건물 단열재의 수분에 대한 반응은 실험실 연구에서 평가되었습니다. 이 연구에는 암면 및 그라스울, 발포폴리스티렌보온재(EPS), 준불연 경질우레탄폼 단열재(PIR), 페놀폼 단열 보드(PF 단열재) 및 셀룰로 단열재가 포함되었며, 건조 후 초기 건조 재료 특성의 회복뿐만 아니라 다른 작용으로 이러한 재료의 수분 결합 특성을 측정했습니다. 조사된 모든 단열재는 습기에 노출될 때 물을 흡수하지만 습윤 및 건조 용량에는 상당한 차이가 있습니다.
단열재에 흡수된 수분은 항상 단열 용량과 주변 구조물 모두에 어느 정도 악영향을 미칩니다. 건축 자재를 적절하게 보호하여 연속 건식 사슬을 확보하고, 외부로 향해 건조 구조물을 설계하여 구조적 습기를 배출하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 콘크리트 구조물의 건조는 확산 개방형 건물 단열재를 사용하여 가속화 될 수 있습니다.
밀폐된 수증기 장벽은 건물을 사용하는 수명 동안 내부에서 구조물로 수증기가 확산되는 것을 방지합니다. 손상으로 인한 젖은 건축 자재는 재료에 관계없이 항상 건조하거나 교체해야합니다.
1. 서론
최근 몇 년 동안, 특히 건설 기간 동안 건축물 현장의 수분 관리와 구조물의 장기적인 실용적 수분 특성에 주목하였습니다. 2016~2017년에 VTT Expert Services Oy는 단열재의 수분 작용에 대한 광범위한 실험 연구를 수행하도록 배정되었습니다. 비교 연구에는 암면, 그라스울, 발포폴리스티렌보온재(EPS), 준불연 경질우레탄폼 단열재(PIR), 페놀폼 단열 보드(PF 단열재) 및 셀룰로 단열재가 포함되었며, 단열 성능과 관련된 특성뿐만 아니라 흡습성, 부분 침지시 수분 흡수, 확산에 의한 수분 흡수 및 모세관 수분 흡수 등의 측면에서 재료를 측정했습니다. 모든 습식 시험편의 건조를 모니터링했습니다. 원칙적으로 실험실 조건에서 수행된 측정은 실제 상황에서 재료의 습윤 및 건조에 해당합니다.
수분은 수증기, 액체 물 또는 눈과 같은 고체 형태로 단열된 공간으로 전달될 수 있습니다. 공기에는 항상 수증기가 포함되어 있으므로, 단열된 공간에서 공기 이동은 물을 전달합니다. 구조물의 내부 표면에 적절한 수증기 장벽은 단열된 공간 안으로 내부 공기로부터 수분이 이동하는 것을 방지합니다. 외부에서 단열층은 지붕 덮개와 피복을 보호합니다. 흡습성 재료는 항상 절연 공간과 접촉하는 외부 공기의 수분을 결합합니다.
수증기의 이동에 대한 이해는 수증기 응축 작용을 이해하고 제어되지 않은 응축을 방지하는 데 필수적입니다. 단열재는 건설 단계에서 비나 콘크리트 주조 중 또는 건설 손상 또는 결함으로 인해 나중에 액체 물에 노출될 수 있습니다. 또한 눈은 바람에 의해 단열 공간으로 침투할 수 있습니다. 건축물에서 습기 축적은 건축 자재를 적절하게 보호하고 외부를 향해 건조된 구조를 설계하여 구조적 습기가 건조되도록함으로써 방지할 수 있습니다.
2. 시험된 재료
[재료 특성]
VTT 연구에 사용된 재료의 일반적인 특성은 상기 표에 나열되어 있습니다. 이 자료에 제시된 모든 결과는 테스트된 재료에만 적용됩니다. 결과를 분석할 때, 재료 그룹 내에서도 특성의 차이가 있을 수 있음을 염두에 두어야합니다.
3. 공기로부터 단열재에 결합된 총 수분과 그 영향
건축 자재에 결합된 공기의 수분은 표준 EN 12571에 따라 결정된 평형 조건(상대 습도, 온도)을 사용하여 추정할 수 있습니다. 그 결과는 흡수 조건과 탈착 조건 모두에서 수분 함량을 설명하는 이른바 숩 S 흡수 곡선으로 제시되며, 평형 상태가 건조한 상태에서 더 습한 상태로, 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. (그림1)은 23℃의 온도에서 측정된 75%(흡수) 및 98% 상대 습도에서 다양한 재료의 평형 수분 함량을 보여줍니다.
