공장에서 생산된 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)의
‘노화 열전도율 측정’(6)
3) 모델링 목표와 비교
제시된 각각의 두 가지 방법으로 노화된 열전도율을 비교한 후, 적절한 질문은 “결과 값이 25년 동안의 시간 평균 열전도율 값과 어떤 연관이 있는가?”입니다. 이 연구에서 사용된 모든 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)는 최근에 생산되었으며, 열전도율 노화 데이터는 현재 1년 이상 지나지 않았습니다. 이러한 이유 때문에 Huntsman lambda aging simulation 소프트웨 어 인 Asesim 으로 25년 노화 곡선을 시뮬레이션하려고 시도하였습니다. 모든 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)에서 열전도율 노화 시뮬레이션을 위한 중요한 입력 매개 변수 중 하나이기 때문에 단열재의 셀 가스 분석이 수행되었습니다.
확산 개방형 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)의 경우, 다른 중요한 입력 매개 변수는 공기의 효과적인 확산 계수입니다. 이 매개 변수는 코어 발포체와 발포체 표면이 다를 것입니다. 코어/스킨에 대해 별도의 확산 계수를 고려할 수 있는 옵션이 소프트웨어에 존재하지만, 둘 모두에 대한 실험적 결정은 간단하지 않습니다. 이러한 이유로 공기의 전반적인 확산 계수가 결정되었습니다. 이전의 계산에서 CO2와 펜탄의 정확한 확산 계수 값은 25년 열전도율–시간 곡선에 비해 덜 중요하다는 것을 보여주었기 때문에, 초기 측정을 기반으로 한 기본 값이 사용되었습니다.
확산 방지 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)의 경우 확산 개방형 단열재에 비해 수직 방향으로 확산이 발생합니다. 이 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)의 경우, 공기와 CO2의 확산 계수는 실험적으로 결정 되었습니다. 발포체의 표면을 구별하지 않고 전반적인 확산 계수를 결정하였습니다.
이러한 입력 매개 변수를 얻은 후에, 기존의 단기 열전도율–시간 곡선(70℃에서 25주, 정상 시험, 가속 시험)이 적용되었습니다. 이 평가 후에, 상온 시뮬레이션에서 25년 동안 똑같은 입력 매개 변수와 k-가스 모델이 사용되었습니다. 25년 시뮬레이션의 사례가 확산 개방형 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)에 대해 아래 그래프에 나와 있습니다. 아래 그래프에서 첫 번째는 예상되는 열전도율 변화를 포함하고, 두 번째는 셀 가스 조성의 예상 변화를 포함합니다.
[50mm 확산 개방형 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)에
대한 시뮬레이션–열전도율 변화]
[50mm 확산 개방형 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)에
대한 시뮬레이션–부분 압력 변화]
상기 그래프에서 시간 평균 열전도율 값은 약 8년 후에 도달한다는 것을 알 수 있습니다.첫 해에 얻은 측정 열전도율 값도 그래프에 표시됩니다. 아주 짧은 시간에 이산화탄소는 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄 보드)에서 빠져 나갔으며, ±10년 후에 공기는 포화 수준에 도달합니다. 물론 이러한 결론은 이 자료에서만 유효합니다. 다른 사례는 30mm 확산 방지 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)에 대해 아래 그래프에서 나타납니다.
[30mm 확산 방지 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)
시뮬레이션– 열전도율 변화]
[30mm 확산 방지 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)
시뮬레이션– 압력 변화]
확산 과정은 [그림9] 50mm 확산 개방형 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)에 대한 시뮬레이션–열전도율 변화 및 압력 변화 그래프의 확산 개방형보다 훨씬 느립니다. CO2는 평생 동안 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)를 완전히 떠나지 않으며, 공기는 평형 압력에 도달 하지 않습니다. 펜탄의 확산은 무시할 수 있습니다. 25년 시간 평균 열전도율 값은 열전도율–시간 곡선의 다른 모양으로 인해 이후 단계(~12년)에 도달합니다.
이러한 유형의 작업이 8개의 모든 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)에 대해 수행된 후에, EN13165에서 얻은 시뮬레이션 된 25년 시간 평균 열전도율 값과 제시된 열전도율 값을 비교할 수 있습니다. 후자의 경우, 두 가지 다른 방법으로 얻은 가장 낮은 열전도율 값을 선택하며, 이것은 현실에서도 가능하기 때문입니다. 비교는 아래 그래프에 나타나있습니다.
[25년 시간 평균 열전도율 값(Agesim 시뮬레이션)과 통계가 없는
열전도율 값(EN13165) 사이의 비교]
상기 그래프에서 일반적으로 시뮬레이션 된 값과 제시된 열전도율 값 사이에는 일치가 있음을 알 수 있습니다. 대부분의 경우 두 값의 차이는 1mW/m·K 미만입니다. EN13165 및 열전도율 노화 시뮬레이션의 복잡성을 고려할 때, [그림9]에서 관찰된 차이는 작다고 간주됩니다. 또한, 시뮬레이션에 의한 약간의 과대 평가와 약간의 과소 평가 사이에는 균형이 있습니다.
6. 결론
다음과 같은 결론을 내릴 수 있습니다.
① 일반적으로 8개의 유럽 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)에 대한 EN13165, 부록C의 평가는 새로운 표준에 대해 매우 긍정적이며 지지적입니다.
② 확산 개방형 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)의 경우 25~28mW/m·K, 확산 방지 단열재의 경우 23~25mW/m·K의 범위에서 고시된 열전도율 값이 측정되었습니다. 완벽하게 최적화된 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)의 경우 더 낮은 값이 가능할 것으로 기대됩니다.
③ ‘고정 증가 방법’과 ‘가속 노화 방법’은 두꺼운(〉80mm) 확산 개방 및 확산 방지 경질 우레탄 폼 단열재 (우레탄보드)에 대해 유사한 열저녿율 값을 산출합니다. 얇은(80mm 미만의 확산 개방형 경질 우레탄 폼 단열재의 경우) 가속 노화 방법은 1~2mW/m·K의 우수한 결과를 제공합니다.
④ 고시된 열전도율 값과 Agesim에 의해 시뮬레이션 된 25년 평균 열전도율 값을 비교하면, 이 자료의 8개 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)에 대해 매우 유사한 열전도율 값을 산출합니다.