Sau khi thực hiện các thí nghiệm dựa trên các tiêu chuẩn phù hợp cho vật liệu tấm xơ thủy tinh cách nhiệt, học viên đã xác định được các đặc điểm cấu tạo của tấm xơ như sau:
- Tấm vật liệu nghiên cứu có cấu trúc xếp lớp và dễ dàng bóc tách lớp. - Sự phân bố xơ trong tấm xơ một cách ngẫu nhiên không theo quy luật.
Khoảng cách giữa các xơ tạo nên độ rỗng cho tấm xơ thủy tinh. Độ rỗng của tấm xơ tương đối lớn 95,02% - 98,76%.
- Các xơ trong tấm vật liệu được liên kết bằng cách hạt keo rất nhỏ, các hạt phân bố không đồng đều và mật độ thấp.
- Đường kính trung bình của xơ trong khoảng 7 - 10µm. Tiết diện của xơ tròn đều và đặc.
- Độ dày trung bình là 49,2mm, sai số so với nhà sản xuất công bố nằm trong khoảng -0,9 đến - 2,6 %.
- Khối lượng thể tích trung bình của tấm xơ là 31,37kg/m3, sai lệch so với khối lượng thể tích cung cấp là -1,96%.
- Khối lượng riêng của tấm xơ là 2,52 g/cm3.
Hệ số dẫn nhiệt của tấm xơ mẫu trong phạm vi khối lượng thể tích là 31,37 - 125,48kg/m3 đã được nghiên cứu. Trong đó, ở khoảng khối lượng thể tích của tấm vật liệu là 31,37 - 62,74kg/m3 hệ số dẫn nhiệt giảm nghịch biến từ 0,0443W/m.K xuống còn 0,0375W/m.K. Ở khoảng khối lượng thể tích 62,74 - 94,11kg/m3 hệ số dẫn nhiệt lại tăng đồng biến từ 0,0375W/m.K lên 0,0382W/m.K. Trong khoảng gia tăng khối lượng thể tích 94,11 - 125,48kg/m3
thì hệ số dẫn nhiệt tăng với tốc độ nhanh hơn trước từ 0,0382 W/m.K lên 0,0404W/m.K.
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B 85 Quan hệ của hệ số dẫn nhiệt và khối lượng thể tích tuân theo quy luật như các nghiên cứu trước. Ở đây, sự thay đổi tăng giảm của hệ số dẫn nhiệt do ảnh hưởng của các thành phần truyền nhiệt: truyền nhiệt bức xạ và dẫn nhiệt.
Như vậy, trong điều kiện chống nóng mùa hè ở Việt Nam (nhiệt độ ngoài trời 40 - 50oC, trong nhà 24 - 27oC) thì để đạt hiệu quả trong việc chống nóng tốt nhất thì nên sử dụng tấm xơ thủy tinh có khối lượng trong khoảng 60-80 kg/m3 vì hệ số cách nhiệt cao.
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B 86
KẾT LUẬN CỦA LUẬN VĂN
Vật liệu cách nhiệt đã và đang trở thành một trong số các loại vật liệu không thể thiếu trong ngành xây dựng. Bởi vì các lợi ích của vật liệu cách nhiệt trong việc tiết kiệm năng lượng, bảo vệ con người, giảm khí thải nhà kính, điều khiển quá trình, cách âm...nên việc nghiên cứu và phát triển hơn nữa về vật liệu cách nhiệt là rất cần thiết. Hiện nay, do ưu điểm nổi trội nên vật liệu cách nhiệt từ xơ sợi vô cơ được sử dụng nhiều hơn cả. Trong đó xơ sợi thủy tinh có hệ số cách nhiệt khá cao, chi phí sản xuất rẻ, có các đặc tính phù hợp với điều kiện khí hậu nóng ẩm ở Việt Nam và có tính chống cháy cao nên luận văn đã chọn tấm xơ thủy tinh cách nhiệt để làm đối tượng nghiên cứu.
