출처: https://www.brikbase.org/sites/default/files/BEST4_9.1%20Love.pdf
3. 조사의 열교 영역: 외장시스템
현장 데이터를 평가한 후, 현대의 상업 및 제도적 작업에 일반적으로 적용할 수 있는 다섯 가지 기본적인 외관
유형을 확인했으며 약간 다른 도전을 반영하는 것으로 보였습니다.
1) 레인스크린
레인스크린은 공기와 수분의 이동을 제어할 수 있는 능력 때문에 지난 수십 년 동안 상업용 외장에 점점 인기
를 얻었습니다. 피복재는 단열재 및 견고한 공기 및 증기 장벽을 수용하면서 배수 공간을 형성하기 위해 벽
구조에서 유지되기 때문에, 이러한 시스템은 피복을 지원하기 위해 레일, Z-바 및/또는 클립의 2차 구조시스
템을 필요로 합니다.
일반적으로 전도성이 높은 금속으로 만들어지기 때문에, 이러한 구조 부자재는 단열재를 관통하여 큰 열교를
유발합니다. 스틸 스터드 사이에 단열은 열교를 일으키는 것으로 오랫동안 인정을 받아왔지만, 이러한 레인
스크린 지지대는 열적으로 유사한 영향을 미치지만 최근까지 간과되었습니다. 레인스크린 외장의 열 이미지
에서 열 성능이 설계에서 의도한 성능보다 20~60% 감소했으며, 대다수는 45~55% 감소한 것을 관찰했습니
다.
연구를 위해 선택된 시스템은 모두 2″~3″의 단열재를 사용했습니다.
수평 Z-바, 수직 Z-바 및 클립 시스템이 있는 레인스크린을 보았습니다. 당연히 수평이든 수직이든 연속적인
Z-바도 비슷한 성능을 보였습니다. 두 방향 모두에서 Z-바는 조립 R-값에서 RSI-1.2(RIP-7.7) 감소 또는 단
열 두께에 따라 대략 45~55%의 성능 감소를 보였습니다. 클립의 간헐적인 특성으로 인해, 이러한 시스템은
열 이미지와 컴퓨터 모델링 모두에서 좋은 성능을 보였습니다. 클립 지원시스템은 Z-바의 열 흐름의 절반,
또는 설계 의도의 25%를 가집니다.
[레인스크린에서 지지대 Z-바 열교]
[레인스크린 지지대 열교 차단의 예]
지원시스템의 간헐적인 특성으로 인해, 성능이 확실히 향상되었지만, 레인스크린 지원시스템의 성능을 더욱
향상시킬 수 있는 방법을 조사했습니다.
열교차단 Z-바 및 레인스크린 지원시스템은 현재 시장에 많이 나와있습니다.
연구의 일환으로 사용할 수 있는 열교차단 중 세 가지를 관찰했습니다. 첫 번째는 외장에 수평 및 수직 튜브
지지대가 있는 단열재를 통해 지지대를 제거하고 스테인리스 스틸 볼트만 단열재를 관통하게 했습니다.
두 번째 시스템은 그라스울 클립시스템을 조사했습니다. 먼저의 클립과 유사하여 간헐적인 장점은 있지만
스틸보다 전도성이 200배 낮은 재료를 사용합니다. 조사된 세 번째 시스템은 브래킷을 통해 열 흐름을 최소
화하기 위해 단열재의 따뜻하고 차가운 양쪽에 단열 (분리)패드가 있는 불연속 스틸 브래킷입니다.
세 가지 모두 테스트는 잘 수행되었습니다. 조립품의 일반적인 R-값은 지지시스템을 통한 열교로 인해 10~
15%만 감소하여, 4″ 단열재는 RSI-3.5(RIP-20)를 달성했습니다.
2) 벽돌 벽
벽돌 벽 시스템은 북미의 여러 건물 유형에 공통적으로 사용됩니다. 거의 내하중이 아니기 때문에, 조립품을
구조적으로 안정화하기 위해 연결 철물과 타이백(tie-backs)을 사용합니다. 불행하게 이러한 연결 철물과
지지대는 상당한 열교를 형성하며, 외장에 전반적인 열 성능을 현저하게 감소시킬 수 있습니다. 열화상 카메
라 관찰에서 이론적인 계산과 비교했을 때, R-값의 25~60% 감소하는 벽돌 벽을 발견했습니다.
