Vật liệu bảo ôn là gì? 06 loại phổ biến hiện nay theo độ dày & mật độ

Vật liệu bảo ôn là gì?

Trong lĩnh vực công nghiệp nhiệt và cơ điện, vật liệu bảo ôn đóng vai trò then chốt trong việc kiểm soát nhiệt độ, bảo vệ thiết bị và tối ưu hóa hiệu suất năng lượng. Bảo ôn, hiểu một cách đơn giản, là quá trình sử dụng các vật liệu chuyên dụng để ngăn chặn hoặc làm chậm quá trình truyền nhiệt giữa hai môi trường có chênh lệch nhiệt độ.

Cần phân biệt rõ giữa khái niệm “cách nhiệt” và “bảo ôn”. Cách nhiệt thường được hiểu là ngăn không cho nhiệt truyền qua, trong khi bảo ôn mang nghĩa rộng hơn – không chỉ ngăn nhiệt mà còn bảo vệ, duy trì nhiệt độ ổn định cho hệ thống. Trong công nghiệp, bảo ôn còn bao gồm cả khả năng chống cháy, chống ăn mòn và đảm bảo an toàn cho người vận hành.

Khi lắp đặt đúng kỹ thuật, hệ thống bảo ôn có thể giảm đến 95% lượng nhiệt thất thoát từ các thiết bị nóng hoặc lạnh. Điều này trực tiếp chuyển hóa thành lợi ích kinh tế đáng kể: giảm chi phí năng lượng vận hành, kéo dài tuổi thọ thiết bị và giảm thiểu các chi phí bảo trì sửa chữa. Một đường ống hơi không được bảo ôn có thể làm tăng chi phí nhiên liệu lên đến 30% so với đường ống được bảo ôn đúng cách.

Tiêu chí đánh giá một vật liệu bảo ôn hiệu quả

Khả năng cách nhiệt và chịu nhiệt

Hệ số dẫn nhiệt (λ) là yếu tố quan trọng nhất để đánh giá hiệu quả của vật liệu cách nhiệt. Hệ số dẫn nhiệt càng thấp thì khả năng cách nhiệt của vật liệu càng tốt. Các vật liệu bảo ôn hiện đại thường có hệ số dẫn nhiệt dao động từ 0,023 đến 0,045 W/mK ở nhiệt độ phòng. Bên cạnh đó, khả năng chịu nhiệt của vật liệu thể hiện giới hạn nhiệt độ mà tại đó vật liệu có thể hoạt động ổn định mà không bị biến dạng hay phân hủy.

Mật độ và độ dày vật liệu – ảnh hưởng đến hiệu quả bảo ôn

Mật độ của vật liệu bảo ôn có tác động trực tiếp đến hiệu quả cách nhiệt và khả năng chịu lực. Các vật liệu có mật độ thấp (12-40 kg/m³) thường mang lại khả năng cách nhiệt tốt hơn nhưng lại có độ bền cơ học thấp. Ngược lại, các vật liệu có mật độ cao (80-200 kg/m³) sở hữu độ bền cơ học vượt trội nhưng hiệu quả cách nhiệt lại kém hơn.

Độ dày lớp bảo ôn được xác định dựa vào nhiệt độ vận hành, nhiệt độ môi trường xung quanh, hệ số dẫn nhiệt của vật liệu và yêu cầu tiết kiệm năng lượng. Theo nguyên tắc cơ bản, độ dày của lớp bảo ôn sẽ tăng lên khi chênh lệch nhiệt độ giữa hai môi trường lớn hơn.

Độ bền cơ học và tính ổn định dài hạn

Độ bền cơ học đánh giá khả năng chịu lực nén, va đập và rung động của vật liệu. Tính ổn định dài hạn phản ánh khả năng duy trì đặc tính vật lý và nhiệt học theo thời gian, không bị lún, co ngót hoặc xuống cấp dưới tác động của nhiệt độ, độ ẩm và các yếu tố môi trường khác.

Tính dễ thi công và bảo trì

Vật liệu bảo ôn lý tưởng cần dễ dàng cắt, uốn và lắp đặt vào các bề mặt phức tạp. Khả năng tương thích với các lớp phủ bảo vệ và hệ thống kết cấu đỡ cũng rất quan trọng. Ngoài ra, vật liệu cần có khả năng chống ẩm, chống nấm mốc và không thấm nước để giảm thiểu chi phí bảo trì định kỳ.

