Hướng dẫn ứng dụng và thiết kế lớp phủ cách nhiệt Yangtai Airgel

1. Tổng quan về sản phẩm và tính năng kỹ thuật

Lớp phủ cách nhiệt Yangtai Airgel là vật liệu cách nhiệt-hiệu quả cao được chế tạo bằng cách sử dụng aerogel xốp nano-làm chất độn chức năng cốt lõi, kết hợp với nhựa-chịu nhiệt độ cao, chất kết dính vô cơ, chất độn phụ trợ và chất phụ gia. Cấu trúc mạng xốp-nano độc đáo của nó (kích thước lỗ thông thường khoảng 20nm) hạn chế hiệu quả sự đối lưu không khí và dẫn nhiệt ở trạng thái rắn-, nhờ đó đạt được hiệu suất cách nhiệt tuyệt vời. Hệ thống vật liệu này thường là lớp phủ-cao{9}}gốc nước, phù hợp với nhiều phương pháp ứng dụng khác nhau như phủ và phun, đồng thời có khả năng tạo thành lớp cách nhiệt hoàn chỉnh, liên tục trên nhiều bề mặt phức tạp khác nhau.

Các tính năng kỹ thuật chính:

Độ dẫn nhiệt cực thấp:-Độ dẫn nhiệt ở nhiệt độ phòng có thể đạt 0,018–0,040 W/(m·K), thấp hơn nhiều so với vật liệu cách nhiệt truyền thống.

Phạm vi nhiệt độ rộng:Có thể áp dụng trên phổ nhiệt độ rộng từ -60 độ đến 900 độ , với một số biến thể chịu nhiệt độ cao có khả năng chịu được nhiệt độ lên tới 1000 độ .

Khả năng chống cháy cao:Thường đạt được cấp độ không-cháy A1 đối với vật liệu xây dựng, sở hữu đặc tính chống cháy tuyệt vời.

Chống thấm nước và chống ẩm-:Các sản phẩm aerogel kỵ nước có góc tiếp xúc lên tới 145 độ, mang lại khả năng chống thấm và chống ẩm vượt trội.

-Thân thiện với môi trường và An toàn:Hệ thống dựa trên nước, không-độc hại, không-ăn mòn và thân thiện với môi trường.

Ứng dụng tiện lợi:Có thể áp dụng trực tiếp lên các bề mặt có hình dạng khác nhau; có độ bền kéo và nén, giúp bảo trì dễ dàng.

2. Hệ thống thông số kỹ thuật

2.1 Thông số hiệu suất cốt lõi

Hiệu suất của lớp phủ cách nhiệt aerogel phải đáp ứng các chỉ số kỹ thuật sau:

2.2 Thành phần vật liệu và thiết kế công thức

Lớp phủ cách nhiệt aerogel thường bao gồm các thành phần sau:

Chất làm đầy chức năng Airgel:Chủ yếu là bột silica aerogel kỵ nước, chịu trách nhiệm cung cấp hiệu suất cách nhiệt lõi. Phần thể tích thường chiếm 20%–40% lớp phủ.

Chất độn cách nhiệt tổng hợp:Các vật liệu như Kính hiển vi thủy tinh rỗng (HGB) có thể được kết hợp để tạo nên cấu trúc lỗ nhiều{0}}quy mô, giúp giảm độ dẫn nhiệt hơn nữa. Các nghiên cứu cho thấy rằng khi tỷ lệ thể tích của aerogel với các vi cầu thủy tinh rỗng là 8:2 và tổng tỷ lệ thể tích chất độn là 70% thì độ dẫn nhiệt của lớp phủ có thể thấp tới 0,053 W/(m·K).

Chất kết dính nhựa:Có thể chọn nhũ tương acryit gốc nước, chất kết dính vô cơ hoặc nhựa chịu nhiệt độ-cao dựa trên yêu cầu về khả năng chịu nhiệt độ và độ bền liên kết của tình huống ứng dụng.

Hệ thống phụ gia:Bao gồm chất phân tán, chất làm đặc, chất hỗ trợ-tạo màng, v.v., đảm bảo độ ổn định khi bảo quản sản phẩm và hiệu suất ứng dụng.

3. Cơ sở thiết kế và phương pháp tính toán

3.1 Mô hình tính toán độ dẫn nhiệt

Theo Phụ lục A của Tiêu chuẩn Quốc gia GB/T4272-2024 Nguyên tắc chung về cách nhiệt của thiết bị và đường ống, độ dẫn nhiệt của sản phẩm cách nhiệt aerogel phải được tính theo các công thức sau:

Khi nhiệt độ trung bình (t) > 25 độ và nhỏ hơn hoặc bằng 600 độ:

λ=0.00053t+0.0245[Đơn vị: W/(m⋅K)]λ=0.00053t+0.0245[Đơn vị: W/(m⋅K)]

Khi nhiệt độ trung bình (t) Lớn hơn hoặc bằng -195 độ và Nhỏ hơn hoặc bằng 25 độ:

λ=−0,00011t{{2}[Đơn vị: W/(m⋅K)]λ=−0,00011t{{5}[Đơn vị: W/(m⋅K)]

Ở đâu

λλ

là độ dẫn nhiệt và

tt

là nhiệt độ trung bình (độ). Độ dẫn nhiệt thực tế của sản phẩm không được vượt quá kết quả tính toán theo các công thức trên.

