출처: https://www.schock-na.com/view/5752/Schoeck_Isokorb_Design_Guide%5B5752%5D.pdf
6. 습도, 온도 및 응축관리
열교의 하나의 결과는 표면이 실내 공기로부터 수증기의 응축을 허용하는 온도에 도달할 수 있다는 것입니다.
모아진 수분은 스틸을 부식시키고, 썩은 나무 및 곰팡이가 성장할 수 있습니다. 응축관리는 건물의 성공과
내구성에 중요한 요소입니다.
“습기”란 용어는 공기 중의 수증기를 의미합니다. 공기가 정장할 수 있는 수증기의 양은 온도에 따라 다릅니다.
상대습도(RH)라는 용어를 사용하여 공기 중에 증기와 그 온도에서 공기가 보유할 수 있는 비율을 정의합니다.
[응축 과정의 유추]
상기 그림은 공기, 증기, 온도 및 액체 간의 상호작용 중 일부를 설명하여 유추합니다.
공기는 온도에 따라 크기가 변하는 용기와 같아서 습기를 유지하는 공기의 능력을 나타내는 것이라는 생각에
근거합니다. 만약 21℃(70°F)와 50% RH에서 시작하여 공기가 냉각되어 상상의 용기가 줄어들게 한다면, 물
이 추가되거나 제거되지 않더라도 상대습도가 증가합니다. 약 10℃(50°F)가 되는 어떤 시점에서 용기는 맨
위까지 가득 차 있습니다. 이것은 공기가 포화되거나 100% RH 또는 이슬점 온도에 있는 지점입니다.
추가 냉각이 발생하면, 용기가 수축되고 일부 물이 위로 넘칩니다. 이것은 액체와 같이 공기로부터 응축되는
수분과 같습니다. 공기는 여전히 100% RH이지만, 계산 가능한 액체 물의 양이 방출되었습니다. 공기(응축된
수분을 다시 넣지 않고)를 따뜻하게 하면 RH가 내려가고, 동일한 시작 온도에 도달하면, 공기는 운동 시작시
보다 RH가 낮아집니다.
이러한 모든 관계는 습도 환산표를 사용하여 계산할 수 있지만, 중요한 것은 차가운 표면, 습도 및 결로 사이
의 관계를 이해하는 것입니다.
① 수증기를 가진 공기는 이슬점 온도를 가지고 있습니다. 공기가 포화되는 온도입니다.
② 응축은 노출된 공기의 노점 온도보다 낮은 표면에 형성됩니다.
③ 실내공기 중 수증기가 많을수록 RH와 이슬점 온도가 높아집니다. 따라서 표면이 덜 차가울수록 응축은 시
작하며, 이슬점 아래의 주어진 온도의 표면에 더 많은 응축수가 형성됩니다.
④ 차가운 표면과 접촉하는 공기층의 상대 습도는 표면에서 멀리 떨어진 따뜻한 공기보다 상대습도가 높습니
다.
차가운 표면으로 인한 응축 또는 높은 국부적인 RH의 주요 관심은 곰팡이가 발생할 수 있다는 것입니다.
곰팡이 포자와 적절한 영양소는 사실상 항상 먼지 속에 존재하기 때문에, 건물에서 곰팡이가 자라게 하는 데
필요한 모든 것은 포자가 존재하는 좁은 지역의 기후에서 충분한 양의 수분입니다. 응축에 의해 형성된 액체
물은 특별한 관심사이지만, 일부 곰팡이 종은 실체 액체 물이 없는 높은 습도 조건에서 자랄 수 있습니다.
유럽에서는 이슬점 온도와 비슷한 “곰팡이 온도”라는 개념을 사용하지만 공기가 75% RH인 온도를 정의합니
다. 아래 도표는 실내 조건의 범위에 대한 이슬점 온도와 곰팡이 온도를 비교합니다.
[실내 온도와 습도에 이슬점 온도의 의존성]
[실내 온도와 습도에 곰팡이 온도의 의존성]
적당히 추운 기후의 실내 공기는 20℃(68°F) 및 상대습도 50%일 수 있습니다. 이것은 이슬점 온도를 9.5℃
(49°F)로 설정합니다. 해당 온도 이하의 표면에는 응축이 형성됩니다. 욕실과 같이 습기에 자주 노출되는 곳
은 60% 이상의 높은 상대습도에 쉽게 도달할 수 있습니다. 또한 이슬점 온도가 상승하고 결로의 위험이 증가
합니다. 실내 60%의 상대습도에서 이슬점 온도는 12℃(54°F)입니다.
실내 습도는 실외 공기의 수분 함량(또는 증기압 또는 이슬점), 내부의 추가되는 수분량 및 건물의 환기량에
따라 결정됩니다. 매우 추운 기후에서는 외부 공기가 너무 차가워 수증기가 많이 포함되지 않습니다.
