9. 노출된 슬래브 가장자리와 발코니가 에너지법규 준수에 미치는 영향
캐나다와 미국에서 ASHRAE Standard 90.1은 건축법에서 가장 일반적으로 참조되는 에너지 표준입니다.
캐나다의 NECB 및 미국의 IECC를 포함한 기타 에너지 표준도 참조되며 건물 외장시스템을 위한 에너지법규
준수 여부를 결정하기 위해 ASHRAE 90.1과 유사한 절차를 따릅니다. 일반적으로 건물 외장의 열 성능은 규
범적 경로, 건물 외장의 균형적 경로, 에너지 모델링 경로를 포함하여 준수 여부를 평가하는 세 가지 경로 가
있습니다. 이러한 준수 경로 각각은 건물 외장 조립의 실제 R-값에 의존합니다.
단열이 되지 않은 슬래브 가장자리와 발코니를 통과하는 불투명한 벽 조립은 실제 R-값에 큰 영향을 미칩니
다. 마찬가지로 발코니 및 슬래브 가장자리 열교 차단은 에너지법규 준수 요구 사항을 충족시키기 위해 벽 R
–값을 개선하는 데 크게 기여할 것입니다.
[외부 단열된 콘크리트 벽의 실제 R-값에 대한 열교 차단의 영향]
건물 외장 준수에 대한 규범적 경로를 따르면, 벽 조립(슬래브 포함)의 모든 실제 R-값은 최소 실제 R-값보
다 커야(기후대와 건물 유형에 따라 다름)합니다. 슬래브 가장자리와 발코니가 건물 설계에 통합되면 슬래브
가장자리 열교 차단 없이 규범적인 준수에 달성하는 것은 거의 불가능할 수 있습니다. 그래프에서 슬래브와
발코니 상세에 의해 점유된 벽 면적의 백분율이 결합된 전체 실제 R-값과 비교하여 표시되었습니다.
[전체 실제 벽 R-값에 대한 발코니 열교 차단의 영향]
다양한 창–벽의 비율 및 바닥–천장 높이에 대한 노출된 슬래브 가장자리의 일반적인 비율이 아래 표에 나와
있습니다. 슬래브 가장자리와 발코니가 단열되지 않은 경우, 전체 벽 R-값에 큰 영향을 미칩니다.
발코니 열교 차단은 전반적인 R-값을 크게 개선합니다. 이 간단한 분석은 발코니–벽의 비율을 기초로 벽의
실제 R-값을 추정하고 규범적 준수를 충족할 수 있는지를 결정하는 예비 설계도구로 사용할 수 있습니다.
[다양한 창문–벽 및 바닥–천장 높이에 노출된 슬래브 가장자리 백분율]
건물 외장에 대한 규정된 에너지법규 준수는 건물 설계에서 현재 단열되지 않은 노출된 슬래브 가장자리 또는
발코니가 있는 곳에서 달성하기 매우 어려울 수 있습니다. 그 결과 많은 건축가와 설계자는 건물 외장 균형
또는 전체 건물 에너지 모델링 준수를 따르는 것을 선택할 것입니다.
이 두 가지 경로 모두에서 모든 조립 및 상세에 대한 실제 R-값이 결정되고 전체 건물 외장에 대한 전반적인
실제 R-값이 결정됩니다. 건물 외장 균형 경로에서, 계산된 실제 R-값(창문을 통한 일사량과 태양열 이득
허용)은 최소 법규 준수 건물과 비교됩니다.
[단열되지 않은 슬래브 가장자리와 발코니가 실제 벽 전체 R-값에 미치는 영향]
이를 통해 설계자는 열 성능이 높은 요소와 함께 비규범적으로 열 성능을 준수하는 요소의 균형을 맞출 수
있습니다. 예를 들어 높은 외장 손실을 보완하기 위해 창을 조정하거나 보다 높은 성능의 창을 선택할 수 있
습니다. 또한 단열되지 않은 슬래브 가장자리 또는 발코니의 작은 영역은 벽과 같이 다른 곳에서 추가 단열로
균형을 유지할 수 있습니다. 그러나 이 방법의 효과는 슬래브 가장자리에서 큰 열교와 낮은 R-값으로 인해
최소화됩니다.
이 현상은 위의 그림에서 보여주며, 비슷한 분석에서 단열되지 않은 슬래브의 손실을 상쇄하기 위해 일부
건물의 벽(또는 지붕)에 적절한 양의 단열재를 추가할 수 없음을 알 수 있습니다. 그 결과 외장이 건물 외장
균형 경로를 준수하도록 하기 위해서는 슬래브 가장자리 또는 발코니 열교 차단의 통합이 종종 필요합니다.
