10. 대체시스템과 비교
금속 샌드위치패널 조립은 다음 대체 조립과 비교됩니다.
– 캐비티 단열 금속 건물 및 스틸 스터드 조립 및 외부 단열 금속 건물 및 스틸 스터드 조립
– 블랭킷 단열 퍼린 지붕시스템
– 표면 밀봉 석조 블록 조립
– 캐비티 단열 목재 프레임 조립 및 외부 단열/캐비티 단열 목재 프레임 조립
– 단열되거나 단열되지 않은 질량 벽 조립
금속 건물 및 스틸 스터드 조립의 가장 큰 문제점은 열 성능입니다. 금속 건물 및 스틸 스터드 조립은 그림과
같이 금속 건물 프레임 및 스틸 스터드 캐비티 내에서 또는 외부에서 내부적으로 단열될 수 있습니다.
금속 건물 및 스틸 스터드 조립의 열 성능은 다음 두 가지 주요 문제에 영향을 받습니다.
– 금속 프레임/ 스틸 스터드의 열전도도(그림1)
– 부적절하게 설치된 내부 프레임 또는 캐비디 단열재를 통한 공기 누설(그림2)
이 두 요소 모두를 결합하면 조립의 유효 열 저항이 50% 이상 감소합니다. 이러한 요소를 해결하는 가장 효과
적인 방법은 금속 프레임 또는 스틸 스터드의 외부에 연속적으로 단열재를 설치하고, 열 목적을 위해 캐비티
단열 또는 내부 프레임 단열재를 설치하지 않는 것입니다. 이러한 접근법에서 내부 프레임 단열 또는 캐비티
단열은 연속적으로 외부 단열과 함께 설치되었을 때 열적 이점이 아니라 음향적인 이점을 제공합니다.
열 성능 관점에서 외부 단열 금속 건물 및 스틸 스터드 조립은 단열된 금속 샌드위치패널 조립과 유사하게
기능합니다.
[캐비티 단열 금속 건물과 스틸 스터드 조립 및 외부 단열 금속 건물 및 스틸 스터드 조립]
[스틸 프레임/스틸 스터드의 열전도도]
[부적절하게 설치된 내부 프레임 또는 캐비티 단열재를 통한 공기 누설]
유사한 열전도도 문제는 블랭킷 단열시스템과 관련됩니다. 이러한 문제는 아래 그림과 같이 퍼린(purlins)
상단에 견고한 단열 열교차단재를 설치하여 해결할 수 있습니다. 그러나 그러한 열교차단은 단열재가 기밀
방식으로 설치되지 않은 경우 블랭킷 단열재를 통과하는 공기 누설을 해결하지 못합니다. 이러한 단열 블랭킷
단열시스템의 열 성능은 단열 금속 샌드위치패널 지붕 조립에 비교할 수 있는 성능을 제공하지 못합니다.
또한 블랭킷 단열 퍼린시스템은 상단에서 밀폐할 수 없으므로, 냉장 건물 조립에는 적합하지 않습니다.
[단열된 금속 샌드위치패널 시스템]
[블랭킷 단열 퍼린 지붕시스템]
아래 그림과 같이 스틸 스터드/캐비티 단열 접근법을 사용할 경우, 이전에 설명한 캐비티 단열 금속 건물 및
스틸 스터드 조립과 동일한 문제가 발생할 수 있습니다. 이것은 외부 벽돌 블록의 불 침투성 때문에 혼합된
기후와 더운 기후에서 추가로 제한됩니다. 이러한 문제는 외부 벽돌 불록의 내부에 연속 불 침투성 단열재를
직접 설치하여 해결할 수 있습니다. 또는 폐쇄 셀 중밀도 스프레이 폴리우레탄 단열재를 사용할 수 있습니다.
단열 관점에서 연속 불 침투성 경질 단열재 또는 스프레이 폴리우레탄 폼을 사용하는 경우 이러한 조립은
단열 금속 샌드위치패널 조립과 유사하게 작동합니다.
[표면 밀폐된 벽돌 블록 조립]
중공 단열된 목재 프레임 조립(아래 그림)은 금속 건물과 스틸 스터드 조립에서 경험한 것과 유사한 스터드
프레임 전도성 문제를 가지고 있지 않습니다. 그러나 부적절하게 설치된 중공 단열재 주변 또는 그를 통해
표면에 유사한 공기 누출 문제가 발생합니다. 이러한 문제는 금속 건물 및 스틸 스터드 조립의 경우와 같이
연속적인 외부 단열을 설치해야 해결할 수 있습니다. 연속적인 외부 단열은 중공 단열재 전체의 온도 차이를
감소하여 대류 효과를 감소시킵니다. 목재 프레임 조립과 단열 금속 샌드위치패널 조립은 유사하게 연속적인
외부 단열 기능을 합니다.