추운 기후에서는 겨울의 실내 상대습도는 따뜻한 조건보다 낮을 것입니다. 예를 들어 캐나다 건축법의 많은
조항은 겨울 설계 조건에서 실내 습도가 보통 35%를 넘지 않는다는 것에 기초합니다.
1) 표면 온도 예측
실내 공기에 노출된 내부표면 온도를 얼마나 잘 유지하는지에 따라 건물 외장 조립의 “응축 저항성능”을 평
가하는 것이 일반적입니다. 이것은 일반적으로 내부표면 온도와 외부공기 온도 사이의 온도 차이를 내부 및
외부 공기의 온도 차이로 나눈 비율인 일종의 온도지수(TI)로 정의됩니다.
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<v:f eqn=”prod @2 1 2″ /> <v:f eqn=”prod @3 21600 pixelWidth” /> <v:f eqn=”prod @3 21600 pixelHeight” />
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<v:f eqn=”sum @8 21600 0″ /> <v:f eqn=”prod @7 21600 pixelHeight” /> <v:f eqn=”sum @10 21600 0″ />
<o:lock v:ext=”edit” aspectratio=”t” /> <w:wrap type=”topAndBottom” />
Tl : 실내공기 온도
T₀ : 외부공기 온도
T﹩ : 관심있는 표면의 온도(일반적으로 실내 공기를 접하는 가장 차가운 표면)
최소 표면온도는 3차원 분석의 결과로 발생합니다. 이 수치와 TI의 내부 및 외부공기 온도를 계산하면 다음과
같습니다.
이 예에서 표면 온도는 9.5℃(49°F)이고, 공기온도는 20℃(68°F)와 –15℃(5°F)이므로 TI의 결과는 70입니다.
이 비율은 온도 차이의 크기에 관계없이 상당히 안정적이므로, 온도 지수에 대한 데이터가 있는 경우, 실외
온도에서 내부표면 상태를 예측할 수 있습니다. 온도지수의 개념은 일반적으로 창과 함께 사용됩니다.
미국 창문 표준에서 사용되는 응축저항계수(CRF, Condensation Resistance Factor)는 캐나다 표준에서
사용되는 I값과 마찬가지로 온도지수입니다(계산시 내부표면 온도를 정의하는 방법에 차이가 있음).
45의 온도계수는 매우 열악한 창이고 80 이상은 매우 좋은 값입니다.
건물 외장의 불투명한 부분의 온도지수가 창문의 온도지수보다 높다는 것은 논리적입니다.
다음 표는 CSA A440 창문에 대한 캐나다 특별 간행물 A440.1-11 사용자 선택 안내서에서 지정자에게 제공
되는 지침을 보여줍니다.
[이슬점 온도와 실내 상대습도에 따른 난방설계 온도]
일부 유럽 국가에서는 응축을 피하기 위해 모든 외장 조립의 온도지수가 70 이상이어야 한다는 표준이 있습
니다. 이것은 북미 추운 기후에서 불투명한 조립에 대한 합리적인 목표일 수 있습니다.
7. 건축 규정과 법규준수
북미에서 지배적인 에너지성능 표준은
① 저층 주거용 건물을 제외한 건물에 대한 ASHRAE 90.1 에너지표준
② 저층 주거용 건물을 제외한 고성능 녹색건축 설계를 위한 ASHRAE 189.1 표준
③ 건물 20011(NECB) 및 그 전임자를 위한 캐나다의 국가 에너지법규
일부 건축법은 이러한 표준을 직접 참조합니다. 에너지 및 환경디자인(LEED) 및 그린 글러브(Green Globes)
의 리더십과 같은 자발적 프로그램도 이러한 표준을 참조하며, 일반적으로 “ASHRAE보다 더 나은” 성능을
제공합니다. 위의 표준은 에너지효율적인 건물의 설계 및 건설에 대한 최소 요구사항을 제공하고 난방, 환기
및 냉방, 온수 난방, 조명 및 전기시스템을 위한 건물 외장 및 건물시스템 및 장비를 다룹니다.
이러한 표준은 표준에서 정의된 최소 성능을 충족시키는 조립 및 시스템을 사용하여 “규범적” 접근 방식으로
충족될 수 있습니다. 외장의 최소 성능은 최대 조립 실제 투과율(Ueffective) 또는 반대로 최소 실제 R-값으로
정의됩니다. 외장의 최소 성능은 비용 효율성을 고려하여 정의되었으므로 조립 유향, 건물 특성 및 건물이
있는 기후 영역에 따라 다릅니다. 일반적으로 사용되는 각 조립은 요구 사항을 충족해야합니다. Ueffective 값으
로 다른 것을 가짐으로써 보다 높은 Ueffective 값을 가진 조립의 사용을 “균형 유지”할 수 있는 능력이 있습니다.