7) 단열재의 다른 특징
(1) 기계적: 내구성, 압축, 인장 및 전단 응력. 일부 절연체는 다른 것보다 강도와 내구성이 특징입니다. 이것은 단열이라는 목표 외에 건물을 지지하는 데 사용되는 것이 타당합니다.
(2) 수분 흡수: 단열재에 물 또는 습한 공기가 존재하면 재료의 단열 수치가 감소하여 재료를 빠르게 파괴할 수 있습니다. 수분은 수분 흡수 및 투과성의 영향을 측정됩니다.
(3) 음향: 일부 단열재는 단열재뿐만 아니라 음향 절연체로도 사용될 수 있습니다.
(4) 안전: 일부 단열재는 보관, 설치 및 사용 중에 사람에게 상처를 줄 수 있습니다. 이것들은 인체의 기형, 중독, 감염 또는 피부와 눈에 알레르기를 일으킬 수 있으며, 이는 물질의 화학적 구성을 알고 환경과 상호작용하고 곰팡이, 세균, 미생물을 구성하는 능력을 아는 것이 중요합니다. 연소와 승화 능력과 같은 일부 물리적 특성이 고려되어야합니다.
8) 열 전달의 방법
(1) 전도: 뜨거운 면에서 차가운 면으로 벽 두께를 통한 열 전달입니다. 열전도율은 물질마다 다릅니다. 예를 들어 콘크리트 및 스틸은 코르크와 같은 절연 재료에 비해 높은 전도성을 갖습니다. 전도에 의한 열전달 량은 벽 표면 사이의 온도 차이, 벽 두께, 열에 노출되는 표면 영역 및 재료의 열전도 계수 및 지연 시간(열 축적 시간)에 따라 달라집니다.
(2) 대류: 벽 근처의 주변 공기로 인한 열 전달입니다. 여기서 공기 분자는 열 에너지를 멀리 운반하는 고온 영역에서 저온 영역으로 운반하며, 공기 분자로 대체되는 것은 차가운 온도 및 밀도가 낮습니다. 이 과정을 대류로 알려져 있습니다. 공기 이동은 열 전달 속도를 증가시키는 데 도움이 됩니다.
(3) 복사: 이것은 태양의 열과 같은 매체를 반드시 필요로하지 않는 복사열의 지구로 전달입니다. 복사열은 근원에서 더 추운 곳으로 전달됩니다. 금속 호일과 같은 반사 표면은 열 복사를 반사하고 벽에 의한 열 흡수를 감소합니다.
[건물을 통한 열전달 방법]
9) 건물에서 단열재
건물은 열을 획득하는 방법으로 더운 기후의 건물과 추운 기후의 건물 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 더운 기후에서, 열의 대부분은 벽, 천장 및 창문을 통한 외부에서 얻습니다. 건물의 외피에서 단열재의 증가는 얻는 열의 양을 감소시키고, 이것은 결과적으로 냉각에 필요한 에너지를 감소시킵니다. 그러나 차가운 기후에서는 열이 내부에서 외부로 전달됩니다. 따라서 단열층이 내부에 배치되어야합니다.
(1) 주택 부속품을 통한 열 전달은 다음과 같습니다.
① 열의 약 60%가 건물의 천장 및 벽을 통해 전달됩니다.
② 열의 약 15%가 창을 통해 전달됩니다.
③ 열의 약 25%가 건물의 통풍구와 문을 통해 전달됩니다.
[건물 요소의 열 전달 기여도]
10) 단열식
일부 개념은 설계를 시작하기 전에 정의해야합니다.
(1) 열저항: 열에 저항하는 것은 재료의 민감성입니다. 열 저항은 열전도계수와 반비례합니다. 벽 또는 천장의 전체 저항을 확인하려면, 모든 재료에 대한 저항 합계와 외부 및 내부 표면에 인접한 대류 저항을 포함시켜야합니다. 전기 저항과 함께 사용되는 것과 정확히 같은 저항을 다루는 것은 병렬이거나 직렬입니다. 저항은 R-값이라고도 합니다. 미국 R-값은 다른 표준이기 때문에 SI R-값의 6배라는 점을 알아야합니다.
[복합 벽]
R1 = x1/k1, R2 = x2/k2…… Rc = 1/h
(2) 전체 열전달계수: 건물에서 단열재의 최적 두께를 결정하는 데 사용되는 요소입니다. U-값이라고도합니다. 그리고 다음 관계에서 계산할 수 있습니다.
U= 1 / R1+R2
그런 다음 벽을 통과하는 열 전달량을 다음과 같은 관계에 의해 계산합니다.
Q = U A(T1-T2)
여기서 T는 표면의 온도이고 A는 표면적입니다.
