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슬래브 열교 차단의 에너지소비 및 비용절감(열교차단재)

출처: http://rdh.com/wp-content/uploads/2014/04/Energy-Savings.pdf

 

#3: 슬래브 열교 차단의 에너지소비 및 비용절감

 

1. 노출된 슬래브 가장자리 & 발코니 열교 연구조사

 

    RDH는 캐나다 기후 지역에 걸쳐있는 중/고층 주거 건물에서 노출된 슬래브 가장자리와 발코니의 열적 영향

    을 정량화하기 위한 연구를 수행했습니다. 노출된 슬래브 가장자리와 발코니에 실제 벽의 R-, 실내 온도,

    ​실내 열 쾌적성에 미치는 영향을 평가했습니다. 공간 난방과 냉각 하중은 또한 노출된 슬래브 가장자리 및

    발코니를 통해 에너지손실을 정량화하기 위해 전형적인 주거용 건물에 대한 각 기후 지역에서 모델링 되었으

    며, 발코니와 슬래브 열교차단재를 사용하는 일반적인 상황에서 달성할 수 있는 공간 조건화 절약 효과를

    확인했습니다.

 

    이 연구는 다음 주제를 다룹니다.

 

   ① 노출된 슬래브 가장자리와 발코니가 있거나 없는 다양한 북미 벽 조립과 다양한 발코니 열차단 해법에 대한

       실제 R-, 선형열관류율 값(Ψ) 및 실내표면 온도의 정량화

   ② 바닥 마감, 슬래브 난방 및 발코니 깊이를 포함한 다양한 열 모델링 매개변수의 평가

   ③ 몇 가지 대체 발코니 열차단 해법, 단열 계획 및 생산된 열교차단재의 실제 열성능 비교

   ④ 노출된 슬래브 가장자리, 발코니 및 다양한 열교차단 해법과 다층 주거 건물의 공간조절(난방 및 냉방)

       ​에너지소비의 비교

2. 노출된 슬래브 가장자리 및 발코니의 에너지소비 및 경제 영향

 

    노출된 슬래브 가장자리와 발코니가 건물에서 에너지소비 및 운영비용에 미치는 영향을 결정하기 위해 다양

    한 슬래브 가장자리 조건에 대한 실제 R-값을 전체 건물 에너지모델에 입력했습니다. 전체 건물 에너지모델

    링은 EnergyPlus 모델링 엔진을 사용하는 DesignBuilder를 사용하여 수행되었습니다. 이 프로그램의 사용은

    북미 지역의 다중 주거건물 내에서 실제 에너지 사용에 대한 RDH에 의해 검증되었습니다.

    이 보고서에서는 160개의 스위트를 포함하는 전형적인 2012,900m²의 다중 주거용건물이 에너지모델 내

    에서 건축되었으며, 에너지소비는 선택된 캐나다에서 모의 시험되었습니다. 건물 기계시스템은 스위트 내의

    전기바닥판 난방과 스위트 환기를 위한 중앙 가압 통로로 구성되었으며, 이는 대부분의 개발자가 시공한 MU

    -RB에 일반적으로 적용됩니다. 냉각은 COP2.8인 냉각기에 의해 제공됩니다. 건물 외장 조립을 위한 입력

    은 창과 지붕에 대한 ASHRAE 90.1-2010 규범적 R-값 최소값으로 구성됩니다.

 

    다른 슬래브 조건에 대해 이전에 결정된 벽의 실제 R-값은 각 경우에 유일한 변수입니다.

    ​이 결과의 경우, 래브 가장자리는 전체 주변을 따라 노출된 것으로 가정됩니다. 덜 노출된 슬래브 영역에서

    선형적이지는않지만 결과는 달라질 수 있습니다.

 

    기후지역 4, 5, 6 7을 각각 나타내는 캐나다 3개 도시의 일반적인 MURB에 대한 에너지 모델링 결과는 표

    와 같습니다. 각 슬래브 가장자리에 대해 총 건물 공간조절(난방 및 냉방) 에너지소비량(kWh/m²/yr) 및 비용

    ​($/m²/yr)이 제공됩니다. 또한 완전히 단열된 경우와 비교하여 세부 사항의 결과로 공간조절 에너지의 퍼센트

    의 증가가 제공됩니다.


[NECB4~8 기후지역을 보여주는 지도]

[밴쿠버, 기후지역 5]

[토론토, 기후지역 6]

[캘거리, 기후지역 7]

3. 발코니 열차단의 에너지소비 및 경제적 영향

 

    발코니 열차단의 결합으로 에너지소비 및 공간 난방비 절감은 전체 건물 에너지 모델링을 사용하여 결정됩니

    다. 이전 분석과 유사하게, 160개의 스위트를 포함하는 전형적인 2012,900m²의 다중 주거용건물이 에너지

    모델 내에서 건축되었으며, 에너지소비는 밴쿠버, 캘거리 및 토론토에 대해 시험되었습니다. 건물 기계시스템

    은 스위트 내의 전기바닥판 난방과 스위트 환기를 위한 중앙 가압 통로로 구성되었으며, 이는 대부분의 개발

    자가 시공한 MURB에 일반적으로 적용됩니다. 냉각은 COP2.8인 냉각기에 의해 제공됩니다.

 

    건물 외장 조립을 위한 입력은 창과 지붕에 대한 ASHRAE 90.1-2010 규범적 R-값 최소값으로 구성됩니다.

