ Năng lượng là đầu tàu, là ngành iên phong thúc đẩy sự phát triển kinh

tế của quốc gia Mội quốc gia muốn phát triển mạnh, muốn tăng trưởng kinh tếcao thì nhất thiết phải đáp ứng được đầy đủ nhu cầu năng lượng

Các nguồn năng lượng được sử dụng phổ biến nhất hiện nay là năng lượng hóathạch như than đá, dầu mỏ, khí đốt,… Tuy nhiên chúng lại gây ô nhiễm rất lớntới môi trường Hơn nữa, do việc khai thác quá mức nên các nguồn năng lượngnày càng trở nên cạn kiệt Bên cạnh đó chúng ta còn sử dụng năng lượngnguyên tử Năng lượng nguyên tử tuy dồi dào nhưng lại vô cùng nguy hiểm vàgây ô nhiễm rất lớn tới môi trường Giải pháp hiện nay đó là năng lượng tái tạo

Ưu điểm của loại năng lượng này là có thể tái sử dụng nhiều lần, thân thiện vớimôi trường Tuy nhiên nó lại có một nhược điểm, đó là đòi hỏi chi phí đầu tưrất lớn

Chính những vấn đề này đã đặt ra một dấu hỏi về khả năng đáp ứng đầy đủ nhucầu năng lượng cho sự phát triển Từ đó một nhiệm vụ cấp thiết được đặt rahiện nay đó là phải tìm ra được nguồn năng lượng thay thế phù hợp, đồng thờiphải sử dụng năng lượng làm sao cho tiết kiệm và đạt hiệu quả cao nhất

Trong bài tiểu luận này em xin phép đi vào tìm hiểu về : “ Công trình tiết kiệmnăng lượng dưới góc độ cách nhiệt cho phần bao che ( mái, tường, nền ) củacông trình ”

Phan Kế An 1781640001

I Tổng quan chung

1 Khái niệm về cách nhiệt

Cách nhiệt là giải pháp ngăn ngừa tổn thất nhiệt hoặc nhận nhiệt với việc tạo rarào cản nhiệt giữa các mặt kết cấu bao che có sự chênh lệch nhiệt độ Rào cảnngăn cản dòng nhiệt truyền vào tòa nhà có thể được chế tạo từ vật liệu cáchnhiệt dạng khối hoặc vật liệu cách nhiệt phản xạ hoặc kết hợp cả hai, thực hiệntheo các cách thức khác nhau

Ở Việt Nam đối với các tòa nhà cao tầng thì lượng nhiệt truyền qua kết cấu là :

‒ Tường : 10 - 45%

‒ Cửa kính : 45- 80%

‒ Mái : 1-5%

‒ Sàn : 1-10%

2 Sự cần thiết của việc cách nhiệt

Việc cách nhiệt là giải pháp hữu hiệu để góp phần đạt được sự thoải mái tiệnnghi cho người sinh sống, làm việc, nghỉ ngơi cũng như tiết kiệm năng lượngcho sưởi ấm điều hòa thông gió, thông qua đó giảm phát thải khí nhà kính vàứng phó với biến đổi khí hậu Việc thi công cách nhiệt cho mái, tường, nềngiúp giảm được 15-25% năng lượng tiêu thụ cho sưởi ấm hoặc làm mát

Một tòa nhà nếu không được thiết kế cách nhiệt thì sẽ dẫn đến bị mất nhiệtđáng kể trong mùa đông và gia tăng nhiệt vào mùa hè Quá trình mất nhiệt từtrong nhà ra môi trường và nhận nhiệt từ môi trường vào trong nhà

3 Nguyên lý truyền nhiệt và các hình thức truyền nhiệt

 Nguyên lý truyền nhiệt :

‒ Truyền nhiệt từ nơi có nhiệt độ cao hơn sang nơi có nhiệt độ thấp hơn

‒ Sự truyền nhiệt xảy ra cho tới khi nhiệt độ hai nơi bằng nhau

‒ Nhiệt lượng do nơi này tỏa ra vằng nhiệt lượng nơi kia thu vào

 Hình thức truyền nhiệt :

‒ Bức xạ nhiệt: truyền năng lượng dưới dạng sóng điện từ bề mặt nóng sang

bề mặt lạnh hơn Bức xạ đi qua lớp không khí và cả lớp chân không.Không phụ thuộc vào môi trường truyền dẫn

‒ Dẫn nhiệt: năng lượng nhiệt truyền trong lòng chất rắn, chất lỏng, hoặc qua

các bề mặt tiếp xúc thông qua dao động phân tử Chất rắn dẫn nhiệt kém vàchân không không dẫn nhiệt

