Đang tải... (xem toàn văn)
Bài báo này giới thiệu kết quả nghiên cứu thí nghiệm trong phòng đánh giá hiệu quả làm giảm bức xạ nhiệt mặt trời của kính có dán phim cách nhiệt (Window Film). Các thí nghiệm trong phòng đã được thực hiện trong khuôn khổ Đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ cải tạo nâng cao đặc tính trở nhiệt cho vỏ kết cấu bao che của các toà nhà hiện hữu ở đô thị nhằm sử dụng hiệu quả và tiết kiệm năng lượng ở Việt Nam – Mã số BĐKH.52”
VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ LÀM GIẢM NĂNG LƯỢNG BỨC XẠ MẶT TRỜI CỦA KÍNH KẾT HỢP VỚI PHIM DÁN KÍNH CÁCH NHIỆT NHẰM TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG ĐỂ LÀM MÁT TRONG TÒA NHÀ Ở VIỆT NAM ThS NGUYỄN SƠN LÂM Viện KHCN Xây dựng Tóm tắt: Bài báo giới thiệu kết nghiên cứu thí nghiệm phòng đánh giá hiệu làm giảm xạ nhiệt mặt trời kính có dán phim cách nhiệt (Window Film) Các thí nghiệm phòng thực khuôn khổ Đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ cải tạo nâng cao đặc tính trở nhiệt cho vỏ kết cấu bao che nhà hữu đô thị nhằm sử dụng hiệu tiết kiệm lượng Việt Nam – vành đai nội chí tuyến Vì Việt Nam có chế độ xạ mặt trời phong phú, chế độ khí hậu nóng Lượng tổng xạ năm Việt Nam đạt khoảng 95150 kcal/cm2 [1] Hiện kính sử dụng tương đối phổ biến làm vỏ bao che (cửa sổ kính, vách kính dựng,…) cho tòa nhà thị Việt Nam Kính lắp đặt làm vỏ bao che tòa nhà cho lượng lớn xạ mặt trời qua xâm nhập Mã số BĐKH.52” Các thí nghiệm phòng xác định tổng lượng xạ truyền qua mẫu kính mẫu kính có dán phim cách nhiệt thực điều kiện thí nghiệm Việc so sánh tổng lượng xạ nhiệt truyền qua hai loại mẫu cho biết hiệu giảm lượng xạ kính có dán phim cách nhiệt so với kính thơng thường lắp đặt tòa nhà Việt Nam vào tòa nhà làm gia tăng mức thu nhận nhiệt Theo kết nghiên cứu cơng bố giới tòa nhà thấp tầng khơng cách nhiệt lượng nhiệt truyền qua tường chiếm 15-25 %, 25-35 % qua cửa kính; 10-20 % qua sàn; 25-35 % qua mái 5-25 % rò lọt khí [2] Ở Việt Nam tòa nhà cao tầng lượng nhiệt truyền qua tường 10-45 %; 45-80 % qua cửa kính; 1-5 % qua mái; 1-10 % qua sàn 5-18 % rò lọt [3] Việc gia tăng thu nhận nhiệt tòa nhà qua kính làm tăng nhu cầu lượng điện sử dụng cho hệ thống thơng gió điều hòa khơng khí (HVAC) để Abstract: This paper presents laboratory test results to assess solar energy radiation reducing effect of glass window with window film These laboratory tests were conducted within the framework of State Level Project: “Research and Application of thermal performance renovation technology on the existing urban building envelope to increase energy efficiency performance in Vietnam, Code BĐKH 52” These tests were conducted to measure total energy radiation transmitted through window glass sample itself and window glass samples with window film in the same condition The comparison of total