건물 에너지 절약을 위한 수치해석적/실험적 이중창 열전달 연구

A Numerical and Experimental Study of Heat Transfer through a Double Pane Window to Enhance Thermal Insulation of Building

이중창의 열전달 성능을 수치해석과 실험적 방법을 통하여 조사하였다. 이중창 사이의 간격이 0.5cm에서 10cm사이의 실제적인 범위에서 이중창 사이의 간격이 작을 때에는 전도에 의한 열전달이 두드러졌으며 이중창 사이의 간격이 넓어지고 Rayleigh 수가 높은 영역에서는 대류에 의한 열전달이 크게 나타나 이중창 간격이 넓어진 이점을 크게 상쇄시켰다. 이와 같은 이중창 단열문제에 대한 보완책으로 이중창 중앙에 하나의 유리창을 더 설치한 3중창 경우에 대해 대류열전달 감소효과와 복사열차폐(radiation shield) 효과를 검토하였으며 또한 이중창 중간 높이에 스페이서(spacer)를 설치하여 대류유동 강도를 줄이는 방안 등에 대한 분석이 이루어졌다. 3중창을 사용한 경우에는 이중창에 비해 30-50%, 이중창에 스페이서를 설치한 경우에는 l0% 정도의 에너지 절약 효과를 기대할 수 있다.

The performance of heat transfer through double pane window has been investigated using experimental and numerical methods. The range of the gap distance between glasses are 0.5-10 cm. The convection heat transfer plays the dominant role for the case of the wide gap distance together with the large Rayleigh number and thereby, reduces the enhanced thermal resistance due to the increased air gap, while the conduction heat transfer does the major role for the case of small gap distance. In order to enhance the thermal insulation of the double pane window, the heat transfer of triple pane window, which is constructed to put one more glass at the middle of the double pane, is investigated to check the reduction of the convection heat transfer together with the effect of the radiation shield due to the presence of the additional glass. Further, a spacer is installed at the middle height of the double pane, and the effect of which on the suppression of the convective heat transfer is analyzed carefully, using experimental and numerical methods. For the case of the spacer-installation, the amount of energy saving is considered about 10%, but the energy saving increases a lot to 30-50% for the case of triple pane window, due to the substantial radiation shield effect of the presence of the additional glass.