Cầu nhiệt làm yếu lớp cách nhiệt như thế nào?

• Mặt cắt tường (khung chữ nhật)
• Thanh khung dẫn nhiệt (ba thanh xám đặc)
• Phần cách nhiệt (hai ô nhạt)
• Dòng nhiệt dày đi qua thanh (hai mũi tên đỏ dày)
• Dòng nhiệt rất mảnh qua phần cách nhiệt (mũi tên đỏ mảnh)

Bạn sẽ học được gì

• Giải thích vì sao nhiệt đi tắt qua thanh khung hay mép sàn.
• Nói được cầu nhiệt làm yếu lớp cách nhiệt và gây hại gì cho công trình.
• So sánh các cách ngắt cầu nhiệt và biết chỗ nào dễ bị bỏ sót.

Cần biết trước

Nên biết cách nhiệt là lớp cản nhiệt, và vật liệu khác nhau dẫn nhiệt khác nhau. Các khái niệm khác được giải thích trong bài.

Cầu nhiệt hình thành thế nào?

Cầu nhiệt hình thành khi một vật liệu dẫn nhiệt cao cắt qua lớp dẫn nhiệt thấp. Cầu nhiệt xảy ra khi một vùng tương đối nhỏ của tường, sàn hoặc mái mất nhiều nhiệt hơn hẳn phần xung quanh. Cầu nhiệt cho nhiệt đi tắt qua lớp cách nhiệt, như chập mạch. Điều này thường xảy ra khi một vật liệu dẫn nhiệt cao, như khung thép hoặc bê tông, xuyên qua hoặc cắt ngang lớp vật liệu dẫn nhiệt thấp như vật liệu cách nhiệt.

Cầu nhiệt cũng xuất hiện ở chỗ các bộ phận công trình nối với nhau, như sàn bê tông hay dầm lộ ra áp sát hoặc xuyên qua tường ngoài. Và có những cầu nhiệt do thi công, ví dụ các khe hở trong lớp cách nhiệt, cho nhiệt thoát quanh lớp đó và có thể cho không khí lọt vào. Cầu nhiệt thường do lắp đặt sai hoặc do lựa chọn vật liệu và thiết kế công trình.

• Tường không có lớp liên tục (bên trái)
• Tường có thêm lớp cách nhiệt liên tục (bên phải, lớp xanh lục)
• Đường ngăn hai tường (nét đứt)

Vì sao một thanh khung lại làm yếu cả lớp cách nhiệt?

Vì thanh khung kim loại cho nhiệt đi vòng qua lớp cách nhiệt. Thanh khung thép là cầu nhiệt mạnh trong một hệ tường có cách nhiệt. Thanh thép cho nhiệt đi vòng qua lớp cách nhiệt và làm giảm mạnh hiệu quả của lớp đó.

Ảnh hưởng này được đo bằng R-value, số đo khả năng cản nhiệt. Cầu nhiệt qua thanh thép làm giảm R-value hiệu dụng của lớp cách nhiệt, mức giảm phụ thuộc vào kích thước và khoảng cách thanh thép và vào R-value của lớp cách nhiệt. Nghĩa là con số ghi trên lớp cách nhiệt chưa phải con số của cả bức tường. Tiêu chuẩn năng lượng ASHRAE cho công trình yêu cầu tính cầu nhiệt khi xác định hoặc báo cáo R-value và hệ số truyền nhiệt (U-factor) của cụm tường, sàn, mái.

Khung bê tông xây cũng có chuyện tương tự. Trong tường xây một lớp, các thành ngang của khối và lõi trám vữa có thể là cầu nhiệt, nhất là khi lõi khối được cách nhiệt. Có thể loại bỏ tác động này bằng cách đặt lớp cách nhiệt ở mặt ngoài hoặc mặt trong khối xây thay vì trong lõi khối.

Cầu nhiệt gây hại gì cho công trình?

Hại trước hết là mất nhiệt nhiều hơn, rồi tới khó chịu và ẩm. Các tác động có thể có là mất nhiệt qua tường nhiều hơn, kéo theo chi phí vận hành cao hơn, cùng điểm lạnh hoặc nóng cục bộ ở mặt trong tại vị trí cầu, gây khó chịu cho người ở và đôi khi gây ngưng tụ hơi nước.