Luận văn gồm 3 phần chính. Phần tổng quan nhằm khái quát một phần kiến thức về truyền nhiệt, cách nhiệt, các vật liệu cách nhiệt, các hình thức truyền nhiệt qua vật liệu cách nhiệt dạng xơ và các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số dẫn nhiệt. Phần hai của luận văn tập trung vào phần thực nghiệm: phương pháp nghiên cứu, phương pháp và quy trình thí nghiệm, chuẩn bị các thiết bị thí nghiệm, chuẩn bị mẫu. Phần cuối của luận văn đã công bố các số liệu thí nghiệm, bàn luận các kết quả đó để đưa ra kết quả cuối cùng của nghiên cứu.
Nghiên cứu đã góp phần chứng minh quy luật thay đổi hệ số dẫn nhiệt theo khối lượng thể tích giống như các nghiên cứu trước. Sự thay đổi của hệ số dẫn nhiệt theo khối lượng thể tích tuân theo quy luật: Khi tấm xơ thủy tinh có khối lượng thể tích thấp 31,37 - 62,74kg/m3 và do ảnh hưởng của bức xạ nhiệt nên trong phạm vi này thì hệ số dẫn nhiệt sẽ giảm khi khối lượng thể tích tăng; khi giá trị khối lượng thể tích vượt qua giá trị tối ưu 62,74kg/m3 quy luật lại ngược lại, lúc này sự ảnh hưởng của dẫn nhiệt dần chiếm ưu thế hơn so với bức xạ nhiệt nên hệ số dẫn nhiệt lại tăng khi khối lượng thể tích tiếp tục tăng 94,11-125,48kg/m3.
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B 87 Từ các hình ảnh SEM đã cho thấy đặc tính của tấm xơ thủy tinh đó là có độ rỗng rất cao, cấu trúc các màng xơ xếp lớp dễ dàng tách lớp, xơ phân bố ngẫu nhiên không theo hướng nhất định, liên kết giữa các xơ trong tấm xơ là do các hạt keo, đường kính xơ nhỏ dao động trong khoảng 7-10µm, xơ có cấu trúc đặc và tròn đều.
Tấm xơ nghiên cứu trong luận văn có hệ số dẫn nhiệt 0,0375 - 0,0443 W/m.K thấp hơn 0,157W/m.K nên phù hợp cho ứng dụng làm tấm vật liệu cách nhiệt chống nóng. Trong quá trình sử dụng tấm xơ thủy tinh làm vật liệu cách nhiệt nên chọn tấm xơ có đường kính càng nhỏ càng tốt, độ rỗng 97 - 98 %, khối lượng thể tích 62,74kg/m3. Tuy nhiên thực tế các nhà sản xuất chỉ cung cấp các tấm xơ có khối lượng thể tích 10kg/m3, 12kg/m3, 24kg/m, 32/m3, 64kg/m3….nên người sử dụng có thể chọn mua tấm thủy tinh cách nhiệt có khối lượng thể tích 64kg/m3 vẫn có thể đáp ứng tốt nhất cho khả năng cách nhiệt của vật liệu.
Trong luận văn đã tìm hiểu một số ảnh hưởng đến độ dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt dạng xơ ngoài khối lượng thể tích và độ rỗng như: độ ẩm và nhiệt độ, đường kính xơ và cấu trúc xơ, sự phân bố xơ. Trong tương lai nên tiếp tục nghiên cứu mối quan hệ của các yếu tố đó đến sự truyền nhiệt của tấm xơ thủy tinh. Tấm xơ thủy tinh trong luận văn được sử dụng trong xây dựng nhưng được lồng ghép giữa các bộ phận khác nên luận văn không nghiên cứu tính chất cơ học của vật liệu. Tuy nhiên xơ thủy tinh để làm vật liệu cách nhiệt có rất nhiều hình dạng khác như cuộn, dạng rời..nên do đó tiếp tục nghiên cứu thêm tính chất cơ học ảnh hưởng đến sự truyền nhiệt.