06 loại vật liệu bảo ôn phổ biến nhất hiện nay

Bông thủy tinh – Giá rẻ, dễ thi công

Bông thủy tinh (Glasswool) là vật liệu bảo ôn được sản xuất từ cát silic nóng chảy, kéo sợi và liên kết bằng nhựa phenolic. Với mật độ từ 12-32 kg/m³, bông thủy tinh mang lại hiệu quả cách nhiệt tốt ở mức chi phí hợp lý.

Đặc điểm kỹ thuật:

• Hệ số dẫn nhiệt: 0,032-0,040 W/mK
• Nhiệt độ làm việc: -50°C đến 250°C
• Khả năng chống cháy: Cấp A1 (không cháy)
• Độ hấp thụ âm: NRC 0,85-0,95

Bông thủy tinh thường được ứng dụng trong hệ thống ống gió điều hòa, trần nhà xưởng và vách ngăn không chịu lực. Ưu điểm nổi bật là trọng lượng nhẹ, dễ cắt và lắp đặt, chi phí thấp. Tuy nhiên, nhược điểm là khả năng chịu nhiệt hạn chế và dễ hút ẩm nếu không được bảo vệ đúng cách.

Bông khoáng Rockwool – Cách âm, chống cháy hiệu quả

Bông khoáng Rockwool được sản xuất từ đá bazan nóng chảy, kéo sợi và ép thành tấm, cuộn hoặc ống. Với mật độ từ 40-120 kg/m³, Rockwool mang lại sự cân bằng tốt giữa khả năng cách nhiệt và độ bền cơ học.

Đặc điểm kỹ thuật:

• Hệ số dẫn nhiệt: 0,035-0,045 W/mK
• Nhiệt độ làm việc: -50°C đến 750°C
• Khả năng chống cháy: Cấp A1 (không cháy, điểm nóng chảy >1000°C)
• Độ hấp thụ âm: NRC 0,90-0,95
• Khả năng chống nước: Kỵ nước, không thấm nước >99%

Rockwool được ứng dụng rộng rãi trong nhà xưởng, phòng máy, tường cách âm và hệ thống HVAC công nghiệp. Ưu điểm vượt trội là khả năng chống cháy xuất sắc, cách âm hiệu quả và độ bền cơ học cao. Rockwool không bị ảnh hưởng bởi độ ẩm và có tuổi thọ trên 25 năm nếu được lắp đặt đúng kỹ thuật.

Bông gốm Ceramic – Chịu nhiệt cao đến 1300°C

Bông gốm Ceramic (Ceramic Fiber) là vật liệu bảo ôn cao cấp được sản xuất từ nhôm silicat nóng chảy, kéo sợi và xử lý nhiệt. Với mật độ từ 64-128 kg/m³, bông gốm mang lại khả năng chịu nhiệt vượt trội trong các môi trường khắc nghiệt.

Đặc điểm kỹ thuật:

• Hệ số dẫn nhiệt: 0,035-0,070 W/mK (tùy nhiệt độ)
• Nhiệt độ làm việc: Lên đến 1300°C (loại cao cấp)
• Khả năng chống sốc nhiệt: Chịu được >30 chu kỳ nhiệt 1100°C → 20°C
• Độ co ngót sau nung: <3% ở 1100°C

Bông gốm Ceramic được ứng dụng trong các môi trường nhiệt độ cực cao như lò nung, lò hơi, thiết bị luyện kim và các thiết bị công nghiệp nặng. Ưu điểm nổi bật là khả năng chịu nhiệt cao, trọng lượng nhẹ (chỉ bằng 1/3 vật liệu chịu lửa truyền thống) và độ dẫn nhiệt thấp. Bông gốm cũng có khả năng chống sốc nhiệt tuyệt vời, giúp kéo dài tuổi thọ thiết bị trong môi trường nhiệt độ biến thiên mạnh.

Tấm panel cách nhiệt – Giải pháp công nghiệp cho vách, mái

Tấm panel cách nhiệt là cấu trúc sandwich gồm hai lớp vỏ kim loại (thường là tôn mạ kẽm hoặc tôn mạ màu) và lõi cách nhiệt ở giữa. Tùy theo yêu cầu kỹ thuật, lõi cách nhiệt có thể là polyurethane (PU), bông khoáng (Rockwool) hoặc polystyrene giãn nở (EPS).

