출처: https://mcrma.co.uk/?s=PROFILED+METAL+ROOFING+DESIGN+GUIDE
https://mcrma.co.uk/wp-content/uploads/2016/12/MCRMA-TP6-v1.pdf
4. 열 성능
지붕 피복재의 열 성능은 건물을 가열하는데 필요한 에너지의 양에 영향을 미치고, 운전비용과 거주자의 편안함에 영향을 미치기 때문에 중요합니다. 건물 규정(2002년)에 대한 승인된 문서 L2는 연료 및 동력 보존은 U-값, 열교 및 기밀성 측면에서 요구하는 수준의 성능을 정의하며, 어떻게 요구 사항을 달성할 수 있는지 설명합니다.
완성된 건물의 현장 시험은 많은 경우에 필요하며, 설계 성능이 달성되었는지 확인합니다. 이것은 건물 설계자와 외장 계약자가 이전에 정의되지 않은 건설 세부 사항의 열 성능에 더 많은 주의를 기울여야 함을 의미합니다.
2) U-값
(1) U-값을 결정하는 방법
산업 및 상업용 지붕에 대한 승인된 문서 L2에 명시된 U-값 또는 열관류율은 0.25W/m2K입니다. 승인된 문서 L2는 BS EN ISO 6946 및 CIBSE 가이드 A3에 명시된 ‘결합된’ 방법을 사용하여 U-값을 계산할 때, 성형 모양과 금속 공간 및 기타 고정과 같은 반복 열교를 고려해야 합니다. 그러나 이 방법은 열 흐름을 비교적 적게 왜곡시키는 목재 스터드와 같은 열교 유형을 다루기 위해 설계되었으며, 단열층이 얇은 금속 구성 요소에 의해 교차되는 요소를 특별히 제외합니다.
궁극적으로 이러한 유형 요소의 U-값은 열 흐름을 계산하기 위해 구조의 전체 2차원 또는 3차원 열 모델을 개발하여 계산해야 합니다. 이것은 BS EN ISO 10211:1996을 준수하는 소프트웨어가 필요한 복잡한 작업이며, 일반적으로 전문 컨설턴트만 수행합니다. 다수의 시스템 제조업체는 독립적인 기관에서 계산된 다양한 단열재 두께, 고장 간격 등에 대해 시스템의 U-값을 제공합니다.
특정 경우에 사용하기 위해 다양한 단순화된 방법이 개발되었으며, 이들은 다음 출처에서 얻을 수 있습니다.
① Z 스페이서가 있는 이중 강판시스템은 BRE 정보 IP10/02에서 다룹니다.
② 레일 및 브래킷과 함께 이중 강판시스템은 SCI 기술 정보자료 P312에 설명되어 있습니다.
③ 벽 및 지붕시스템의 범위의 열 특성을 계산할 수 있는 소프트웨어 패키지 KOBRA는 MCRMA 회원이 사용합니다.
모든 경우에서 U-값을 계산하는데 사용해야 하는 적절한 방법은 BRE 보고서 BR443에 지정되어 있습니다. 또는 지붕 피복재 구조의 열관류율(U)은 EN ISO 8990에 따라 교정된 핫 박스를 사용하여 측정할 수 있습니다.
(2) 단열재 두께 요구사항
다음 표는 일반적인 레일 및 브라켓, 내부 및 외부 시트를 사용하여 0.25W/m²K의 U-값을 얻는데 필요한 대략적인 단열 두께를 나타냅니다. 다른 단열재와 다양한 퍼린(purlins) 및 브라켓 중심의 변화도 표시됩니다.
[0.25W/m²K의 U-값을 얻는데 필요한 단열 두께(mm)]
이것은 이론적으로 최소 단열 두께입니다. 실제로 단열 퀼트는 일반적으로 80mm, 100mm 등과 같은 표준 두께 범위에서 선택되며, 건물은 다양한 퍼린(purlins) 간격을 포함할 수 있으므로 구조 및 재료를 주의 깊게 지정해야 합니다.
어떤 단열재를 사용하든 관계없이 조그만 구멍, 용마루, 처마, 코너 등에 틈이 없도록 재료가 조심스럽게 설치되는 것이 중요합니다. 단열의 연속성은 규정에 명시되어 있으며, 온도계를 통해 완성된 건물에서 단열재의 일관성을 확인할 수 있습니다. 개별 제조업체의 자료는 해당 시스템의 세부 정보를 제공합니다.
