경질우레탄폼단열재의 흡수율, 열팽창 및 비열 용량
6. 물과 습기에서의 행동
수분 저항성 측면에서 건물 구성 요소의 기능적 효율성은 건물 및 지하 수분뿐만 아니라, 운송, 보관 및 조립 중 강수에 대한 단열재의 작용에 크게 좌우됩니다. 증기 확산으로 인해 건물 구성 요소의 표면에 응축 수분과 건물 구성 요소의 단면에 응축이 또한 작용합니다.
경질우레탄폼단열재는 공기로부터 수분을 흡수하지 않습니다. 폐쇄된 셀 구조로 인해, 경질우레탄폼은 물을 흡수하거나 이동하지 못하며, 즉 모세관현상이 없습니다. 이러한 관계로, 건물의 일반적인 수분은 열전도율을 증가시키지 않습니다. 수증기 확산은 구조물의 관점에서 적절히 설치되지 않은 경질우레탄폼단열재에서 수분을 증가시킬 수 없습니다. 예를 들어 수증기 장벽이 없는 곳이나 평평한 지붕에 있는 에어 포켓이나 밀폐 결함 때문입니다.
1) 28일 동안 물에 담근 후 흡수
실험실 테스트에서, 경질우레탄폼단열재가 영구적으로 물에 둘러싸여 있는 경우, 물의 흡수는 확산 및 응축을 통해 발생할 수 있습니다. EN 12087에 따른 28일 침수 테스트에서 60mm 두께의 경질우레탄폼단열재(밀도 35kg/m3)로 측정한 흡수율은 일반적으로 약 1.3%입니다.
[물에 28일 침지 후 경질우레탄폼단열재 흡수율]
경질우레탄폼단열재재가 주변 단열재로 사용되는 경우 항상 습기에 노출될 수 있습니다.
2) 확산과 응축 및 습기/서리 조건에서 수분 행동
주변 단열재로 경질우레탄폼단열재를 사용하면 단열재가 항상 지면과 직접 접촉하기 때문에 습기 및 서리의 영향에 대한 노출이 증가합니다. EN 12088에 따라 측정된 확산 및 응축으로 인한 경질우레탄폼단열재의 최대 흡습량은 약 6%입니다. 독일에서 수행된 테스트에서 표면재가 없는 경질우레탄폼단열재의 서리 해동 조건이 반복되는 조건에서 습기에 대한 행동은 약 2%~7% 사이의 값으로 산출되었습니다.
3) 수증기 확산 저항 계수 μ
수증기 확산 저항 계수(μ)는 건물 구성 요소의 수분 관련 행동을 결정할 때 가장 중요한 변수입니다. μ 값은 건물 구성 요소 층의 수증기 확산 저항이 동일한 공기 두께(μair=1)보다 얼마나 큰지 지정합니다. 경질우레탄폼단열재의 수증기 확산 저항 계수는 EN 12086에 따라 결정됩니다.
이것은 밀도와 제조 방법에 달려있습니다. 재료에 코팅 또는 외장이 있는 경우, 수증기 확산 저항(기호 Z)에 대한 명시된 수준을 지정해야합니다. 특정 용도에서 건물 구성 요소의 수분 관련 계산의 경우, 덜 유리한 값을 가정해야합니다.
4) 확산 층 두께의 공기층 sd
공기층의 확산–등가 두께(sd)는 층 두께(m)와 확산 저항 계수(μ)의 곱입니다.
sd = μ · s
건축에서 적용에 따라, 120mm 두께의 경질우레탄폼단열재는 40×0.12=4.8m~200×0.12=24m의 sd 값을 가집니다.
7. 열팽창
열의 영향으로 모든 재료가 팽창합니다. 열팽창 계수는 온도가 1 켈빈 상승할 때 재료별 열팽창을 나타냅니다. 폐쇄 셀 플라스틱에서, 셀 구조의 가스 압력은 또한 팽창에 영향을 미칩니다.
