4.0 측정 결과
이 단원에서는 이전에 설명한 테스트 방법론을 거친 후 선택한 재료에 대한 측정 결과를 보고하고 논의합니다. 결과는 초기에 측정된 온도 의존적 열전도율 곡선뿐만 아니라, 수분의 범위에 걸쳐 추가적인 온도 의존적 열전도율 곡선, 재료 유효 열전도율의 3D 표현, 시간 경과에 따른 온도 의존적 열전도율에 대한 상승의 영향, 재료의 유효 열전도율 및 수분 저장 특성에 대한 동결/해동 주기의 영향을 포함합니다.
4.1 온도 의존 열전도율
열 흐름 측정기를 사용한 초기 측정을 통해 해당 재료의 기준 온도 의존 열전도율을 결정하기 위해 재료 샘플을 테스트했습니다. 결과는 또한 제조업체가 알려주는 열전도율의 가정된 상수 값에 대해 표시되었습니다.
폴리우레탄 A에 대한 첫 번째 재료 테스트(상기 그림)에서 열전도율은 0℃~30℃ 시이에서 상대적으로 선형적인 비율로 증가합니다. 이는 일부 연구에서 제안한 것과는 달리, 이 폴리우레탄 샘플은 0℃ 바로 아래에서 열전도율이 크게 증가하지 않는 것으로 보이지만, 20℃에 대한 값은 정체 상태로 나타나고 더 이상 온도에 따라 선형적으로 확장되지 않습니다.
이는 심지어 더 낮은 온도에서도 불규칙한 영향을 평가할 수 있음을 의미할 수 있지만, 평균 온도가 20℃ 미만인 경우에는 사용되는 실험실 장비의 제약으로 인해 실험실 테스트가 불가능합니다. 더 높은 오녿에서는 열전도율이 상대적으로 선형적인 비율로 증가하는 것으로 보이며, 이는 대부분의 단열재 온도 의존 열전도율에 관한 일반적인 연구와 일치합니다.
폴리우레탄 B의 결과(아래 그림)는 이전 폴리우레탄 샘플과 유사한 경향을 나타내며 열전도율은 25℃를 향해 상대적으로 선형적으로 증가합니다. 이 샘플에서는 추세가 비교적 추운 기온에 가깝게 유지됩니다.
상기 그림 폴리우레탄 샘플 C와 D에서는 열전도율과 온도 사이의 상대적인 선형 상관관계가 다시 한 번 나타납니다. 폴리우레탄 샘플에 대한 이러한 네 가지 초기 결과는 이러한 재료의 경우 온도 의존 열전도율이 선형 상관관계의 일반적인 가정과 비교적 일치한다는 것을 나타냅니다. 그러나 폴리이소시아누레이트 재료에서는 기존 연구에서 나타난 바와 같이 저온에서의 열전도율 증가 추세가 꺽이는 효과가 나타났습니다.
폴리이소시아누레이트 샘플 A의 테스트 결과(아래 그림)는 0℃ 미만의 온도에서 열전도율이 증가하는 효과가 있음을 나타냅니다. 약 5℃ 이하에서는 열전도율이 15℃까지 증가한다는 것으로 나타나 안정되기 시작합니다. 이 샘플에서는 20℃에서 가장 높은 열전도율에 비해 5℃에서 측정된 가장 낮은 열전도율은 열전도율이 ~18% 증가합니다.
폴리우레탄 A의 열전도율이 15℃ 미만으로 정체되는 것과는 달리, 폴리이소시아누레이트 샘플 B(아래 그림)에서는 훨씬 더 빠른 속도로 전도율이 증가했습니다. 샘플 B에 대해 측정된 가장 낮은 열전도율과 가장 높은 열전도율 사이에는 10℃에서 측정된 가장 낮은 값과 비교하여 20℃에서 성능이 33% 감소했습니다.
