출처: https://www.nrel.gov/docs/fy12osti/54163.pdf
이 내용은 외국에서 벽돌(석조) 벽에서 내부 단열에 대한 내용을 정리하여 올려드립니다.
용어들이 생소한 것들은 원어와 같이 외국 사진 또는 사이트를 같이 올려드리겠습니다. 참고하시기 바랍니다.
제목: 벽돌(석조) 벽의 내부 단열
목차
1. 소개
2. 배경
1) 문맥
2) 질량 벽돌(조적) 구조의 외부 단열
3) 질량 벽돌(조적) 구조의 내부 단열
4) 이전 연구
5) 미국 건축물 목표와 관련성
3. 의사 결정 및 절충안
1) 측정 선택 기준
2) 비용 효율성
3) 성능 절충 및 기타 이점
4) 시스템 상호 작용
4. 내구성을 위한 보강
1) 수분 균형
2) 역사적인 벽돌 재료
3) 내구성에 관한 관심
5. 내부 수리 조립품 및 해결
1) 섬유 단열재(Batt) 및 스터드 프레임
2) 스프레이 폴리우레탄폼
3) 경질 보드 폼 단열재
4) 혼합 스프레이 폼 및 섬유 절연
5) 재료 특성
6) 특별한 경우
(1) 보수된 내부 배수 조립
(2) 압력 제어 조립
7) 열 성능 문제
6. 내부 수리문제 세부 사항 및 해결방법
1) 창문
(1) 개요
(2) 창문 기하학적 구조 및 재료
(3) 창문 팬 후레싱
(4) 테이퍼형 창문 개구부
2) 외부 수분 함유량 세부 사항
(1) 석재 및 벽돌 세부 경로
(2) 지붕과 벽 경계
(3) 지붕과 벽 물 문제 예제
(4) 갓돌(입석)공사 및 파라펫 세부 사항
(5) 선홈통, 물동이 및 배수구
3) 접지 연결 문제
(1) 모세관 상승(매립 벽돌)
(2) 가림판(splashback)
7. 내장 목재 부재 연구
8. 평가, 분석 및 위험 관리
1) 현장 방문 평가
2) 간단한 시험과 모델링
3) 상세한 시험과 모델링
4) 현장 부하 평가
5) prototype 모니터링
6) 유지 보수 및 수리
9. 결론
용어 정의
ASTM American Society for Testing and Materials 미국 시험재료학회
BSC Building Science Corporation 건축환경공사
ccSPF Closed-cell spray polyurethane foam 폐쇄 셀 스프레이 폴리우레탄폼
DOE U.S. Department of Energy 미국 에너지부
EIFS Exterior Insulation and Finish Systems 외부 단열 마감시스템
EPS Expanded polystyrene 발포폴리스티렌
FT Freeze-thaw 동결 융해
IAQ Indoor air quality 실내 공기질
ocSPF Open-cell spray polyurethane foam 오픈 셀 스프레이 폴리우레탄폼
PCF Pounds per cubic foot 입방 피트당 파운드
RH Relative humidity 상대습도
Scrit Critical degree of saturation 임계 포화도
SPF Spray polyurethane foam스프레이 폴리우레탄 폼
WUFI Wärme-Und Feuchtetransport Instationär
XPS Extruded polystyrene 압출폴리스티렌
요약
내력(load-bearing) 벽돌(석조) 건물은 기존 건물에 중요한 부분입니다.
가정용 에너지 사용을 30~50% 줄인다는 미국 건축 목표를 고려할 때(신규 주택을 위한 2009년 에너지 법규와
기존 주택의 주거용 에너지 사용과 비교하여), 질량 벽돌(석조) 주거용 건물이 처리되어야 하는 경우 질량 벽돌
(석조) 벽의 단열과 공기 밀봉은 필요합니다.
외부 단열은 건물 내구성을 위한 이상적인 조건을 제공하지만, 그러나 많은 건물은 역사적인 보존, 비용, 지역
설정 또는 공간 제한이나 미적인 이유 때문에 외부 단열재로 개조할 수 없습니다. 특히 춥고 습기가 있는 벽돌
(석조) 건물의 벽 내부 면에 단열재를 추가하면 기후로 인해 성능 및 내구성 문제가 발생할 수 있습니다.
견고한 내력 벽돌(석조) 벽의 성공적인 단열 개량을 위해 특정한 수분 제어 원칙이 있습니다.
비용 효율성 면에서 단열되지 않은 벽돌(심지어 “두꺼운” 다중 건축물)은 평균 열저항 값이 대략 R-5로. 현재
에너지법규 요건보다 훨씬 낮아 단열은 상당한 이점이 있습니다. 벽돌을 단열 처리되지 않은 상태로 두면 겨울
철 열 질량 이익은 내부 설정 값(온화한 기후에서와 같이) 주변에서 하루 동안 높게 변동하는 위치와 비교할 때,
난방이 지배하는 기후에서는 무시할 수 있습니다.