energy radiation transmitted through two type of test samples shows solar energy radiation reducing effect between window glass with film and window glass itself installed in Vietnam Buildings Lời nói đầu Việt Nam với cực bắc vĩ độ 23022 (Đồng Văn) cực Nam vĩ độ 8030 (Cà Mau) nằm gọn 44 làm mát tòa nhà Việt Nam ban hành Luật sử dụng lượng tiết kiệm hiệu số 50/2010/QH12 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 09:2013/BXD “Các cơng trình xây dựng sử dụng lượng tiết kiệm hiệu quả” để kiểm soát lượng sử dụng tòa nhà với quy định kỹ thuật liên quan đến sử dụng lượng vỏ bao che tòa nhà Do mà nhiều tòa nhà sử dụng loại kính thơng thường khơng đáp ứng quy định văn pháp quy hành Để tuân thủ quy định pháp lý hành có 02 giải pháp: Thay loại kính sử dụng loại kính có hiệu nhiệt tốt (Ví dụ: Kính Low-E, Solar control,…); Sử dụng phim dán kính cách nhiệt cho cửa kính, tường kính Hiện giải pháp thứ hai sử dụng phổ biến nhiều nước giới Hình giới thiệu số hình ảnh triển Tạp chí KHCN Xây dựng – số 3/2017 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MƠI TRƯỜNG khai áp dụng cơng nghệ dán kính cách nhiệt cho tòa nhà giới Tòa nhà cao 62 tầng Los Angeless –USA Giải pháp cải tạo: Dán phim giảm 59% lượng nhiệt truyền vào nhà Tòa nhà phức hợp văn phòng cơng sở thương mại Los Angeless-USA Edison Plaza - Michigan -USA Giải pháp cải tạo: Dán phim giảm 82% lượng xạ mặt trời truyền vào nhà Tòa nhà Edison Plaza- Michigan-USA Trụ sở cơng ty Siemens China 30 tầng Giải pháp cải tạo: Dán phim giảm 50% lượng nhiệt truyền vào nhà Ngân hàng Al Rajhi Riyadh, Ả Rập Xê Út Giải pháp cải tạo: Dán phim giảm 43% lượng nhiệt truyền vào nhà Hình Sử dụng phim dán kính để giảm lượng xạ mặt trời xâm nhập vào tòa nhà qua kính [4] Theo kết nghiên cứu cơng bố thị trường phim dán kính khu vực châu Á – Thái Bình Dương đạt mức mong đợi 164.652 triệu USD vào năm 2020 so với thị trường năm 2015 khoảng 91,05 triệu USD với tốc độ tăng trưởng 12,58% [5] Thị trường Việt Nam bước đầu sử dụng loại phim dán kính Tuy nhiên chưa có nghiên cứu cụ thể hiệu làm giảm lượng xạ mặt trời kính có dán phim cách nhiệt cơng bố đa đại có đầu tư lớn,… ) bắt đầu sử dụng số loại kính khác có tác dụng giảm lượng xạ mặt trời xâm nhập vào tòa nhà Ví dụ: kính mầu hấp thụ nhiệt, kính low-e kính solar control,… Các loại kính sử dụng rộng rãi bao gồm: Kính (dày từ 3-12 mm, giá trị Uvalue: 5,22,-5,67 kcal/m2hoC, SHGC:0,81), kính mầu phản xạ nhiệt (dày từ 4-12 mm, giá trị U-value: o 5,53-5,58 kcal/m h C), kính phản quang (độ dày từ Hiện trạng sử dụng kính tòa nhà Tại phần lớn tòa nhà xây dựng Việt Nam, kính sử dụng chủ yếu kính có chiều dày từ 3-12 mm, chiếm khoảng 8590% [3] Loại kính khơng có tác dụng ngăn xạ mặt trời (tia hồng ngoại) truyền vào tòa nhà Một số cơng trình tòa nhà xây (chủ yếu cơng trình tòa nhà thương mại, tổ hợp cơng sở Tạp