출처: https://www.buildup.eu/sites/default/files/content/the_significance_of_thermal_insulation.pdf
단열의 중요성: 오해를 극복하기 위한 논쟁
목차
서론
배경
1. 구조적 단열이 필요한 이유
2. 가치있는 열
3. 건물 물리학의 기초
4. 단열 조치의 실행에 대한 이의에 대한 견해
1) 주택에서 숨을 쉴 수 있어야합니다!
2) 단열은 곰팡이로 이어집니다!
3) 단열은 화재의 위험이 됩니다!
4) 단열재가 건강을 해칩니다!
5) 단열재 생산은 재료 절약보다 더 많은 에너지를 소비합니다!
6) 단열재는 폐기할 때 큰 문제를 가져옵니다!
7) 단열재 표면은 조류에 의해 착색되고 건강에 위험을 초래합니다!
8) 외관과 지붕 녹화는 단열재를 대체할 수 있습니다!
9) 오래된 주택의 두꺼운 벽은 이미 충분한 단열을 제공합니다!
10) 적외선 반사 페인트와 재료로 충분합니다: 20% 이상의 에너지절약이 가능합니다!
11) 단열은 벽돌에 도달하는 태양 복사를 방지하고 에너지절약에 대한 기여를 감소합니다!
12) 단열은 비용이 비싸고 효과가 없습니다!
13) 단열은 건물을 훼손시킵니다!
5. 결론
서론
기존 건물의 에너지 혁신은 “Energiewende”(에너지 혁명)의 주요 구성 요소를 나타냅니다. 건물에서 사용되는 건물 외피와 시스템 기술은 하나의 단위를 형성합니다. 건물 개조 프로젝트에 앞서, 이러한 두 가지 측면을 원칙적으로 함께 분석해야합니다. 따라서 이 자료에서는 건물 외피만 다루고 단열에 중점을 둡니다. 또한 구조 단열 및 단열재 사용과 관련하여 가장 빈번한 반대, 편견 및 오해에 대한 견해를 제시합니다.
배경
1. 구조적 단열이 필요한 이유
화석 연료의 소비를 대폭 줄이는 데에는 여러 가지 중요한 이유가 있습니다. 여기에는 우리 기후에 이미 명백한 기후 변화에 미치는 영향을 제한할 필요성뿐만 아니라 세계적으로 위기가 발생하기 쉬운 지역의 수입에 대한 의존도를 줄여 공급 보안을 증가시켜야 한다는 요구도 포함합니다. 화석 연료의 점차적인 공급 감소와 결과적으로 에너지 가격 상승은 고려해야할 추가 요소입니다.
독일에서 에너지소비의 약 40%는 주로 난방 목적으로 건축 부문이라 할 수 있습니다. 정교하고 비용 효율적인 방법은 개조되지 않은 기존 건물에 비해 4배의 에너지소비를 감소하는 간단한 수단을 제공하는 시장에서 구할 수 있습니다. 좀 더 과감한 개조의 경우, 소비는 10배까지 줄일 수 있습니다. 난방 소비를 줄이기 위해 필요한 구조 단열은 여기에서 중요한 역할을 합니다.
구조 단열은
① 외부 건물 구성 요소의 내부에 습기의 형성으로 인한 건물 손상을 방지하기 위해 필요합니다.(고온 단열)
② 곰팡이의 축적을 방지하고, 건물 손상과 건강 위험(위생 단열)에 영향을 미치는 요인이 될 수 있습니다.
③ 겨울동안 외부 건물 구성 요소 내부의 충분히 높은 표면 온도를 보증하고, 건물 내부의 편안함(단열효과 상승)을 보장합니다. 따라서 에너지소비가 줄어들고 낮은 실내 온도를 유지하여 동일한 수준의 편안함을 얻을 수 있습니다.
④ 원하지 않는 열의 투입량이 감소하여 여름철에 실내 과열을 줄입니다.(여름 단열)
⑤ 여름과 겨울에 에너지소비를 줄이는데 기여합니다.(에너지절약 단열)
⑥ 자원의 보존을 지원하고 환경에 부담을 감소합니다.(환경 중심 단열)
⑦ 건물 구조의 내구성을 지원하고, 구조적 손상(지속가능 중심 단열)의 수정에 기여하며 난방 및 냉방 비용의 감소를 촉진하고 재산 가치가 안정적으로 유지되도록 보장(경제적인 단열)합니다.
