이 자료는 샌드위치판넬의 열전도율 포함을 통한 열 손실 감소에 대한 권장 사항이 나와 있습니다. 권장 사항은 소프트웨어의 유한 요소법 및 열화상의 계산 분석을 기반으로 합니다. 이 연구의 목적은 샌드위치판넬로 건축된 건물의 단열 성능을 높이는 것입니다. 샌드위치판넬 조인트 연결부에 단열재를 추가하여 냉교 요인을 감소시키는 방법을 연구합니다. 이 자료에서는 샌드위치판넬의 지붕 파라펫, 지붕 처마 및 벽 샌드위치판넬의 접합부 등 건설적인 접합부를 분석했습니다.
1. 서론
외부 표면 샌드위치판넬은 오랫동안 잘 알려져 있습니다. 현재 샌드위치판넬을 둘러싸는 구조물로 사용되는 프레임 공공 건물의 건설은 매우 인기가 있습니다. 미네랄울 단열재와 폴리스티렌 단열재는 이러한 샌드위치판넬의 단열층으로 사용됩니다. 샌드위치판넬은 디자인의 특성으로 인해 다양한 유형의 변형을 포함하여 몇 가지 단점이 있음을 지적합니다. 추운 기후에서는 온도 왜곡이 특히 중요합니다.
미네랄울 단열재와 금속 프레임이 적용된 샌드위치판넬의 단점은 단열재의 침전 가능성과 얇은 단열 가스켓의 낮은 효율로 인해 팬스의 열 특성을 손상시킬 수 있다는 것입니다. 미네랄울에 페놀-포름알데히드 수지가 함침되어 미네랄울 단열재를 흡습성 소재로 만들지만, 환기가 되지 않을 경우 샌드위치판넬의 중간층에 수분이 축적됩니다. 단열재가 경질 우레탄폼인 샌드위치판넬의 단점은 단열재의 난연성이 낮다는 것입니다.
샌드위치판넬 작동에 있어 중요한 문제는 환경의 온도 및 습도 영향으로 중요한 응력과 변형입니다. 겨울에는 샌드위치판넬의 내부 층과 외부 층 사이의 온도 차이로 인해 샌드위치판넬에 굽힘 응력이 발생합니다. 특히 지붕 판넬의 경우 경사와 그 적설량에 따라 필연적으로 눈이 쌓이게 됩니다.
프레임 위에 샌드위치판넬이 휘면 셀프 테이핑 나사에도 영향을 미치면 결국 샌드위치판넬 조인트 사이로 더운 공기와 수분이 빠져나갑니다. 이로 인해 수분이 스크류 가스켓 아래로 침투하여 샌드위치판넬의 단열재에 축적됩니다. 나사의 부식이 진행되기 시작합니다.
그러나 저렴한 비용과 건축 속도로 인해 이러한 디자인은 매우 일반적입니다. 주요 문제는 열교가 통과하는 열적 다양성입니다. 열 손실과 열교의 주요 부분은 외벽의 구조적 위치에서 만납니다.
온도 영향에 대한 샌드위치판넬의 운영 문제에 대한 지식이 부족하여 이러한 문제를 해결해야 하며, 이는 과학적 관점에서 흥미롭고 실용적인 관점에서 중요합니다. 이 연구의 목적은 추운 지역의 조건에 맞게 샌드위치판넬로 건축된 건물의 단열 보호를 높이는 것입니다.
2. 방법
샌드위치판넬로 건축된 밀폐 구조물의 접합부를 분석하기 위해 대상물을 모니터링했습니다. 연구 대상으로 한 건물을 선택했습니다.
단열 관는 2018년 12월에 실시되었으며, 조사 당시 건물은 난방되었습니다. 조사는 바람, 강수량, 안개 및 연기가 없는 상태에서 수행되었습니다. 측정 과정에서 조사 대상 건물 구조는 직접 및 반사 태양 복사에 노출되지 않았습니다. 열화상 촬영 중에는 다음 유형의 작업이 수행되었습니다.
