출처: http://rci-online.org/wp-content/uploads/2014-BES-hassan.pdf
4. 결로와 단열
대지는 항상 균형을 유지하기를 원합니다. 따라서 열이 더 높은 온도에서 더 낮은 온도로 전달됩니다. 열 전달에는 세 가지 모드가 있습니다.
① 전도(고체 내에서, 유체에서는 무시할 수 있음)
② 대류(유체에서)
③ 복사(매체가 없는)
전도를 줄이려면 높은 열 저항 재료 층(목재 프레임)을 사용하여 외피 조립의 구조 부분을 최대한 많이 구성해야합니다. 복사율 감소하려면 저 방사율 유리에 얇은 금속 막을 얇게 바르고 알루미늄 호일을 피복 보드에 적층하는 것과 같은 방사율이 낮은 재료(장파 방사선의 나쁜 흡수체와 좋은 반사체)를 사용하면 됩니다.
공기는 38.8m²·K/W로 자연적으로 존재하느 재료 중 가장 높은 열 저항을 가지지만, 큰 공극에서 공기의 순환은 대류로 인한 열 저항을 감소시킵니다. 따라서 큰 공극 안에 작은 구획을 만드는 것은 좋은 단열체를 만들어 낼 것입니다. 단열재는 해당 구획의 배열과 사용된 재료에 따라 열성능이 달라집니다.
단열재의 많은 종류가 건물에 사용되고 가능합니다. 가장 많이 사용되는 유형은 암면 등 섬유 단열재, 발포 폴리스티렌(EPS), 압출법보온판(XPS), 이소시아네이트 및 수지 등으로 구성된 스프레이 폴리우레탄폼(SPF)등입니다.
[단열재 유형별 열성능]
섬유 단열재(유리섬유 또는 암면 재료)는 따뜻한 면의 공기/증기 장벽과 차가운 면에 통기성 막이 있는 중공 벽에 사용됩니다. 암면과 유리섬유는 습기 저항성과 내화성이 있습니다. 공간 내의 응축수는 통기성 막을 통해 건조될 수 있습니다. 그렇지 않으면, 물이 갇히게 되어 벽의 열 저항이 크게 줄어듭니다(공기의 열 저항은 물보다 23배 더 높습니다). 열성능 저하 이외에도 목재 스터드 부패, 스틸 스터드 부식 및 곰팡이 성장의 위험이 있습니다.
[틈새 응축으로 인한 곰팡이]
외단열공법(드라이비트 공법,EIFS)는 발포폴리스티렌 단열재(EPS)를 포함합니다. 외단열공법(EIFS)은 가볍고 기판에 접착되거나 기계적으로 고정될 수 있습니다. 이것은 스터드를 통한 열교를 줄이고 건물 사용 선을 위한 스터드 공간 내에 충분한 공간을 제공하는 큰 이점을 제공합니다. 외단열공법에 유일한 막은 일반적으로 벽을 물, 공기 및 증기로부터 분리하는 역할을 합니다. 배수 평면은 막과 EPS 단열재 뒷면에 있습니다. 추운 기후에서 확산된 증기가 EPS의 뒷면에 응축되어 배수 평면에서 배수되므로 막은 통기성이 있습니다. EPS 단열재는 균열하여 응축된 빗물이 저장될 수 있습니다. 따라서 물을 빼는 눈물 구멍은 틀과 중간 조인트에서 제공되어야합니다.
압출법보온판(XPS)은 콘크르트/ 벽돌 벽의 외부, 특히 높은 내구성과 낮은 물 흡수 특성으로 지하에 사용하는 경우가 많습니다. 벽 부분은 일반적으로 내부에 콘크리트 벽, 물/공기/수증기 막, 배수 매트 및 XPS로 구성됩니다. 이 밀폐 셀룰러 구조로 물과 수증기 침투에 대한 저항력이 우수합니다. 그러나 수증기 장벽으로 간주될 수는 없습니다.
섬유 단열재와는 달리 플라스틱 단열재는 곰팡이 성장에 저항합니다. 결과적으로 차가운 쪽에서 사용하려는 시도가 있었습니다. 그러나 섬유 단열재와 비교하여 단점은 가연성입니다. 따라서 플라스틱 단열재를 내부에 사용하는 경우, 최소 12mm 두께의 석고보드로 덮어야합니다. 또는 섬유 단열재가 외부에서 반경질의 단열재 형태로 사용되었습니다. 그럼에도 불구하고, 섬유 또는 플라스틱 단열재를 사용했든 간에 틈새 응축 발생을 동일할 것입니다.
단열 벽시스템의 규칙은 증기 장벽을 가지는 동시에 단열재로부터 습도가 밖으로 빠져나가도록 하는 것입니다. 내부 단열재에서 증기 장벽은 따뜻한 쪽에 있어야합니다. 내부 단열재보다 외부 단열재를 사용하는 가장 큰 장점은 응축면이 방수막의 외부에 위치한다는 것입니다. 따라서 틈새 응축의 위험이 적으며, 동일한 시스템(내부 단열재와는 달리)이 따뜻한 기후 및 추운 기후에서 모두 작동합니다.
