출처: https://www.nrel.gov/docs/fy12osti/54163.pdf
3. 의사 결정 및 절충안
1) 측정 선택 기준
첫 번째 결정은 내부 또는 외부 개보수를 수행할 것인지, 아니면 아무것도 하지 않을 것인지 여부입니다.
아무것도 하지 않는 것은 일반적으로 선택이 아닙니다. 개보수에 대한 관심을 불러일으켰던 우려 사항을
해결해야하기 때문입니다.
외부 개보수를 하는 것이 항상 기술적으로 우수합니다. 내부 개보수는 내부를 파괴하고 재건(외벽의 완전
한 교체)하거나 재사용 계획 여부에 따라 비용이 비싸지 않을 수도 있고 그렇지 않을 수 있습니다.
외부 개보수는 일반적으로 에너지성능(바닥의 열교, 열 질량 효과 등) 측면에서 내부 단열재보다 유리합니
다. 그러나 이것은 의사 결정 과정의 한 가지 작은 측면에 불과합니다. 미학, 역사적 중요성, 편안함 개선
및 프로젝트의 수명 등과 같은 문제가 결정을 지배하려는 경향이 있습니다. 이러한 유형의 결정은 이 연구
범위에서 벗어납니다.
일단 내부 개보수가 결정되면, 주요 결정 사항은 사용 재료 및 내구성 및 비 관리 문제를 다루는 방법에
대해 설명한 단열재 적용과 기밀성을 보장하는 기술과 관련이 있습니다.
재료와 기술에 대한 선택은 저밀도, 공기 투과성 단열재로 채워진 내부 스터드 작업과 반투수성 발포 단열
재 내부의 스터드 작업으로 나누어지는 경향이 있습니다. 내부 결로(interstitial condensation)와 내구성의
위험 때문에 중요한 차이가 있습니다.
2) 비용 효율성
하중을 받는(내력) 벽돌은 광범위한 열 특성을 지닙니다. 그러나 두꺼운 다중 내력 벽돌 벽의 열 저항값은
R3.2~R6.8 범위를 가지며 평균 열저항 값은 약 R5.0입니다. 다른 열저항 R1의 표면 열전달계수(“공기
필름”)는 현대의 3중 유리창과 비슷한 열 성능을 나타낼 수 있습니다.
그러나 이 단열 수준은 현재의 에너지 비용, 건물 내구성, 건강 및 열 쾌적성 문제를 고려하여 가장 실용적
인 목적을 위해서는 너무 낮습니다. 따라서 개보수하는 동안 단열이 종종 추가됩니다.
단열이 되지 않은 벽돌 벽의 열저항 값은(R-값) 추운 기후에 대한 최신 법적 요구사항보다 훨씬 낮습니다.
기후 영역 5와 6의 경우 일반적으로 외벽은 실제 열저항 값 요구 사항은 2009 국제 에너지보존 규약/IECC
에서 제공된 U값으로부터 계산된 R12~R17 범위에 있습니다.
단열재는 수익 체감의 법칙에 따릅니다. 단열재 두께가 증가함에 따라 투자 수익이 감소합니다.
벽이 비 단열(기본)에서 단열(최종) 조립으로 변경되는 것을 감안할 때, 단열재의 1~2 인치(inch)는 매우
비용 효율적이어야 합니다. 최적화는 단열 비용 및 기후 영역의 함수가 될 것입니다.
하중을 받는 벽돌(석조) 건물의 단열재 개보수의 많은 경우, 에너지절약은 소유자에게 그다지 중요하지
않습니다. 오히려, 단열 및 기밀은 열 쾌적성에 대한 현대적인 기대와 빗물 침투를 관리하고 공기 품질(IAQ,
Indoor air quality)를 보장하기 위해 추구되고 있습니다. 이러한 요구는 투자된 비용과 개입의 초기 수준을
포함합니다. 에너지 효율성 및 회수 환산 계산은 최소 성과가 달성된 후에만 중요해집니다. 따라서 성능을
위해 최소 허용치를 초과하는 단열재를 추가하는 데 드는 한계 비용을 원금 회수 계산에 입력해야합니다.
건축 환경공사에서 현재 개보수 권장 사항은 질량 벽돌 벽의 내부 단열재로 폐쇄 셀 공기 불침투성 스프레
이 폼(closed-cell air-impermeable spray foam)을 사용하는 것입니다. 폐쇄 셀 스프레이 폴리우레탄 폼
(ccSPF)의 설치 가격은 $1.00/board foot입니다. 열저항 값(부피 대신)으로 표준화하면, 이것은 약 $0.16
/ft²·R에 해당합니다. 비교해 보면, 충진 섬유질 단열재는 $0.02~0.04/ft²·R로 판매됩니다.