3.2 Thiết kế lớp cách nhiệt và tính toán độ dày

Việc xác định độ dày lớp cách nhiệt phải dựa trên định luật bảo toàn năng lượng, tính toán độ dày màng cần thiết cho các điều kiện ứng dụng cụ thể. Các phương pháp phân tích tương tác cấu trúc ba chiều{1}}nhiệt{2}}chất lỏng{3}}có thể được sử dụng để tính toán bằng số, được xác minh bằng thử nghiệm.

Công thức tính toán cơ bản:

q=λ×A×ΔT/dq=λ×A×ΔT/d

Ở đâu:

qq

: Dòng nhiệt (W)

λλ

: Độ dẫn nhiệt của lớp phủ (W/(m·K))

AA

: Diện tích truyền nhiệt (m2)

ΔTΔT

: Chênh lệch nhiệt độ (K)

đ

: Độ dày lớp phủ (m)

Trong thiết kế kỹ thuật thực tế, độ dày hợp lý về mặt kinh tế đáp ứng các yêu cầu tiết kiệm năng lượng{0}}phải được xác định bằng phần mềm tính toán nhiệt chuyên nghiệp hoặc các tiêu chuẩn thiết kế hiệu quả năng lượng của tòa nhà có liên quan. Đối với các ứng dụng tường bên ngoài, hãy tham khảo các quy định cụ thể trong Thông số kỹ thuật T/GECS 011-2024 về ứng dụng lớp phủ cách nhiệt Airgel và Tiêu chuẩn kỹ thuật T/SXCAS 005-2020 cho hệ thống lớp phủ cách nhiệt Airgel.

3.3 Thiết kế tối ưu hóa cấu trúc lớp phủ

Thiết kế cấu trúc lỗ nhiều{0}}quy mô có thể cải thiện đáng kể hiệu suất cách nhiệt của lớp phủ. Việc kết hợp aerogel cỡ nano- với các vi cầu thủy tinh rỗng cỡ micron- có thể làm giảm độ dẫn nhiệt một cách đồng thời. Khi tỷ lệ thể tích chất độn cao (50% và 70%), phải xem xét ảnh hưởng của các lỗ hở trong lớp phủ. Nên sử dụng mô hình sửa đổi dựa trên mô hình Maxwell để dự đoán độ dẫn nhiệt của lớp phủ.

4. Thực hành thiết kế tiêu chuẩn

4.1 Yêu cầu chuẩn bị bề mặt

Nền bê tông/vữa xi măng:Bề mặt phải chắc chắn và phẳng, không có vết nứt và rỗng. Độ ẩm phải nhỏ hơn hoặc bằng 10% và giá trị pH nhỏ hơn hoặc bằng 10. Tường mới phải có thời gian bảo dưỡng trên 28 ngày.

Chất nền kim loại:Cần phải loại bỏ rỉ sét và dầu. Bề mặt thép carbon cần được làm sạch bằng dung môi, dụng cụ điện và phun cát để đạt tiêu chuẩn Sa2.5.

Chất nền khác:Đảm bảo bề mặt sạch, không có dầu và vật liệu rời. Xử lý bằng chất bịt kín tương thích nếu cần thiết.

4.2 Cấu trúc hệ thống lớp phủ

Một hệ thống sơn cách nhiệt aerogel điển hình phải bao gồm các lớp sau:

Chất xử lý lớp lót/chất nền (Nếu cần):Tăng cường độ bám dính và ngăn ngừa hiện tượng sủi bọt kiềm.

Lớp phủ cách nhiệt Airgel (Lớp chức năng cốt lõi):

Nên sử dụng lớp mỏng nhiều{0}}lớp; độ dày mỗi lượt không được vượt quá 1,5mm.

Tổng độ dày được xác định bằng tính toán nhiệt, thường là 2–5 mm.

Khoảng cách giữa các lớp sơn phải lớn hơn hoặc bằng 8 giờ (ở 25 độ).

Lớp gia cố (Nếu cần):Đối với những khu vực yêu cầu khả năng chống nứt, có thể thêm lớp gia cố bằng lưới sợi thủy tinh kháng kiềm{0}}.

Lớp phủ bảo vệ:Chọn lớp sơn phủ phù hợp dựa trên môi trường sử dụng, chẳng hạn như sơn trang trí, lớp phủ chống thấm hoặc lớp phủ trong suốt chống tia cực tím.

4.3 Những điểm ứng dụng chính

Trộn:Khuấy kỹ trước khi sử dụng. Có thể sử dụng khuấy thủ công hoặc trộn bằng máy khoan điện.