다섯 가지 재료 테스트 결과를 모두 검토한 중요한 2차 관찰은 재료의 선언 값과 측정값 사이의 불일치입니다. 초기 결과를 살펴보면, 측정 결과에 따르면 조립품의 특정 U값으로 설계된 상황에서 벽은 선언된 값이 제시하는 것과는 매우 다르게 작동할 수 있습니다. 아래 그림을 통해 각 재료에서 측정된 열전도율 범위를 쉽게 비교할 수 있습니다. 폴리우레탄 샘플은 온도가 증가함에 따라 열전도율의 예상되는 선형 증가를 나타냄을 분명히 볼 수 있습니다.
폴리이소시아누레이트 샘플에서는 재료의 어떤 물질이 저온에서 예상치 못한 열전도율 증가를 유발한다는 것이 분명합니다. 폴리우레탄 A의 결과는 또한 온도 20℃ 미만으로 더 감소함에 따라 이 효과가 나타나기 시작할 수 있음을 시사하며, 이는 10℃~20℃ 범위에서 측정된 값의 안정기로 나타나며, 폴리이소시아누레이트 A와 B의 결과 범위는 5℃~15℃입니다.
다음 단원에서는 이러한 유효 열전도율에 대한 테스트 방법의 효과를 보여줍니다. 주의해야 할 중요한 효과에는 테스트 방법이 열전도율 값을 어느 정도 변화시키는지 뿐만 아니라 테스트 방법이 유효 열전도율 곡선의 모양을 변화시키는지 여부가 포함됩니다. 이는 노화 영향 후 특정 조건에서 재료의 성능이 더 우수한지 또는 더 열악한지 나타냅니다.
온도 의존 열전도율을 탐구하는 초기 측정에서는 저온에서 열전도율을 증가시키는 응축 발포제의 효과가 대부분 폴리이소시아누레이트 재료에서 나타나고 단 하나의 폐쇄 셀 폴리우레탄 샘플만이 매우 최소한의 유사한 효과를 경험한다는 사실이 밝혀졌습니다. 이로 인해 이들 재료에서 나타나는 특이한 효과의 원인은 재료에 함유된 발포제 때문인 것으로 추정할 수 있습니다.
사용된 발포제의 정확한 특성은 제조업체에 의해 공개되지 않았지만, 테스트된 폴리이소시아누레이트 샘플은 저온에서 응축되어 0℃ 미만의 결과에서 볼 수 있는 열전도율 증가를 유발하는 것으로 나타난 문제가 있는 펜탄 발포제의 일부 형태를 사용하는 것으로 추정할 수 있습니다. 테스트된 폐쇄 셀 폴리우레탄의 결과에 따르면 캐나다 기후에서 경험한 예상 온도 범위 내에서 새로운 샘플은 0℃ 미만으로 열전도율이 증가하는 부정적인 영향을 경험하지 않는 것으로 보입니다. 0℃ 미만에서 열전도율을 높이는 문제는 폼의 폐쇄 셀에 있는 내부 가스의 응축으로 인해 발생했습니다.
이러한 영향이 관찰되지 않는 이유는 일반 발포제를 단계적으로 폐지하는 규정을 적용하기 전에 테스트를 수행했을 때와 비교하여 폴리우레탄폼 단열재에 사용한 발포제의 차이로 설명할 수 있습니다. 초기 측정 결과는 폴리우레탄폼에 사용된 현재 HFC 가스가 폴리이소시아누레이트만큼 응축 효과를 나타내지 않는다는 것을 의미하지만, 폴리우레탄 A의 경우 고온 및 수분 테스트 결과에서 나타난 바와 같이 실험실 테스트 후 15℃를 향해 약간의 열전도율 증가가 있었습니다. 이는 폴리우레탄에 사용되는 HFC 가스도 저온에서 응축을 경험할 수 있음을 시사합니다. 그러나 그 영향은 폴리이소시아누레이트에서 볼 수 있는 것보다 낮은 온도에서 시작되고 재료에 따라 다릅니다.