제한된 높이에 기초를 두어 연결철물 없이 벽돌을 지지할 수 있지만, 일반적으로 2층 이상의 높이를 지지하
려면 연속 연결 철물이 필요하며, 편향 조인트를 최소화하려면 모든 층을 지지해야 합니다. 이 연결 철물은
전형적으로 벽돌의 표면 가까이에서부터 구조물을 지나 단열층을 통과합니다. 이 하나의 연결 철물은 R-값
이 대략 35% 감소합니다. 이 수치는 스틸이 수년 전처럼 높은 전도성으로 코팅된 구리 후레싱으로 보호된다
면 훨씬 더 악화될 것입니다.
오늘날 멤브레인 후레싱을 사용하고 스테인리스 스틸로 전체 앵글을 만드는 것을 고려할 수 있습니다.
탄소강의 전도율에 약 1/3입니다. 이와 같이 종류의 변경을 통해 연결 철물의 성능 영향을 35%에서 29%
낮출 수 있습니다.
[일반적인 것과 열 차단 벽돌 연결 철물의 사례]
그러나 연결 철물의 열 영향을 최소화하기 위해 연결 철물을 균일한 간격의 날개 또는 브래킷으로 지지함으
로써 연결 철물이 단열재 바깥쪽으로 완전히 유지되도록 함으로써 연소적인 열교보다는 간헐적인 열교가
발생했습니다. 블래킷과 연결 철물 사이에 열교 차단을 제공하고, 이러한 브래킷이 중앙에 1200mm(48″)의
간격을 두고 있다고 가정하면 성능이 크게 향상됩니다. 이 시스템에서는 지원 구조에서 R-값이 12% 감소했
습니다. 날개가 스테인리스로 만들어진 경우 3%까지 줄일 수 있습니다.
연결 철물 외에도 금속 타이는 일반적으로 측면 지지를 제공하기 위해 벽돌에서 필요합니다. 이러한 설치는
간헐적이지만 설치 횟수가 너무 많아 조립 R-값에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 수평 및 수직으로 중앙에 약
400~600mm로 일반적인 간격을 두고 타이를 상요하면 열 성능이 최대 15% 감소할 수 있습니다. 간격, 재료
전도도 및 타이 유형은 벽돌 벽에 R-값에 영향을 모두 주기 때문에, 나사가 있는 타이, 베럴 타이 및 열 차단
타이의 세 가지 유형의 모형을 관찰했습니다.
스틸과 스테인리스 스틸에서 400mm와 600mm 간격으로 살펴보았습니다. 스틸이나 스테인리스 스틸의 선택
은 성능에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 R-값의 평균 6% 향상을 보인 반면, 타이의 간격이 더 넓고 타이
유형의 선택이 모두 열 성능에서 평균 4% 향상되었습니다. 단열재를 관통하는 재료의 최소 직경을 갖는 스테
인리스 스틸 스틸 타이는 열 성능에 거의 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으며, R-값은 2%만 감소했습니다.
날개에 의해 유지되는 연결 철물과 결합하여, 벽돌 외장의 열 성능은 전통적인 접근법에서 상당히 개선될 수
있습니다.
2) 단열된 금속패널 벽시스템
단열된 금속 패널은 외장을 위한 간단하고 경제적인 전략이 될 수 있기 때문에 널리 사용됩니다.
단열재는 외장과 일체형이며 두 개의 금속 스킨 사이에 끼어 있으므로 외장 지지구조는 열교가 아닙니다.
그러나 패널 사이의 접합부가 시스템의 열적 무결성을 유지하는 데 중요하게 작용한다는 사실을 확인했습니
다. 조인트에 대한 접근 방법이 다르기 때문에 다른 열화상에서 큰 불일치가 관찰되었으며, 일부는 기준 R-
값보다 60~70% 낮았고, 다른 일부는 불과 3%의 열 저하를 보였습니다.
조인트는 성능이 좋지 않은 금속 패널과 성능이 좋은 금속 패널의 주요 차이점으로 밝혀졌습니다.
악한 성능에서 패널 외관이 접합부를 감싸므로 성능을 크게 저해하는 열교를 제공합니다. 적외선 이미지와
시뮬레이션 모두에서 성능이 우수한 외관은 패널 연결 사이의 간격에서 뒤로 떨어졌습니다(backstop).
backstop는 연속적인 열 장벽을 만들기 충분한 폭이 충분한 단열재로 제작되었습니다. 이 조인트 디테일의
단순성은 신중한 디테일이 열 성능을 얼마나 획기적으로 향상시키는지 보여줍니다.
[단열된 조인트와 단열되지 않은 금속 패널]