U-값의 단위는 W/m²·K입니다. 단여되지 않은 벽의 U-값은 1~5로 높은 반면, 단열된 벽의 U-값은 1보다 작고, 초 단열된 벽의 경우 0.2보다 작습니다. 세계는 제로에너지 건물을 만족시키기 위해 가능한 최소한의 주거용 건물에 대한 U-값을 표준화하려는 움직임을 보이고 있습니다.
[열전달 감소에 U-값의 영향]
11) 기술적 계산
에너지 보존에서 단열 효과를 보여주는 예입니다.
(1) 겨울에 벽을 통한 열손실
단열재로 인한 그림에 표시된 벽을 통해 전달되는 열량의 감소를 계산합니다. 벽의 면적은 1m²이고 대류 열전달계수는 다음과 같습니다.
– 외부 표면 10W/m²·K
– 내부 표면의 경우 5W/m²·K
참고: 재료의 열전도율 값은 표를 기초합니다.
① 단열 전
○ 미장 R1 = x1/k1 = 0.02/1 = 0.02
○ 블록 R2 = x2/k2 = 0.24/0.5 = 0.48
○ 석고 R3 = x3/k3 = 0.01/0.8 = 0.0125
○ 외부 공기 R0 = 1/h0 = 1/10 = 0.1
○ 내부 공기 Ri = 1/hi = 1/5 =0.2
○ 전체 저항 R = R1 + R2 + R3 + R0 + Ri = 0.8125
○ U = 1/R = 1.23W/m²·K
○ Q = U A(Ti-T0) = 1.23 × 1 × (24-12) = 14.8W
② 단열 후
○ 유리섬유 Rg = xg/kg = 0.05/0.04 = 1.25
○ 전체 저항 R = R1 + R2 + R3 + R0 + Ri + Rg = 2.0625
○ U = 1/R = 0.485W/m²·K
○ Q = U A(Ti-T0) = 0.485 × 1 × (24-12) = 5.8W
따라서 열손실 감소 = (14.8-5.8)/14.8 = 0.608 ≒ 61%
(2) 여름철 열하중 계산
단열 전/후 6m×4m×3m의 방을 냉각하는 데 요구 되는 에어컨 장치(냉장 톤)의 크기를 계산합니다. 벽과 지붕 재료는 아래 그림에 표시되어 있습니다. 복사 및 대류 열 전달의 영향은 무시합니다. 창문, 환기, 거주자 및 장비를 통해 얻은 열로 인해 총 부하에 3000W를 추가합니다.
K미장=1, K블록=0.5, K석고=0.8, K폴리우레탄=0.02, KRC=2, K콘크리트 타일=0.8
① 단열 전
ⓐ 벽
○ 미장 R1 = x1/k1 = 0.02/1 = 0.02
○ 블록 R2 = x2/k2 = 0.24/0.5 = 0.48
○ 석고 R3 = x3/k3 = 0.01/0.8 = 0.0125
○ 전체 저항 R = R1 + R2 + R3 = 0.5125
○ U = 1/R = 1.95W/m²·K
○ A = (6×3×2) + (4×3×2) = 60m²
○ Q = U A(Ti-T0) = 1.95 × 60 × (45-28) = 1990W
ⓑ 지붕
○ 콘크리트 타일 R1 = x1/k1 = 0.1/0.8 = 0.125
○ 보강 콘크리트 R2 = x2/k2 = 0.2/2 = 0.1
○ 석고 R3 = x3/k3 = 0.01/0.8 = 0.0125
○ 전체 저항 R = R1 + R2 + R3 = 0.2375
○ U = 1/R = 4.21W/m²·K
○ A = 6×4 = 24m²
○ Q = U A(Ti-T0) = 4.21 × 24 × (50-30) = 2021W
Q전체 = Q벽 + Q지붕 + Q기타 = 1990 + 2021 + 3000 = 7011W
부하 = Q전체/3500 = 7011/3500 = 2TR
② 단열 후
ⓐ 벽
○ 폴리우레탄 Rp = xp/kp = 0.05/0.02 = 2.5
○ 전체 저항 R = 0.5125 + 2.5 = 3.0125
○ U = 1/R = 0.332W/m²·K
○ Q = U A(Ti-T0) = 0.332 × 60 × (45-28) = 338W
ⓑ 지붕
○ 폴리우레탄 Rp = xp/kp = 0.05/0.02 = 2.5
○ 전체 저항 R = 0.2375 + 2.5 = 2.7375
○ U = 1/R = 0.365W/m²·K
○ Q = U A(Ti-T0) = 0.365 × 24 × (50-30) = 175W
Q전체 = Q벽 + Q지붕 + Q기타 = 338 + 175 + 3000 = 3513W
부하 = Q전체/3500 = 3513/3500 = 1TR