본 연구에서는 저방사 단열재의 단열성능을 3차원 정상상태 전열 해석 프로그램을 활용한 수치해석과 Mock-up 시험을 통해 검증하고, 국내 외 관련 표준분석을 통해 저방사 단열재의 요구성능을 파악하고, 국내 시판 제품에 대한 성능 Data base를 구축하여, 저방사 단열재의 성능평가 방법 표준을 개발하고 제시하였다. 저방사 단열재 성능평가 방법 개발을 위해 수행한 연구는 다음과 같다. ① 저방사 단열재를 적용한 벽체 설계 인자에 따른 단열성능 변화를 3차원 정상상태 전열 해석 프로그램을 활용한 수치해석 및 Mock-up Test를 통해 변수별 저방사 단열재의 단열성능을 예측하였고, ② 저방사 표면이 벽체 닫힌 공기층의 ...
본 연구에서는 저방사 단열재의 단열성능을 3차원 정상상태 전열 해석 프로그램을 활용한 수치해석과 Mock-up 시험을 통해 검증하고, 국내 외 관련 표준분석을 통해 저방사 단열재의 요구성능을 파악하고, 국내 시판 제품에 대한 성능 Data base를 구축하여, 저방사 단열재의 성능평가 방법 표준을 개발하고 제시하였다. 저방사 단열재 성능평가 방법 개발을 위해 수행한 연구는 다음과 같다. ① 저방사 단열재를 적용한 벽체 설계 인자에 따른 단열성능 변화를 3차원 정상상태 전열 해석 프로그램을 활용한 수치해석 및 Mock-up Test를 통해 변수별 저방사 단열재의 단열성능을 예측하였고, ② 저방사 표면이 벽체 닫힌 공기층의 열저항 성능에 미치는 영향을 실험적으로 분석하였다. 이 결과를 바탕으로, 국내 건축물에 적용되는 ③ 저방사 단열재의 성능 수준 분석과 국내/외 관련 표준분석을 통해 국내에서 적용되고 있는 저방사 단열재의 평가 방법을 제안하였다. (1) 벽체 설계 인자별 단열성능 비교분석을 통해 수치해석 모델 해석과 Mock-up Test 측정값이 상대오차 10 % 미만으로 분석되고, 수치해석 값을 그래프로 도시하여 추세선 분석을 통해 y = -0.250ln(x) + 0.807의 함수(R2=0.988)를 얻을 수 있었다. 이러한 결과로 인해 비교적 유효한 저방사 단열재 기반 벽체의 단열성능(열관류율) 참조 데이터를 도출할 수 있었다. 또한, 저방사 단열재와 비드법 보온판과의 열관류 값 비교를 통해 동일 두께 대비 약 25 % 단열성능이 우수한 것으로 분석되었다. 추가적으로 저방사 단열재 제품 설계 시 내부 타공층은 (30 × 30) mm로 제조하는 것이 내부 공기층에 의한 최대 단열성능을 발휘하고, 벽체와 단열재 사이의 닫힌 공기층은 20 mm에서 가장 높은 단열성능을 나타내는 것으로 해석되었다. 이번 연구를 통해 저방사 단열재의 두께별 성능 향상률을 실험을 통해 검증할 수 있었고, 최적의 저방사 단열재 설계 인자를 도출할 수 있었다. (2) 저방사 표면 방사에 따른 닫힌 공기층의 열저항을 GHB으로 실측한 결과, 각 각의 표면 방사율(0.920ε, 0.024ε)에서 열저항 성능이 최대 3배 향상되는 것을 확인하여 저방사 소재가 벽체 단열성능 향상 및 건물 에너지 부하 저감에 효과적인 것으로 분석되었다. 다만, 저방사 소재를 활용한 단열재 시공시 최대 단열성능을 위해 기밀한 시공이 필요하며, 분진 및 훼손에 대한 방지가 선행되어야 할 것이다. (3) 관련 표준분석과 국내 제품 수준 확인을 통해 성능평가항목(표면 방사율, 내습성, 접착성능, 유연성, 연소성, 단열성 등) 및 요구성능, 시험평가 방법 등을 정립하였다. 특히 단열성능 평가 방법의 경우, 기존에 벽체 전체의 성능을 평가하는 방법이 아닌 단열재만의 고유 성능을 열저항 값으로 평가할 수 있도록 계산 방법을 개발하여 제시하였다.
