A study on the enhancement of thermal characteristics by using thermal conductive materials for underfloor mortar

Abstract

The underfloor mortar (UFM) was used in floor construction of apartments of various buildings. UFM requires a thickness capable of burying heating coils and maximizing heating efficiency. In addition, research is needed to increase the thermal conductivity and maximize efficiency of UFM through the same energy. Researchers conducted studies to improve the efficiency of each of the various parts, such as insulation, soundproofing, and heat transfer materials. In this study, silicon carbide (SiC) and copper powder (CP) were used to improve the thermal conductivity of UFM. It was possible to confirm a positive effect in thermal conductivity by using a material with higher thermal conductivity than typical cement and fine aggregates. Flexural strength and compressive strength were measured to evaluate the mechanical properties of UFM. The substitution and addition of SiC and CP tended to reduce mechanical properties, but as a result, the mechanical properties of the control mortar after curing for 28 days showed performance of 75% or more. The results of the thermal conductivity measurement showed a value that increased as SiC and CP were substituted and added. The heat flux test was performed to confirm the accuracy of the thermal conductivity results. Heat flux was evaluated through physical parameters such as drying density. SiC and CP indicated that can enhance the results of heat flux. The validity of the previously measured test results was confirmed due to proportional relationship between heat flux and thermal conductivity. And, electromagnetic measurements of carbon fiber heating wire were performed to confirm stability by comparing them with harmful standards for electromagnetic. Finally, through the scale down mock-up test, the performance of applying SiC and CP to the construction site was evaluated. The results confirmed that the maximum temperature through the same energy increased and the time to reach the maximum temperature decreased by the substitution and addition of materials with high thermal conductivity. The appropriate SiC substitution rates and CP addition rates revealed efficiency in improving thermal conductivity.|아파트 또는 각종 건축물의 바닥 공사에서 방통 모르타르가 사용된다. 방통 모르타르는 난방코일을 매립 할 수 있고 난방 효율을 최대화 할 수 있는 두께를 필요로 한다. 또한, 같은 에너지를 통해 방통 모르타르의 열전도율을 높이고 에 너지 효율을 극대화하기 위한 연구가 필요하다. 연구자들은 단열, 방음, 열 전달물질 등의 다양한 부분에 대해 각각의 효율성 을 증진 시키는 연구를 실시하고 있다. 본 연구에서는 방통 모르타르의 열전도 율을 향상시키기 위해서 실리콘 카바이드와 구리분말을 사용했다. 기존의 시멘 트와 잔골재에 비해 열전도성이 높은 재료를 사용하여 열전도율성에서 긍정적인 효과를 확인 할 수 있었다. 방통 모르타르의 기계적 특성을 평가하기 위해 휨 강도와 압축 강도를 측정하 였다. 실리콘 카바이드와 구리분말의 치환 및 첨가는 기계적 특성을 감소시키는 경향을 나타냈지만, 결과적으로 28일 동안 양생시킨 후의 기본 모르타르의 기계 적 특성에 75% 이상의 성능을 나타냈다. 열 전도성 측정의 결과는 실리콘 카바 이드와 구리 분말이 치환 및 첨가 될수록 증가하는 값을 나타냈다. 열 전도성 결과의 정확성을 확인하기 위해서 열 유속 시험을 실시했다. 열 유속은 기계적 매개변수인 건조밀도와 비열용량 등을 통해 평가 되었다. 실리콘 카바이드와 구 리 분말은 열 유속의 결과를 향상 시키는 것으로 나타났다. 열 유속과 열 전도 성의 비례적 관계를 통해서 앞서 측정 한 실험 결과의 타당성이 확인되었다. 또 한, 탄소 섬유 열선의 전자파 측정을 실시하여 전자파 인체 유해 기준과 비교하 여 안정성을 확인했다. 마지막으로 스케일 다운 목 업 테스트를 통하여 실리콘 카바이드와 구리 분말을 실제 현장에 적용 하였을 때의 성능을 평가하였다. 결 과들은 열 전도성이 높은 물질들의 치환과 첨가에 의해 같은 에너지를 통한 최 고 온도가 상승하는 것과 최고 온도에 도달하는 시간이 감소하는 것을 확인 했 다. 적절한 실리콘 카바이드의 치환율과 구리분말의 첨가율은 열 전도성을 향상 시키는 측면에서 좋은 효율성을 나타냈다.