Đặc điểm kỹ thuật:

• Panel lõi PU: Mật độ 38-42 kg/m³, hệ số dẫn nhiệt 0,022-0,026 W/mK
• Panel lõi Rockwool: Mật độ 100-120 kg/m³, hệ số dẫn nhiệt 0,038-0,042 W/mK
• Panel lõi EPS: Mật độ 15-20 kg/m³, hệ số dẫn nhiệt 0,035-0,040 W/mK
• Độ dày phổ biến: 50mm, 75mm, 100mm

Tấm panel cách nhiệt được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng nhà xưởng, kho lạnh và phòng sạch. Ưu điểm nổi bật là thi công nhanh (50-70% so với xây tường truyền thống), khả năng cách nhiệt tốt và độ bền cao. Panel lõi PU mang lại hiệu quả cách nhiệt tốt nhất nhưng kém về khả năng chống cháy, trong khi panel lõi Rockwool có khả năng chống cháy vượt trội nhưng giá thành cao hơn.

Gạch và bê tông cách nhiệt – Cho nền móng và tường chịu tải

Gạch và bê tông cách nhiệt là vật liệu xây dựng được cải tiến để tăng khả năng cách nhiệt thông qua việc bổ sung các phụ gia nhẹ như perlite, vermiculite hoặc cốt liệu nhẹ.

Đặc điểm kỹ thuật:

• Gạch cách nhiệt: Mật độ 700-900 kg/m³, hệ số dẫn nhiệt 0,15-0,25 W/mK
• Bê tông cách nhiệt: Mật độ 300-1600 kg/m³, hệ số dẫn nhiệt 0,08-0,30 W/mK
• Cường độ nén: 5-25 MPa (tùy loại)
• Nhiệt độ làm việc: Lên đến 1100°C (với gạch chịu lửa cách nhiệt)

Gạch và bê tông cách nhiệt được ứng dụng trong các công trình có yêu cầu chịu tải trọng lớn, chịu va đập cơ học hoặc tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa. Ưu điểm nổi bật là độ bền cơ học cao, khả năng chống cháy tuyệt đối và tuổi thọ dài (>50 năm). Tuy nhiên, hiệu quả cách nhiệt thấp hơn so với các vật liệu bảo ôn chuyên dụng khác.

Mút xốp PE-OPP, EPS, PU – Giải pháp dân dụng

Mút xốp là nhóm vật liệu bảo ôn có mật độ thấp, được sản xuất từ các polymer như polyethylene (PE), polystyrene (EPS) hoặc polyurethane (PU). Đặc trưng bởi cấu trúc tế bào đóng kín chứa không khí hoặc khí trơ, mút xốp mang lại khả năng cách nhiệt tốt ở mức chi phí hợp lý.

Đặc điểm kỹ thuật:

• Mút PE-OPP: Mật độ 25-33 kg/m³, hệ số dẫn nhiệt 0,035-0,040 W/mK
• Mút EPS: Mật độ 15-30 kg/m³, hệ số dẫn nhiệt 0,033-0,040 W/mK
• Mút PU: Mật độ 30-40 kg/m³, hệ số dẫn nhiệt 0,022-0,028 W/mK
• Nhiệt độ làm việc: -50°C đến 80°C (PE), -50°C đến 75°C (EPS), -180°C đến 110°C (PU)

Mút xốp thường được ứng dụng trong các công trình dân dụng, vách ngăn tạm và bảo ôn đường ống lạnh. Ưu điểm nổi bật là trọng lượng siêu nhẹ, dễ cắt và lắp đặt, chi phí thấp. Tuy nhiên, nhược điểm là khả năng chống cháy kém (đặc biệt là EPS) và độ bền cơ học thấp.

Mút xốp PE-OPP, EPS, PU – Giải pháp dân dụng

Các loại mút xốp như PE-OPP (Polyethylene-Oriented Polypropylene), EPS (Expanded Polystyrene) và PU (Polyurethane) là giải pháp bảo ôn phổ biến trong các ứng dụng dân dụng và thương mại nhẹ.