본 연구에서는 저방사 단열재의 단열성능을 3차원 정상상태 전열 해석 프로그램을 활용한 수치해석과 Mock-up 시험을 통해 검증하고, 국내 외 관련 표준분석을 통해 저방사 단열재의 요구성능을 파악하고, 국내 시판 제품에 대한 성능 Data base를 구축하여, 저방사 단열재의 성능평가 방법 표준을 개발하고 제시하였다. 저방사 단열재 성능평가 방법 개발을 위해 수행한 연구는 다음과 같다. ① 저방사 단열재를 적용한 벽체 설계 인자에 따른 단열성능 변화를 3차원 정상상태 전열 해석 프로그램을 활용한 수치해석 및 Mock-up Test를 통해 변수별 저방사 단열재의 단열성능을 예측하였고, ② 저방사 표면이 벽체 닫힌 공기층의 열저항 성능에 미치는 영향을 실험적으로 분석하였다. 이 결과를 바탕으로, 국내 건축물에 적용되는 ③ 저방사 단열재의 성능 수준 분석과 국내/외 관련 표준분석을 통해 국내에서 적용되고 있는 저방사 단열재의 평가 방법을 제안하였다. (1) 벽체 설계 인자별 단열성능 비교분석을 통해 수치해석 모델 해석과 Mock-up Test 측정값이 상대오차 10 % 미만으로 분석되고, 수치해석 값을 그래프로 도시하여 추세선 분석을 통해 y = -0.250ln(x) + 0.807의 함수(R2=0.988)를 얻을 수 있었다. 이러한 결과로 인해 비교적 유효한 저방사 단열재 기반 벽체의 단열성능(열관류율) 참조 데이터를 도출할 수 있었다. 또한, 저방사 단열재와 비드법 보온판과의 열관류 값 비교를 통해 동일 두께 대비 약 25 % 단열성능이 우수한 것으로 분석되었다. 추가적으로 저방사 단열재 제품 설계 시 내부 타공층은 (30 × 30) mm로 제조하는 것이 내부 공기층에 의한 최대 단열성능을 발휘하고, 벽체와 단열재 사이의 닫힌 공기층은 20 mm에서 가장 높은 단열성능을 나타내는 것으로 해석되었다. 이번 연구를 통해 저방사 단열재의 두께별 성능 향상률을 실험을 통해 검증할 수 있었고, 최적의 저방사 단열재 설계 인자를 도출할 수 있었다. (2) 저방사 표면 방사에 따른 닫힌 공기층의 열저항을 GHB으로 실측한 결과, 각 각의 표면 방사율(0.920ε, 0.024ε)에서 열저항 성능이 최대 3배 향상되는 것을 확인하여 저방사 소재가 벽체 단열성능 향상 및 건물 에너지 부하 저감에 효과적인 것으로 분석되었다. 다만, 저방사 소재를 활용한 단열재 시공시 최대 단열성능을 위해 기밀한 시공이 필요하며, 분진 및 훼손에 대한 방지가 선행되어야 할 것이다. (3) 관련 표준분석과 국내 제품 수준 확인을 통해 성능평가항목(표면 방사율, 내습성, 접착성능, 유연성, 연소성, 단열성 등) 및 요구성능, 시험평가 방법 등을 정립하였다. 특히 단열성능 평가 방법의 경우, 기존에 벽체 전체의 성능을 평가하는 방법이 아닌 단열재만의 고유 성능을 열저항 값으로 평가할 수 있도록 계산 방법을 개발하여 제시하였다.
Commercialized low emissivity thin-film composite insulation (hereinafter “low emissivity insulation”) is made with a low emissivity film attached on both sides of perforated polyethylene foam and it is often constructed on various buildings, such as commercial buildings and apartments in Korea. ...
