출처: https://constructalia.arcelormittal.com/files/KINA26010ENN_002—aadd4dee607cb8b70e8bac8ff70618a1.pdf
2. 스틸에서 건물 외피의 열 성능
1) 서론
WP2의 작업은 건물 외피를 통한 열 손실을 최소화하는 것이 건물의 우수한 에너지성능으로 이어지는 과정에서 중요한 단계기 때문에 주로 스틸로 된 건물 외피를 통한 열 손실을 최소화하는 것과 관련이 있습니다. 특히 열교 문제가 다루어졌습니다. 실제로 단열 수준이 높을수록 에너지 균형에서 열교의 상대적 중요성이 증가합니다. 따라서 전체 에너지효율의 적절한 기준을 달성하기 위해 스틸 외피 시스템에서 건축 디테일 및 현장 관행에 주의를 기울이는 것이 점점 더 중요해지고 있습니다.
2) 스틸 외장시스템의 “냉교(cold bridging)” 문제 식별
WP2.1의 목표는 유럽에서 스틸 피복시스템의 일반적인 관행을 식별하고 열 손실을 최소화하기 위한 해결책을 모색하는 것입니다.
(1) 스틸 외장시스템에 대한 자료
중간 보고서에서 참조할 수 있는 광범위한 스틸 외장시스템의 자료를 편집했습니다. 자료는 다음과 같이 분류됩니다.
ⓛ 산업 건물
ⓐ 조립시스템
ⓑ 복합 샌드위치패널
② 주거용 건물
ⓐ 경량 스틸 프레임
ⓑ 주거용 복합 샌드위치패널
③ 상업용 건물
ⓐ 커튼월
ⓑ 카세트형
각 시스템에 대해 열 손실을 줄이기 위한 일반적인 해결책이 상세하게 설명되어 있습니다. 열 손실을 감소시키기 위한 해결책과 함께 중간 보고서에 제시된 스틸시스템 중 하나의 예시적인 사례가 아래에서 설명됩니다. 그것은 산업용 건물의 스틸 외피시스템과 관련이 있으며, 바 및 브래킷 스페이서 시스템(bar and brackets spacer system)을 갖춘 더블 스킨 지붕 방법입니다.
[바 및 브래킷 스페이서 시스템]
① Z-들보가 지원하는 금속 라이너 시트
② 바 및 브래킷 스페이서 시스템
③ 단열재(미네랄울) 두께 120~150mm(스페이서에 의해 조임)
④ 0.75mm 두께의 외부 성형 금속 시트
① 특성
ⓐ 시스템 폭: 1000mm(성형마다 다름)
ⓑ 최대 시스템 길이: 22m(성형 및 운송에 따라 다름)
ⓒ 중량(kg/m²): 20(단열재 170mm용)
㉠ 열 성능
– 스페이서 시스템 피치: 1.8m
– 120~170mm 두께의 미네랄울
– 최대[W/m².K]: 0.35~0.25
㉡ 기계적 성능
– 스팬 기능: 형상 선택 및 하중 조건에 따라 최대 4m
㉢ 체결 시스템
– 스테인리스 스크류볼트 및 씰링 와셔
㉣ 대체
– 흡음계수 α=0.9를 달성하기 위한 천공판
② 열 손실을 최소화하는 해결법
적외선 조사가 스페이서 시스템이 없는 이중 강판 지붕에서 실시되었습니다. 열 측정 결과 지붕시스템에서 열교가 있음이 밝혀졌습니다.
[테스트 지붕의 외부 모습]
– 구조 지붕 구성요소 사이의 스틸 조인트는 조인트와 골이진 스틸 지붕 사이에 단열층(단열 차단)이 존재하더라도 지붕 시스템에서 선형 열교를 생성합니다. 조인트 근처의 외부 표면 온도는 18℃로, 단열 지붕 영역의 표면 온도보다 약 2℃ 높습니다.
– 구조에 지붕판을 설치하기 위해 열 차단을 관통하는 금속 화스너(나사)는 지붕 시스템에서 중요한 점 열교를 만듭니다. 이것은 나사와 지붕 표면의 나머지 부분 사이의 표면 온도 차이를 보여주는 아래 그림에서 분명하게 나타납니다. 나사의 표면 온도는 20.5℃로 나사가 없는 조인트 근처의 표면 온도보다 2~3℃ 높습니다.
열 차단은 지붕 데크와 열전도를 줄이기 위한 구조 사이에서 매우 권장됩니다. 아래 그림은 이중 강판 지붕의 등온선을 보여줍니다.
[열 차단이 있는 등온선(왼쪽) 및 열 차단이 있는 등온선(오른쪽)]
구조 앵글의 플랜지에서 선형 열교가 나타납니다. 이것을 열 차단 폐쇄 셀 폴리에틸렌을 설치하면 이러한 현상이 크게 줄어듭니다. 다른 유형은 EPS 열 차단 블록이나 경질 단열층을 사용할 수 있습니다.
[Z-거스의 열 차단]
다른 U-값과 Ψ–값이 다른 건물 형상에 미치는 영향을 이해하기 위해 매개변수 연구가 수행되었습니다. 이 연구는 산업용 창고의 범위에 대한 복합 및 조립 외장시스템 모두에 대한 U-값, Ψ–값을 감소시키는 효과와 이것이 α–값에 미치는 영향을 조사했으며 다음을 고려했습니다.
– 각 결합(처마, 용마루, 물받이) 의 Ψ–값의 기여도는 서로 다른 건물의 전반적인 열 손실에 대한 것입니다.
건물 외피 규격의 향후 상황에 대한 U-값 감소를 시킴으로써 α–값에 미치는 영향
총 40개의 매개 변수 연구가 수행되었으며 이 보고서는 매개변수 연구의 방법론과 경계 조건을 간략하게 설명합니다.
이 보고서는 물방울이 떨어지는 창틀이 선형 열 손실의 가장 높은 원인임을 보여줍니다. 선형 열 손실의 두 번째 원인은 측면 창을 고려할 때 창/도어 상인방입니다. 이것은 “측면 창문 없음”이 있는 건물의 경우 골 물동이 결합으로 대체됩니다. 모든 경우에 용마루 결합은 열 손실의 최소 발생원을 나타냅니다. 그런 다음 향후 열교를 설계할 때 고려해야 할 결합을 우선적으로 고려합니다.
[측면 창문 포함]
[측면 창문 없음]
보고서는 또한 개선된 U-값으로 인해 평면 열 손실이 감소함에 따라 열교의 영향의 더욱 명백해지고 α값이 증가함을 보여주었습니다.
[측면 창문 포함]
[측면 창문 없음]
열교를 완전히 방지할 수는 없지만 공사 중 세심한 설계와 잘 실행된 디테일로 영향을 줄일 수 있습니다. 기존에 다양한 발표에서 나온 최상의 사례 결합 디테일은 향상된 U-값으로 선형 열 손실을 줄이는 것이 가능하다는 것을 보여줍니다. 현장을 기초로 한 관행 개선에 중점을 두어야합니다. 열교 영향에 대한 매개변수 연구의 자세한 결과는 스틸 내 건물 외피시스템의 열전달 특성에 대한 보고서를 참고하시기 바랍니다.