So sánh đặc tính:

Ưu điểm chung: nhẹ, dễ thi công, chi phí thấp, khả năng chống thấm tốt.

Nhược điểm: khả năng chịu nhiệt thấp, dễ cháy, độ bền cơ học hạn chế.

Ứng dụng: bảo ôn đường ống điều hòa, ống nước lạnh, vách ngăn nhẹ, cách nhiệt cho nhà ở.

Bảng so sánh nhanh độ dày – mật độ – khả năng chịu nhiệt

Độ dày cần thiết để đạt cùng hiệu quả cách nhiệt sẽ khác nhau tùy loại vật liệu. Ví dụ, với cùng yêu cầu giảm 80% tổn thất nhiệt ở nhiệt độ 150°C, bông ceramic dày 50mm có hiệu quả tương đương rockwool dày 75mm hoặc bông thủy tinh dày 100mm.

Ứng dụng thực tế của vật liệu bảo ôn tại nhà máy & công trình

Bảo ôn đường ống trong nhà máy

Đường ống trong nhà máy thường vận chuyển các chất lỏng hoặc khí ở nhiệt độ cao (hơi nước, dầu nhiệt) hoặc nhiệt độ thấp (nước lạnh, NH3). Việc bảo ôn đường ống không chỉ giúp duy trì nhiệt độ môi chất mà còn bảo vệ người vận hành khỏi bỏng nhiệt và tiết kiệm năng lượng đáng kể.

Đối với đường ống hơi nước cao áp (>10 bar, 180-250°C), giải pháp bảo ôn tối ưu thường là kết hợp bông khoáng Rockwool dạng ống (độ dày 50-100mm) với lớp vỏ bọc inox hoặc tôn mạ kẽm. Hệ thống này có thể giảm đến 95% lượng nhiệt thất thoát, tương đương với việc tiết kiệm 20-30% chi phí nhiên liệu lò hơi.

Đối với đường ống lạnh (2-10°C), bảo ôn bằng mút PE-OPP hoặc mút PU kết hợp với lớp chống thấm là giải pháp phổ biến. Ngoài việc duy trì nhiệt độ, lớp bảo ôn còn ngăn ngừa hiện tượng ngưng tụ hơi nước trên bề mặt ống, từ đó tránh được hiện tượng ăn mòn và kéo dài tuổi thọ hệ thống.

Bảo ôn thiết bị lò hơi, thiết bị HVAC

Lò hơi công nghiệp thường vận hành ở nhiệt độ từ 800-1200°C, yêu cầu một hệ thống bảo ôn nhiều lớp phức tạp. Lớp trong cùng, nơi tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa, thường được làm từ gạch chịu lửa cao nhôm (Al₂O₃ >60%) hoặc bông gốm Ceramic có mật độ cao. Lớp giữa sử dụng bông gốm Ceramic mật độ trung bình, trong khi lớp ngoài cùng được làm từ bông khoáng Rockwool kết hợp với lớp vỏ bọc kim loại. 

Hệ thống bảo ôn này không chỉ giúp giảm nhiệt độ bề mặt ngoài xuống dưới 50°C (so với nhiệt độ trong lò trên 1000°C) mà còn góp phần tiết kiệm từ 15-25% nhiên liệu đốt. Đối với các thiết bị HVAC như AHU (Air Handling Unit), việc sử dụng bông thủy tinh hoặc Rockwool mật độ thấp (25-40 kg/m³) là phương án phổ biến, giúp nâng cao hiệu quả năng lượng và giảm tiếng ồn đáng kể.

Lắp đặt bảo ôn cho tường, mái nhà xưởng

Tường và mái của nhà xưởng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo môi trường làm việc thoải mái và tối ưu hóa chi phí năng lượng điều hòa. Đối với các nhà xưởng thông thường, việc sử dụng panel lõi PU hoặc EPS với độ dày từ 50-75mm mang lại khả năng cách nhiệt hiệu quả với mức chi phí hợp lý. Trong trường hợp nhà xưởng yêu cầu khả năng chống cháy cao, panel lõi Rockwool với độ dày từ 75-100mm là sự lựa chọn an toàn hơn, mặc dù chi phí có thể cao hơn từ 30-40%.