Commercialized low emissivity thin-film composite insulation (hereinafter “low emissivity insulation”) is made with a low emissivity film attached on both sides of perforated polyethylene foam and it is often constructed on various buildings, such as commercial buildings and apartments in Korea. To effectively prevent radiant and convection heat transfer through the airspace, the low emissivity insulation is using an aluminum thin-film with low emissivity and high reflectance. Its fundamental principle is to minimize the convection heat transfer through the airspace in the front and back of the aluminum thin-film by ensuring the air layer and to obstruct the radiant heat with a low emissivity surface. In the case of normal voluminous insulation (expanded polystyrene, extruded polystyrene, etc.), thermal conductivity, compression, and other performance are evaluated with a standardized testing method. However, in the case of composite insulation, made with low emissivity thin-film, thermal conductivity measurement is not applicable and a standardized testing method is not developed yet. Consequently, low emissivity insulation performance is evaluated by the heat transfer coefficient (W/(m2·K)) as wall or roof system (building envelope assembly). As a result, it causes difficulties in objective quality assurance and estimation as a building material. Therefore, this study identifies performance requirements of low emissivity insulation, by verifying with numerical analysis and mock-up testing, and establishes a database on products of the domestic market to develop performance evaluation standards of low emissivity insulation. The contents of the study conducted for low emissivity insulation performance evaluation standard development are as follows; ① Prediction of wall insulation performance by design parameters of low emissivity thin-film composite insulation ② An experimental study on the heat resistance performance and building applicability of cavity space in contact with low-emissivity surface ③ A proposal of performance evaluation method for composite insulation with low-emissivity thin film and polyethylene form The study verified the validity of the numerical analysis model through a comparison of the measured value on the numerical analysis model and the mock-up test measurement value, that showed less than 10% relative error. As a result of the analysis, low emissivity insulation is superior in insulation performance by about 25% compared to the expanded polystyrene insulation with the same thickness. Additionally, the maximum insulation performance was obtained when the insulation has the inner perforation layer of (30 × 30) mm and the closed air layer between the wall and insulation of 20 mm. As a result of thermal resistance in the closed air layer due to the low surface emissivity, thermal resistance performance is improved at least 3 times when surface emissivity is (0.024ε, 0.024ε) compared to (0.920ε, 0.920ε) for a facing wall system. Through related standard analysis and investigation of domestic product level, performance evaluation criteria (surface emissivity, humidity resistance, adhesiveness, flexibility, combustibility, thermal resistance) were suggested, and the testing method and required performance values were established. This study demonstrates the effectiveness of low emissivity insulation application in the improvement of wall system thermal performance and reduction of building energy load and suggests the direction of product development to the local manufacturing industry by proposing testing methods and required performance value.
Commercialized low emissivity thin-film composite insulation (hereinafter “low emissivity insulation”) is made with a low emissivity film attached on both sides of perforated polyethylene foam and it is often constructed on various buildings, such as commercial buildings and apartments in Korea. To effectively prevent radiant and convection heat transfer through the airspace, the low emissivity insulation is using an aluminum thin-film with low emissivity and high reflectance. Its fundamental principle is to minimize the convection heat transfer through the airspace in the front and back of the aluminum thin-film by ensuring the air layer and to obstruct the radiant heat with a low emissivity surface. In the case of normal voluminous insulation (expanded polystyrene, extruded polystyrene, etc.), thermal conductivity, compression, and other performance are evaluated with a standardized testing method. However, in the case of composite insulation, made with low emissivity thin-film, thermal conductivity measurement is not applicable and a standardized testing method is not developed yet. Consequently, low emissivity insulation performance is evaluated by the heat transfer coefficient (W/(m2·K)) as wall or roof system (building envelope assembly). As a result, it causes difficulties in objective quality assurance and estimation as a building material. Therefore, this study identifies performance requirements of low emissivity insulation, by verifying with numerical analysis and mock-up testing, and establishes a database on products of the domestic market to develop performance evaluation standards of low emissivity insulation. The contents of the study conducted for low emissivity insulation performance evaluation standard development are as follows; ① Prediction of wall insulation performance by design parameters of low emissivity thin-film composite insulation ② An experimental study on the heat resistance performance and building applicability of cavity space in contact with low-emissivity surface ③ A proposal of performance evaluation method for composite insulation with low-emissivity thin film and polyethylene form The study verified the validity of the numerical analysis model through a comparison of the measured value on the numerical analysis model and the mock-up test measurement value, that showed less than 10% relative error. As a result of the analysis, low emissivity insulation is superior in insulation performance by about 25% compared to the expanded polystyrene insulation with the same thickness. Additionally, the maximum insulation performance was obtained when the insulation has the inner perforation layer of (30 × 30) mm and the closed air layer between the wall and insulation of 20 mm. As a result of thermal resistance in the closed air layer due to the low surface emissivity, thermal resistance performance is improved at least 3 times when surface emissivity is (0.024ε, 0.024ε) compared to (0.920ε, 0.920ε) for a facing wall system. Through related standard analysis and investigation of domestic product level, performance evaluation criteria (surface emissivity, humidity resistance, adhesiveness, flexibility, combustibility, thermal resistance) were suggested, and the testing method and required performance values were established. This study demonstrates the effectiveness of low emissivity insulation application in the improvement of wall system thermal performance and reduction of building energy load and suggests the direction of product development to the local manufacturing industry by proposing testing methods and required performance value.
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