출처: http://docserver.nrca.net/technical/9708.pdf
단열층을 적절히 설계하고 설치하는 것은 지붕 조립체의 에너지효율에 매우 중요합니다. 지속가능성과 에너지효율성은 지붕 산업에서 일반적인 용어입니다. 높은 반사율 지붕시스템, 지붕 정원, 지붕에 설치된 태양광 발전시스템은 매일 신문 지면을 장식합니다. 이러한 지속 가능하고 에너지 효율적인 기능은 유효하지만, 이것은 지붕시스템 내에 적절하게 설치된 단열층에 보조적이어야합니다.
NRCA(National Roofing Contractors Association, https://www.nrca.net/)는 단열되지 않은 지붕 외피가 에너지효율적이지 않기 때문에 단열층의 적절한 설계와 설치를 계속 권고하고 있습니다. 그리고 건물 소유자의 관점에서 높은 R-값 지붕 단열재를 설치하는 것이 지붕에서 에너지효율을 위해 우선 순위가 되어야합니다.
지붕 산업은 방수의 전통적인 방법뿐만 아니라 단열과 에너지효율을 지속적으로 촉진해야합니다. 단열층을 위한 적절한 설계는 엇갈림 및 상쇄 조인트가 있는 두 겹 이상의 단열재이며 방수막으로부터 1차 단열층을 분리하기 위한 커버 보드층입니다. 기계식 화스너는 상단 단열층이 아닌 하단 단열재를 고정하는 데만 사용해야합니다.
1. 적절한 설계의 이점
열은 따뜻한 곳에서 차가운 곳으로 흐르기 때문에, 열의 상당한 양은 난방(겨울)동안 부적절하게 단열된 지붕 조립을 통해 건물로 빠져나가고, 냉각(여름) 동안 부적절하게 단열된 지붕 조립을 통해 건물로 유입될 수 있습니다. 따라서 지붕 조립이 부적절하게 단열된 건물은 자연 열 흐름과 에너지손실을 보상하기 위해 여분의 에너지를 필요로 합니다. 그렇다면 왜 두 겹의 단열재가 필요한가? 왜 조인트가 서로 엇갈리고 충진되어야하는가? 왜 커버 보드가 필요한가?
1) 향상된 지붕시스템 열 성능
한 겹의 단열재만 사용하면 지붕시스템의 에너지효율을 최대 10%까지 감소시킬 수 있다는 연구 결과를 보여줍니다. 단열재의 바닥층은 지붕 데크 유형에 따라 기계적으로 고정되거나 부착되어야합니다. 단열재의 두 번째 층은 바닥층에 부착해야합니다. NRCA는 열 투과율 및 방수막의 피로를 줄이기 위해 베이스 층의 조인트로부터 두 번째층의 조인트를 상쇄할 것을 권고합니다.
2) 감소된 열 손실
한 겹 단열재 조인트 사이의 틈은 공기 흐름, 열 전달 및 응축을 위한 경로를 제공할 수 있습니다. 다층 단열 시스템은단열재 조인트에서 “열 단락”을 제거할 수 있습니다.
3) 감소된 열교
금속 기계적 화스너는 특히 대형 금속 와셔를 포함하는 경우 열교에 좋은 전달자입니다. NRCA는 기계식 화스너가 모든 단열층을 통해 확장되는 것이 아닙니다. ASTM STP 959, “저경사면 지붕의 금속 화스너에 대한 열 전달 분석”의 추가 연구는 경질 지붕 단열재를 관통하는 기계적 화스너의 열저항을 3~8% 감소시킬 수 있다는 결론을 지었습니다.
4) 막의 좌굴, 갈라짐 및 튀어나옴 가능성 감소
한 겹 단열재에 존재하는 연속적인 수직 조인트는 두 번째 층의 단열재 조인트가 설치되면 제거됩니다.
2. R-값
NRCA는 설계자가 알려진 R-값이 아닌 사용 중 R-값을 기준으로 지붕 조립의 열 저항 및 단열재 두께를 지정할 것을 권장합니다. 예를 들어, 설계자는 “25의 R-값 제공”보다는 “125mm의 준불연 경질우레탄폼 단열재(PIR) 제공”을 명시해야합니다. 이렇게 하면 동등한 단열 두께를 기초할 수 있습니다.
예를 들어, 스틸 데크 위에 지붕시스템이 추가 설치 요구 사항이 없이 R-값이 25로 지정되어 있다고 가정합니다. 가능한 해결책은 R-값 25로 100mm 두께의 준불연 경질우레탄폼단열재 단일 층을 기계적으로 고정시키는 것입니다.