‒ Đối lưu nhiệt: thông qua dòng chuyển động của chất lỏng/ chất khí Dạng

đối lưu nhiệt gây cảm giác nóng cho con người là do sự đối lưu của dòngkhông khí Xảy ra trong môi trường chất khí và chất lỏng

4 Nguyên lý cách nhiệt

Là sử dụng các vật liệu cách nhiệt có hệ số dẫn nhiệt thấp để hạn chế sự truyềnnhiệt qua vỏ kết cấu bao che tòa nhà hạn chế sự truyền nhiệt qua vỏ kết cấu baoche tòa nhà hoặc tăng mức độ phản quang Thí dụ hệ tường cách nhiệt sẽ ngăndòng nhiệt truyền ngang từ ngoài trời vào trong nhà vào mùa hè hay từ trongnhà ra ngoài trời vào mùa đông; hệ mái/trần cách nhiệt sẽ ngăn dòng nhiệttruyền thẳng đứng từ ngoài trời vào trong nhà vào mùa hè hay từ trong nhà rangoài trời vào mùa đông

5 Phương pháp cách nhiệt

‒ Ngăn cách bức xạ

‒ Ngăn cách dẫn nhiệt

Hình 2 Mành che nắng

‒ Tường đôi

Sử dụng những vật liệu, kết cấu có hệ số dẫn nhiệt nhỏ hoặc không dẫn nhiệt :

‒ Mốp xốp EPS : Dùng để ốp hay lót tường.Vật liệu có tính cách âm, cáchnhiệt rất tốt do được sản xuất từ các nguyên liệu dạng hạt như ExpandablePolystyrene EPS resin Các hạt EPS này sau khi được kích nở qua nhiệt độ

900 độ C, nở khoảng 50 lần sẽ được cho vào khuôn gia nhiệt 1000 độ C vớithời gian thích hợp để tạo ra sản phẩm xốp cách nhiệt

‒ Tấm cách nhiệt EPS : Dùng để lót trần nhà và sàn dân dụng Vật liệu có độdày từ 15mm – 18mm có khả năng cách nhiệt, cách âm tốt cũng như giúpgiảm chi phí về điện năng Nó cũng được xem là loại vật liệu cách nhiệt có

độ bền cao, chống ẩm khá tốt và đặc biệt, khả năng cách nhiệt vẫn duy trìtốt > 80% sau khoảng thời gian 50 năm sử dụng

‒ Thạch cao tấm : để làm trần giả, vừa có tác dụng cách nhiệt, vừa như mộtbức trần giả có giá trị trang trí giúp không gian thêm đẹp mắt hơn

‒ Bê tông bọt, bê tông xỉ , cát , bông thủy tinh

Phan Kế An 1781640001

Hình 3 Tấm xốp cách nhiệt EPSHình 4 Tường 2 lớp

5.3 Phản xạ bức xạ

Sử dụng các tấm kính, gương chống nóng hoặc sơn trắng, sơn phản quang baoquanh công trình và cấc vật liệu đánh bóng để phản xạ bức xạ mà không hấpthu chúng

‒ Kính Low - E : là kính thường có phủ một lớp kim loại hoặc oxit kim loạiđặc biệt lên trên một mặt Lớp phủ này có màu trắng trong suốt Lớp phủnày tăng cường khả nawngcasch nhiệt cho kính

‒ Kính dán : Làm từ kính thường hoặc kính tôi, giữa các lớp là lớp phim màumỏng bằng băng keo dẻo

‒ Kính bảo ôn : Làm từ kính thường, kính phản quang hoặc kính tôi

‒ Sử dụng sơn trắng, sơn phản quang bao quanh tường, mái , sàn nhà

‒ Tường 2 lớp : Lớp không khí ở 2 lớp tường bị nung nóng sẽ chuyển độnglên trên và thoát ra ngoài, khi đó luồng không khí mát sẽ lùa vào trong làmkhông khí bên trong sẽ luôn mát.

Hình 7 : Tường 2 lớp

II Cách nhiệt cho phần bao che (mái, tường, nền )

1 Cách nhiệt cho mái

Trong những năm qua, có nhiều cách tiếp cận về các giải pháp cấu tạo mái đãđược nghiên cứu nhằm tận dụng các năng lượng bức xạ mặt trời trên diện tíchmái hoặc giảm lượng nhiệt bức xạ mặt trời truyền qua mái vào không gian nhà

1.1 Ngăn cách bức xạ cho mái

‒ Sử dụng hệ thống thu năng lượng mặt trời và hệ thống quang điện bao phủ

diện tích mái : bằng phương pháp này , các tác hại của bức xạ không chỉđược ngăn không cho tiếp xúc với mái nhà mà còn tận dụng được bức xạmặt trời phục vụ cho mục đích dân sinh

