가스 장벽이 있는 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)의 장기 열 저항(4)
출처: http://web.ornl.gov/sci/buildings/conf-archive/2004%20B9%20papers/054_Mukhopadhyaya.pdf
(2) 코어 시편의 관찰(실험2와 실험4)
[그림6]은 경질 우레탄 폼 단열재 시편 A, B 및 C에 대한 실험2와 4의 코어 슬라이스의 일반적인 노화 곡선을 보여줍니다. 이 수치는 예상대로 초기(15~20일) 노화 공정이 빠르지만, 그 이후에는 상당히 느려 졌습니다. 경질 우레탄 폼 단열재(polyiso) 시편 3개 모두에 대한 실험 기간이 끝나면, 노화 공정이 거의 안정화되거나 무시할 수 있는 속도로 느려졌습니다.
[얇은 경질 우레탄 폼 단열재 코어 슬라이스의 열 특성 변화(실험2)]
[6mm 코어 슬라이스(1면 노화, 경질 우레탄 폼 단열재 A)]
[12mm 코어 슬라이스(양면 노화, 경질 우레탄 폼 단열재 A)]
[6mm 코어 슬라이스(1면 노화, 경질 우레탄 폼 단열재 B)]
[12mm 코어 슬라이스(양면 노화, 경질 우레탄 폼 단열재 B)]
[6mm 코어 슬라이스(1면 노화, 경질 우레탄 폼 단열재 C)]
[12mm 코어 슬라이스(양면 노화, 경질 우레탄 폼 단열재 C)]
[그림7]은 경질 우레탄 폼 단열재 시편 A, B 및 C의 두 코어 시편에 대한 시간 대 노화율의 전형적인 구성을 보여줍니다. 12mm 두께의 코어 슬라이스의 양면 노화는 세 가지 경질 우레탄 폼 단열재(polyiso) 에 대한 6mm 코어 슬라이스의 일방적인 노화보다 초기에 더 빨랐습니다. 그러나 경질 우레탄 폼 단열재(polyiso) 코어 슬라이스의 실험은 실험1과 실험3의 표면 슬라이스보다 훨씬 빠른 노화를 나타났으며, 이는 불 침투성 외장재가 노화 속도에 영향을 미침을 의미합니다(그림7).
[표면 및 코어 슬라이스의 노화(실험1 및 실험2)]
9. 모델링 도구의 적용– DIPAC 2-D
실험 결과는 경질 우레탄 폼 단열재(polyiso) 시편 A 및 C가 실험실 조건에 노출되는 동안 열 저항에 관해서 상당히 노화되었음을 명확하게 나타냅니다. 얇은 슬라이스 시편 및 전체 두께 경질 우레탄 폼 단열재 시편 모두에서 비슷한 추세를 보였습니다. 따라서 경질 우레탄 폼 단열재 시편 A와 C에서 얻은 실험 결과는 DIPAC 2-D를 사용한 추가 조사와 분석에 흥미로운 사실입니다. 그러나 DIPAC 2-D를 사용하여 경질 우레탄 폼 단열재(polyiso) 시편 C에서 얻은 결과에 대한 분석만 다음 단락에서 소개되었습니다.
1) 경질 우레탄 폼 단열재(polyiso) 시편 C에서 얻은 결과 분석
경질 우레탄 폼 단열재 시편 C는 프리(free) 발포 제품이며, 코어와 표면층 사이에 열 저항의 차이는 작을 것으로 예상됩니다. 전체 경질 우레탄 폼 단열재 시편 두께와 얇은 슬라이스의 초기 열 저항을 설정하기 위해, 실험실에 단열재를 받은 직후 바로 측정을 실시하였습니다. 이 경질 우레탄 폼 단열재 시편은 초기 열 측정은 선적일로부터 1주일 이내 이루어졌습니다.
(1) 경질 우레탄 폼 단열재(polyiso) 코어 슬라이스의 노화
[그림8]은 DIPAC 모델 예측과 비교한 경질 우레탄 폼 단열재(polyiso) 시편 C에서 수행된 측정을 보여 줍니다. 산소, 질소 및 발포제의 확산 및 용해도는 모델의 입력 매개 변수입니다. 시간–용해도 의존성 공정은 산소 및 질소 확산의 효과에 중첩된다는 것을 주목해야합니다. 이 공정은 약 150일 동안 지속된다고 가정합니다. 이 두 변수는 근사치이므로, 적합성에 전적으로 의존할 수 없으며, [그림8]은 이러한 속성을 적절하게 설명하고 있습니다. 그럼에도 불구하고, 경질 우레탄 폼 단열재 시편 코어 슬라이스에 대한 노화의 전반적인 영향을 확인하고, 대략적인 일치성을 얻은 후에 표면층의 열적 성능을 조사할 수 있습니다.
[양면 노화로 12mm 두께의 코어 슬라이스에 대해 측정된 열 저항의 변화,
그러나 1차원 확산 공정을 시뮬레이션하기 위해서는 주변을 밀봉한 것이 필요합니다.]