그러나 2011년 NRCA는 준불연 경질우레탄폼단열재 사용 중 R-값에 대한 권장 사항을 업데이트했습니다. NRCA는 이제 난방 조건에서 두께 127mm와 냉각 조건에서 두께 145mm의 사용 중 R-값을 사용할 것을 권장합니다. NRCA에 따르면, 난방 환경에서 두께가 100mm인 준불연 경질우레탄폼 단열재(PIR)는 사용 중 R-값이 20일 뿐입니다. 또한 연구에 따르면 한 겹 단열재 층은 R-값을 10%까지 감소시키고 기계적 화스너는 R-값을 최대 8%까지 감소시킵입니다.
편의를 위해 이 두가지 문제를 바탕으로 전체 R-값 손실이 15%라도 가정합니다. 이 15%의 손실은 제조업체가 설명한 R-값(25)이 아닌 사용 중인 R-값(20)에 적용됩니다. 15%의 손실은 예시적인 지붕의 R-값을 17로 더욱 감소시켜 설계자 또는 지정자가 의도한 것보다 훨씬 낮습니다. 지붕은 기대치에 미치지 못하고 에너지효율과 에너지절감 추정치를 무효화할 수 있습니다. 이것은 NRCA가 설계자에게 R-값이 아닌 단열 두께를 지정할 것을 권고하는 이유입니다.
예를 들어 지붕이 25의 사용 중 R-값을 가지는 경우 설계자는 3개의 단열재 층, 즉 2개의 40mm 두께 층과 50mm 두께의 준불연 경질우레탄폼 단열재(PIR)를 지정할 수 있습니다. 40mm 두께의 준불연 경질우레탄폼 단열재(PIR)는 일반적으로 상승 저항과 화재 저항을 위한 바닥 층으로 필요합니다.
NRCA에 따르면, 준불연 경질우레탄폼 단열재(PIR)의 사용 중 R-값은 난방 기후에서 5이며, 따라서 지붕 전체의 R-값 25를 달성하려면 125mm 단열재가 필요합니다. NRCA의 권고에 따라, 준불연 경질우레탄폼 단열재(PIR)의 한 겹은 기계식으로 부착되어야하고, 그 위에 후속 층은 단열재 조인트가 보이지 않도록 엇갈리게 붙여야합니다. 접착된 커버 단열재를 포함하면 단열층이 완성됩니다.
한 겹이 아닌 여러 겹으로 설치되는 추가 단열재는 예상 수준의 단열 수준으로 오래 지속되는 고품질 단열층을 보장하는 가장 좋은 방법입니다.
물론 R-값 25를 달성하고 상승 및 화재 요구 사항을 충족시키는 다른 단열 두께 조합도 있습니다. 또한 항상 드렇듯이 지붕시스템 설계는 건물 유형, 사용 및 위치에 따라 바람 및 화재 성능에 대한 적절한 승인 요구 사항을 충족해야합니다.
3. 설치 문제
사용 중 R-값을 결정하는 것 외에도, 지속 가능하고 에너지 효율적인 지붕 시스템의 핵심 구성 요소는 내구성이며, 적절하게 설계되고 설치된 단열층을 포함합니다. 다음은 단열층이 성공적으로 설치되고 지붕 시스템이 오래 지속되도록 하는데 도움이 됩니다. 단열재는 적절하게 지지되어야합니다. 콘크르트 또는 목재 데크와 같은 대부분의 지붕 데크는 지속적인 지지를 제공합니다. 스틸 지붕 데크에서, 세로 홈 방향과 폭은 단열재 유형에 적합해야합니다.
경질 단열재의 방향은 단열재의 체결 패턴뿐만 아니라 다른 지붕 시스템의 구성 요소를 수용해야합니다. 스틸 지붕 데크에 직접 부착된 단열재는 세로 홈 위로 다른 구조물을 떠 받쳐서는 안됩니다. 스틸 데크 패널은 설치시 약간 정렬되지 않거나 정사각형이 아닐 수 있습니다. 스틸 데크의 가장자리는 일반적으로 구조적 연속성을 제공하기 위해 겹쳐지지만, 이것은 일반적으로 세로 홈의 전체 간격에 증분량을 추가합니다.
4. 장기적 이점
적절하게 설계되고 설치된 단열층은 에너지효율과 전반적인 지속가능성을 달성하는 지붕 조립체의 능력에 있어 중요한 부분입니다. 설계자는 지붕 시스템의 단열층을 적절하게 설계하고 지정하는 데 시간을 할애해야하며 지속가능성 및 에너지효율과 관련하여 지붕 시스템의 단열층 설계 및 설치의 장기 영향을 이해해야합니다. 설계 및 설치 과정에서 추가 시간과 주의를 기울이면 건물과 건물 소유자에게 상당한 장기적인 이점을 얻을 수 있습니다.
[경질우레탄폼단열재 조인트 가공]