전체 건물 에너지 모델링 준수 경로에서, 건물 외장(슬래브 가장자리 포함)의 실제 R-값을 전체 건물 에너지
모델에 입력되며 총 에너지소비량이 결정됩니다. 준수 여부는 최소 준수 외장 조립과 함께 기준 건물과 비교
하여 에너지 사용 및 비용을 기준으로 평가됩니다. 다른 균형 분석과 마찬가지로 슬래브 가장자리와 발코니가
창 다음으로 중요한 역할을 합니다.
10. 결론: 실제 R-값 및 에너지법규 준수
건물 외장시스템에서 열교는 종종 벽 조립의 실제 R-값을 상당히 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.
몇 가지 전형적인 북미 벽 조립이 건물 외장 조립의 열효율에 콘크리트 발코니와 슬래브 가장자리의 영향을
결정하기 위해 검사되었습니다. 발코니 및 슬래브 가장자리 열교차단재의 장점도 입증되었습니다.
이 보고서에서 보여주듯이, 단열이 안된 콘크리트 슬래브 가장자리와 발코니로 인한 열교는 전체 높이 벽
조립의 실제 R-값을 최대 60%까지 감소시키고 관통하는 벽 조립의 성능에 큰 영향을 미칩니다. 마찬가지로
발코니 및 슬래브 가장자리 열교 차단 기능을 통합하면 열이 차단되지 않는 슬래브에 비해 실제 R-값이 최대
100% 향상되며, 따라서 에너지법규 준수 요구사항을 충족시키기 위해 벽 R-값을 향상시키는 데 크게 기여합
니다.
일반적으로 건물 외장의 열 성능은 규범적 경로, 건물 외장의 균형적 경로, 에너지 모델링 경로를 포함하여
준수 여부를 평가하는 세 가지 경로 가 있습니다. 이러한 준수 경로 각각은 건물 외장 조립의 실제 R-값에
의존합니다. 규범적 경로를 따르면 열교 차단시스템을 사용하지 않은 건물 설계에 노출된 슬래브 가장자리
및 발코니가 통합된 경우 에너지법규 준수를 달성하는 것이 매우 어려울 수 있습니다.
전체적으로 발코니 슬래브 가장자리 열교차단시스템은 건축물의 열 성능 특성을 유지하면서 건축물의 에너지
소비를 줄이고 열적 쾌적성을 개선하고 점차 엄격해지는 건축법을 충족시키면서 설계자에게 건축에 대한
자유를 제공합니다. 이러한 시스템은 현재 전형적인 북미 건설에서는 흔하지 않지만, 산업이 발전함에 따라
이러한 시스템을 건물 설계에 통합하는 것이 점차적으로 보편화될 것입니다.
11. 열 모델링 입력 및 재료 데이터
1) 열 모델링: R-값, U-값 및 선형투과율(Ψ)의 결정
다양한 단열 수준과 몇 가지 일반적인 벽 조립의 실제 R-값은 3차원 유한 요소 열 모델링 소프트웨어인
Heat3를 사용하여 계산되었습니다. 이 프로그램은 ISO 10211 표준에 따라 검증되었으며, 연구실 및 컨설턴
트가 고급 열 모의시험을 수행하여 건물 외장 조립과 상세의 3D 실제 R-값을 계산하기 위해 널리 사용됩니다.
R-값을 계산하기 위해 Heat3 소프트웨어 내에서 다양한 다른 입력이 사용되었습니다. 모델은 제공된 재료
특성과 아래 표에 정의된 경계 조건을 사용하여 작성되었으며, 그림에 설명되어 있습니다. 외부 온도는 표면
온도 계산을 위한 일반적인 외부 조건을 보다 잘 나타내기 위해 –17.8℃에서 –10℃로 변경되었습니다.
Heat3는 유한 차분계산을 수행하여 조립을 통과하는 열 흐름을 결정한 다음, 온도 차이로 나누어 U-값을
결정합니다. U-값의 역수는 R-값입니다.
선형투과율은 슬래브 가장자리나 발코니가 없는 벽을 먼저 모델링한 다음 슬래브 가장자리 또는 발코니 상세
로 모델링하여 각 U-값을 결정합니다. 그런 다음 선형투과율(Ψ)을 계산하기 위해 아래 공식을 사용했습니다.
[경계 조건: R-값 모델]
[경계 조건: 표면 온도 모델]
2) 열 모델링을 위한 재료 특성
열적 쾌적성을 평가하기 위해 효과적인 R-값과 온도를 계산하는 데 사용되는 Heat3 열 모델에서 다음과
같은 재료 특성이 사용되었습니다. 이러한 속성은 ASHRAE, NRC 및 제품 제조업체를 포함한 수많은 업계의
게시된 재료 데이터를 기초로 합니다.
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