SẢN XUẤT CÁC TẤM LÀM TRẦN CÁCH NHIỆT TỪ PHẾ PHẨM NÔNG NGHIỆP Võ Chí Chính Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng Tóm tắt: Bài báo này giới thiệu các kết quả nghiên cứu, chế tạo,
Trang 1SẢN XUẤT CÁC TẤM LÀM TRẦN CÁCH NHIỆT
TỪ PHẾ PHẨM NÔNG NGHIỆP
Võ Chí Chính
Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng
Tóm tắt: Bài báo này giới thiệu các kết quả nghiên cứu, chế tạo, thử nghiệm và triển khai ứng
dụng các tấm panel cách nhiệt được sản xuất từ các phế phẩm nông nghiệp, lần đầu tiên nghiên cứu thành công tại Việt Nam Các kết quả nghiên cứu cho thấy, các panel được chế tạo từ các phế phẩm nông nghiệp có nhiều ưu điểm nổi bật và sử dụng làm trần nhà các công trình công nghiệp rất phù hợp Công trình nghiên cứu đã được các đài truyền hình trung ương và địa phương cũng như báo chí đánh giá cao
1 ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 Sự cần thiết giải quyết vấn đề đầu ra của các phế phẩm nông nghiệp
Việt Nam là nước nông nghiệp, hằng năm thải ra hàng chục triệu tấn các chất phế thải nông nghiệp như: trấu, rơm rạ, bã mía, xơ dừa, cây chuối, cây ngô, vỏ đậu các loại vv Đã có nhiều công trình nghiên cứu sử dụng nguồn nguyên liệu này và từ lâu đã được sử dụng để làm chất đốt, xe sợi, làm đồ thủ công mỹ nghệ, làm phân bón, trồng nấm, trồng hoa phong lan, lọc nước vv Tuy nhiên, việc sử dụng chỉ chiếm một tỷ lệ nhỏ, phần lớn các phế phẩm còn lại bị vứt bỏ gây ra tình trạng ô nhiễm dưới hai hình thức chủ yếu:
- Vứt thải bừa bãi gây ô nhiễm môi trường ở các kênh rạch, bờ mương, đường làng rất nghiêm trọng ở Nam Bộ và các vùng quê
- Đốt cháy làm phát thải khí CO2 ra môi trường, khói lan tràn khắp nơi ảnh hưởng đến cuộc sống của nhân dân
Hình 1: Vứt bỏ bừa bãi bên sông và đốt cháy gây ô nhiễm
Đứng trước tình trạng đó, ngày 13 tháng 7 năm 2011, Phó Thủ tướng Hoàng Trung Hải
đã giao Bộ Tài nguyên và Môi trường khẩn trương nghiên cứu, đề xuất biện pháp xử lý rơm rạ, tránh tình trạng đốt làm ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe nhân dân [2]
1.2 Nhu cầu về vật liệu làm trần chống nóng
Trang 2Từ lâu người ta đã sử dụng nhiều loại vật liệu khác nhau để làm trần, song công dụng chủ yếu là để trang trí và che chắn các hệ thống thiết bị bên trên trần, còn vai trò chống nóng không phải là yếu tố quan trọng nhất Vì vậy các vật liệu này chỉ hướng đến mục đích trang trí là chủ yếu Chúng ta hãy điểm qua một số vật liệu đó
- Trần thạch cao: Trần thạch cao chỉ thích hợp cho nhà dân dụng, nhược điểm lớn nhất
của trần thạch cao là không chịu được ẩm ướt, khi thấm nước là trần sẽ hỏng ngay Ở nơi có nhiều xung động trần có thể bị hỏng Không thể sử dụng cho các đối tượng nhà xưởng
- Trần nhựa: Chỉ có tác dụng ngăn nhiệt bức xạ trực tiếp qua mái tôn, không có khả