경우에 따라 지붕 공급업체가 시스템의 U-값이 승인된 문서 L2에 필요한 0.25W/m²K 값보다 작거나 같음을 입증해야 하는 경우도 있습니다. 그러나 지역의 거래, 열교의 영향 평가 또는 가열시스템 효율의 거래를 개선하여 단열재 성능을 향상시키려면 건물의 모든 요소에 대한 특정 U-값에 대한 보다 자세한 지식이 필요합니다. 이러한 경우에는 설계팀의 일부 구성원, 일반적으로 건축가가 모든 평면 영역에서 열 손실과 평면 영역과 개별 구성 요소의 치수를 대조하는 교차점에서 열교를 여러 공급 업체로부터 받은 정보와 대조하는 책임져야 합니다.
(3) 지역과 U-값 거래
참조(승인된 문서 L2):
특정 제약 조건 내에서, 승인된 문서 L2는 건물에서 발생하는 전체 열 손실이 동일한 크기 및 모양의 개념적 건물과 요소 U-값 및 면적에 비해 적을 경우, 요소 U-값과 승인된 문서에 지정된 구성 영역간의 거래를 허용합니다. 다양한 제약 조건은 다음과 같습니다.
a. 지붕에 불투명한 부분의 U-값은 0.35W/m²K보다 나쁘지 않습니다.
이 제안은 표면 결로의 위험을 줄이기 위해 설계되었습니다. 이것은 더 큰 바람에 의한 들어 올리는 영향을 받는 지붕 문제의 영역에서 U-값을 올리는 것은 더 많은 고정을 필요로 합니다. 지붕의 면적 가중 평균 U-값은 0.25W/m²K 한계를 충족해야 합니다.
b. 제안된 건물의 개구부 면적이 승인된 무선에 표시된 값보다 작을 경우, 지붕의 불투명한 부분의 면적 가중 평균 U-값은 승인된 문서 L2의 표1에서 0.025W/m²K 이상 초과할 수 없습니다.
c. 허용 가능한 지붕 조명 구역의 절반 이상은 창문과 도어의 증가된 영역으로 변환할 수 없습니다.
거래 가능성과 제약 조건은 몇 가지 구체적인 예를 통해 설명될 수 있습니다.
A) 승인된 문서 L2의 표1은 0.025W/m²K인 지붕 및 지붕 조명이 2.2W/m²K인 내장된 단열재의 지붕에 대한 요소 U-값을 제공합니다. 표2는 최대 허용 지붕 조명 부분을 20%로 나타냅니다. 이것은 지붕에 대한 평균 U-값이 0.8×0.25+0.2×2.2=0.64W/m²K가 된다는 것을 의미합니다.
지붕의 면적이 10%에 불과한 경우, 0.9×0.25+0.×Url≤0.64의 관계가 충족되는 지붕의 U값은 Url로 증가할 수 있습니다. 이것은 Url이 4.1W/m²K만큼 높을 수 있음을 의미합니다. 그러나 지붕의 불투명한 부분의 U-값을 0.47W/m²K까지 허용하려면, 0.9×Url+0.1×2.2≤0.64와 유사한 계산을 수행할 수는 없습니다. 상기 제약 조건 b)는 0.27W/m²K로 제한할 수 없습니다.
B) 구조상의 이유로 처마 및 용마루 근처에서 더 많은 패스너를 사용하는 경우, 지붕의 불투명한 지역의 25%인 U-값을 0.35W/m²K로 제한하면 a)에서 허용하는 최대값, 지붕의 불투명한 부분의 나머지 75%는 다음을 만족하도록 줄여야 합니다. 0.75×Ur+0.25×0.35≤0.27, 즉 0.24W/m²K로 됩니다.
(4) U-값 계산의 책임
건물 개별 구성 요소에 대한 U-값은 설계 단계에서 지정해야 합니다. 이러한 값은 종종 승인된 문서 L2의 표1에 지정된 요소를 따르지만, 아른 영역과의 거래가 가능하도록 특정 영역에 더 낮은(더 우수한) 값을 지정할 수 있는 상황이 있을 수 있습니다. 외장시스템의 U-값을 계산하는 책임은 일반적으로 위에서 언급한 문서를 참고하여 인용된 값을 정당화하거나 BS EN ISO 6946 또는 BS EN ISO 10211-1에 수행한 계산 결과를 산출하여 인용한 값을 정당화할 수 잇는 위치에 있어야 합니다. 연기 환풍구 또는 지붕 조명과 같은 다른 외장 피복재의 값은 해당 제조 업체에서 제공해야 합니다