Đối với kho lạnh, panel lõi PU có độ dày từ 100-150mm kết hợp với hệ thống chống thấm và cửa cách nhiệt là giải pháp tiêu chuẩn. Hệ thống này giúp duy trì nhiệt độ trong kho ở mức từ -20°C đến +5°C (tùy theo yêu cầu), ngay cả khi nhiệt độ môi trường bên ngoài lên đến 40°C. Giải pháp này giúp tiết kiệm từ 40-60% chi phí điện năng so với các kho lạnh không được bảo ôn đúng cách.

Lựa chọn vật liệu bảo ôn hiệu quả – tối ưu chi phí

Việc chọn vật liệu bảo ôn phù hợp cần cân nhắc nhiều yếu tố như nhiệt độ vận hành, không gian lắp đặt, ngân sách và yêu cầu về an toàn. Với các thiết bị hoạt động ở nhiệt độ trên 400°C, bông gốm Ceramic là sự lựa chọn tối ưu dù chi phí cao hơn. Trong khi đó, đối với các ứng dụng có nhiệt độ trung bình từ 100-400°C, bông khoáng Rockwool mang lại sự cân bằng tốt giữa hiệu quả và chi phí.

Một lưu ý quan trọng để giảm thiểu thất thoát nhiệt là đảm bảo tính liên tục của lớp bảo ôn, đặc biệt tại các mối nối, van và phụ kiện. Những điểm gián đoạn này dù chỉ chiếm 5-10% diện tích bề mặt nhưng có thể gây ra 20-30% tổng lượng nhiệt thất thoát. Việc sử dụng các hộp bảo ôn có thể tháo rời ở các vị trí van và phụ kiện không chỉ giúp dễ dàng bảo trì mà còn đảm bảo hiệu quả cách nhiệt.

Quy trình bảo trì định kỳ lớp bảo ôn cũng đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì hiệu suất lâu dài. Hàng năm cần kiểm tra để phát hiện các vết nứt, hư hỏng hoặc sự xê dịch của lớp bảo ôn, đặc biệt sau khi thực hiện các đợt bảo trì lớn. Việc thay thế kịp thời các đoạn bảo ôn bị hư hỏng không chỉ giúp duy trì hiệu quả cách nhiệt mà còn ngăn ngừa hiện tượng ăn mòn dưới lớp bảo ôn (CUI – Corrosion Under Insulation), một nguyên nhân phổ biến gây hư hỏng đường ống trong công nghiệp.

Kết luận – Chọn đúng vật liệu bảo ôn ngay từ đầu để tiết kiệm lâu dài

Lựa chọn và thi công đúng vật liệu bảo ôn cách nhiệt là quyết định đầu tư thông minh, mang lại hiệu quả kinh tế dài hạn thông qua việc tiết kiệm năng lượng, kéo dài tuổi thọ thiết bị và giảm chi phí bảo trì. Việc đầu tư thêm 10-15% cho hệ thống bảo ôn chất lượng cao có thể mang lại khoản tiết kiệm lên đến 30-40% chi phí vận hành trong suốt vòng đời của hệ thống.

Khi lựa chọn vật liệu bảo ôn, cần cân nhắc toàn diện các yếu tố kỹ thuật (nhiệt độ làm việc, môi trường lắp đặt), yếu tố kinh tế (chi phí đầu tư, chi phí vận hành) và yếu tố an toàn (khả năng chống cháy, độc tính). Đặc biệt, cần tính toán kỹ độ dày tối ưu của lớp bảo ôn dựa trên phân tích chi phí-lợi ích, không nên chọn độ dày quá mỏng để tiết kiệm chi phí đầu tư nhưng làm tăng chi phí vận hành dài hạn.

Liên hệ Bảo Sơn để nhận báo giá & tư vấn kỹ thuật

Để nhận báo giá bông gốm ceramic chi tiết theo nhu cầu cụ thể của dự án, vui lòng liên hệ:

Công ty TNHH Công Nghiệp Bảo Sơn

• Địa chỉ: Số 98 Xa Lộ Hà Nội, Phường Long Bình Tân, Thành phố Biên Hoà, Tỉnh Đồng Nai, Việt Nam
• Hotline: 0888.98.28.68
• Email: info.baosonrf@gmail.com
• Website: https://baosonrefractory.com