이 작업에서는 6개의 서로 다른 건물 단열재의 수분 흡수가 실험실 환경에서 검사됩니다. 일정한 중량으로 건조시킨 후, 재료는 0~100% 범위의 5가지 서로 다른, 동일하게 분포된 상대습도 환경에 노출되었습니다. 각각 선택된 상대습도 범위에서 흡수된 함량의 중량이 측정되었습니다. 그런 다음 결과를 분석했습니다.
1. 단열재에 수분의 영향
건축 자재 및 건물 단열재는 압도적으로 대다수는 높은 다공성 구조를 가지고 있습니다. 이러한 기공의 합한 표면적은 상당히 큰 경향이 있습니다. 이는 이러한 재료의 흡습성에 중요한 역할을 할 수 있습니다. 흡착은 유체 단계(기체 또는 액체)에서 고체 표면으로 분자의 접착입니다. 재료의 흡습성은 흡착 등온선으로 가장 잘 설명할 수 있습니다. 다공성 재료와 환경 사이의 상호 작용은 두 가지 방향으로 발생할 수 있습니다.
① pf 분압이 주변 공기의 pg 분압보다 재료 표면에서 더 크면, 탈착이 발생하여 재료 건조가 발생합니다.
② pf 분압이 주변 공기의 pg 분압보다 재료의 표면이 더 작으면 흡착이 시작된 것입니다.
2. 실험실 측정과 관련된 표준
이 작업 동안 국제 표준인 EU 표준 MSZ EN ISO 12571:2013에 있는 규정을 준수하였으며, 이것은 헝가리에서도 적용됩니다. 이 표준은 건축 자재 및 기타 건축 산업 제품의 흡착 등온선이 결정되는 과정을 규제하기 위한 것입니다. 검사된 재료 샘플은 일정한 질량으로 건조될 때 300kg/m³ 미만이고 표면적이 100mm×100mm 이상이어야합니다. 재료 샘플을 절단해도 측정 결과에 영향을 미치지 않는 것으로 입증될 수 있다면, 건조된 일정한 질량에 빠르게 도달하기 위해 샘플을 더 작은 조각으로 자르는 것이 허용됩니다. 각 재료에서 최소 3개의 시편을 측정해야합니다.
1) 흡착 등온선 결정 방법
재료 샘플은 일정한 건조 질량으로 건조됩니다. 그 후 재료가 가습될 수 있도록 적어도 4개의 다른 상대습도 범위를 선택해야합니다. 시험 챔버에서 선택된 상대습도 범위는 상대습도가 0%에서 100% 사이로 균등하게 분배되도독 선택해야합니다. 시험편의 수분 함량은 시험 환경과 평형에 도달한 후에 측정해야합니다. 수분 함량은 가습 과정 후 일정 건조 질량과 샘플 질량의 질량 차이입니다. 선택된 모든 상대습도 측정 범위에서 측정이 완료된 후, 재료에 대한 흡착 등온선이 결정될 수 있습니다.
2) 측정에 필요한 기기
위에서 언급한 표준에 따라 다음 도구가 실험과정 중에 사용됩니다.
① 측정 용기
② 정밀도가 ±0.01%인 저울
③ ISO 12570 표준에 따른 건조 오븐
④ ±2K의 온도를 유지하면서 챔버 내부의 상대습도를 ±5%로 설정하는 데 정밀한 온습도 챔버
이 연구에 사용된 재료로 인해, 측정 용기는 필요하지 않았습니다.
3. 실험실 측정
1) 재료 샘플
측정하는 동안 다음 6가지 건물 단열재가 사용되었습니다.
① 에어로젤
② 락울
③ 폼 글라스
④ 경질우레탄폼단열재(PUR)
⑤ 특수 표면 폴리스티렌
⑥ 흑연 폴리스티렌(네오폴) <!–[endif]–>
[측정용 단열재 샘플]
각 재료는 구입된 재료의 원래 높이에 따라 다양한 높이가 다른 100mm×100mm로 절단되었습니다. 보다 쉬운 식별을 위해 샘플의 번호는 1-3까지입니다.
2) 측정 과정
샘플을 Venticell 111 건조 오븐에서 24시간 동안 건조시켰습니다. 그 후 재료의 일정한 건조 질량을 1000g의 정확도 저울로 측정하였습니다. 다음 단계로 샘플을 선택된 상대습도 범위에서 24시간 사이클 시간으로 Climacell 111 챔버에서 가습하였습니다. 표준에는 측정을 위해 4개의 상대습도 범위만 필요하지만, 개선된 결과를 얻기 위해 5개의 상대습도 범위에서 측정하였습니다. 이것은 다음과 같이 0%~100%에서 균등하게 분배(30%, 40%, 60%, 75%, 95%)된 표준에 따라 선택되었습니다.
[enticell 111 건조 오븐]
각 가습 단계 이후, 재료의 중량을 측정하여 선택된 모든 상대습도 범위에서 각 재료의 3개 샘플에 대해 3개의 결과를 산출하였습니다. 이 데이터를 사용하여 각 재료에 흡수된 수분 함량을 표준의 다음 공식을 사용하여 계산하였습니다.