chí KHCN Xây dựng – số 3/2017 5-10mm, giá trị U-value nằm khoảng 1,1 -2,8 W/m2.K; SHGC: 0,35) kính low-e (SHGC:0,422 0,52, U-value nhỏ 1,4 W/m K) kính solar control (SHGC:0,3-0,5 U-value nhỏ 2,6 W/m2.K) [3] [6] Loại kính cho phần lớn xạ mặt trời truyền qua xâm nhập vào nhà Loại kính khơng 45 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG đáp ứng giá trị hệ số SHGC quy định Hướng Đông Tây theo QCVN 09/2013/BXD [7] Thí nghiệm phòng hiệu làm giảm xạ mặt trời kính có dán phim 3.1 Nguyên lý hoạt động phim dán kính cách nhiệt Phim dán kính cách nhiệt cơng cụ xử lý tăng hiệu nhiệt thiết kế áp dụng cho cửa sổ kính bề mặt kính để giảm lượng nhiệt xạ mặt trời truyền qua kính vào bên tòa nhà tăng tính an ninh an tồn [8] Hình giới thiệu nguyên lý hoạt động phim dán kính cách nhiệt Phim dán kính cách nhiệt giảm lượng nhiệt xạ truyền qua theo nguyên lý tăng tính phản xạ nhiệt loại bỏ nhiệt xạ mặt trời hấp thụ nhiệt Nhiệt từ xạ mặt trời truyền đến bề mặt phim phản xạ bên ngồi mơi trường Lượng nhiệt bị loại bỏ Qua phim giúp giảm lượng nhiệt mặt trời truyền từ mơi trường bên ngồi vào bên tòa nhà 3.2 Bố trí thí nghiệm phương pháp thử Các thiết bị sử dụng thí nghiệm thiết bị chuyên dụng bao gồm: Máy quét nhiệt độ 12 kênh (12 channel Thermocouple Scanner Cole Parmer) Model 9200005; Ser No 179935 (USA); Máy biến áp vô cấp LIOA SD-255 (Việt Nam); Dàn đèn hồng ngoại Kottman - Đức Model K4BG, công suất 1140 W; Thiết bị chụp ảnh nhiệt hồng ngoại Infrared Camera Model Flir i7 Serial 601058142-USA; Thiết bị đo xạ mặt trời SolarRad Serial No 1411022- Stellar Net Inc (USA); Hình Nguyên lý hoạt động phim dán kính Mơ hình thí nghiệm trình bày hình Chú thích: – Máy biến áp vơ cấp; – Hộp kín; – Bóng đèn hồng ngoại; – Mẫu thí nghiệm – Sensor đo lượng nhiệt; – Thiết bị đo xạ nhiệt; – Máy tính Hình Mơ hình thí nghiệm xác định hiệu giảm xạ nhiệt kính có dán phim dán cách nhiệt Mẫu thí nghiệm bao gồm mẫu kính Việt Phương pháp thử nghiệm phòng tuân theo Nhật (VFG) dán lớp phim dán kính cách nhiệt tiêu chuẩn quốc tế ISO 9050:2003 Glass in building- (KF) đánh số từ KF1 đến KF12 mẫu kính Determination of light transmittance, solar direct Việt Nhật (VFG) đối chứng VFG (KĐC) (bảng 1) transmittance, total solar energy transmittance, 46 Tạp chí KHCN Xây dựng – số 3/2017 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG ultraviolet transmittance and related glazing factors nghiệm tiến hành đồng thời với mẫu kính đối [9] Đèn hồng ngoại tạo tia xạ nhiệt truyền chứng mẫu kính dán phim cách nhiệt qua mẫu kính đối chứng (KĐC) mẫu kính dán Kết thảo luận phim cách nhiệt (KF) Thiết bị đo xạ mặt trời thu nhận tính tốn tổng nhiệt lượng truyền xạ nhiệt truyền qua mẫu thí nghiệm Thí Kết đo lượng nhiệt truyền qua mẫu kính đối chứng mẫu kính dán phim cách nhiệt trình bày bảng hình Bảng Kết thí nghiệm đo mẫu kính (CLR FL005 