Tài liệu gốc (trang 21-27)

1. Cách nhiệt phản xạ có trị số phát xạ E rất thấp (0.03 so với 0.90 của các vật liệu cách nhiệt thông thường) nên ngăn chặn nhiệt bức xạ rất hiệu quả.
2. Cách nhiệt phản xạ hầu như rất mỏng và khối lượng rất nhỏ, vì thế, không thấm nhiệt và không ủ nhiệt.
3. Vật liệu cách nhiệt phản xạ ngăn ẩm tốt và không giữ ẩm. Các loại cách nhiệt truyền thống dạng sợi nhân tạo ngậm nước và hơi nước, khả năng cách nhiệt sẽ thay đổi khi bị ẩm/ướt.
4. Cách nhiệt phản xạ cô lập không khí bằng các lớp nền (giấy hoặc nhựa). Cách nhiệt truyền thống cô lập không khí bằng kết cấu xốp (sợi hoặc bọt).
5. Cách nhiệt phản xạ không gây kích ứng da, mắt; không gây các triệu chứng hô hấp, ảnh hưởng đến sức khoẻ của con người và vật nuôi.
6. Hiệu quả cách nhiệt của vật liệu cách nhiệt phản xạ không bị ảnh hưởng khi bị ép nén hoặc hút ẩm, ngược lại, hiệu quả của các vật liệu cách nhiệt truyền thống bị ảnh hưởng rõ rệt.

Cách nhiệt phản xạ & cách nhiệt truyền thống có ưu thế riêng đối với việc xử lý các hình thức truyền nhiệt khác nhau:

• Cách nhiệt phản xạ giải quyết triệt để bức xạ nhiệt và đối lưu nhiệt.
• Cách nhiệt truyền thống giải quyết vấn đề dẫn nhiệt và đối lưu nhiệt.

Hệ phản xạ: là sự kết hợp giữa cách nhiệt phản xạ & cách nhiệt truyền thống.

Ví dụ: Foil nhôm kết hợp với đệm khí, foil nhôm kết hợp với bông thủy tinh…

Hệ phản xạ giải quyết trọn vẹn cả ba hình thức truyền nhiệt.

A.VẬT LIỆU CÁCH NHIỆT TRUYỀN THỐNG (insulation) gồm:

• Cách nhiệt làm từ sợi nhân tạo: bông thủy tinh (glass wool), bông xỉ (slag wool), bông đá (rock wool).
• Cách nhiệt làm từ các loại bọt xốp: nhựa EPS (Expanded Poly-Styrene – mốp xốp), nhựa XPS (Extruded Poly-Styrene), nhựa OPP (Oriented Poly-Propylene), nhựa PU (Poly Urethane).
• Cách nhiệt làm từ Xen-lu-lô (Cellulose)

Đặc trưng của cách nhiệt truyền thống là kết cấu xốp, chứa không khí. Vì vậy, chúng ngăn chặn tốt sự dẫn nhiệt và đối lưu nhiệt.

Các vật liệu này không có tác dụng ngăn chặn bức xạ nhiệt (có độ phát xạ 0.80-0.90). Bản thân các vật liệu này phát xạ cao.

Trong khi đó, 93% nhiệt lượng khiến cho ngôi nhà bị nóng là nhiệt bức xạ. Do đó, sau khi bị thấm nhiệt, các vật liệu cách nhiệt truyền thống trở thành nguồn phát xạ nhiệt.

Cách nhiệt truyền thống chống dẫn nhiệt và đối lưu nhiệt,
LÀM CHẬM quá trình truyền nhiệt,
KHÔNG NGĂN CHẶN sự truyền nhiệt.

Cách nhiệt phản xạ
NGĂN CHẶN HỮU HIỆU
mọi hình thức truyền nhiệt.

B. VẬT LIỆU CÁCH NHIỆT PHẢN XẠ là vật liệu có một hoặc nhiều bề mặt phát xạ thấp (phản xạ cao), thường là màng nhôm. Bề mặt nhôm, hoặc bề mặt phát xạ thấp, cùng với một khoảng không khí (hoặc lớp cách nhiệt truyền thống) tạo thành một hệ phản xạ (Radiant Barrier System – RBS).

Bề mặt nhôm phát xạ thấp, phản xạ cao ngăn chặn hữu hiệu 95%-97% năng lượng bức xạ đập vào bề mặt nó. Hệ phản xạ cô lập các khoảng không, vì vậy, chúng có khả năng chặn đối lưu. Lớp không khí bị cô lập (hoặc lớp cách nhiệt truyền thống) tạo thành một đệm khí chống đối lưu và chống dẫn nhiệt rất tốt (với cùng một độ dày, đệm không khí thường cách nhiệt tốt hơn bông thuỷ tinh 02 lần).

Hầu hết vật liệu xây dựng, bao gồm cả sợi thuỷ tinh, bọt xốp hay xen-lu-lo (những vật liệu cách nhiệt truyền thống) đều có chỉ số phát xạ E trên 80%. Trong khi đó, màng nhôm có chỉ số E là 0.03-0.05 (E càng thấp càng tốt). Vì vậy, cách nhiệt phản xạ vượt trội so với cách nhiệt thông thường đối với truyền nhiệt dạng bức xạ.