건물의 기밀성을 높이면(이것은 내부 개조로 인한 것) 실내 공기질 문제가 발생할 수 있습니다.
이러한 위험을 관리하려면 기계 환기, 오염원 제어 및 연소 안전 조치를 구현해야합니다.
수분 문제를 조사할 때, 근본적 전제는 질량 벽돌(석조) 벽이 현대식의 배수방법과는 다른 방식으로 습기를
관리한다는 것입니다. 따라서 수분의 균형(내부와 외부의 벽)은 내부 단열재의 영향을 크게 받습니다.
하나의 예로, 벽돌 벽의 안쪽 면이 적절한 온도에서 규칙적으로 얼어붙는 온도로 변하는 것처럼 벽돌 벽은 더
차가워집니다.
또한 벽은 건물 내부의 건조를 감소시켰으며(벽돌을 냉각시키고 내부에 증기 불투과성 층을 추가함), 벽을 통
한 에너지 흐름의 양이 최소화(따라서 건조 가능성)되었습니다. 또한, 벽돌과 단열재 사이의 경계면으로 공기
누출로 인한 습기 흐름으로 인해 응축 문제가 발생할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해서는 기밀성이 양호해야
합니다. 또 다른 문제는 내장된 요소의 썩음/부식입니다. 내장된 목재 재목은 내구성에 문제가 있는 일반적 요소입니다.
내부 단열재 조립 선택의 경우 섬유 단열재(batt insulation)로 채워진 강철 스터드 벽의 건식 벽체는 권장하지
않습니다. 그것은 단열재와 석조물 사이의 차가운 경계면으로 실내 공기의 누출로 인해 겨울철에 응축과 곰팡
이가 발생할 가능성이 높습니다. 이것은 기밀 구조의 건물에서는 악화될 것입니다.
보다 성공적인 접근법은 기존 벽돌(석조) 내부 면에 직접 기밀 단열 폼을 직접 분무(스프레이)하는 것입니다.
모든 공기 누설 응축은 엄격하게 제어되며, 기존 건물에서 높은 수준의 기밀성을 달성하는데 가장 실용적인
접근법입니다. 스프레이 폼은 수분 장벽으로도 작용하며, 소량의 부수적인 빗물 침투도 국부적으로 제어됩니다. 고밀도 폐쇄 셀(closed-cell) 폴리우레탄폼은 일반적으로 더 얇은 용도(50mm)에 적합한 해결책이며, 개방형
반투과성 폼(open-celled semipermeable foams, 130mm)은 내부가 겨울 동안 낮은 습도를 유지하고 실외
온도가 낮지 않을 경우 두꺼운 두께는 좋은 선택입니다.
다양한 유형의 경질 폼 보드 단열재는 내부 개조로 사용되었지만, 보드가 벽돌과 틈이 없이 견고하게 결합하여
완벽하게 공기 장벽이 형성되도록 하는데 많은 주의가 필요하기 때문에 건축이 훨씬 어렵습니다. 참고로 속이
빈 벽돌은 공기 누출의 중요한 원인으로 측정되었기 때문에, 전형적으로 벽돌의 내부 면에 적용되는 공기 차단
층이 필요함을 보여줍니다.
또 다른 조립 방법은 스프레이 또는 경질 폼 보드를 섬유, 공기 투과성 단열재(유리섬유 또는 셀룰로오스)와
결합하여 저비용의 높은 열 저항 벽면을 만드는 것입니다. 발포 층의 상대적 두께는 응축 제어 및 그것에 따른
기후 조건의 함수입니다.
목재 틀을 통한 열교는 목재 스터드 프레임에 최소 25mm 단열이 가능하다면(가급적 50mm), 열 성능에 최소한
의 영향을 미칩니다. 그러나 경량 철골조를 통한 열교는 중요한 영향을 미칩니다. 프레임와 벽돌 사이의 단열
공간을 최대화해야합니다. 가급적이면 강철 스터드 홈 내에 단열재가 없어야 합니다. 벽돌(석조)에 붙은 강철
스터드 클립은 또한 상당한 열교가 있습니다. 이들 클립은 비전도성 물질로 교체해야합니다.
인테리어 벽돌(석조) 개량 작업을 수행할 때 벽에 물이 유입되는 것을 제어하는 것은 매우 중요합니다.
특히 내부 마감재에 손상이 발생할 때까지 내부에서 누수가 보이지 않습니다. 비를 제어할 수 없고 개량하는
경우 내부 단열재를 사용해서는 안 됩니다. 여러 가지 중요한 세부 사항을 조사하여 문제와 해결책을 제시했
습니다.
