Vật liệu cách nhiệt: Khái niệm và phân loại phổ biến

Vật liệu cách nhiệt là những vật liệu có khả năng hạn chế sự truyền nhiệt, giúp duy trì nhiệt độ ổn định bên trong công trình. Với sự đa dạng về chủng loại và tính năng, vật liệu cách nhiệt đóng vai trò quan trọng trong việc tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường. Bài viết này sẽ giới thiệu chi tiết về các loại vật liệu cách nhiệt phổ biến hiện nay, từ đó giúp bạn lựa chọn vật liệu phù hợp cho công trình của mình.

Vật liệu cách nhiệt là gì?

Vật liệu cách nhiệt đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu sự tổn thất nhiệt và duy trì nhiệt độ ổn định bên trong các công trình xây dựng, dù cho nhiệt độ bên ngoài có thay đổi. Các loại vật liệu cách nhiệt được xác định dựa trên hệ số dẫn nhiệt, với giá trị bằng hoặc nhỏ hơn 0.157 w/m.°C.

Mục đích chính của việc sử dụng vật liệu cách nhiệt là để bảo tồn nhiệt và duy trì nhiệt độ bên trong ổn định, không bị ảnh hưởng bởi những biến động của nhiệt độ bên ngoài. Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu phụ thuộc vào tính chất tự nhiên và tỉ trọng, với không khí tĩnh được xem là chất cách nhiệt tốt nhất.

Mức độ cách nhiệt của vật liệu được đánh giá thông qua chỉ số R, được tính bằng tỉ số giữa độ dày (T) và hệ số dẫn nhiệt (λ). Chỉ số R càng cao, khả năng cách nhiệt của vật liệu càng tốt.

Phân loại vật liệu cách nhiệt

• Vật liệu cách nhiệt có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau, bao gồm cấu tạo, hình dạng, nguyên liệu, thể tích, độ chịu nén và mức độ dẫn nhiệt.

• Phân loại theo cấu tạo, vật liệu cách nhiệt có thể được chia thành các loại như sợi rỗng (bông khoáng, bông thuỷ tinh, bông gốm, bông ecowhite), hạt rỗng (peclit, vecmiculit, xôvelit, vật liệu vôi cát) và rỗng tổ ong (bêtông tổ ong, thuỷ tinh bọt, chất dẻo xốp).

• Phân loại theo hình dạng, vật liệu cách nhiệt thường được phân làm các loại như khối (tấm, bloc, ống trụ, bán trụ, hình dẻ quạt), cuộn (nỉ, băng, đệm), dây và loại rời.

• Ngoài ra, vật liệu cách nhiệt còn có thể được phân loại dựa trên nguyên liệu tạo thành (vô cơ và hữu cơ), thể tích (đặc biệt nhẹ, nhẹ và nặng) và mức độ chịu nén (mềm, bán cứng và cứng).

• Việc phân loại vật liệu cách nhiệt theo mức độ dẫn nhiệt cũng rất quan trọng. Vật liệu có khả năng dẫn nhiệt kém thì có khả năng cách nhiệt càng tốt và thường được xếp vào nhóm A, trong khi những vật liệu có khả năng dẫn nhiệt tốt hơn thì được xếp vào nhóm B hoặc C.

Tính chất của vật liệu cách nhiệt

Các tính chất quan trọng của vật liệu cách nhiệt bao gồm tính dẫn nhiệt, cường độ nén, mức độ hút ẩm, tính thấm khí, tính chịu lửa, cũng như tính bền với hóa chất và sinh vật.

- Tính dẫn nhiệt, hay hệ số dẫn nhiệt, đo lường khả năng truyền nhiệt của vật liệu. Nó chịu ảnh hưởng bởi cấu tạo vật chất, độ xốp, nhiệt độ môi trường xung quanh và hướng dòng nhiệt. Ngoài ra, tính dẫn nhiệt còn phụ thuộc vào mức độ thấm nước hút ẩm, do nước có hệ số dẫn nhiệt lớn hơn không khí tới 25 lần.

- Cường độ nén của vật liệu cách nhiệt thường được đánh giá thông qua độ bền nén và độ bền uốn. Mặc dù vật liệu cách nhiệt thường có độ xốp cao và độ bền yếu, nhưng chúng có trọng lượng nhẹ, giúp đảm bảo an toàn trong quá trình vận chuyển, thi công và sử dụng.

- Mức độ hút ẩm của vật liệu cách nhiệt ảnh hưởng lớn tới tính cách nhiệt, cường độ nén và độ bền của chúng. Khi vật liệu ẩm ướt, độ dẫn nhiệt sẽ tăng lên, đặc biệt khi nước đóng băng. 

- Độ phát xạ là một đại lượng đặc trưng cho mức độ hấp thụ và bức xạ nhiệt của bề mặt vật liệu, dao động trong khoảng từ 0 đến 1. Quá trình bức xạ là sự lan tỏa hoặc truyền dẫn năng lượng dưới dạng sóng hoặc hạt phân tử thông qua không gian hoặc môi trường dẫn. Vật liệu có độ phát xạ thấp sẽ phát ra ít nhiệt từ bề mặt hơn.

- Hệ số cách nhiệt của vật liệu tỉ lệ nghịch với tỷ trọng của nó. Cụ thể, các vật liệu có tỷ trọng cao thường có hệ số cách nhiệt thấp, tức là mức độ dẫn nhiệt cao. Ngược lại, các vật liệu có tỷ trọng thấp thường có hệ số cách nhiệt cao, tức là mức độ dẫn nhiệt thấp.

Như vậy, bài viết trên Đình Hải đã giới thiệu khái niệm vật liệu cách nhiệt và phân loại các loại vật liệu phổ biến hiện nay. Việc lựa chọn loại vật liệu cách nhiệt phù hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điều kiện khí hậu, đặc điểm công trình và ngân sách. Tuy nhiên, việc ứng dụng vật liệu cách nhiệt là một giải pháp hiệu quả để tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng cuộc sống.