năng ngăn cản dẫn nhiệt do trần khá mỏng Nhược điểm lớn nhất của trần nhựa là khi bị nhiệt bức xạ từ mái tôn xuống quá nóng sẽ nhanh chóng lão hóa, sẽ khô giòn và chóng hỏng Ngoài ra trần nhựa cũng rất dễ cháy và dễ bị hư hại dưới tác dụng của ngoại lực
- Trần nhôm: Giá thành cao và không có khả năng chống nóng vì nó có dạng lưới chủ
yếu để trang trí và che chắn các phần bên trên, nó dẫn nhiệt tốt, không thể làm trần các nhà xưởng, kho tàng, nhà máy vv
Các loại vật liệu này nói chung là chỉ phù hợp với nhà ở, các công trình dân dụng, còn đối với các nhà xưởng, xí nghiệp, nhà máy, nhà hàng, vv thì không phù hợp
Từ những lý do trên đây, chúng tôi đã nghiên cứu sử dụng các phế phẩm nông nghiệp để làm các tấm trần cách nhiệt có khả năng cách nhiệt tốt, không bị lão hóa dưới sức nóng bức xạ từ mái xuống lâu ngày, vừa có màu sắc đẹp, vv
2 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CÁC TẤM PANEL LÀM TRẦN CHỐNG NÓNG
2.1 Thiết bị ép panel
Để sản xuất các tấm panel cách nhiệt, chúng tôi đã chế tạo hệ thống máy ép cơ khí đơn giản Máy ép hoạt động bằng cách quay tay, sản xuất các tấm panel kích thước chuẩn 600 x 600 (mm), độ dày có thể điều chỉnh tùy ý Cơ cấu ép cơ khí cho phép có thể nén các loại vật liệu với
độ nén phù hợp nhằm đảm bảo độ bền cơ tính của panel Ngoài ra máy cho phép có thể tháo dỡ
dễ dàng các tấm panel thành phẩm nhờ hệ thống đòn bẩy (hình 2)
Trang 3Hình 3: Phối trộn nguyên liệu
Hình 2: Máy ép panel
2.2 Qui trình sản xuất
Qua nghiên cứu và thử nghiệm, chúng tôi đã xây dựng qui trình sản xuất cho từng loại panel khác nhau Các bước chủ yếu bao gồm:
- Chọn nguyên liệu: Nguyên liệu được lựa chọn phải đảm bảo còn tốt, cơ tính đảm bảo,
màu sắc đồng đều và đẹp Không được chọn các loại nguyên liệu đã ngả màu, bị nấm mốc, bắt đầu bị mục hay dính bẩn
- Phơi khô nguyên liệu: Phơi khô nguyên liệu nhằm đảm bảo các sản phẩm sau này
không bị lên nấm mốc, không bị ngả màu và quan trọng nhất là đảm bảo tính chất cách nhiệt tốt
theo kích cỡ nhất định để sản xuất panel
- Phối trộn keo với nguyên liệu: Keo kết
dính, giữ màu sắc tự nhiên lâu dài cho sản
phẩm, không thấm nước, đảm bảo panel
panel khác nhau Công tác phối trộn là vô cùng quan trọng, sao cho keo phối trộn nguyên liệu đồng đều, khi toàn bộ khối nguyên liệu đã hòa trộn keo đều là đạt yêu cầu
- Chuẩn bị ép: Trong khi đang phối trộn keo với nguyên liệu, chúng tôi đồng thời phải
chuẩn bị khuôn để ép, vật liệu lót chống dính vv…
Trang 4- Cho nguyên liệu vào máy ép và ép panel: Nguyên liệu được đưa vào máy ép và phân
bố đồng đều trong khuôn Khi nguyên liệu đã phân bố đều thì tiến hành ép Việc ép thực hiện với tốc độ trung bình, không vội vàng để tấm ép chuyển động đều, không lệch tâm, đảm bảo phẳng đẹp và độ dày đồng đều Sau khi ép đến độ dày nhất định thì dừng, chốt máy cố định và đợi nguyên liệu khô cứng khoảng 15-30 phút tùy thuộc loại panel và độ dày mỏng khác nhau