Phương pháp ứng dụng:

Đánh răng:Thích hợp cho các khu vực nhỏ và các bộ phận phức tạp.

Lăn:Thích hợp cho các bề mặt tường lớn, phẳng.

Phun (Không có không khí):Lớp phủ đồng đều, hiệu quả cao, thích hợp cho việc xây dựng{0}}quy mô lớn.

Điều kiện sấy khô:

Bề mặt khô:Khoảng. 3–5 giờ ở 25 độ (tùy thuộc vào độ dày màng).

Khô cứng:Khoảng. 5–12 giờ ở 25 độ (tùy thuộc vào độ dày màng).

Ghi chú:Nếu nhiệt độ môi trường dưới 25 độ, lớp phủ có thể bị nứt. Nên thi công ở nhiệt độ trên 25 độ. Có thể xử lý ở nhiệt độ-cao lên tới 100 độ.

Ước tính sử dụng:Khoảng. 1.6 Lít/m2 để tạo thành lớp phủ dày 1mm.

5. Trường ứng dụng và kịch bản

5.1 Lĩnh vực xây dựng

Hệ thống cách nhiệt tường ngoài:Thích hợp cho việc xây dựng mới, mở rộng và cải tạo-tiết kiệm năng lượng cho mặt tiền tòa nhà hiện có. Phải tuân thủ tiêu chuẩn T/SXCAS 005-2020.

Hệ thống cách nhiệt mái:Có thể sử dụng cho mái bằng, mái dốc, mái kim loại để mang lại lớp cách nhiệt liên tục, liền mạch.

Cách nhiệt tường nội thất:Đặc biệt thích hợp cho những không gian cần kiểm soát nhiệt độ trong nhà chính xác như phòng thí nghiệm và cơ sở y tế.

5.2 Ngành công nghiệp

Đường ống công nghiệp và bể chứa:Thi công trực tiếp lên bề mặt ống tạo thành lớp cách nhiệt hoàn chỉnh, tránh hiện tượng cầu nhiệt.

Thiết bị phản ứng công nghiệp:Thích hợp cho lò phản ứng, bộ trao đổi nhiệt và các thiết bị khác có biến động nhiệt độ lớn và hình dạng phức tạp.

Cáp chống cháy và cách điện:Cung cấp một rào cản lửa để ngăn chặn sự lây lan của ngọn lửa dọc theo dây cáp.

Bể chứa khí hóa lỏng:Kết hợp chức năng cách nhiệt và chống cháy.

5.3 Các lĩnh vực ứng dụng đặc biệt

Hàng không vũ trụ:Dùng làm vật liệu cách nhiệt cho thiết bị.

Hóa dầu:Được sử dụng để cách nhiệt cho đường ống và thiết bị có nhiệt độ-cao.

Điện & Luyện kim:Được sử dụng để cách nhiệt các lò nung và thiết bị có nhiệt độ-cao.

6. Chấp nhận và kiểm tra chất lượng

6.1 Kiểm tra đầu vào

Khi sản phẩm đến, phải cung cấp báo cáo kiểm tra chủng loại và giấy chứng nhận sản phẩm. Các chỉ số chính như độ dẫn nhiệt, mật độ khô và tính kỵ nước phải được xác minh theo yêu cầu thiết kế.

6.2 Kiểm tra quá trình thi công

Kiểm tra xem chất lượng chuẩn bị chất nền có đáp ứng yêu cầu hay không.

Theo dõi độ dày của từng lớp sơn và tổng độ dày.

Kiểm tra bề ngoài của lớp phủ xem có đồng đều không, có bỏ sót các điểm hoặc phồng rộp không.

6.3 Chấp nhận cuối cùng

-Lấy mẫu độ dẫn nhiệt tại chỗ:Có thể kiểm tra bằng phương pháp đo lưu lượng nhiệt hoặc phương pháp tấm nóng-tại chỗ.

Kiểm tra độ bám dính:Tiến hành theo phương pháp tiêu chuẩn; độ bám dính phải lớn hơn hoặc bằng 0,5 MPa.

Xác minh hiệu suất chữa cháy:Cung cấp báo cáo thử nghiệm của bên thứ ba-để xác nhận mức độ chống cháy.

Hướng dẫn này được biên soạn dựa trên các thông số kỹ thuật tiêu chuẩn hiện hành và kết quả nghiên cứu kỹ thuật. Vui lòng tuân theo các tiêu chuẩn quốc gia mới nhất, tiêu chuẩn ngành và quy định của địa phương trong ứng dụng thực tế. Khi công nghệ aerogel tiếp tục phát triển, các thông số và yêu cầu liên quan có thể được cập nhật. Nên liên tục theo dõi các bản cập nhật tiêu chuẩn và điều chỉnh kế hoạch ứng dụng và thiết kế sản phẩm cho phù hợp.

Công ty TNHH Vật liệu xây dựng Deqing Yangtai