dày 5mm đối chứng) mẫu kính có dán phim cách nhiệt (CLR FL005 dày 5mm có dán phim cách nhiệt) STT Mẫu thử Lượng nhiệt xuyên qua (W/m2) Kính CLR FL005 dày 5mm dán phim cách nhiệt KF1 SILVER 60 (ánh bạc nhẹ) 10,4 Kính CLR FL005 dày 5mm dán phim cách nhiệt KF2 BLU 65 (trong suốt) 10,3 Kính CLR FL005 dày 5mm dán phim cách nhiệt KF3 BN 20 (ánh xanh sẫm) 4,7 Kính CLR FL005 dày 5mm dán phim cách nhiệt KF4 SPUTTERING CC35 (màu trung tính) 4,4 Kính CLR FL005 dày 5mm dán phim cách nhiệt KF5 DN 20 (màu sẫm tối) 3,8 Kính CLR FL005 dày 5mm dán phim cách nhiệt KF6 SILVER 35 (ánh bạc) 3,8 Kính CLR FL005 dày 5mm dán phim cách nhiệt KF7 HP 25BK (màu sáng ánh xanh) 3,5 Kính CLR FL005 dày 5mm dán phim cách nhiệt KF8 GREEN 25 (xanh sáng) 3,4 Kính CLR FL005 dày 5mm dán phim cách nhiệt KF9 SPUTTERING CC25 (màu trung tính) 2,07 10 Kính CLR FL005 dày 5mm dán phim cách nhiệt KF10 BLACK 15 (ánh đen) 1,5 11 Kính CLR FL005 dày 5mm dán phim cách nhiệt KF11 BLACK 10 (ánh đen) 1,5 12 13 Kính CLR FL005 dày 5mm dán phim cách nhiệt KF12 SILVER 15 (màu bạc) Mẫu kính đối chứng (KĐC) Kính CLR FL005 dày 5mm Tạp chí KHCN Xây dựng – số 3/2017 0,8 19,6 47 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MƠI TRƯỜNG Hình Lượng nhiệt truyền qua mẫu đối chứng mẫu kính có dán phim cách nhiệt Lượng xạ nhiệt truyền qua mẫu kính đối chứng 19,6 W/m2 Lượng xạ nhiệt truyền qua mẫu kính có dán phim cách nhiệt dao động khoảng từ 0,08 W/m2 đến 10,4 W/m2 phụ thuộc vào đặc tính nhiệt loại phim dán kính Hiệu giảm xạ nhiệt mẫu kính dán phim cách nhiệt so sánh với mẫu kính đối chứng giới thiệu hình Kết thí nghiệm cho thấy kính kết hợp với loại phim dán kính cách nhiệt có hiệu giảm lượng xạ nhiệt truyền qua kính từ 47% đến 95,9% phụ thuộc vào đặc tính kỹ thuật loại phim dán kính cách nhiệt (độ dày, độ xuyên sáng, độ phản xạ, tổng cản nhiệt,…) Hình Hiệu cản xạ nhiệt mẫu kính dán phim so sánh với mẫu kính khơng dán phim (%) 48 Tạp chí KHCN Xây dựng – số 3/2017 VẬT LIỆU XÂY DỰNG – MÔI TRƯỜNG Việc giảm lượng xạ nhiệt truyền qua kính có dán phim làm giảm thu nhận nhiệt tòa nhà vào mùa Hè Do giúp giảm bớt lượng tiêu thụ hệ thống điều hòa thơng gió cho nhu cầu làm mát Việc lựa chọn sử dụng loại phim cho tòa nhà ngồi lựa chọn tính chất làm giảm xạ nhiệt mặt trời cao hay thấp cần phải tính đến yếu tố tiện nghi liên quan đến yêu cầu chiếu sáng tự nhiên cho tòa nhà yếu tố liên quan đến tầm nhìn người sống làm việc tòa nhà [10] Kết luận TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Ngọc Đăng, Phạm Hải Hà (2002) Nhiệt khí hậu kiến trúc Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội [2] World Business Council for Sustainable Development (WBCSD 2009), Research Report 8-2009 Energy Efficiency In Buildings – Transforming market [3] Đề tài cấp nhà nước: “Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ cải tạo nâng cao đặc