    ​이전에 열 차단 및 열 차단되지 않은 발코니에 대해 결정된 것처럼 벽의 실제 R-값은 각 경우에 유일한 변수

    입니다. 잠재적인 에너지절약 범위를 제공하기 위해 R-3.4 R-5.7 Schoeck Isokorb® 열교차단재와 차단

    되지 않은 경우와 비교하여 모델링되었습니다. 이것은 이러한 유형의 열교차단 접근법에서 잠재적인 성능의

    범위를 제공합니다.

[단열되지 않은 발코니]

[열교차단재를 사용한 발코니]

[Schoeck Isokorb® 열교차단재]

    기후지역 4, 5, 6 7을 각각 나타내는 캐나다 3개 도시(밴쿠버, 토론토, 캘거리)MURB에 대한 에너지

    모델링 결과는 표에 요약되어 있습니다. 각 슬래브 가장자리에 대해 총 건물 공간조절(난방 및 냉방) 에너지

    소비량(kWh/m²/yr) 및 비용($/m²/yr)이 제공됩니다. 또한 완전히 단열된 경우와 비교하여 열차단의 결과로

    공간 조절 에너지를 절약할 수 있습니다.

4. 발코니 열교차단재 사용과 에너지소비 영향

 

[밴쿠버, 기후지역 5]

 

[토론토, 기후지역 6]

[캘거리, 기후지역 7]

5. 발코니 열교차단으로 에너지비용 회수

 

    슬래브 가장자리 또는 발코니 열교차단재를 사용하는 경제적 타당성을 평가하기 위해 슬래브 가장자리 또는

    발코니의 m 길이 당 에너지절감이 결정되었습니다. R-3.4 R-5.7R-값을 가지는 캐나다에서 슬래브

    가장자리 열교차단재의 m당 현재 비용은 각각 $217/m $259/m입니다.

 

    아래의 표는 일반적인 MURB의 에너지 모델링을, 추정되는 투자회수기간 및 40년 동안 m당 에너지절감의

    순수 현재 가치를 기초로 건물 운영의 첫해에 슬래브 가장자리 또는 발코니 길이의 m당 에너지절감액을 제공

    합니다. 이러한 계산은 에너지비용이 매년 5%씩 증가하고 인플레이션은 연간 2%씩 증가한다고 가정합니다.

[첫해 절약 $5.00/m을 기준으로 연간 에너지절약의 현재 가치]

 

    일반적으로 더 추운 지역에서 추정된 투자 회수기간은 슬래브 가장자리 열교차단을 사용하는데 합리적인

    경제적 타당성을 나타냅니다. 열교차단 비용이 점차 감소함에 따라, 그 사용에 대한 경제적인 논쟁은 더 따뜻

    한 기후 지역에서도 더욱 합리적일 것입니다.

[밴쿠버, 기후지역 5]

[토론토, 기후지역 6]

[캘거리, 기후지역 7]

6. 결론

 

    건물 외장시스템에서 열교는 벽 조립에 실제 R-값을 크게 감소시킵니다.

    ​업계에서 더 엄격한 건축법규, 에너지 표준 및 거주자의 기대를 충족시키기 위해 더 높은 R-값 조립으로 변함

    에 따라 이 열교의 감소가 필요합니다. 많은 건물에서 노출된 슬래브 가장자리, 발코니는 가장 중요한 열교

    요소 중 하나입니다.

 

    이러한 열교차단재 시스템을 사용하면 건물 외장의 열 성능을 크게 향상시킵니다. 겨울철 실내표면 온도가

    높아지면 응축 및 유기물 성장의 잠재성이 감소하고 건물 거주자의 열 쾌적성이 향상됩니다. 또한 발코니

    슬래브 가장자리 열교를 줄이면 건물 외장의 실제 R-값이 행상되어 에너지절감 효과를 실현할 수 있고, 이는

    많은 기후대에서 콘크리트 건물의 일반적인 기대 수명 내에 환수를 제공할 것입니다.

 

    전체적으로 발코니 슬래브 가장자리 열교차단재 시스템은 건축물의 열 성능 특성을 유지하면서 건물 에너지

    소비를 줄이고 열 쾌적성을 개선하며 점차 엄격해지는 건축법 요구 사항을 충족시키면서 설계자에 자유로운

    건축을 제공합니다. 이러한 시스템은 현재 전형적인 북미 건설에서는 흔하지 않지만, 산업이 발전함에 따라

    건물 설계와 결합되는 것이 점차 보편화될 것입니다.

[열교차단재 시스템]

7. 고성능 외장에 노출된 슬래브 가장자리 및 발코니의 영향

 

    고성능, 고효율 창을 상대적으로 높은 R-값의 벽 조립과 함께 결합하여 설치한 건물의 경우, 노출된 슬래브

    가장자리와 발코니는 종종 건물 외장시스템에 중요한 열교입니다. 따라서 열효율이 높은 창을 선택한 후에는

    슬래브 가장자리 및 발코니 열에 대한 세부 사항은 건물 외장 및 건물 에너지소비의 전반적인 실제 R-값과

    관련하여 우선적으로 외장 요소가 됩니다.

 

    다음 표는 R-6 창 및 R-20 벽을 제외하고 이전 모델과 동일한 일반적인 MURB를 사용한 모델링을 통해 얻은

    결과를 보여주며, 단 이러한 유형의 설계에서 슬래브 가장자리 열교차단재의 사용으로 에너지절약 효과를 보

    여줍니다. 모델링은 기후대 6에 있는 토론토에서 실시되었습니다.

[토론토, 기후대 6]

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