① 물체의 일반적인 특성을 형성하고 추가 열화상 측정을 수행할 영역을 식별하기 위해 열화상 장비를 사용하여 물체를 검사합니다.
② 온도 이상을 식별하기 위해 둘러싸는 구조물의 외부 표면에 대한 열화상 개요
③ 온도 이상 현상을 명확히 하기 위해 벽 외부 표면의 선택된 영역에 대한 상세한 열화상 측정
두 번째 부분은 소프트 패키지를 사용하여 외벽의 열을 연구하는 구조 현장을 계산하고 단열재 유형에 따른 결과를 비교하는 것입니다. 추운 계절에 구조물의 열 체계에 대한 수학적 모델링은 다음 경계 조건 하에서 수행되었습니다.
① 건물 색조의 내부 공기 온도: 20℃
② 외부 공기 온도: -37℃
③ 건물 내부 표면의 열전달 계수 asi= 8.7W/(m²℃)
④ 건물 외부 표면의 열전달 계수 asi= 23W/(m²℃)
3. 결과 및 토론
수행된 열화상 조사에 따르면 샌드위치판넬의 모든 접합부에서 큰 열 손실이 있는 것으로 나타났습니다. 상기 그림1과 2의 열화상은 벽의 외부 표면과 모서리 접합부 사이의 온도 차이가 25℃ 이상임을 보여줍니다. 앞에 맞대기 부분의 온도 차이는 8℃입니다. 추운 기후 조건의 경우 이러한 낙하로 인해 필연적으로 휀스 내부 표면에 응축수와 얼음이 형성됩니다.
건물의 수명은 3~15년이란 점에 유의해야 합니다. 이 경우 건물의 외관 단열 결함은 거의 동일합니다. 접합부를 검사하는 과정에서 조립 폼이 원래의 특성을 완전히 상실하고 샌드위치판넬 표면에서 큰 수축 및 박리가 있는 것으로 확인되었습니다.
이와 관련하여 조립 폼으로 제작된 샌드위치판넬의 설계 조인트는 추운 기후에서 효과적이지 않으며 제조업체는 다양한 기후 조건에 맞는 다양한 설계 방법을 개발해야 한다고 말할 수 있습니다.
아래 그림은 설계 방법에 따라 고려된 조인트의 온도를 보여줍니다.
그림을 분석하면 모든 모서리 접합부에서 따뜻한 공기가 많이 배출되어 샌드위치판넬 외부 외장의 온도가 샌드위치판넬 주요 부분의 온도가 10~15℃ 더 높다는 것을 알 수 있습니다. 이로 인해 건물에서는 큰 열 손실이 발생합니다. 이와 관련하여 추운 온도 조건에 대해 샌드위치판넬의 수평 및 앵글 조인트는 조립 폼이 아닌 탄성이 있고 큰 온도 변형에 저항하는 폴리우레탄 폼으로 밀봉되도록 제안되었습니다. 추가 단열재를 사용한 조인트 계산 결과는 아래 표와 같습니다.
추가 단열 후 온도를 분석하면 이러한 접합부가 에너지절약의 관점에서 더 효율적이며 유출이 없음을 알 수 있습니다. 이 방법을 사용하면 열 손실이 3배 감소합니다. 연간 작동 주기에서 주변 구조물의 접합부의 온도 변화를 분석하면 침전 및 응축 수분 축적 과정이 어느 접합부 연결에서 가능한지 가정할 뿐만 아니라 주변 구조물의 “습윤” 및 “건조” 기간을 대략적으로 결정할 수 있습니다.
4. 결론
연구를 바탕으로 다음과 같은 결론을 내릴 수 있습니다.
1) 추운 기후 조건에서는 추가적인 단열재 없이 샌드위치판넬의 표준 건설 방법을 사용하는 것이 불가능합니다.
2) 샌드위치판넬의 맞대기 이음부에 폴리우레탄 폼을 사용하면 5년 사용 후 단열 가스켓의 특성이 0으로 감소하여 열 손실이 커지고 외부 철골의 내구성이 저하됩니다.