ωAD = (mn – msz / msz) × 100
시료의 평균은 흡착 등온선 그래프로 나타냈습니다. 또한 측정으로부터 편차는 각 측정 범위에 대해 결정되었습니다. 이러한 방식으로 각 재료의 흡착 등온선은 엑셀에서 선 그래프로 표시될 수 있습니다. 평균 값과의 편차는 막 마커에서 오류 막대로 표시됩니다.
3) 측정 결과
각 단열재의 흡착 등온선은 그래프로 표시되었습니다. 그러나 더 나은 비교를 위해 결과는 아래 그림과 같이 하나의 다이어그램으로 그려졌습니다. 건축 물리학 관점에서 그래프를 보면, 폼그라스(foamglas)가 가장 유리하게 나타났음을 확인할 수 있습니다. 측정에 따르면 이 재료는 물을 흡수하지 않았습니다. 그림에서는 회색으로 표시되어 있습니다. 이 재료의 그래프는 수평 특성만 보여줍니다. 95% 상대 습도 범위에서 약간의 상승 경향이 있습니다. 표면 결로일 가능성이 높지만 실제로 수분을 흡수하는 재료가 아닙니다.
[각 단열재의 흡착 등온선 그래프]
암면은 낮은 습도 범위에서 거의 똑같이 수행되었지만, 폼그라스보다 높은 범위에서는 더 많은 상승 경향을 보입니다. 이 재료를 사용하면 섬유 구조로 인해 측정 전에 훨씬 가파른 상승이 예상됩니다. 등온선을 나타낸 후에 이전에 알려지지 않은 소수성(물과 친화력이 없는)이 있다고 가정했습니다. 이 코팅으로 이 그래프의 특성은 높은 습도 범위에서 약간의 상승해도 상당히 유리합니다.
세 번째는 건축 물리학 특성과 관련하여 특별히 형성된 표면을 가진 폴리스티렌입니다. 그러나 이 재료의 등온선 특성은 이전 재료와 다릅니다. 0~75% 상대습도 범위에서 이 재료의 등온선은 암면 위입니다. 75%~95% 이전에서는 두 등온선이 서로 교차하며 폴리스티렌은 이 높은 습도 범위에서 더 잘 수행됩니다.
네 번째, 흑연 분말을 사용한 폴리스티렌(네오폴)이 가장 잘 수행되었습니다. 건축 물리학 관점에서 그 특성을 조사하는 경우, 측정된 재료에서 더 좋은 특성 중 하나입니다. 0~75% 상대습도 범위에서 이 그래프는 스케일과 특성 모두 이전의 경로와 유사한 경로를 따릅니다. 그러나 95% 상대습도 범위에서는 이전 재료와 비교하여 가파르게 상승합니다. 이 단열재를 적용할 때 명심해야할 사항입니다.
이 측정에서 에어로겔은 샘플에서 가장 나쁜 것으로 나타났습니다. 그러나 이 단열재는 단열성이 탁월하며, 흡습성이 상당히 큽니다. 30% 상대습도에서는 비교적 양호합니다. 이 범위 이후 환경의 습도가 증가함에 따라 그래프의 특성이 급격히 상승합니다. 60%의 습도 범위에서 흑연을 제외하고 가장 높은 습도 범위에 도달하지 못한 1g/g% 값을 이미 초과했습니다. 흡습성이 상대적으로 낮은 습도 범위에서 시작하기 때문에 이 재료는 건축 물리학 관점에서 매우 바람직하지 않습니다. 이것이 재료의 열적 특성에 크게 영향을 줄 수 있기 때문에 이것은 매우 불리할 수 있습니다. 또한 모세관 응축 및 구조적 열화와 같은 다른 문제가 발생할 수 있습니다.
마지막으로 폴리우레탄은 이러한 측정동안 수분 흡수와 관련하여 최악의 성능을 나타냈습니다. 암면과는 달리, 이 재료는 그 자체로 재료에 대한 수분 흡수를 방해해야하는 폐쇄 셀 단열재로 가정되므로, 이 재료에서 훨씬 더 좋은 결과를 기대했습니다. 그림에서 이 재료의 흡착 등온선은 에어로겔과 유사한 특성을 따르지만 여전히 대부분의 측정 범위에서 흡수된 함량이 그 보다 높다는 것을 알 수 있습니다. 조사된 재료로부터 이것은 건축 물리학 관점에서 가장 바람직하지 않다는 것이 입증되었습니다.
3. 결론
작업 중에 6가지 단열재의 흡착 등온선을 결정했습니다. 이 등온선은 이러한 재료의 증기 특성을 조사할 때, 모의시험 소프트웨어에서 사용할 수 있습니다. 모의시험 소프트웨어는 모의시험에 사용된 데이터가 실제 측정을 기반으로 할 때, 더 정확하고 더 나은 결과를 제공할 수 있습니다.