tính trở nhiệt cho vỏ kết cấu bao che nhà hữu đô thị nhằm sử dụng hiệu tiết kiệm lượng Việt Nam”, Mã số BĐKH 52 Viện KHCN Xây dựng (20142015) Các kết thí nghiệm phòng cho thấy việc sử dụng phim dán kính cách nhiệt có hiệu tốt việc làm giảm xạ mặt trời truyền qua kính, giúp cải tạo nâng cao đặc tính nhiệt kính bao che giúp đáp ứng quy định pháp luật liên quan đến hiệu sử dụng lượng tòa nhà [4] http://www.llumar.com/commercial-windowfilm/commercial-window-film-case-studies/solarwindow-film-case-studies/erie-school-system-erieillinois-window-film-case-study [5] https://www.mordorintelligence.com/industryreports/asia-pacific-solar-control-window-films-market Ngồi việc sử dụng phim dán kính cách nhiệt đem lại nhiều lợi ích khác như: Loại bỏ tia tử ngoại; tăng tính tiện nghi, có tác dụng giảm thu nhận nhiệt phim mang lại ánh sáng tự nhiên giúp phòng có khơng gian rộng rãi hơn, khơng gây vướng hay làm cản trở tầm nhìn mơi trường bên ngồi; Giảm độ chói để bảo vệ đôi mắt cho người sống làm việc tòa nhà; An tồn trường hợp có cố vỡ kính: Phim gắn kết mảnh kính vỡ lại với thành khối để giảm khả gây sát thương [6] Cơng ty kính Viglacera - Kính tiết kiệm Hiện nhiều nước giới, giải pháp sử dụng phim dán kính cách nhiệt cho tường kính, cửa kính tòa nhà ưu tiên sử dụng việc nâng cao đặc tính nhiệt tòa nhà có sử dụng kính làm vỏ bao che Ưu điểm giải pháp đơn giản, nhanh, dễ thực khía cạnh kỹ thuật kinh tế so với giải pháp thay loại kính tòa nhà loại kính có đặc trưng nhiệt tốt (phức tạp giá thành cao) [10] Somsak Chaiyapinunta and Nopparat Khampornb Tạp chí KHCN Xây dựng – số 3/2017 lượng [7] QCVN 09:2013/BXD Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia cơng trình sử dụng lượng hiệu [8] http://www.3m.com/3M/en_US/building-windowsolutions-us [9] ISO 9050:2003 Glass in building -Determination of light transmittance, solar direct transmittance, total solar energy transmittance, ultraviolet transmittance and related glazing factors Selecting glass window with film for building in a hot climate doi:10.4186/ej.2009.13.1.29 Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Chulalongkorn University, Phayathai, Bangkok 10330, Thailand Ngày nhận bài: 01/9/2017 Ngày nhận sửa lần cuối: 23/11/2017 49 ... phim dán kính Hiệu giảm xạ nhiệt mẫu kính dán phim cách nhiệt so sánh với mẫu kính đối chứng giới thiệu hình Kết thí nghiệm cho thấy kính kết hợp với loại phim dán kính cách nhiệt có hiệu giảm lượng. .. tạo: Dán phim giảm 43% lượng nhiệt truyền vào nhà Hình Sử dụng phim dán kính để giảm lượng xạ mặt trời xâm nhập vào tòa nhà qua kính [4] Theo kết nghiên cứu cơng bố thị trường phim dán kính khu... hoạt động phim dán kính cách nhiệt Phim dán kính cách nhiệt giảm lượng nhiệt xạ truyền qua theo nguyên lý tăng tính phản xạ nhiệt loại bỏ nhiệt xạ mặt trời hấp thụ nhiệt Nhiệt từ xạ mặt trời truyền