⑧ 외관의 설계를 향상시키는데 사용할 수 있습니다.(설계 중심 단열)
⑨ 혁신 조치와 결합되는 경우 경제적인 구현 가능
2. 가치있는 열
수세기에 걸쳐 “열”은 가치있는 상품이었습니다. 목재와 석탄 연탄을 난방용으로 사용했던 시절에는 모든 방이 난방이 되어있다는 사실을 결코 발견할 수 없었습니다. 이러한 부유한 가정의 경우에서 조차 사실이었습니다. 부엌 외에도, 가장 큰 응접실에는 스토브로 난방됩니다. 드문 예외적인 경우에만 다른 방에서 난방을 즐길 수 있습니다. 다락방과 지하실은 일반적으로 가열되지 않습니다. 난방기간 동안 평균 실내 온도는 약 15℃이고, 이것은 장기간 따뜻한 옷도 실내에서 입었다는 것을 의미합니다.
난방 기술의 진보, 편안함과 비용 효율적인 에너지원의 가용성 측면에서 더 큰 수요는 일반적으로 모든 방의 전체 난방으로 이어졌습니다. 1970년대 중반에 첫 번째 에너지 위기는 독일의 공급 안보에 대한 인식을 상승시키고 사회의 사고 변화를 촉진했습니다. 1960년대의 건축 기준에 비해, 입법부는 신축 건축물의 난방에 필요한 화석 연료 요구량을 5배 줄였으며, 이를 위해 단열 규정과 이후 에너지절약 규정을 여러 단계에 걸쳐 도입했습니다.
유럽 법규에 따라 이러한 조항을 더욱 강화해야한다는 요구는 새로운 건물에 에너지소비를 더욱 크게 감소시킬 것입니다. 유럽 전역의 정치적 목표는 2020년부터 “거의 제로 에너지건물”을 달성하는 것인데, 독일의 에너지절약 조례에서 “초 에너지 주택(Niedrigstenergiehaus)으로 정의되는 목표입니다.
그러나 이와는 대조적으로, 발전의 수준이 지속적으로 증가했다는 것은 1인당 생활공간이 지난 60년간 약 8~12m²에서 현재 약 45m²로 증가했다는 것을 의미합니다. 여기에는 학교, 도서관, 유치원, 박물관, 영화관, 식당 및 공항을 포함하여 일반인들이 사용하는 냉난방 구역도 있습니다. 주거용 건축 분야에서도 냉각시스템의 사용이 수 년 동안 관찰되었습니다. 따라서 건물의 에너지성능 향상으로 인해 절감된 비용은 생활공간의 증가와 1인당 수요 증가로 인해 일부 상쇄되었습니다.
한 가지 과제는 현대적인 요구에 따라 현재 기존 건물을 조정하는 것입니다. 일부 경우에, 이들은 사용 및 에너지효율과 관련하여 완전히 다른 전제 하에서 건설되었습니다.
그러나 궁극적으로 건물의 모든 방을 항상 20℃ 또는 그 이상으로 난방해야 하는지 또는 겨울과 여름에 방 온도(구조적인 조치와 함께)의 측면에서 허용한계의 수용과 의도적으로 제한하는 것이 에너지를 절약하고 자원을 보존하고 기후를 보호하는데 중요한 기여를 하는지에 대해서도 질문이 제기되어야합니다. 편안함의 측면에서 비판적으로 유심히 조사하면 건물 자체의 개선 이외에도 이 문제를 해결하기 위한 그 이상의 접근 방식이 필요합니다.
요약하면, 난방에너지는 독일에서 가장 중요한 에너지소비 분야라고 할 수 있습니다. 따라서 난방에너지 사용을 줄이는 것은 우리 세대에게는 도전적인 과제이지만 다양한 접근 방식을 통해 해결할 수 있습니다. 만일 우리가 난방에너지 소비에서 전환을 달성하지 못하면 우리나라에서 원하는 에너지 혁명을 실현할 수 없습니다.
3. 건물 물리학의 기초
건물의 에너지 균형을 살펴보면, 열 이득과 손실 한편으로는 에너지 제공을 비교해야합니다. 여기서 에너지절약 접근 방식은 높은 관련성에도 불구하고 건물 구성 요소의 단열과 관련하여 이루어진 요구이 일부분만 차지한다는 점에 주의해야합니다. 여기에서 최우선의 관점은 의심할 여지없이 건강하고 손상이 없는 구조입니다.