이것은 설치 비용이 아니라 재료 비용이라는 점에 유의하시기 바랍니다.
이 견적에 대해 자재와 설치비용 비율을 1:1로 가정할 경우, 폐쇄 셀 스프레이 폴리우레탄 폼(ccSPF)의
사용은 최저 비용의 충진 섬유질 단열재보다 약 2~4배 정도 비쌉니다. 그러나 측정 지침에서 논의된 바와
같이, 이 응용 분야에서 공기 침투성, 습기에 민감한 섬유 단열재를 사용하면 수분과 관련된 실패의 위험이
높은 조립이 됩니다.
3) 성능 절충 및 기타 이점
단열이 안되는 벽돌 벽의 단열 개보수의 기본 이점은 에너지절약 및 거주자의 열 쾌적성 개선이 포함됩니
다. 복사 표면 온도효과 및 공기 누출 감소로 인한 것입니다. 토론 중인 조립은 앞서 논의된 바와 같이 현재
에너지법의 요구 사항을 충족시킬 수 있습니다.
기술이 적은 실무자들 사이에 공통적으로 보이는 한 가지 믿음은 열량 효과가 충분한 이익을 제공하기
때문에 질량 벽돌(석조) 구조물에 단열이 불필요하다는 것입니다. 열량은 난방이 지배적인 기후(추운)에
있는 건물의 에너지 성능에 중요하지 않다는 것을 보여주기 위해 기본 에너지 모델을 사용할 수 있습니다.
미국 남서부에서 흔히 볼 수 있는 바와 같이, 열량은 내부 설정점을 중심으로 높은 낮의 변동 위치에서 더
큰 이익을 얻습니다.
이것은 DOE(미국 에너지부) Zone 6의 Burlington, Vermont와 같은 추운 기후에서 단열되거나 단열되지
않은 벽을 통과하는 열 유속을 도표화한 1차원 온도와 습도 관계의 모델을 사용하여 시연하였습니다.
단열재(폐쇄 셀 스프레이 폴리우레탄 폼)를 38mm 추가하면 단열되지 않은 경우와 비교하여 벽을 통한
유속이 60% 감소되었습니다. 단열재를 76mm로 증가시키면 단열되지 않은 경우와 비교하여 75% 감소합
니다.(개선되었지만, 수익 감소를 입증함)
[열 흐름 모의시험(폐쇄 셀 스프레이 폴리우레탄 폼)]
그러나 이 분석은 개념으로서 열 질량을 없애는 것이 아닙니다. 단열재와 열 질량을 결합하여 에너지를
절약할 수 있습니다. 일시적인 하중 이동 효과는 또 다른 이점이 될 수 있습니다.
4) 시스템 상호 작용
만일 내부 개보수로 단열 값과 기밀성이 향상되면, 많은 위험을 평가할 수 있습니다.
두 가지 목표는 이전보다 더 오랜 기간 동안 차가울 것이고, 건조 용량이 적기 때문에 벽돌이 내구성을
감소시킬 수 있습니다. 왜냐하면 벽돌은 더 차갑고, 개보수로 추가된 내부 층이 증기 확산을 제한하기 때문
입니다. 추운 구역 개보수 벽돌은 추운 날씨에 공기 누설 응축을 훨씬 더 쉽게 일으킬 것입니다.
벽돌에 내장된 모든 습기에 민감한 바닥 구조에 대한 염려도 있습니다. 목재 빔은 내부 개보수가 완료된 후
부식에 특히 민감합니다.
건물의 기밀성을 높이면 공기질(IAQ) 문제가 발생할 수 있습니다. 이 위험을 관리하기 위해서는 기계적
환기 및 오염원 제어를 구현해야합니다. 모든 건물과 마찬가지로, 기밀 공사가 착수되면, 대기 중의 공기가
배출되는 연소 장치를 다시 추출 가능성에 대한 우려가 있습니다. 폐쇄된 연소 장치(외부로부터 연소 공기
를 흡입하는)는 이 위험을 없애기 위해 지정할 수 있습니다. 또한 유출 시험을 수행하고 위험을 최소화하기
위해 화로/보일러실에 환기구를 추가할 수 있습니다.
연소 장치는 건물 외곽으로 이동할 수 있지만, 이는 공간이 있는 조건에서 시스템 손실을 재획득할 수 있는
이점을 상실합니다. 이러한 접근법은 종종 벽과 같은 이상적인 공기 장벽 성능에도 미치지 못합니다.
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