- Tháo dỡ panel: Sau khi panel đã khô cứng, chúng tôi tiến hành tháo dỡ panel Xoay cần
ép ngược lại đồng thời nhấn cơ cấu đẩy panel lên Như vậy đảm bảo tấm panel chuyển động lên cùng một lúc với bề mặt ép, tránh được hiện tượng panel bị hỏng do ma sát vào thành khuôn ép
- Phơi khô panel thành phẩm: Panel thành phẩm sau khi tháo ra khỏi khuôn đã đạt độ
cứng cần thiết, nhưng chưa hoàn toàn khô cứng 100%, cần phải phơi khô trong vòng 8 tiếng nữa mới khô và cứng hoàn toàn
2.3 Sản phẩm panel
Chúng tôi đã tiến hành chế tạo các loại panel nguyên liệu khác nhau như trấu, bã mía, bào
gỗ, xơ dừa, vỏ lạc vv…
Hình 4: Panel thành phẩm
Trên hình 4 là các loại panel khác nhau do chúng tôi sản xuất chuẩn bị kiểm tra đánh giá
và triển khai lắp đặt
2.4 Triển khai ứng dụng
Chúng tôi lựa chọn Công ty TNHH Quốc Hoa tại số 2 & 4 Nguyễn Văn Thoại, Quận Ngũ Hành Sơn – TP Đà Nẵng để triển khai lắp đặt Đây là vị trí thuận lợi do nằm ở ngã tư của các giao lộ lớn Phòng triển khai là Phòng giao dịch của Công ty, có diện tích 30m2, mái nhà bằng tôn Trước khi triển khai phòng giao dịch sử dụng trần nhựa, rất nóng, điều kiện làm việc rất khó khăn
Trang 5Hình 6: Mô hình thí nghiệm
Hình 5: Triển khai tại công ty TNHH Quốc Hoa
(02 & 04 – Nguyễn Văn Thoại – Quận Ngũ Hành Sơn – Đà Nẵng)
Qua thực tế triển khai ứng dụng, chúng tôi nhận thấy :
- Nhiệt bức xạ từ mái nhà đều đã được ngăn gần như toàn bộ, nhiệt độ phòng mát hơn rất nhiều
- Trần có màu sắc tự nhiên rất đẹp, hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu về thẩm mỹ cho các công trình sang trọng, như nhà khách, văn phòng, nhà hàng vv
- Với khung nhôm bình thường, hoàn toàn đáp ứng tải trọng của panel, không có hiện tượng uốn võng trần Khi mưa bão, độ nặng thích hợp của panel đảm bảo cho nó giữ chắc chắn bên trong khung nhôm
- Các tấm panel khi lợp lên trần, không có hiện tượng uốn võng, kể cả các panel bị thấm ướt do trời mưa
- Panel không thu hút côn trùng phá hoại, đây là điều chúng tôi khá lo lắng
3 KIỂM TRA, ĐÁNH GIÁ CÁC TÍNH CHẤT CỦA PANEL THÀNH PHẨM
3.1 Đánh giá khả năng cách nhiệt của panel
Mô tả thí nghiệm
liệu được đặc trưng bằng hệ số dẫn nhiệt
vật liệu cách nhiệt
Trang 6các mặt là 600x600mm, ở giữa có một bóng đèn công suất 200W Dùng các nhiệt kế điện tử đo nhiệt độ các mặt trong và ngoài của các tấm panel
Xác định hệ số dẫn nhiệt
Khi thời gian đủ lớn để hệ ổn định, ta có phương trình cân bằng nhiệt :
Q = U.I = QB + QT + QD (1)
QB – Dòng nhiệt truyền qua các mặt bên của panel, W :
) t t ( F 4
2 w B 1 w
QT – Dòng nhiệt truyền qua các mặt trên của panel, W;
) t t ( F
2 w T 1 w
QD – Dòng nhiệt truyền qua các mặt dưới của panel, W;
) t t ( F
QD Dw1 Dw2