[중공 단열 목재 프레임 조립 및 외부 단열/중공 단열된 목재 프레임 조립]
비 절연 및 외부 단열 질량 벽 조립의 단열 성능은 아래 그림과 같이 단열된 금속 샌드위치패널과 비교됩니다.
일반적인 비 단열된 질량 벽은 콘크리트 틸트–업(tilt-up) 패널입니다. 일정한 일사 온도 변화(진폭의 일정한
변동을 갖는 주야간의 정현파 외부 온도가 변동)가 있는 고온 건조한 기후에서 효과적인 공기 변화(환기)와
결합할 때 단열되지 않은 중량의 벽은 외부 단열되는 스틸 프레임 시스템 또는 단열되는 금속 샌드위치패널
시스템과 같은 낮은 질량 벽의 열 성능에 접근할 수 있습니다.
[비 단열 및 외부 단열되는 질량 벽 시스템]
이러한 유형에서 성능의 핵심은 환기 공기를 질량에 효과적으로 연결하는 것입니다. 이것을 통해 매일 주기적
으로 열에너지를 적시에 질량 밖으로 배출할 수 있습니다. 또한 질량은 하루 동안에 내부 열 획득과 야간에
외부 열손실을 조절하기에 충분해야합니다. 질량 벽(열 저항)의 두께는 내부 일일 열 흐름의 정현파 조립
응답을 약 6시간 동안 이동시킵니다. 덥고 건조한 기후에서 이 접근법은 매우 제한적입니다. 모든 고온 건조
기후가 일관된 낮의 온도 변동의 특징은 아닙니다. 따라서 모델 법규는 비 단열 질량 벽의 사용을 제한합니다.
[안정된 진폭으로 정현파 외부온도 변화]
낮의 온도 변화가 일정하지 않으면 비 단열 질량 벽의 기능이 저하됩니다. 질량이 열에너지로 충전되고 외기
온도가 변동하면 외장이 편안하게 유지되도록 질량의 열 관성을 초과하기 위해 필요한 상당한 조절 에너지가
필요합니다. 경량 질량 조립은 조절 에너지에 신속하게 반응할 수 있습니다. 따라서 비 단열 질량 벽 조립은
일정한 낮에 온도 변동을 가진 고온 건조 기후로 제한됩니다.
[비정상적인 2차 외부 온도 변화]
단열되지 않은 질량 벽은 고온 다습한 기후와 습한 기후가 혼합되어 있는 경우 문제가 됩니다. 습기에 의해
유입되는 실외 공기의 잠재적 하중(“에너지 함량”)은 야간에 에너지를 제거하기 위해 환기 공기를 사용하기
어렵게 만듭니다. 엔탈피 제어(enthalpy controls)를 사용하여 전체 건물 환기를 제어해야합니다.(실내 공기
보다 외부 공기의 “에너지”가 적음) 이것은 외기냉방 사이클 동안 환기시스템을 제어하는 데 사용되는 동일한
방법입니다.
단열되지 않은 질량 벽은 일정한 낮에 변동일지라도, 외부로부터 이용 가능한 불충분한 열에너지가 있기 때문
에 질량 벽의 내부 표면이 편안한 수준으로 유지되므로 냉기 및 심한 추위 기후에서 문제가 있습니다. 단열되
지 않은 질량 벽의 문제는 연속 외부 단열로 해결됩니다. 이러한 조립은 이전에 논의되었습니다.
외부 단열된 질량 벽의 열 질량을 효과적으로 이용하기 위한 핵심은 질량을 내부 공간에 연결하는 것입니다.
내부 안감(내부 석고보드와 스터드 벽 프레임)이 질량을 에워싸면 이는 어렵습니다. 내부 안감으로 둘러싸인
외부 단열된 질량 벽은 단열된 금속 샌드위치패널 조립과 유사한 기능을 합니다. 잘 단열된 “경량 질량” 조립
은 내부 안감이 있는 단열된 “중량 질량” 조립과 유사하게 작동합니다.
틸트–업(tilt-up) 콘크리트 샌드위치패널(단열재가 콘크리트로 싸여 있음)은 외부 단열된 질량 벽과 유사한
기능입니다. 이것은 틸트–업(tilt-up) 콘크리트 샌드위치패널의 단열층이 샌드위치패널 대 샌드위치패널 접합
부 및 교차점에서 연속되는 경우에 한합니다.