창문과 문은 비 흡수성이며, 모든 빗물이 흘러내립니다. 벽돌 내구성 문제를 방지하려면 빗물 표면 배수가 아래
벽에 집중되어서는 안되며, 건물 표면에서 빗물이 흘러내려야합니다. 배수 및 빗물의 분배는 끝에 막힘이 있는
경사진 면과 벽 아래 충분하게 빗물이 떨어질 수 있는 공간으로 이루어집니다. 미네랄울 창틀은 특히 누수의
원인이 되는 모르타르 조인트가 있는 개별 벽돌로 이루어져 있기 때문에 취약합니다. 벽 아래에 물이 고이는
것을 줄이는 하나의 방법은 금속 후레싱으로 덧씌우는 것입니다.
벽과 창 조인트 또는 창문 자체를 통한 누수는 벽돌(석조) 수분 하중에 기여할 수 있습니다.
이 문제를 방지하기 위해, 이 물을 창턱에서 외부로 보내는 서브 틀 팬 후레싱(flashing)이 설치되어야합니다.
[창틀 후레싱]
갓돌(copings) 및 파라펫(parapet) 캡은 부적절한 경사, 잘못된 기울기, 부적절한 돌출부 및 부적절하게 물이
떨어지는 가장자리와 같은 문제로 고통을 겪을 수 있습니다. 그것은 석조 아래에 대량의 물이 축적될 수 있습
니다. 캡 아래에 물방울이 떨어지는 가장자리와 방수 문제를 처리하는 것은 조립에서 중요한 세부 사항입니다.
[Copings]
석조 부분과 및 줄무늬 과정과 같은 세부 사항은 건물 표면에 물 결집과 침전을 초래할 수 있습니다.
해결 방법에는 덧씌움 캡 및 물방울이 떨어지는 가장자리가 포함됩니다.
지붕과 벽면의 접점부는 물 결집의 또 다른 근원이 될 수 있습니다. 이러한 문제를 방지하려면 킥아웃 후레싱
(kickout flashing) 설치가 중요합니다.선홈통, 물 모음집 및 배수관이 부적절하게 설계되거나 기능을 발휘하지
못할 때, 엄청난 양의 물을 집중시켜 동결 융해(freeze-thaw, FT) 피해가 발생할 수 있습니다.
[kickout flashing]
벽돌이 경사면 아래에 묻었을 때, 벽돌을 통한 모세관 현상(수분 흡수)로 인해 심각한 형광성과 쪼개짐이 발생
할 수 있습니다. 이러한 묻힌 벽돌 문제에 대한 해결책은 흙과 벽돌 사이의 모세관 접촉을 제거하는 것입니다.
경사면에 가까운 또 다른 위험은 가림막입니다. 이것은 좀 더 완만한 조경(포장이 아닌), 또는 인접한 지면으
로부터 지붕과 벽의 배수 장치를 멀리함으로써 감소합니다.
또 다른 내구성 위험은 하중을 받는 벽돌에 묻혀있는 습기에 민감한 목재 빔의 온도와 습기에 의한 거동입니다.
단열 전과 후에 묻혀있는 빔의 온도 및 습기에 의한 거동을 검사하기 위해 모의시험을 실행했습니다.
전반적으로, 이러한 모의시험은 단열재 개량 이후 벽돌에 묻혀있는 목재 부재가 실제로 작동하는 방식에서 실
질적인 불확실성을 나타냅니다. 단열 및 비 단열 형태 모두에서 2차원적 온도와 습도에 모의시험과 현장 측정
을 포함하는 추가 연구가 필요합니다.
석조 건물의 내부 단열을 고려할 때, 다음과 같이 개량과 관련된 위험을 평가하기 위해 일련의 단계를 더 추가
하는 것이 좋습니다.
1. 현장 방문 평가[빗물 누출 평가, 불량 세부사항, 기존 FT(Freeze-thaw 동결 융해)손상]
2. 간단한 시험 및 모델링(건조 밀도, 액체 흡수율, 포화 수분 함량, 기본 습도와 온도/WUFI 모델링)
3. 상세 시험 및 모델링(열전도율, Fagerlund’s 임계 포화도 또는 스크릿)
4. 현장 하중 평가(휘몰아치는 비의 하중 평가, 내리는 패턴 평가: 내리는 강우량 측정을 통한 비의 침적 모니
터링)
5. 프로토타입 모니터링(건물의 작은 영역을 개량하고, 모델의 비교를 포함한 온도 및 수분 함량 모니터링)
6. 유지보수 및 수리(건물 소유주의 매뉴얼 형태로 점검/수리 권장 프로그램 작성)
(주)패널총판 바로가기 >>
(주)패널테크 바로가기 >>