‒ Sử dụng các thảm thực vật, trồng cây trên mái : không những giải quyết

được yêu cầu ngăn cách bức xạ, cách nhiệt cho mái mà còn là lựa chọn khảthi để giải quyết nhiều vấn đề xã hội và môi trường Mái nhà trồng cây giúpgiảm thiểu hiệu ứng “ đảo nhiệt đô thị ” trong khu vực mật độ xây dựngcao và tạo ra một môi trường tự nhiên

‒ Sử dụng mái tôn , mái ngói : phù hợp với công trình dân dụng , độ bền

cao , tiện lợi khi thi công lắp đặt, chi phí phù hợp

Phan Kế An 1781640001

Hình 8.2 : Vườn cây trên mái

Hình 8.3 Mái tôn mái ngói

1.2 Ngăn cách dẫn nhiệt cho mái

‒ Mái cách nhiệt bằng gạch rỗng : Sử dụng gạch rỗng dày 105mm phía trêncần có thêm lớp bê tông nhẹ - bê tông xỉ - dày 105mm và các lớp vật liệucủa mái

‒ Mái cách nhiệt bằng tấm xốp polystyrene : Được coi như là một thay thêcho mái nhà cách nhiệt dạng thông thường cho công trình một tầng haytầng trên cùng của nhà nhiều tầng Mái có lợi ích như chi phí phí nănglượng vòng đời thấp, kháng bão tốt, chi phí bảo trì thấp

‒ Mái cách nhiệt bằng hệ thống chứa nước : Mái có tính ổn định nhiệt cao,khả năng cách nhiệt về mùa hè và mùa đông là như nhau, phù hợp với côngtrình yêu cầu sử dụng điều hòa không khí nhân tạo

Hình 8.4 Chi tiết cách nhiệt bằng gạch rỗngCác lớp vật liệu và đặc tính cách nhiệt của mái gạch rỗng

STT Các lớp vật liệu từ trên

xuống

Chiều dày, m

Hệ số dẫn nhiệt, 

W/(m.K)

Tổng nhiệt trở R o ,

m 2 K/W

Đạt hay không đạt yêu cầu so với quy

chuẩn

1 Gạch lá nem 0,015 0,81

0,640 Ro<1,0 m

2.K/W Không đạt yêu cầu

Tổng nhiệt trở R o ,

m 2 K/W

Đạt hay không đạt yêu cầu so với quy chuẩn

1 Gạch lá nem 0,015 0,81

1,140

Ro > 1,0 m2.K /W

Đạt yêu cầu

2 Vữa lát 0,01 0,93

3 Tấm polystyol 0,03 0,04

4 Vữa xi măng 0,05 0,93

5 Vữa xi măng polymer chống thấm 0,002 0,93

6 Bê tông cốt thép 0,12 1,55

7 Lớp vữa trát trong 0,015 0,93

Hình 8.6 Bể nước cạn trên mái

1.3 Ngăn cách phản xạ bức xạ cho mái

‒ Mai sử dụng vật liệu lá nhôm mỏng bóng : Mái có độ phản xạ cao , có khả

năng phản xạ các bức xạ hồng ngoại

‒ Sử dụng sơn trắng sơn cho mái : Khi ánh sáng Mặt Trời chiếu xuống một

mái nhà màu trắng, phần lớn nó bị phản xạ và truyền ngược lại bầu khíquyển vào không gian

Phan Kế An 1781640001

Hình 8.8 : Mái sơn trắng

1.4 Đối lưu mát cho mái

‒ Mái lợp tôn tạo tầng không khí : Lượng không khí lưu thông qua tầngkhông khí càng nhiều, mái cách nhiệt càng tốt

‒ Mái hai lớp : Hiệu quả giảm tải nhiệt bức xạ mặt trời qua tầng không khi ởgiữa hai lớp mái

Hình 8.9 Mái lợp tôn tạo tầng không khí

2 Cách nhiệt cho tường

Yêu cầu cách nhiệt của tường bao che ngoài nhà ở các hướng khác nhau thìkhác nhau, vì cường độ BXMT chiếu lên chúng khác nhau Ở nước ta lượngBXMT chiếu xuống mặt tường phía Tây, Đông, Tây Nam và Tây Bắc là lớnnhất; ở phía Nam, Tây Nam, Đông Nam và phía Bắc nhỏ hơn Ở phía Tâycường độ BXMT cực đại chiếu lên mặt tường gần như đồng thời với lúc nhiệt

độ không khí ngoài nhà cực đại nên biên độ dao động nhiệt tổng cộng ngoàinhà ở phía tây lớn nhất, rồi đến phía Đông, Tây Bắc, Đông Bắc và cuối cùng là