Với nghiên cứu này, hy vọng góp phần vào nguồn thông tin về vật liệu cách nhiệt từ xơ vô cơ nói chung và xơ thủy tinh nói riêng. Từ đó có thể sản xuất vật liệu cách nhiệt từ xơ thủy tinh ở Việt Nam một cách quy mô và có chất lượng.
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B 88
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Bốn, Hoàng Ngọc Đồng (1999), Kỹ thuật nhiệt, Nhà xuất bản giáo dục. 2. Nguyễn Văn Lân (2004), Vật liệu dệt, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh.
3. Nguyễn Văn Lân (2003), Xử lý thống kê số liệu thực nghiệm và những ví dụ ứng
dụng trong ngành dệt may, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh.
4. Phùng Văn Lự (2006), Giáo trình Vật liệu xây dựng, Nhà xuất bản giáo dục. 5. Ngô Xuân Quảng (2000), Những tính chất chủ yếu của Vật liệu xây dựng, Vật
liệu xây dựng, Phạm Duy Hữu, Nhà xuất bản Giao thông vận tải.
6. Nguyễn Như Quý (2010), Công nghệ vật liệu cách nhiệt, Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội.
7. Lý Ngọc Minh, Quá trình truyền nhiệt và thiết bị, Đại học Công Nghiệp TP. Hồ Chí Minh.
8. Lê Anh Sơn, Bài giảng môn Truyền nhiệt, Bộ môn kỹ thuật điện, Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội.
9. Nguyễn Hữu Thao, Huỳnh Trung Tài (2010), Nghiên cứu sử dụng các tấm phế phẩm nông nghiệp để chế tạo tấm panel cách nhiệt sử dụng trong dân dụng và công
nghiệp, Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng.
10. Nguyễn Văn Thái. Công nghệ vật liệu, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật. 11. Nguyễn Đăng Thịnh, Bài giảng phần nhiệt, chương 2 truyền nhiệt ổn định. 12. Hoàng Đình Tín, Bùi Hải (2004), Nhiệt động học kỹ thuật và Truyền nhiệt, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh.
13. Hà Anh Tùng (2009) Tài liệu giảng dạy Truyền nhiệt, Đại Học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh.
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B 89 14. Handbook, Thermal insulation, 2001, AAAMSA
15. Anastasios Karamanos, Agis Papadopoulos, Dimitrios Anastasellos, Heat transfer phenomena in fibrous insulating materials, Laboratory of Heat Transfer and Environmental Engineering, Department of Mechanical Engineering Aristotle University Thessaloniki, GR-54124 Thessaloniki, GREECE.
16. Andy Sutton and Daniel Black, BRE Peter Walker, University of Bath (2011),
Natural Fiber Insulation – An introduction to low-impact building materials, ISBN
978-1-84806-229-0, ISBN 978-1-84806-224-5 (5-part set).
17. Baillis, Dominique, Highly porous isotropic and ansiotropi fibrous materials, http://www.thermopedia.com/de/content/171/?tid=110&sn=.
18. Dávid Bozsaky (2010), The historical development of thermal insulation materials, Periodica Polytechnica 2010.
19. F. Ochs, H. Müller-Steinhagen (2005), Temperature and Moisture Dependence
of the Thermal Conductivity of Insulation Materials, NATO Advanced Study
Institute on Thermal Energy Storage for Sustainable Energy Consumption (TESSEC), Izmir, Cesme.
20. Gibson, P., Laboratory Evaluation of Two New High-Performance Polyester
Batting Insulation Materials, Natick Technical Report/TR-90/030, 1990. (không có
file)
21. Guru S. Kochhar, Ph.D., K. Manohar, Effect or moisture on thermal conductivity of fiberous biological insulating materials.