1) 습도와 온도의 단열
장기적으로 손상이 없이 유지되고 건강한 생활을 할 수 있는 구조물을 확보하는 것은 중요한 건축 과제입니다. 여기에서 단열은 무엇보다도 실내표면 온도가 위험 수준 아래로 떨어지지 않도록 하여 결로 및 곰팡이 형성으로부터 손상을 피할 수 있도록 과제를 수행합니다. 1980년대 말부터 곰팡이가 자라기 위해서는 건물 구성요소 표면에 결로가 형성될 필요가 없다는 것이 알려졌습니다. 대신에 3~5일 동안 표면에서 80%의 상대습도 수준이라면 이러한 전개가 발생하기 충분합니다.
실내의 상대습도는 실내 자체에 공기의 국부 온도에 크게 의존합니다. 온도가 높으면, 상대습도가 낮아집니다. 이러한 이유로, 실내의 중간 또는 내부 벽에 가까이에 있는 상대습도는 항상 외부 벽에 가까이에 있는 지역, 외부 벽의 코너에 있는 영역, 심지어 외부 벽에 가까운 가구 뒤에 있는 영역보다 상당히 낮습니다. 단열은 외부 건물 구성요소의 내부 표면의 온도가 너무 낮아지지 않도록 하기 때문에, 그 가까이 순환하는 냉각실 실내 공기는 매우 높은 습도에 도달합니다.
따라서 현재 단열은 1950년대와 1970년대 사이에서 일반적으로 볼 수 있는 것보다 약 2배 더 엄격한 최소 요구를 충족해야합니다. 개보수 프로젝트 중에 단열시스템을 “업그레이드” 및 개선하는 조치를 하지 않는 경우, 곰팡이 형성을 효과적으로 방지(방의 지속적인 환기 개선)하기 위한 대체 조치를 취해야합니다. 이것은 일반적으로 높은 난방비를 수반하며, 단열이 열악하면 필요한 습기 관련 최소 공기 변화율이 요구가 커집니다.
일반적으로 단열이 좋으면 건물 손상뿐만 아니라 난방비의 위험이 감소합니다. 이것은 또한 공중 보건을 개선하기 위한 노력과 필요한 환경 계획을 모범적인 방식으로 결합하기 때문에 사회적 관점에서 매우 중요합니다.
2) 에너지절약 단열
개조되지 않은 오래된 건물의 경우, 열손실은 건물 구성 요소를 통한 열전달(전송이라는 과정)에 의해 좌우됩니다. 구성 요소가 열을 잘 전달할수록, 열손실이 커집니다. 건물 구성요소의 열 품질은 U-값을 사용하여 평가됩니다. U-값은 내부 공간과 그 주변 사이의 캘빈의 온도 차이를 유지하기 위해 구성 요소의 표면의 m²당 요구되는 열 출력을 가리킵니다.
오래된 건물에서 발견되는 일반적인 외벽의 U-값은 1.4~1.8W/m²·K입니다. 대략 0℃의 외부 온도에서, 외부 벽 표면의 m²당 대략 30~40W의 열 출력이 20℃의 내부 온도를 유지하도록 보장되어야합니다. 단열이 잘되는 현대식 외벽은 0.1~0.3W/m²·K 사이의 U-값을 달성하며, 이것은 기존의 건축 자재보다 전송을 통해 5~10배 적은 에너지를 잃는다는 의미입니다.
천장 및 지하실 천장과 같은 다른 건물 구성 요소에서도 유사한 상황이 관찰될 수 있습니다. 그러나 설계상의 이유로 반대는 때때로 과도한 단열 두께로 제기됩니다. 따라서 현재의 연구와 개발 작업의 중요한 목표는 더 작은 단면을 사용할 때에도 상당한 단열 효과를 제공하는 고효율, 지속 가능한 단열재 및 시스템을 창출하는 것입니다. 건물 구성 요소의 U-값(“차가운 방사”)이 높을수록 겨울에 내부의 표면 온도는 낮아진다는 것을 고려해야합니다. 반대로, 겨울동안에 높은 표면 온도는 편안한 생활 조건으로 이어집니다.
3) 환기
건물 내부의 공기 중에 유해물질을 제거하기 위해서, 특히 실내 공간에서 습기를 제거하려면, 신선한 실내 공기로 규칙적으로 교환이 필요합니다. 방은 전통적으로 창문을 열거나 창문 및 다른 건물 구성 요소의 조인트를 통해 환기가 이루어졌습니다. 이 과정은 또한 난로를 통한 공기의 교환으로 지원됩니다.