Các chỉ số “w1”, “w2“ tương ứng mặt trong và mặt ngoài Các chỉ số “B”, “T” và “D” tương ứng các mặt bên, mặt trên và mặt dưới
U [V], I [A] - Điện áp và cường độ dòng điện qua đèn
- hệ số dẫn nhiệt của panel, W/m.K ;
- Chiều dày panel, m ;
Từ đó suy ra :
) t t ( ) t t ( ) t t (
4
Q
2 W D 1 W T
2 W T 1 W B
2 W B 1
Kết quả thí nghiệm và tính toán
Bảng 1: Kết quả xác định hệ số dẫn nhiệt các loại panel, W/m.K
So sánh với hệ số dẫn nhiệt và khối lượng riêng của các loại panel với các loại vật liệu cách nhiệt khác, chúng tôi nhận thấy khả năng cách nhiệt của nó tốt hơn hầu hết các loại vật liệu
Về khối lượng, nó chỉ nặng hơn bông thủy tinh
Trang 7Bảng 2: So sánh các tinh chất của panel với các vật liệu khác
Thông số Đitômit Bông thủy
, W/m.K 0,110,17 0,0350,174 0,090,26 0,25 0,0980,197
3.2 Thử nghiệm và kiểm tra các tính chất khác
a- Kiểm tra độ bền màu: Để kiểm tra độ bền màu, nhất định phải có thời gian kiểm
chứng Qua kiểm tra các tấm panel sản xuất từ tháng 4 năm 2010 đến nay chúng tôi nhận thấy màu sắc vẫn còn giữ nguyên không thay đổi Sở dĩ như vậy là do chúng tôi sử dụng nguyên liệu khô, bền màu và nhờ lớp keo đặc biệt trộn vào nguyên liệu trước khi ép khuôn Cũng chính nhờ lớp keo này các loại nấm mốc không có điều kiện phát triển trên panel
b- Khả năng thấm nước và phân rã khi nhúng nước:
Do các tấm panel được ép xốp từ các phế phẩm nông nghiệp nên nó có tính hút nước Tuy nhiên nhờ lớp keo, khả năng thấm ướt bị hạn chế rất nhiều Mặt khác cũng nhờ lớp keo đó các tấm panel không bị phân rã và mềm nhũn khi thấm nước Đây là một tính chất rất quan trọng khi sử dụng làm trần các nhà xưởng và công trình xây dựng
c- Kiểm tra độ bền cơ tính:
Chúng tôi đã tiến hành chế tạo panel theo qui trình kỹ thuật đặc biệt: độ nén chặt, lượng chất keo dính kết, thời gian ép khuôn, độ dày panel vv…Tất cả các yếu tố đó đã được chúng tôi chế tạo thử nghiệm và kiểm tra thực tế nhiều lần, tiến hành thay đổi nồng độ hóa chất hợp lý để đạt được độ bền cần thiết, không gãy vụn Độ bền của sản phẩm được kiểm tra bằng cảm quan sau khi chế tạo và triển khai thực tế là rất tốt
d- Kiểm tra khả năng bắt lửa:
Chúng tôi đã thử nghiệm đốt các tấm panel này và nhận thấy pannel rất khó tự bắt lửa, không cháy ngầm do nó đã được nén với độ nén cần thiết
4 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ VÀ KỸ THUẬT
4.1 Đánh giá hiệu quả kinh tế
Trên cơ sở các vật tư chế tạo panel (nguyên liệu, keo dính, axit, nhân công, khấu hao thiết bị) chúng tôi xác định được giá thành của 1m2
panel thành phẩm do chúng tôi sản xuất là
175.000 đồng/m 2
Nếu so sánh với các loại vật liệu làm trần khác thì rẻ hơn trần thạch cao và
trần nhôm nhiều Riêng trần nhựa tuy rẻ nhưng có nhiều nhược điểm như đã phân tích
Bảng 3: Đơn giá trung bình của các loại vật liệu làm trần [3,4,5]