22. Häussler K, Schlegel E, 1995: Calciumsilcat-Wärmedämmstoffe. Freiberger Forschungshefte, A834 10 – 14
23. Hervé (2010), High performance thermal insulating materials, CSTB le futur en construction.
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B 90 24. Imad Qashou, Hooman Vahedi Tafreshi, Behnam Pourdeyhimi (2009), An
Investigation of the Radiative Heat Transfer through Nonwoven Fibrous Materials,
Journal of Engineered Fibers and Fabrics Volume 4, Issue 1 – 2009.
25. Jingjing Sun*, Zijun Hu, Jiejie Zhou, Xiaoyan Wang, Chencheng Sun, “Thermal Properties of Highly Porous Fibrous Ceramics”, Proceedings of the 5th International Conference on Porous Media and its Applications in Science and
Engineering, June 22-27, 2014, Kona, Hawaii.
26. Jiri Zach and Jitka Hroudova (2010), Utilization of Technical Hemp for
Thermal Insulating Materials Production, Veverí 95, 602 00 Brno , Czech
Republic.
27. Jiří Zach, Jiří Brožovský, Jitka Hroudová (2010), Research and Development of Thermal-Insulating Materials Based on Natural Fibres, The 10th International Conference, Vilnius, Lithuania.
28. J. Zach, J. Hroudova, J. Brozovsky, Study of Hydrothermal Behavior of
ThermalInsulating Materials Based On Natural Fibers, World Academy of Science,
Engineering and Technology International Journal of Civil, Structural, Construction and Architectural Engineering Vol:8, No:9, 2014.
29. J. Hroudova, J. Zach (2014), Acoustic and Thermal Insulating Materials Based On Natural Fibres Used in Floor Construction, International Journal of Civil, Architectural, Structural and Construction Engineering Vol:8 No:11, 2014.
30. Jolanta Vejeliene, Albinas Gailius, Sigitas Vejelis, Saulius Vaitkus, Giedrius Balciunas (2011), Development of thermal insulation from local agricultural waste, The 8th International Conference May 19–20, 2011, Vilnius, Lithuania.
31. Jorge Martinez-Garcia, Leonid Braginsky,Valery Shklover1 and John W. Lawson, Correlation function approach for estimating thermal conductivity in highly porous fibrous materials, Laboratory of Crystalography, Department of Materials, ETH Z¨urich, 8093 Z¨urich, Switzerland.
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B 91 32. Kamran Daryabeigi, Heatconduction within fibrous thermal insulation, NASA- LARC.
33. Krishpersad Manohar (2012), Renewable Building Thermal Insulation – Oil
Palm Fibre, International Journal of Engineering and Technology Volume 2 No. 3,
March, 2012.
34. Krishpersad Manohar (2012), Experimental Investigation of Building Thermal Insulation from Agricultural By-products, British Journal of Applied Science & Technology 2(3): 227-239, 2012.
35. Krishpersad Manohar* and Gurmohan S. Kochhar (2011), Experimental investigation of the influence of air conduction on heat transfer across fibrous materials, Journal of Mechanical Engineering Research Vol. 3(9),pp. 319-324, 21 September, 2011.
36. Laimutis STEPONAITIS, Sigitas VĖJELIS, Saulius VAITKUS (2012),
Analysis of Structure and Deformation Mechanisms of Mineral Wool Slabs under
Compression, ISSN 1392–1320 MATERIALS SCIENCE (MEDŽIAGOTYRA).
Vol. 18, No. 2. 2012.
37. Lawrence T.Knab, David R.Jenkins , and Robert G.Mathey, The effect of moisture on the thermal conductance of roofing systems.
38. Markus Spinnler, Edgar R. F. Winter, Raymond Viskanta, Thomas Sattelmayer,
Theoretical Studies of High Temperature Multilayer Thermal Insulations Using
Radiation Scaling, Proceedings of Eurotherm 73 on Computational Thermal
Radiation in Participating Media, Mons, Belgium, 15-17 April 2003 (không có file) 39. Peter Matiasovsky, Dr.Ing.,and Olga Koronthalyova, PhD., Analysis and modelling of effective thermal conductivity of dry porous building materials, Institute of Construction and Architecture, Slovak Academy of Sciences.
