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문제 정의
- 본 연구에서는 진공도 10-5torr의 고성능 진공복층유리와 양면 low-e 3중 유리의 항결로성능을 비교 실험 하여 결로 위험성을 평가하였다.
제안 방법
- 창호의 결로방지성능을 테스트하기 위한 방법으로서 KSF 2295:2004의 시험방법을 본 연구에 적용하였다. 동일한 크기(가로 : 1330 mm, 세로 : 1520 mm, 두께 220 mm PVC 프레임포함)의 3중 및 진공창호를 챔버내부에 Mock-up 시공하였다.
- 또한, 외기온도 변화에 따른 고성능 진공복층유리와 양면 low-e 3중 유리의 부위별 표면온도를 쉽게 파악할 수 있도록 회귀식을 도출하였다.
- 본 실험에서는 저온실의 온도를 KSF 2295 : 2004의 기준(5℃, 0℃, -5℃, -10℃, 4단계)에서 -15℃, -20℃를 추가하여 6단계로 설정하였으며, 정상상태를 기준으로 3시간 동안 표면온도를 측정하고 결로발생을 관찰하였다. 열전대 센서를 유리 및 프레임의 표면에 부착하여 표면온도를 측정하고 육안으로 부위별 결로발생여부를 점검하였다.
- 본 연구에서는 진공복층창호 및 3중창호의 시험체를 제작하여 항온항습챔버에 Mock-up 시공하였으며, KSF 2295 : 2004(창호의 결로방지성능 시험방법)(5)에 따라 항온항습실 내측 표면온도를 측정하여 비교하고 온도 저하율을 산출하여 항결로 성능을 평가하였다.
- 본 실험에서는 저온실의 온도를 KSF 2295 : 2004의 기준(5℃, 0℃, -5℃, -10℃, 4단계)에서 -15℃, -20℃를 추가하여 6단계로 설정하였으며, 정상상태를 기준으로 3시간 동안 표면온도를 측정하고 결로발생을 관찰하였다. 열전대 센서를 유리 및 프레임의 표면에 부착하여 표면온도를 측정하고 육안으로 부위별 결로발생여부를 점검하였다.
- 측정데이터 평가시 각각의 시험조건에서 구한 항온항습실측 시험체 표면온도들을 부위별로 평균하여 온도 저하율을 산출하고 시험체 표면온도와 저온실 내의 공기 온도와의 상관 그래프를 작성하였다.
- 표면온도 측정은 유리의 중앙 및 Edge 부위, Frame과 Rail 부위를 포함하여 총 22 Points이며, 이밖에 저온실의 공기온도, 항온항습실의 공기온도 및 상대습도 측정을 병행하였다. 센서부착 위치는 Fig.
이론/모형
- 창호의 결로방지성능을 테스트하기 위한 방법으로서 KSF 2295:2004의 시험방법을 본 연구에 적용하였다. 동일한 크기(가로 : 1330 mm, 세로 : 1520 mm, 두께 220 mm PVC 프레임포함)의 3중 및 진공창호를 챔버내부에 Mock-up 시공하였다.
성능/효과
- (1) 현재 개발되어 사용되고 있는 3중 및 진공복층유리 모두 유리중앙 부위에서는 뛰어난 단열성능 보였으며, 특히 진공복층유리는 3중 유리보다 최대약 2℃ 이상 높게 나타났다. 또한 온도 저하율의경우 3중 유리에 비하여 평균 0.
- (2) 단열성능(열관류율 값)이 3중 유리 대비 2배 성능을 갖는 진공복층유리에 동일한 PVC Frame을 적용시 Frame의 표면온도는 약 1.5℃ 이상 상승되어 Frame 전체의 항결로성능을 향상시킬 수 있었으며, 이로 인해 유리의 가장 취약부위인 Edge 부위의 항결로 성능을 향상 시킬 수 있었다.
- (3) 주요 열교발생 부위는 유리 하단 Edge와 구조체와 접하는 Rail 하단부위로 나타났으며, 고성능 창호의 성능 향상 및 유지를 위해서는 창호설치시 구조체 단열라인과 중첩되게 설치할 필요가 있을 것으로 판단된다.
- 실험결과 3중 및 진공복층유리 모두 유리중앙의 표면온도가 가장 높았으며, Frame, Edge, Rail 순으로 나타났다. Frame의경우 알루미늄에 비하여 열전도율이 낮은 PVC 재질을 사용하여 단열성능이 향상되었으며, Rail의 경우 구조체의 냉기가 전도되어 가장 낮은 표면온도를 보였다.
- 1℃ 이상 높았다. 또한 3중 유리와 진공복층유리에 동일한 PVC Frame을 적용하였음에도 불구하고 진공복층유리에 적용된 프레임의 표면온도가 3중 유리 Frame 보다 평균 약 1.5℃ 높았다. 이는 Frame Cavity에 삽입된 진공복층유리의 단열성능이 Frame 전체의 열성능을 향상시킨 것으로 분석된다.
- (1) 현재 개발되어 사용되고 있는 3중 및 진공복층유리 모두 유리중앙 부위에서는 뛰어난 단열성능 보였으며, 특히 진공복층유리는 3중 유리보다 최대약 2℃ 이상 높게 나타났다. 또한 온도 저하율의경우 3중 유리에 비하여 평균 0.07 이상 낮게 나타났으며, 유리중앙은 0.1 이하로서 매우 우수한 항결로 성능을 보였다.
- 3(c)는 3중 유리와 진공복층유리의 온도저하율을나타낸 것이다. 분석결과 3중 및 진공복층유리 모두 유리 중앙의 온도저하율이 가장 낮았으며, Frame, Edge, Rail 순으로 나타났다. 진공복층창호의 경우 Rail부위를 제외한 모든 부위가 0.
- 3(b)와 같다. 실험결과 3중 및 진공복층유리 모두 유리중앙의 표면온도가 가장 높았으며, Frame, Edge, Rail 순으로 나타났다. Frame의경우 알루미늄에 비하여 열전도율이 낮은 PVC 재질을 사용하여 단열성능이 향상되었으며, Rail의 경우 구조체의 냉기가 전도되어 가장 낮은 표면온도를 보였다.
- 분석결과 3중 및 진공복층유리 모두 유리 중앙의 온도저하율이 가장 낮았으며, Frame, Edge, Rail 순으로 나타났다. 진공복층창호의 경우 Rail부위를 제외한 모든 부위가 0.15(fRsi,min : 0.85) 이하로 낮게 나타났으며, 특히 유리 중앙부는 0.07(fRsi,min : 0.9)로 결로방지 성능이 매우 우수한 것으로 나타났다(Table 2, Table 3 참조).
후속연구
- (4) 도출된 회귀식을 토대로 진공복층유리 적용시 진공도에 대한 이상유무를 표면온도를 통해 간접적 으로 파악 할 수 있는 도구로 활용이 가능할 것으로 판단된다.
- 3(a), Fig. 3(b))으로 표현 하여 외기온도 변화에 따른 3중 및 진공창호의 부위별 표면온도를 예측할 수 있는 회귀식을 도출하였으며(Table 4 참조), 도출된 회귀식을 토대로 진공복층유리 적용시 진공도에 대한 이상유무를 표면온도를 통해 간접적으로 파악 할 수 있는 도구로 활용이 가능할 것으로 판단된다.
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