220.000 đồng/m2
300.000 – 700.000 đồng/m2 21.000 đồng/m2
Trang 84.2 Tính năng kỹ thuật
Với các loại trần truyền thống chúng tôi nhận thấy, các loại trần đó không thích hợp cho các công trình công nghiệp
Ngược lại, các tấm panel do chúng tôi chế tạo có thể sử dụng tốt cho các nhà xưởng, nhà máy, kho tàng, nhà hàng do: chúng có tính chất cách nhiệt tốt, không bị lão hóa dưới tác dụng của nhiệt bức xạ cao từ các mái tôn, không bị hư hỏng khi ẩm ướt, hay các rung động Ngoài ra
nó vẫn có thể sử dụng tốt cho các công trình dân dụng như nhà ở, công sở vv do màu sắc đẹp,
bề mặt bóng nhẵn
5 KẾT LUẬN
Qua nghiên cứu, sản xuất thử nghiệm các tấm panel cách nhiệt từ các phế phẩm nông nghiệp, chúng tôi rút ra các kết luận sau đây:
a Các tấm panel được sản xuất có tính cách nhiệt tốt, đáp ứng tốt nhu cầu chống nóng cho hầu hết các loại công trình xây dựng tại Việt Nam
b Các tấm panel có hình thức đẹp, màu sắc hấp dẫn, sử dụng nguyên liệu thân thiện với môi trường, gần gũi con người Việt Nam, góp phần bảo vệ môi trường, tăng nguồn thu cho bà con nông dân, sản xuất chế tạo dễ dàng
c Chúng rất bền màu, không bị lão hóa dưới nhiệt độ cao, độ bền cơ tính đảm bảo, ít thấm nước, không trương phồng và gãy vụn khi ngấm nước
d Khối lượng tương đối nhẹ, khó bắt lửa, giá thành vừa phải
e Sản xuất các tấm panel cách nhiệt từ các phế phẩm nông nghiệp là một hướng đi phù hợp nhằm giải quyết tình trạng ô nhiễm ở nông thôn, đồng thời tạo ra loại vật liệu phù hợp cho các công trình công nghiệp
f Trong quá trình sản xuất, chúng tôi có sử dụng các hóa chất kết dính Đây là các loại hóa chất được phép sử dụng, tỷ lệ hòa trộn khá ít, các hóa chất khi sử dụng hoàn toàn kết dính trong panel không vương vãi ra môi trường, nên có thể nói là hoàn toàn không ảnh hưởng gì đến môi trường xung quanh
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Sách tham khảo
[1] Đặng Quốc Phú, Trần Thế Sơn, Trần Văn Phú (1999), Truyền nhiệt, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội
Website
[2] http://vnexpress.net/gl/xa-hoi/2011/07/pho-thu-tuong-chi-dao-nghien-cuu-bien-phap-xu-ly-rom-ra/
[3] http://thachcaotuyetnhung.com
[4] http://aluking.vn
[5] http://www.nhuadonga.com.vn
Trang 9MANUFACTURING INSULATED CEILING PANELS
FROM AGRICULTURAL WASTE
Vo Chi Chinh
Technology University of Da Nang
Abtract: This article introduces the results of researching, manufacturing, testing and application
of insulation panels produced from agricultural waste, first in Vietnam successfully studied The results showed that the insulation panel is made from agricultural waste has many advantages and when used as the ceiling of the industrial plants are suitable This work appreciated by the state, local television stations and newspapers