40. Phillip W. Gibson, Ph.D., Calvin Lee, Ph.D. , Frank Ko, Ph.D., Darrell Reneker, Ph.D., Application of Nanofiber Technology to Nonwoven Thermal Insulation, U.S. Army Natick Soldier Center, Natick, Massachusetts USA.
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B 92 41. R. Wulf, G. Barth, U. Gross (2005), Intercomparison of Insulation Thermal
Conductivities Measured by Various Methods, 17th European Conference on
Thermophysical Properties, September 5-8, 2005, Bratislava.
42. Stark, C., and Fricke, J., “Improved Heat-Transfer Models for Fibrous Insulations,” International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 36, No. 3, 1993, pp. 617-625.
43. Zach, J., Special insulation, Study syllabus, Brno University of Technology, Faculty of civil engineering, Brno 2006, Czech Republic (không có file)
44. Samir Roy , Michael Junk and S. Sundar, Understanding the Porosity Dependence of Heat Flux Through Glass Fiber Insulation
45. http://vi.wikipedia.org/wiki/Trao_%C4%91%E1%BB%95i_nhi%E1%BB%87. 46. http://vi.wikipedia.org/wiki/D%E1%BA%ABn_nhi%E1%BB%87t 47. http://vi.wikipedia.org/wiki/Truy%E1%BB%81n_nhi%E1%BB%87t 48. http://vi.wikipedia.org/wiki/Trao_%C4%91%E1%BB%95i_nhi%E1%BB%87t 49. http://cachnhietvip.com.vn/download-tai-lieu-cac-hinh-thuc-truyen-nhiet.html 50. http://cachamcachnhietak.com/vat-lieu-cach-am-cach-nhiet-vat-lieu-xanh.html/ 51.http://ebooks.narotama.ac.id/files/Building%20Materials%20in%20Civil%20En gineering/Chapter%2012%20Heat-insulating%20Materials%20and%20Sound absorbing%20Materials.pdf 52. http://hibook.vn/tai-lieu_chuong-9-vat-lieu-vo-co-ceramic_120830 53.http://tieuam.com/vi/component/content/article/35-todays-highlights/53-bong- khoang-rockwool.html 54. http://tieuam.com/vi/sn-phm/vat-lieu-cach-nhiet/bong-gom-chiu-nhiet.html 55.http://daychuyennhietluyen.com/V%E1%BA%ADt-li%E1%BB%87u- b%E1%BA%A3o-%C3%B4n-c%C3%A1ch-nhi%E1%BB%87t/B%C3%B4ng- g%E1%BB%91m-d%E1%BA%A1ng-t%E1%BA%A5m.html
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B 93 56. http://en.wikipedia.org/wiki/Cellulose_insulation 57.http://www.thachcaovinhtuong.com/ProductDetail.aspx?ProdCat=2&ProdSubCa t=141&id=485 58. http://www.atsdr.cdc.gov/phs/phs.asp?id=906&tid=185 59. https://vatlieubaoon.wordpress.com/2013/07/09/bong-thuy-tinh-co-bac/ 60. https://vatlieubaoon.wordpress.com/tag/bong-thuy-tinh-co-bac/ 61. http://www.hisuccess.cn/GlassWool.html 62.http://vi.wikipedia.org/wiki/C%C6%A1_h%E1%BB%8Dc_ch%E1%BA%A5t_l %C6%B0u 63. http://adsabs.harvard.edu/abs/1987JTHT....1..289W 63. http://adsabs.harvard.edu/abs/1989IJHMT..32..311L 64.http://www.sustainability.vic.gov.au/resources/documents/insulation_benefits.pdf 65. ASTM C128-88, Standard Test Method for Density, Relative Density (Specific Gravity), and Absorption of Fine Aggregate.
66. ASTM C303-10, Standard Test Method for Dimensions and Density of Preformed Block and Board-Type Thermal Insulation.