Với thanh thép, vì thanh thường tiếp xúc với lớp hoàn thiện bên trong, các điểm lạnh cục bộ có thể xuất hiện tại vị trí thanh. Tác động của cầu nhiệt còn có thể bị khuếch đại bởi sự truyền nhiệt và ẩm do không khí chuyển động, nhất là khi không khí ấm ẩm lọt vào tường.

Một lưu ý quan trọng: không phải cầu nhiệt nào cũng gây ra những tác động nghiêm trọng này. Mức nghiêm trọng của một cầu nhiệt nên được đánh giá theo tác động của nó lên hiệu quả năng lượng chung của công trình.

Ngắt cầu nhiệt bằng cách nào?

Nguyên tắc chung là làm lớp cách nhiệt liên tục, tốt nhất ngay từ giai đoạn thiết kế. Có thể tránh cầu nhiệt và hư hại do nó gây ra bằng nhiều chiến lược, tốt nhất áp dụng ở giai đoạn thiết kế. Sau khi xây xong, việc sửa cầu nhiệt có thể vừa tốn kém vừa khó.

Một vài cách cụ thể:

• Phủ lớp liên tục ngoài thanh thép. Có thể giảm các tác động của thanh thép bằng cách thêm một lớp cách nhiệt liên tục phủ lên lớp thanh thép và cách nhiệt.
• Cách nhiệt trong khoang của tường rỗng xây gạch. Lớp cách nhiệt đặt giữa hai lớp xây tạo thành một lớp liên tục, giảm tác động của cầu nhiệt.
• Đặt lớp cách nhiệt đúng chỗ ở mép sàn. Ở mép sàn, đặt lớp cách nhiệt trong khoang tường tốt hơn đặt ở mặt trong, vì cách này tách cả mép sàn và dầm thép khỏi bên ngoài.
• Đừng bỏ sót tường chắn mái. Tường chắn mái lộ ra ngoài ở cả hai mặt nên có thể đóng vai trò như một cánh tản nhiệt, hút nhiệt lên qua tường.

• Mép sàn xuyên qua lớp cách nhiệt (bên trái)
• Mép sàn dừng trước lớp cách nhiệt liên tục (bên phải)
• Đường ngăn hai cách (nét đứt)

Ví dụ trong đời sống

Hãy nghĩ tới một chiếc áo khoác dày nhưng khóa kéo bằng kim loại chạy suốt phía trước. Áo dày giữ ấm tốt ở mọi chỗ, trừ dọc đường khóa, nơi bạn thấy lạnh hơn hẳn. Lớp áo là lớp cách nhiệt, khóa kéo là cầu nhiệt. Đây chỉ là ví dụ minh họa: tường thật có nhiều đường như vậy và mức chênh lệch phụ thuộc vào thiết kế từng công trình.

Hiểu lầm thường gặp

Lớp cách nhiệt dày thì tường nào cũng cách nhiệt tốt. R-value của cả tường thấp hơn R-value của lớp cách nhiệt khi có thanh khung dẫn nhiệt đi xuyên qua.

Cầu nhiệt chỉ gây mất nhiệt. Nó còn gây điểm lạnh cục bộ, ngưng tụ hơi nước và hư hại vật liệu trong một số trường hợp.

Cầu nhiệt nào cũng nghiêm trọng như nhau. Không phải cầu nhiệt nào cũng gây ra những tác động nghiêm trọng, và mức độ cần được đánh giá theo từng trường hợp.

Câu hỏi thường gặp

Cầu nhiệt là gì?

Là vùng của tường, sàn hoặc mái mất nhiều nhiệt hơn hẳn phần xung quanh vì vật liệu dẫn nhiệt tốt cắt qua lớp cách nhiệt.

Vì sao thanh khung thép là cầu nhiệt mạnh?

Vì thanh thép xuyên qua lớp cách nhiệt và cho nhiệt đi vòng qua lớp đó.

Sửa cầu nhiệt khi nhà đã xây xong có dễ không?

Việc sửa cầu nhiệt sau khi xây xong có thể vừa tốn kém vừa khó, nên nên tính từ giai đoạn thiết kế.

Tóm tắt

• Cầu nhiệt là đường đi tắt của nhiệt qua vật liệu dẫn nhiệt tốt cắt qua lớp cách nhiệt.
• Thanh khung thép làm giảm R-value hiệu dụng của lớp cách nhiệt, nên cả tường kém hơn con số trên lớp cách nhiệt.
• Cách ngắt cầu nhiệt là làm lớp cách nhiệt liên tục, tốt nhất ngay từ khi thiết kế.