측정 결과는 단열재가 공기 습도에 노출되지만, 액체 물과 접촉하지 않는 조건에 해당합니다. 핀란드 야외 조건에서는 상대 습도가 여름에는 60~70%에서 겨울에는 약 90%까지 다양합니다. (그림1)은 습윤의 첫 번째 단계와 극도로 높은 상대 습도에서 단열재에 결합된 수분의 양을 보여줍니다.
[흡습성 평형 수분 함량, 흡수 75% 상대습도(EN12571:2013)]
[흡습성 평형 수분 함량, 98% 상대습도(EN12571:2013)]
조사된 자료 사이에는 상당한 차이가 있습니다. 차이점의 중요성을 분석할 때, 구조물에서 단열의 기본 기능은 구조물의 열전도율을 줄이는 것임을 기억하는 것이 중요합니다. 다량의 결합 수분은 재료의 단열 능력을 약화시킵니다. 예를 들어, 셀룰로오스 단열 자료에서는 각 수분 %에 대해 열전도율이 1.5% 증가한다고 언급합니다. 또한 재료의 수분 함량이 증가함에 따라 생물학적 활동과 구조 부식 위험이 증가합니다.
4. 시간에 따른 단열재의 습윤 및 건조
1) 부분 침수(EN12087)
부분적으로 침수된 단열재의 수분 흡수는, 예를 들어 평평한 지붕에 설치된 단열재 또는 단열재가 비에 노출되는 조건에 해당합니다. 흡수된 물의 양(그림2)과 초기 수분으로 돌아가는 건조 시간(그림3) 모두에서 조사된 단열재간에 상당한 차이가 있습니다. 암면과 유리섬유는 기공이 열린 구조를 가지고 있고, 물은 섬유 구조를 빠르게 채우지만, 고밀도 유리섬유를 제외하고는 흡수된 물의 양이 7일 후에는 더 이상 증가하지 않습니다.
[시간의 함수로서 부분적으로 침수(EN 12087, 방법1)된 단열재의 수분]
[시간에 따른 부분 침지 시험 후 시험편 건조 조건]
플라스틱 단열재와 관련하여, 준불연 경질우레탄폼 단열재(PIR) 및 발포폴리스티렌 단열재(EPS)는 미네랄울 단열재와 거의 동일한 방식으로 반응하지만 그들은 다소 수분을 느리게 흡수하지만 대략 상응하는 양입니다(미네랄울, 저밀도 유리섬유, PIR 및 EPS <0.3kg/m², 고밀도 유리섬유 <1kg/m²).
페놀폼(PF단열재)과 셀룰로오스 단열재는 다른 단열재보다 훨씬 더 많은 수분을 축적합니다.(페놀폼 최대 3kg/m² 및 셀룰로오스 단열재 최대 15kg/m²) 페놀폼 보드(PF단열재)의 측정 결과는 28일의 테스트 시간이 충분하지 않았고 수분 흡수가 계속될 수 있음을 나타냅니다. 따라서 페놀폼 보드(PF단열재)의 경우 긴 테스트 기간으로 테스트 방법을 바꾸어야합니다.
4주간의 침지 시험을 실시한 후 미네랄울, 준불연 경질우레탄폼단열재(PIR)과 발포폴리스티렌 단열재(EPS)는 1~2일간 +23℃와 50% 상대 습도 조건에서 건조하고, 유리섬유는 5일 동안 건조하였습니다. 페놀폼 보드(PF단열재)의 건조 시간은 약 9일이었지만 셀룰로오스 단열재는 건조하는 데 19일이 필요했습니다. 밀폐된 구조에서 측정하면 시간 차이의 중요성이 커질 수 있습니다.
재료의 열전도율은 부분 침지 시험 전후에 측정되었습니다. 측정 정확도 한계 내에서, 모든 재료는 침지 테스트 후에도 초기에 해당하는 결과를 보여주었습니다. 따라서 만일 재료가 충분히 오랜 시간 동안 자유롭게 건조될 수 있다면 재료의 열전도율은 초기 수준으로 돌아갑니다.
재료의 치수 안정성은 28일 침지 시험 후 시험편 길이, 폭 및 두께의 백분율 변화를 비교하려 추정되었습니다. 폭과 길이의 측정된 변화는 <±0.1%(<±4mm)였습니다. 두께 변화는 ±2.4%(<±2.1mm) 미만이었습니다. 침지 테스트에서 셀룰로오스 단열재(-1.6%)와 준불연 경질우레탄폼 단열재 PIR(-0.7%)만 두께 수축을 나타냈습니다. 단열재 수축은 단열 공간에 공극을 만들어 구조물의 단열 역할을 악화시킬 수 있습니다.
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