경질 우레탄 폼 단열재(polyisocyanurate)로 건물 외피의 단열 요구사항 충족
경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)의 장기 열전도율(열 저항)에 관한 자료입니다.외국 자료를 번역하여 올려드리오니, 참고하시기 바랍니다.
1. 개요
건물 외피에서 단열재의 사용은 많은 기준에 의해 정의됩니다. 구조에 대해 지정된 열 저항(R-값) 또는 k-인자는 대부분의 사양에서 필수적인 요소입니다. 산업계에서는 전통적으로 열 저항(R-값)이 건물 외피의 단열 요구 사항을 계산하기 위해 평균 온도 25℃에서 측정되었다고 보고합니다. 기기 장비의 개선으로, 주어진 건물이나 지역의 실제 사용 온도에 따라 특별히 단열을 지정할 수 있습니다. 이 자료에서는 측정 방법에 대한 토론을 포함하여 다양한 평균 온도 범위에서 단열재의 성능을 비교합니다.
2. 서론
에너지절약을 위해 미국에서 다시 관심을 갖게 됨에 따라, 건축 및 건물관리 산업은 건물 외피에서 단열재의 사용 증가에 초점을 맞추고 있습니다. 모든 구조물의 건물에서 핵심 구성 요소는 필요한 단열 요구 사항 을 결정하는 것입니다. 건축 환경과 단열재의 열 저항(R-값)은 이 계산에서 중요한 고려 사항입니다. k-값(R-값의 역수)이라고도 알려진, 열전도율을 측정하는 것은 1980년대 초반부터 건축 업계에서 논쟁의 원천이었습니다.
그 당시 단열재 제조업체와 건축가는 단열 열전도율을 보고하고 측정하기 위해 다른 방법을 사용하였습니다. 그때부터 몇 가지 새로운 방법이 개발되어 노화 공정을 가속화하고, 단열재의 노화된 열전도율을 보다정확 하게 제공하였습니다. 단열 성능을 측정하는 방법에 대한 우려 외에도, 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드) 의 주성분 중 하나인 발포제에 변화가 있었습니다.
전통적으로 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)는 일반적으로 플루오로 카본 기술을 사용하여 발포하였으며, 그러나 일부 플루오로 카본, 특히 클로로 플루오로 카본(CFCs)은 지구 온존층 파괴에 기여하는 것으로 밝혀졌습니다. 그 결과 몬트리올 의정서에서 1990년대 초반에 사용을 단계적으로 중단했습니다. CFC-11과같은 CFC 에서 HCFCs와 같은 HCFC-141b로 초기 전환은, 오존층 파괴 가능성(ODP)을 현저 하게 감소시켰지만, 몬트리올 의정서의 궁극적인 목표인 zero ODP를 충족시키지 못했습니다.
HCFC-141b가 임시 해결책인 것을 인식하면서, Honeywell은 HCFC-141b를 대체할 수 있는 zero ODP를 확인, 개발 및 상업화하는 프로그램을 시작하였습니다. 이 프로그램은 HCFC-141b의 상업화 2년 전인 1990년에 시작되었습니다. 엄격한 고객 주도 선택 프로그램을 통해, HFC-245fa(1,1,1,3,3-pentafluoropr-opane)는 개발에 최적의 분자로 확인되었습니다. EnovateTM 3000 발포제는 Honeywell의 HFC-245fa에 대한 상품명입니다.
발포제와 열전도율 시험방법의 변화는 건물 공동체에 도전 과제였습니다. 그들은 동시에 제품에 적응하고 시험방법을 변경해야합니다. 오늘날 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)는 n-펜탄, 시클로펜탄으로 발포하 며, 일부 제품에서는 아직 HCFC-141b를 발포제로 사용합니다. 이 자료의 목적은 현재 사용하고 있는 세 가지 방법을 논의하고 비교하는 것으로, 이 방법을 사용하여 현재 현장에 있는 경질 우레탄 폼 단열재 (우레탄보드)와 비교 데이터를 제시할 수 있습니다. 또한 이 자료는 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)에 서EnovateTM 3000 발포제 기술을 사용하여 얻을 수 있는 이점에 대해 설명합니다.
3. 열 성능 측정
많은 다른 구성 요소가 단열재의 단열 성능에 영향을 줍니다. 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)의 단열 성능에 영향을 미치는 요소는 아래에 요약되어 있습니다.
① 셀 크기: 작은 것이 좋습니다.
② 폐쇄 셀: 발포제는 셀 안에 있어야 유효합니다.
③ 단열재 구멍: 열 흐름을 위한 “단락”을 제공합니다.
④ 발포제의 비등점: 발포제가 유효하기 위해 가스 상태여야 합니다.
⑤ 가스 열전도율: 플루오르카본이 가장 좋습니다.
⑥ 셀 안에 다른 가스의 존재: 공기, 질소 및 이산화탄소는 열전도율에 부정적인 영향을 줄 수 있습니다.
⑦ 폴리머 안에 발포제의 용해도: 발포제는 셀 안에 있어야 유효합니다.
⑧ 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드) 밖으로 발포제의 확산 속도: 장기 열전도율에 중요합니다.
⑨ 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)로 유입되는 공기와 단열재에서 배출되는 이산화탄소의 확산 속도: 단기간 열전도율 노화에 중요한 요소입니다.
발포제의 선택은 이러한 요인에 중요한 영향을 미칩니다. 건축물에 중요한 관심사였던 요인은 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드) 노화가 수명에 미치는 단열 성능에 미치는 영향입니다.
경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)를 제조하는 경우, 여러 개의 작은 독립 셀이 생성됩니다. 이는 발포 반응 중에 기화된 발포제가 이 작은 셀을 가스로 채웁니다. 평형에 도달하기 위해, 공기는 셀 안 으로 이동하고 발포제는 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드) 셀 밖으로 이동합니다. 이동 속도는 가스의 확산 계수에 따라 달라집니다. 이러한 이유로 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)는 아래 곡선과 유사한 노화 곡선을 나타냅니다.
[경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)의 장기 단열 성능에 대한 곡선]
제1 영역에서 열전도율은 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드) 셀로 공기 침투와 이산화탄소의 확산으로 인해 급격히 증가합니다. 제3 영역은 발포제가 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)로부터 확산되는 것을 나타냅니다. 이 영역의 노화는 여러 해 동안 영역1보다 훨씬 느린 속도로 발생합니다.
제2 영역에서는 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)로 공기 침투 및 발포제의 확산이 발생합니다. 문제는 단열재 자체의 성능을 평가하는 것뿐만 아니라, 현장에서 장기간 단열 성능을 평가하는 것입니다.
이 공정은 수년 동안 발생할 수 있기 때문에, 제조업체는 장기 열전도율을 측정할 수 있는 실용적인 방법을 가지고 있어야합니다. 실용적인 문제는 특정 시점에서 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)의 단열 성능뿐만 아니라, 장기간에 걸쳐 벽이나 지붕에서 사용되는 동안의 성능도 정확하게 평가하는 방법이 됩니다.