경질우레탄폼의 열팽창 계수는 특히
① 밀도
② 표면
③ 건물 구성 요소 층에 대한 단열재의 부착(있을 경우)
④ 선택된 온도 범위
연성인 표면과 밀도가 30~35kg/m3인 경질우레탄폼단열재에서 측정한 결과 3~7×10⁻⁵·K⁻¹의 열팽창 계수가 나타났습니다. 표면이 없고 밀도가 30~60kg/m3인 경질우레탄폼단열재의 선형 열팽창 계수는 5~8×10⁻⁵·K⁻¹입니다. 표면이 없는 고밀도의 경질우레탄폼의 열팽창 계수는 5×10⁻⁵·K⁻¹입니다.
이 값은 기판에 부착되지 않았거나, 팽팽하게 장착되지 않은 보드 또는 절단 부분/몰딩에 적용됩니다.
[표면이 없는 경질우레탄폼의 열팽창]
밀도와 관련하여 측정한 –60℃에서 +20℃의 온도 범위에서 표면이 없는 경질우레탄폼단열재의 열팽창
8. 비열 용량 및 열저장 용량
1) 비열 용량 cp
비열 용량 cp는 재료의 1kg 질량을 1K 증가시키는 데 필요한 열에너지의 양을 나타냅니다.
비열 용량 cp는 J/(kg·K) 단위로 측정됩니다.
더 많은 열용량을 가진 재료를 1K만큼 온도를 높이려면 더 많은 열에너지가 필요합니다. 반대로, 더 적은 열용량을 가진 재료에서 1K의 온도 증가를 생성하기 위해 더 적은 에너지가 필요합니다.
[다양한 재료의 비열 cp 계산 값]
EN 12524에 따라, 이 계산된 값은 불안정한 경계 조건을 가진 건물 구성 요소의 열전도율에 대한 특수 계산에 사용됩니다.
2) 열저장 용량 C
건물 구성 요소의 열저장 용량은 포함된 개별 건축 자재의 비열 용량에 영향을 받습니다.
[경사진 지붕의 다양한 구성 요소 층의 축열 용량]
축열 용량 C에서 J/(m2·K)는 온도가 1K 상승할 때 표면적이 1m2이고, 두께가 균일 한 건축 자재가 저장할 수 있는 열의 양을 말합니다. 열저장 용량 C에서 J/(m2·K)=비열(c)×밀도(r)×층 두께(d) 상시 표에서 목모 보드의 열저장 용량은 경질우레탄폼단열재의 열저장 용량의 수 배입니다.
여름에 실내 기후 조건에서, 이러한 차이는 무시해도 좋습니다.
컴퓨터를 사용 열 모의시험을 실내 기후에 대한 다양한 경사 지붕 구조에서 단열재 유형의 영향을 조사 했습니다.
[여름철 가장 더운 날의 외부 및 내부 온도: 일광 차단 없이]
태양 차단이 없으면, 실내 온도는 오후에 31℃에 이르렀습니다. 실내에서 측정한 온도는 다양한 단열재의 열저장 용량이 아무런 관련이 없다는 것을 의미합니다. 실내 온도는 최대 0.6K 차이가 있었습니다.
[여름철 가장 더운 날의 외부 및 내부 온도: 일광 차단]
지붕의 창문이 태양으로부터 차단되면 오후에 실내 온도가 외부의 온도보다 분명 낮습니다. 실내 온도는 항상 25℃ 이하로 유지됩니다.
여기에서도, 단열재의 종류는 실내 온도에 큰 영향을 미치지 않습니다.
컴퓨터 모의시험 결과는 다음과 같이 나타납니다.
① 태양 복사는 여름의 실내 기후에 주요한 영향을 미치는 요인이며, 따라서 창문에서의 효과적인 태양 보호가 쾌적한 실내 조건을 조성합니다.
② 다양한 단열재의 열저장 용량은 여름철 실내 온도에 거의 영향을 미치지 않습니다.
좋은 단열은 여름에도 실내 기후 조건을 향상시킵니다. 두께가 두꺼운 경우 열전도율이 낮은 단열재는 외부 건물 구성 요소를 통한 열 유입을 감소시킵니다.