[내단열공법과 내부 단열]
5. 단열의 진화
단열재를 추가하여 벽의 열저항을 높이는 것에 대해, 더 많이 할수록 좋다고 믿습니다. 이것은 새로운 건축에만 해당되는 것이 아니라 현행 규정을 충족시키기 위해 기존 건물의 외피 성능을 향상시키기 위해 동일한 접근법이 사용되었습니다. 확실한 향상은 열 및 음향 성능에 있다는 것을 이해하는 것이 중요합니다. 새로운 벽 내에서 응축 발생은 주의 깊게 분석해야합니다.
[Roxul에 의한 벽면시스템 개발]
실제로 어떤 경우에는 그것은 매우 해롭습니다. EIFS 벽이 있는 기존 건물의 사례입니다. 벽 공간에 배트 단열재를 추가하면 두께에 따른 온도 차이에 따라 단열 성능이 달라지므로 주 멤브레인(장벽)의 표면 온도가 낮아집니다. 이 사례에서 증기 투과성 장벽이 없으면 새로운 벽에서 응축이 발생합니다. 따라서 기존 건물이 배트 단열재와 방습지를 갖춘 공동벽으로 이루어져 있다면, 외부 단열재를 추가하고 방습지를 통기성 장벽으로 대체하여 가장 큰 단열 및 음향 향상을 달성할 수 있습니다.
[추가 단열재는 응축 위험을 증가시킬 수 있음]
6. 밀폐된 공동(cavities)에서 응축
스티렌–부타딘엔–스티렌(SBS, https://sqiroofing.com/sbs-styrene-butadiene-styrene/) 지붕시스템은 기밀한 경질 단열재를 샌드위치 삼아 사이에 두는 증기 장벽이 있는 구조입니다. 경질 단열재에는 따뜻한 막과 차가운 막 사이에서 공기가 이동할 수 있는 연결된 채널이 없습니다. 그렇기 때문에 단열보드 내에 틈새 응축의 위험이 없는 것입니다. 틈새에 관해서는, 에어 포켓(air poket)이 작으면 공기가 순환하지 않고 열에 대한 나쁜 도체로 작용합니다. 정지돤 공기로 작용하기 때문에 틈새 응축의 위험이 적습니다.
[경질 단열 패널 사이의 틈새]
대부분의 지붕 지침에는 보드 조인트의 너비가 6mm 이하가 되도록 지정합니다. 더 큰 경우, 틈새는 단열재로 채워야합니다. EIFS 시스템에서도 유사한 지침이 권장됩니다.
[EIFS 조립에서 우레탄 폼으로 큰 틈새를 채움]
따라서 질문은 대류를 허용하고, 그 후 응축을 허용하는 공간의 폭은 얼마인가? 유리 기술에서 12mm가 두 개의 유리 창 사이에 간격이 단열을 위한 최적의 폭이라는 것을 알고 있습니다. 그 이상은 공기가 더 많은 대류 공간을 가지기 때문에 열 성능이 크게 향상되지 않습니다.
[IGU(https://www.igu.org/)에서 판유리 사이의 공극 효과]
경계를 가짐으로써 그 개념을 어떤 밀폐된 공간에도 적용할 수 있습니다. 계산 유체 역학(CFD) 시뮬레이션은 특정 틈새 기하학에 대한 공기순환과 예상 온도 차이를 결정하기 위해 사용될 수 있습니다. 동일한 개념을 유리 시스템과 인접한 벽 사이의 공간에 적용할 수 있습니다. 유리 시스템과 벽의 단열재 선은 보통 만나지 않습니다. 틈새는 열교를 생성하고 추운 기후에서 막이 차가워집니다. 내부에서 틈새를 밀폐하지 않으면 습하고 따뜻한 공기가 차가운 막으로 이동하여 응축되어 내부 구성 요소와 마감재가 손상될 수 있습니다. 따라서 틈새가 작으면(온도 차이에 따라, 12mm 미만) 내부 코킹이 충분해야합니다.
[유리 둘레 조인트 주변]
틈새가 더 크고 외부 단열재를 얻을 수 없는 경우, 내부 단열재를 사용해야합니다. 저 발포 폼은 일반적으로 창틀의 변형을 방지하기 위해 섀시가 쉽게 열리고 닫히지 않도록합니다. 그러나 저 발포, 오픈 셀, 저 밀도 폼 단열재를 사용하면 공간에 자국이 생길 수 있으며, 섬유 단열재로 취급해야합니다. 예를 들어, 폼을 다시 자른 후 내부 코킹을 적용합니다.
[저 발포 폼 단열재]