ở phía Bắc và phía Nam

2.1 Ngăn cách bức xạ cho tường

‒ Cấu tạo các gờ chỉ, ô văng, mái hắt nằm , mái hiên ngang hoặc thẳng đứng

ở trên mặt tường : để tạo bóng râm, hạn chế lượng bức xạ mặt trời chiếutrực tiếp truyền qua tường vào trong nhà

Phan Kế An 1781640001

Hình 9 Ô văng trên mặt tường

2.2 Ngăn cách dẫn nhiệt cho tường

‒ Tường sử dụng cấu tạo bằng gạch lỗ, tường gạch, panen bê tông rỗng ởgiữa: Để cách nhiệt tốt và tỏa nhiệt nhanh, hoặc có thể dùng các vật liệunhẹ cách nhệt tốt như : bông thủy tinh, bê tông bọt, bê tông xỉ, gạch silicátxốp …

Hình 9.1 Cấu tạo tường đôi ( bề dày quy ước 220 mm )

Hình 9.2 Cấu tạo tường Panel

Phan Kế An 1781640001

2.3 Ngăn cách phản xạ bức xạ cho tường

‒ Sử dụng sơn trắng, sơn phản quang hoặc ốp vật liệu có màu sáng : Có khảnăng phản xạ bức xạ mặt trời tốt Các mặt tường gồ ghề sẽ tỏa nhiệt nhanhhơn tường phẳng, sẽ chóng nguội và giảm bớt nung nóng phòng sau khimặt trời lặn

‒ Sử dụng tường một lớp cấu tạo bằng kính , kính có dán lớp film cáchnhiệt , tường kính hai lớp : Có khả năng phản xạ bức xạ mặt trời tốt, bêncạnh đó biến đổi và công trình hấp thụ năng lượng từ bên ngoài Đối vớitường hailớp có thêm khả năng chống gió, chống ồn

Hình 9.4 Kính có dán lớp film cách nhiệt

2.4 Đối lưu mát cho tường

‒ Sử dụng tường hai lớp : có tác dụng cách nhiệt BXMT rất tốt vì có tầngkhông khí thông thoáng ở giữa để thông gió Tầng không khí ở giữa tườngthông gió có tính cách nhiệt tốt và thải nhiệt nhanh Tường sẽ chóng nguội

và giảm bớt nung nóng phòng sau khi mặt trời lặn, và vấn đề chống thấmcũng tốt hơn

Phan Kế An 1781640001

‒ Nâng nhiệt độ bề mặt nền nhà cao hơn nhiệt độ điểm sương của không khí

3.3 Cấu tạo của nền nhà chống nồm

Để nền nhà chống nồm tốt, có thể dùng các giải pháp cấu tạo nền nhà hợp lýbằng cách sử dụng các tính năng kỹ thuật tự nhiên của vật liệu xây dựng vớichiều dày hợp lý, giải quyết kỹ thuật cách nhiệt nhằm nâng cao nhiệt độ mặtnền cao hơn nhiệt độ điểm sương của không khí một cách nhanh chóng

Nền nhà chống nồm có các lớp cấu tạo cơ bản như sau :

‒ Lớp 1: là mặt sàn thông thường có yêu cầu thẩm mỹ, độ bền và chông màimòn cao Lớp này thường có độ chắc đặc và quán tính nhiệt lớn, độ dàycủa chúng nên chọn càng nhỏ càng tốt Các vật liệu phù hợp cho lớp 1 làgạch men sứ có độ dày  7mm, vật liệu granit, gạch gốm nung dày 10mm, vật liệu composit dày  7mm, gỗ packet hoặc ván dày  20mm

‒ Lớp 2: là lớp chống thấm nước cho vật liệu cách nhiệt trong quá trình thicông và sử dụng sàn

‒ Lớp 3: là lớp cách nhiệt cơ bản, có quán tính nhiệt thấp Cần chọn vật liệucho lớp này vừa có sức chịu tải cho sàn, vừa có đủ khả năng cách nhiệt.Vật liệu phù hợp có thể là các loại gốm bọt có  = 400 ÷ 700 kg/m3,polystirol cường độ cao có  = 30 ÷ 60 kg/m3, tấm đôlômit có  < 500kg/m3 … có cường độ chịu nén Rn ≥ 20 daN/cm2

‒ Lớp 4: là lớp ngăn nước mao dẫn từ đất nền lên để bảo vệ lớp cách nhiệtkhông bị ẩm Để làm lớp này có thể sử dụng các loại vật liệu cuốn như giấybittum, sơn bittum cao su,…

‒ Lớp 5: là lớp bê tông lót hoặc bê tông gạch vỡ có cấu tạo tương tự như cácloại sàn thông thường nhằm tăng độ cứng của nền

3.4 Một số mẫu nền nhà chống nồm

Phan Kế An 1781640001