벌써 수 년 동안, 충분히 밀폐된 건물 외피(특히 모든 연결부 및 관통부 뿐만 아니라 벽 및 천장 영역)는 건물 손상 및 공기의 교환이 과도하게 조절되지 않는 것을 피하기 위해 영구적으로 보장되어야 한다는 것은 일반적으로 받아들여지는 관행입니다. 외부 온도 및 바람의 속도에 따라 상당한 공기 교환이 이루어지므로 상당한 열손실이 발생합니다. 실내 공기의 수증기도 조인트 단면에서 응축될 수 있습니다. 외부 건물 구성요소의 습기는 장기적으로 건물 손상을 초래할 수 있으므로 어떠한 경우에도 피해야합니다.
많은 사람들의 일반적인 기대와는 달리, 건물 구조에서 이러한 누출은 충분한 공기 교환을 허용하지 않지만, 위생적인 이유로 필요합니다. 기상 조건은 크게 변동하기 때문에, 누출 위치는 건물의 특정 설계에 따라 다릅니다.
공기의 교환은 공간적, 시간적 조건을 고려하여 계획되어야 하며 이러한 교환은 수동 및/ 또는 기술적으로 보장되어야 한다는 것이 이치에 맞습니다. 개보수를 수행하거나 신축 건물을 건설할 때, 계획자는 환기 개념을 작성하거나 검토해야합니다. 여기에는 창문을 통한 공기 교환이 포함될 수 있습니다. 에너지 효율적인 창문 환기는 넓게 개방된 창문을 통해 외부 공기와 습기가 많은 실내 공기를 교환합니다.
이 과정은 가능한 짧은 시간에 최대한 열 공급을 중단하면서 수행되어야합니다. 이것은 교환된 실내 공기 자체의 에너지 함량에 손실을 제한합니다. 환기 시간이 길어지면, 창문을 열면 건물 구성 요소의 표면이 냉각되어 곰팡이 형성 위험이 높아집니다.
규칙적인 충격 환기는 거주자가 존재하고 주의가 필요합니다. 오늘날의 생활 방식으로, 이러한 환기는 종종 충분한 수준에 도달할 수 없습니다.
외벽 내부의 습도계는 겨울동안 실내 습도가 70%를 초과하는 임계값에 도달하면 거주자에게 표시됩니다. 방의 중간이나 내벽의 습도 수준은 60%를 초과해서는 안됩니다. 기상 조건과 사용자 활동에 관계없이 필요한 공기 교환을 보장하는 팬 환기시스템은 더 나은 해결책을 나타냅니다. 생활 및 수면 영역의 외벽에 통풍구가 있는 순수한 배기 팬은 충분한 공기 교환으로 제공되는 수분을 적절히 제거합니다. 공급과 배기 기능이 있는 시스템은 특히 고효율 열 회수와 관련하여 환기 열손실을 대폭 줄입니다.
모든 환기 유형은 설치 작업, 환기 열손실 정도, 팬의 에너지 요구사항, 음향 조건 및 달성 가능한 수준의 편안함뿐만 아니라 설치 공정 및 난방 에너지비용 측면에서 다릅니다.
4. 단열 조치의 실행에 대한 이의에 대한 견해
구조적 관점에서 적절하고 충분한 단열은 건강한 생활과 손상이 없는 구조를 보장하는 주요 과제이며, 포괄적인 에너지 개념의 일부이기도 합니다. 에너지효율의 주제는 추가적인 단열층의 적용을 통해 에너지절약이 충분히 감소됩니다. 그러나 기존 구조물의 상태, 사용, 건축 기술 및 에너지원 등도 에너지 개념의 틀 안에 포함시켜야합니다. 이를 위해서는 특정 상황을 해결하기 위한 계획을 개발해야합니다. 건물의 크기와 사용의 복잡성에 따라 건축가 또는 에너지 컨설턴트가 가정하는 작업입니다.
그 후에 공급되는 단열의 주제는 현재 집중적인 논쟁의 대상이 되고 있습니다. 복잡한 계획과 건설 작업의 맥락 이외에서 자주 관찰되며 오해와 논쟁이 있습니다.
다음 단원에서는 구조적 단열과 관련하여 가장 빈번한 반대, 편견 및 오해에 대한 견해를 제공합니다. 여기에는 건물 개보수에 중점을 두지만, 대부분의 내용은 새로운 건축물에 동등한 방법으로 적용됩니다.