출처: http://www.ibpsa.org/proceedings/eSimPapers/2018/2-2-B-2.pdf
3. 결과
이 절에서는 이전에 설명된 테스트 방법론을 거친 후 선택된 일반 및 준불연 경질우레탄폼 PIR 세트에 대한 측정된 결과가 보고되고 논의됩니다. 공간에 대한 고려로, 유사한 일반 및 준불연 경질우레탄폼의 중복된 결과는 생략되었으며, 분석 및 토론을 폐쇄 셀(closed-cell) 준불연 경질우레탄폼 폴리이소시아누레이트, 오픈 셀(open-cell) 폴리우레탄 및 폐쇄 셀(closed-cell) 폴리우레탄 각각에 대한 일련의 결과에 초점을 맞추었습니다.
1) 상승된 온도 결과
아래 그림 3개는 일반 경질우레탄폼 PU-A 및 준불연 경질우레탄폼 PI-B에 대한 결과를 각각 보여줍니다. 아래 그림은 폐쇄 셀(closed-cell) 폴리우레탄폼 재료가 공정 초기에 노화가 더 빨리 되어 결국 안정기에 도달한다는 아이디어를 반영합니다. 노화 첫 달의 변화는 공정 후반의 변화율보다 큽니다. 또한 이 재료가 노화됨에 따라 저온에서 열전도율이 증가한다는 점도 흥미롭습니다.
[노화된 폐쇄 셀(closed-cell) 폴리우레탄(PU-A)의 유효 열전도율]
또한 아래 그림은 노화 후 오픈 셀 폴리우레탄에서는 이러한 효과가 나타나지 않아 약간의 노화가 발생한 후 재료 내 발포제에 문제가 있을 수 있음을 알 수 있습니다. 예상대로, 오픈 셀(open-cell) 폴리우레탄의 성능 변화는 가속화된 노화 과정에서 매우 미미합니다. 셀 내에 발포제가 없기 때문에 폐쇄 셀(closed-cell) 재료에서 보여준 것과 동일한 효과가 분명하지 않았습니다. 노화에 미치는 영향은 이러한 오픈 셀 재료에서 미미하지만, 시작 열전도율이 이미 폐쇄 셀(closed-cell) 재료에 대해 측정된 것보다 훨씬 높다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.
[노화된 오픈 셀(open-cell) 폴리우레탄(PU-D)의 유효 열전도율]
[노화된 폐쇄 셀(closed-cell) 폴리이소시아누레이트(PI-B)의 유효 열전도율]
상기 그림 준불연 경질우레탄폼단열재 폴리이소시아누레이트 재료에서는 노화되지 않은 재료가 저온에서 열전도율이 뚜렷하게 증가하는 것으로 나타났습니다. 이 효과는 노화가 발생한 후에 더욱 커지는 것으로 보입니다. 논리는 문제를 일으키는 발포제가 빠져나오기 때문에 저온에서의 열전도율 증가의 효과가 실제로 감소할 것이라고 제안할 수 있지만, 이는 그렇지 않은 것으로 보입니다.
이것은 공기의 더 빠른 침투가 전체 열전도율을 증가시키는 반면, 느린 속도로 빠져나가는 발포제 분자는 재료 샘플의 셀에 계속 남아있고 저온에서 계속 응축되기 때문일 수 있습니다. 준불연 경질우레탄폼단열재 폴리이소시아누레이트의 노화에서 고려해야 할 중요한 사항은 LTTR(장기 열저항) 측정에 따라 24℃에서 측정했을 때, 원래의 샘플과 노화된 샘플간의 성능 차이가 60℃에서 노화 후 성능 차이보다 훨씬 작다는 것입니다.
2) 수분 노출 결과
아래 표에서는 다양한 수분 수준에 노출된 후 측정된 일반 및 준불연 경질우레탄폼의 질량을 보여줍니다.
