출처: https://www.schock-na.com/view/5752/Schoeck_Isokorb_Design_Guide%5B5752%5D.pdf
3. 열교의 특성과 유형
열교의 영향을 결정하고 제한하는 데 사용되는 다양한 특성 값이 있습니다. 열교의 다른 특성을 설명합니다.
열 전달율(Ψ)과 χ는 열 에너지손실에 대한 이해를 제공하지만, 온도지수 TI와 최소 표면온도는 곰팡이 발생
및 응축수 축적 위험을 평가합니다.
1) 선형열교
선형열교는 외장의 특정 길이에서 발생할 수 있는 열 외장 교란입니다. 대표적인 예로는 벽을 통과하는 바닥
슬래브와 발코니 연결, 외벽 가장자리, 바닥 지지대 및 창 전환이 있습니다.
선형열교에서 발생하는 에너지손실은 선형열투과율(Ψ)에 의해 설명됩니다.
아래 그림은 선형 발코니 연결에서 선형열교입니다. 왼쪽의 빨간색 표면은 따뜻한 실내를 보여주며 차가운
외장은 오른쪽 파란색으로 표시됩니다. 내부 코너에서 노란색과 녹색 반점이 나타나기 때문에 표면온도가
이 부분에서 크게 떨어질 수 있습니다.
[발코니에서 선형열교]
이 그림은 상기 그림에서 제시된 발코니 슬래브의 상부 횡단면을 보여줍니다. 열손실이 선형이라는 것을
분명히 알 수 있으며, 이것은 발코니의 전체 연결 길이에서 동일하게 유지됩니다.
2) 점형열교
일부 열교는 단일 또는 점형열교로 특징지어질 수 있습니다. 점형열교는 단지 한 지점에서 발생합니다.
대표적인 예로는 못 또는 커튼월 지지대 및 단열층을 관통하는 앵커와 같은 고정 요소를 포함합니다. 점모양
의 열교에 의해 발생하는 에너지손실은 점형열관류율 χ에 의해 설명됩니다.
아래 그림은 점모양의 발코니 접합부에 국부적인 열교입니다. 이 경우 강철 빔은 외부에서 콘크리트 바닥으
로 연결됩니다. 왼쪽의 빨간색 표면은 따뜻한 실내를 보여주며, 차가운 외부는 오른쪽 파란색으로 표시됩니
다. 내부 코너에서 노란색과 녹색 점은 표면온도가 아주 상당히 크게 떨어질 수 있습니다.
[점형열교]
또한 아래 그림은 상기 그림에서 제시된 발코니 슬래브의 상부 횡단면을 보여줍니다. 열손실은 두 연속 빔
(beams)에 의해 발생함을 알 수 있습니다. 열손실은 또한 점모양이고 특정 지점에 제한적입니다.
4. 건물에서 구조적 열교 사례
구조 요소의 연결은 전형적인 열교이며 특별한 주의가 필요합니다. 실제로 구조적 연결은 종종 높은 열손실과
주택에서 낮은 표면온도로 이어집니다. 응축 및 곰팡이 형성은 구조적 열교로 발생할 수 있습니다.
다음에 설명하는 그림과 예제는 건물 외장에서 발생하는 전형적인 열교를 보여줍니다.
발코니와 같은 단열되지 않은 외팔보 요소에서 기하학적 열교(캔틸레버의 냉각핀 효과)와 재료 열교(보강
콘크리트 또는 스틸로 단열층을 관통) 사이에 상호작용은 아래 그림과 같이 심각한 열손실을 일으킵니다.
외팔보 발코니와 노출된 슬래브 가장자리는 건물 외장에서 가장 중요한 열교로 간주됩니다. 단열되지 않은
캔틸레버는 심각한 열손실을 일으키고 표면온도를 현저하게 감소시킵니다. 그 결과 내부 슬래브와 외벽 조립
의 교차점 주변에서 난방비용과 곰팡이 발생 위험이 크게 증가합니다.
[외부 슬래브에서 고온의 발코니 열교]
[노출된 슬래브 가장자리 열교에 인접한
콘크리트 슬래브의 천장에 곰팡이 성장과 결로현상]
아래 그림은 3D 열분석으로 열차단이 있거나 없는 보강 콘크리트 발코니의 열화상 사진입니다.