(2) 경질 우레탄 폼 단열재(polyiso) 표면 슬라이스의 노화
경질 우레탄 폼 단열재 외장재를 통하는 또는 외면에 인접한 확산 효과만이 측정되도록 하기 위해, 모든 표면 슬라이스를 유리판에 에폭시 수지로 접착시켰습니다. 두 가지 유형의 측정을 수행하였습니다.
첫 번째 것은 모서리 표면을 밀봉하고 모서리에서 25mm 떨어진 면체에 틈새를 만들었습니다. 틈새는 약 2mm 폭이었으며, 250mm 측면을 갖는 정사각형의 윤곽을 나타냈습니다.
두 번째 유형의 측정은 외장재가 손상되지 않은 상태, 즉 300mm2의 전체 시편 및 가장자리가 완전히 밀봉된 상태에서 수행되었습니다. 이것은 밀봉된 가장자리를 통한 노화로 인한 것이 아닙니다. 이 관찰은 불 침투성 외장재를 통한 가스가 확산될 가능성을 나타냅니다. 이 현상을 특성화하기 위해서는 추가 조사가 필요합니다. 모델링 목적을 위해서, 외장재는 이 연구에서 불 침투성으로 간주됩니다. [그림9]는 DIPAC 2D 모델 계산과 비 침투성 외장재에 틈새가 있는 시편의 실험 결과를 비교하여 보여줍니다.
[경질 우레탄 폼 단열재 윗면과 주변 밀봉한 틈새가 있는 6mm 두께
표면 슬라이스이 열 저항 변화(L/N비=100으로 계산)]
(3) 전체 두께 경질 우레탄 폼 단열재(polyiso)의 노화
[그림10]은 전체 두께 경질 우레탄 폼 단열재(polyiso) 시편(610mm×610mm)의 열 저항률의 노화를 보여줍니다. 열 저항은 실험실 노출 9~17개월에 걸쳐 측정되었으며, 계산된 값과 비교되었습니다. 코어 및 표면 슬라이스에 대해 결정된 특성을 사용하고, 두 가지 추가 특수 실험(시편의 두께와 온도의 영향)에서 검증된 경우 전체 경질 우레탄 폼 단열재(polyiso)의 열 저항 변화를 계산할 수 있습니다. 경질 우레탄 폼 단열재 C의 L/N 비율을 50으로 설정하여 모델을 전체 두께 측정치와 일치하도록 미세 조정할 수 있습니다. 그러나 틈새가 있는 얇은 표면 슬라이스의 경우, 경질 우레탄 폼 단열재(polyiso) C의 경우 합의에 필요한 L/N 비율은 100이었습니다.
[전체 두께 경질 우레탄 폼 단열재 시편(L/N 비율 50)에 대한
열 저항률의 측정 및 계산된 값]
2) 실험실 결과– 비교, 현장 관찰 및 DIPAC-2D 산출
경질 우레탄 폼 단열재의 전체 두께 현장 실험을 맞추기 위해 모델에서 L/N 비율을 15로 설정해야했습니다. [그림11]은 노화에 대한 실험실 및 현장 측정치와 L/N(가로와 세로) 비율이 15인 DIPAC-2D 모델에 의해 예측된 결과를 비교한 것입니다.
[실험실 및 현장 실험을 경질 우레탄 폼 단열재 C의 계산된
노화와 비교(L/N 비율 15)]
10. 관측 요약
이 자료에서 논의된 경질 우레탄 폼 단열재(제품 C)에 대한 실험 및 DIPAC-2D 모델링 결과는 높은 용해도 및 불 침투성 표면을 가진 HCFC 발포제를 사용했습니다. 이 제품의 확산 및 용해도 기능은 이전의 독립적 인 기밀 연구(Bomberg and Kumaran 1991)에서 보고된 3개의 다른 경질 우레탄 폼 단열재 생성물을 포함하며, 다른 경질 우레탄 폼 단열재와 유사합니다. 일반적으로 DIPAC-2D 모델에서 얻은 결과를 분석하고 실험 결과를 검토함으로써 다음과 같은 관측이 이루어질 수 있습니다.
① 실험실 측정, 현장 관측 및 수치 계산(즉, DIPAC-2D)은 잘 일치하는 것처럼 보이지만, 측면 확산 계수와 일치하지 않습니다. 다른 경질 우레탄 폼 단열재 시편에 대한 측면 확산 계수와는 현저히 다릅니다. 더 많은 연구가 필요한 중요한 문제입니다.
② 손상되지 않은 불 침투성 외장재가 있음에도 불구하고 얇은 슬라이스 시편에서 상당한 양의 노화가 발생 했으며, 시편의 바닥에 있는 유리판과 완전히 밀봉된 가장자리를 가지고 있습니다. 이것은 가스 장벽 시 스템의 불완전 또는 가장자리 밀폐로 인한 것일 수 있습니다. 이러한 문제에 대한 추가 조사는 불 침투성 외장재가 있는 경질 우레탄 폼 단열재(polyiso) 시편의 LTTR을 예측하는 방법론 개발에 대한 향후 발전 에 필수적입니다.