Tên gọi cách nhiệt phản xạ có thể dẫn đến nhầm lẫn rằng màng nhôm chỉ phản xạ. Thực tế nó còn đặc trưng là phát xạ nhiệt rất thấp. Do đó khi bị nóng lên qua quá trình dẫn nhiệt (do tiếp xúc với các vật nóng), thì năng lượng mà nó phát xạ ra cũng sẽ rất thấp.

Tóm lại, cách nhiệt phản xạ hiệu quả, sạch, an toàn và thân thiện với môi trường.

Ghi chú:

Khái niệm “cách nhiệt phản xạ” và “hệ phản xạ” không có ranh giới rõ ràng. Thực tế khi lắp đặt (không sử dụng cách nhiệt truyền thống) ta luôn có những khoảng đệm khí. Vì thế, trong đa số trường hợp, ta lắp đặt “cách nhiệt phản xạ” và thu được “hệ phản xạ”.

Ngoại lệ duy nhất là khi ta dán hẳn vật liệu phản xạ vào bề mặt tấm lợp (tiếp xúc 100% với ngói/tôn), hiệu quả khi đó chỉ đạt được 60%-70% hiệu quả của “hệ phản xạ”.

• Bức xạ nhiệt (Radiation): truyền năng lượng dạng sóng điện từ từ bề mặt nóng hơn sang bề mặt lạnh hơn. Bức xạ đi xuyên qua lớp không khí và cả chân không.
• Dẫn nhiệt (Conduction): năng lượng nhiệt truyền trong lòng chất rắn, chất lỏng, hoặc qua các bề mặt tiếp xúc thông qua dao động phân tử. Chất khí dẫn nhiệt kém & chân không không dẫn nhiệt (Do mật độ phân tử quá thưa / chân không thì không có phân tử nào cả).
• Đối lưu nhiệt (convection): 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 dòng không khí.

Cách nhiệt, ngăn chặn hạn chế các phương thức truyền nhiệt vừa nêu, sẽ giúp người dùng cảm thấy tiện nghi hơn, đồng thời, cắt giảm được đáng kể chi phí năng lượng cho việc làm mát, làm lạnh hoặc sưởi ấm.

Q=k·A·(T_hot-T_cold)·t/d

Trong đó:

Hệ số dẫn nhiệt k là đại lượng đặc trưng cho khả năng dẫn nhiệt của các vật liệu.

Đơn vị tính Btu.in/ft²·hr·^oF. Ngoài ra, chỉ số k còn có đơn vị tính theo hệ SI là: W/(m.K). Công thức quy đổi:

• 1 W/(m K) = 0.1442 Btu.in/ft²·hr·^oF
• 1 Btu.in/ft²·hr·^oF = 6.9352 W/(m K)

Hệ số cách nhiệt R per inch là nghịch đảo của hệ số dẫn nhiệt k.

Một vật liệu có chỉ số  k càng nhỏ (R per inch càng lớn) cách nhiệt càng tốt.

R per inch là đại lượng đặc trưng cho khả năng chống dẫn nhiệt của một vật liệu, ứng với độ dày 1 inch.

Ví dụ:

Lớp sợi thủy tinh (12kg/m³) dày 6 inch (~15cm) có chỉ số R = 6 X 3.2 = 19.2
Vì thế, người ta thường gọi là “cách nhiệt sợi thủy tinh R-19“.

Bảng dưới đây liệt kê chỉ số dẫn nhiệt và chỉ số cách nhiệt của một số vật liệu thông dụng. (Nguồn: Geogia State University)

Do đó, nhiệm vụ cơ bản của các vật liệu cách nhiệt truyền thống là ngăn chặn quá trình dẫn nhiệt.

Tiêu biểu nhất là các loại sợi nhân tạo: sợi a-mi-ăng, sợi thủy tinh (glasswool), sợi đá (rockwool), sợ xỉ (slagwool), sợi silicat…

Kế đến là các loại xốp: EPS, XPS, PE, PE, styrofoam ….

Nguyên lý hoạt động của các loại cách nhiệt này là cấu trúc của chúng chứa không khí, vì thế chống lại quá trình dẫn nhiệt rất tốt.

Hơn nữa, không khí trong các vật liệu này không di chuyển. Vì thế, các vật liệu này cũng ngăn chặn truyền nhiệt do đối lưu.

Tóm lại, cách nhiệt truyền thống là các vật liệu cách nhiệt dạng sợi, hoặc xốp. Cách nhiệt truyền thống có hiệu quả đối với dẫn nhiệt và đối lưu.

• Vách nhà hướng Đông hứng nắng từ 08h đến 11h mỗi ngày.
• Vách nhà hướng Tây hứng nắng từ 14h đến 17h mỗi ngày.
• Mái nhà hứng nắng từ 08h đến 17h mỗi ngày.

Nhận định
Như vậy, mái nhà là đối tượng bị hứng nắng nhiều nhất, và cũng là nóng nhất trong một công trình. Hiển nhiên, mái là tác nhân gây nóng chủ lực trong mọi công trình.
Kết luận từ các nghiên cứu

Vào mùa hè, nhiệt từ mái chiếm 80%, từ các vách và sàn chiếm 20%.