이미지는 열교를 보여줍니다. 색상은 따뜻한 빨간색에서 차가운 파란색까지 발코니 슬래브를 통해 외부로
열이 어떻게 흐르는지를 보여줍니다.
[열차단이 없는 발코니 슬래브]
또한 열이 차단된 발코니 연결을 보여줍니다. 그림에서 알 수 있듯이 내하중 단열 요소는 단열층에 연속성을
제공하고 열손실을 상당히 감소시킵니다.
[연속 절연층을 제공하는 Schöck Isokorb®
열교차단재를 설치한 발코니 슬래브]
캐노피 또는 지붕 돌출부에 사용되는 스팅 빔 또는 콘크리트 구조물에서 파라펫과 같은 건물 외장을 관통하는
다양한 추가 구조물 요소가 있습니다.
[단열재를 감싼 파라펫은 단열층에 열교를 발생]
[열차단 없이 연속적인 파라펫 연결]
상기 그림은 단열재로 파라펫을 감싸는 전통적인 설계 접근법을 보여줍니다.
아래 그림은 열 차단 요소를 고려한 결합 설계방식을 보여주며 단열층을 따라 연속적인 단열을 보여줍니다.
이 해법은 열전달을 줄여 에너지비용을 절감합니다.
[파라펫 Schöck Isokorb® 타입 A 열교차단재 사용]
[Schöck Isokorb® 열교차단재 파라펫 결합]
상기 그림들은 열차단이 없고, 열차단이 있는 파라펫 연결을 통한 열 흐름을 보여줍니다.
색상은 구성 요소의 온도를 보여줍니다. 열은 따뜻한 영역에서 차가운 영역으로 흐릅니다.
열차단이 없는 파라펫 연결은 조립을 통한 열손실이 커서 내부표면 온도가 낮습니다. 열이 차단된 연결에서
열은 부하가 있는 단열 요소를 통해 거의 빠져 나갑니다. 이것은 짙은 파란색으로 표시된 열차단 요소 위의
낮은 온도를 표시됩니다.
[철강 구조의 구조 열교: 절연층을 관통하는 스틸 빔]
[관통 지역의 높은 온도와 열손실을 국부적으로 보여줌]
[연속적인 스틸 빔에서 발생하는 열교
: 차가운 내부 표면과 결로로 인해 인접한 조립에 잠재적인 손상]
[적외선 온도분포]
1) 표면온도에 대한 벽 조립 정렬의 영향
특히 스틸 스터드와 같은 높은 열전도성 재료를 포함하는 벽 시스템에서, 조립에 재료 온도는 U-값 또는
에너지 흐름의 크기에 덜 의존할 수 있으며, 재료와 기하학적 배치에 더 많이 영향을 받을 수 있습니다.
건물 조립에서 단열재가 단일 층일 경우, 단열재의 내부 표면은 실내온도에 가깝고 외부 표면은 외부 온도에
가까울 것으로 예상합니다. 스틸 스터드와 같은 높은 열전도성 요소가 단열층을 통과하면 온도는 보다 균일
해지고 내부와 외부의 차이가 줄어듭니다.
[단열의 다른 배치를 가진 스틸 스터드의 열분석]
이러한 열교의 온도는 열교 지점에서 열이 얼마나 쉽게 들어갈 수 있는지와 얼마나 쉽게 빠져나갈 수 있는지
에 따라 달라집니다. 예를 들어, 상기 그림에서 왼쪽과 오른쪽의 조립은 동일한 재료로 제작되었으며, 같은
수준의 절연성을 가지며 거의 동일한 열 흐름을 허용합니다. 그러나 중요한 위치에 있는 재료의 온도는 다릅
니다. 왼쪽 조립에서 스틸 스터드는 차가운 공기에 더 많이 노출시키고, 오른쪽 조립은 따뜻한 공기에 더
많이 노출됩니다. 스터드 온도와 왼쪽 조립의 스터드에서 내벽 보드의 표면온도는 오른쪽보다 상당히 차갑습
니다. 더 차가운 표면은 응축의 위험을 증가시킵니다.
이러한 현상은 건축가들이 구조 외부에 단열재를 설치하는 것을 옹호하는 한 가지 이유입니다.
추운 기후에서 응축 가능성을 최소화하는 것이 중요합니다.
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