[다양한 RH% 수준에서 일반 및 준불연 경질우레탄폼의 질량(g)]
건조한 일반 및 준불연 경질우레탄폼과 95% RH 노출 사이의 수분 함량은 매우 중요하며, 폐쇄 셀(closed-cell) 폴리우레탄은 질량의 약 5%를 흡수하고, 오픈 셀(open-cell) PU-C는 질량의 44%를 흡수하며, PU-D는 질량의 15%를 조금 넘게 흡수하고, 준불연 경질우레탄폼 PI-A는 질량의 6%를 흡수하며, 다른 준불연 경질우레탄폼 PI-B는 질량의 최대 ~21%까지 흡수하며, 일반 및 준불연 경질우레탄폼에 사용된 표면재는 수분의 더 큰 부분을 흡수하는 역할을 합니다. 또한 대부분의 수분 저장은 90% RH 이상에서 발생하기 시작하는 것이 분명합니다.
각 수분 설정점에서 이전 측정과 동일한 온도 범위에서 열전도율을 측정했습니다. 이 결과는 일반 경잘우레탄폼 PU-A, PU-D 및 준불연 경질우레탄폼 PI-B에 대한 그림이 아래 그림 3개에서 보여줍니다.
[다양한 수분 수준에서 폐쇄 셀(closed-cell) 폴리우레탄(PU-A)의 유효 열전도율]
[다양한 수분 수준에서 오픈 셀(open-cell) 폴리우레탄(PU-D)의 유효 열전도율]
[다양한 수분 수준에서 폐쇄 셀(closed-cell) 폴리이소시아누레이트(PI-B)의 유효 열전도율]
상기 그림의 측정된 데이터에서 개발된 아래 그림 3-축 그래픽은 다양한 온도 및 습도 조건에서 유효 열전도율이 변하는 현상을 보여줍니다. 이러한 표현 유형은 정적 재료 전도성을 사용하여 건물 외피를 부정확하게 실험하는 관행과 재료 전도성이 환경 조건의 함수이며 온도와 수분 수준에 따라 동적으로 변화하는 그 이해 사이의 차이를 줄이는 데 도움이 될 것입니다.
[다양한 수분 수준 및 온도(PU-A)에서 폐쇄 셀(closed-cell) 폴리우레탄의 유효 열전도율(W/m·K)]
[다양한 수분 수준 및 온도(PU-D)에서 오픈 셀(open-cell) 폴리우레탄의 유효 열전도율(W/m·K)]
[다양한 수분 수준 및 온도(PI-B)에서 폐쇄 셀(closed-cell) 폴리이소시아누레이트의 유효 열전도율(W/m·K)]
이러한 그래픽을 통해 연구 중인 3가지 재료에서 서로 다른 관계가 존재함을 알 수 있습니다. 상기 그림 폐쇄 셀(closed-cell) 폴리우레탄폼에서는 온도와 습도가 모두 증가함에 따라 열전도율이 약간 증가하고 매우 낮은 온도에서만 열전도율이 약간 증가하는 것을 볼 수 있습니다. 오픈 셀(open-cell) 폴리우레탄은 환경 조건과 유사한 관계를 가지고 있으며 가장 큰 차이는 높은 수분 수준이 열전도율을 증가시키는 정도입니다. 오픈 셀(open-cell) 폴리우레탄에서 높은 수분의 영향은 온도 변화의 영향을 축소시킵니다.
폐쇄 셀(closed-cell) 폴리이소시아누레이트 의 경우, 재료 열전도율은 습도가 높을수록 약간 증가하지만 온도가 낮을수록 빠르게 증가합니다. 모델간의 중요한 차이점은 z-축 규모에서 볼 수 있으며, 수분과 온도의 영향이 오픈 셀(open-cell) 폴리우레탄에서 훨씬 크다는 것을 보여줍니다. 폴리우레탄에서 제시된 모델은 온도와 습도 모두에 따른 열전도율의 증가가 기초 재료 물리학을 통해 설명되기 때문에 대부분의 폼 재료에 대해 예상되는 결과를 나타냅니다. 준불연 경질우레탄폼 폴리이소시아누레이트의 결과에서, 저온에서 열전도율이 증가하는 역효과는 폼 내 발포제 가스의 응축과 관련하여 이전에 논의된 현상 때문입니다.