출처: https://constructalia.arcelormittal.com/files/KINA26010ENN_002—aadd4dee607cb8b70e8bac8ff70618a1.pdf
3) 열교에 대한 실험실 테스트
(1) 가열 박스를 사용한 열 특성 측정– TaTa
가열 박스를 제작하여 건축 단열재의 열적 특성을 측정하기 위해 Tata RD&T가 위탁했습니다. 가열 박스는 63개의 열전대, 측정 공기, 벽, 시편 표면 온도 및 보호 공간 온도가 있습니다. 그런 다음 U-값 및 열전도율(Λ)를 계산하는 데 사용됩니다. U-값은 환경 온도와 표면에서 표면 온도까지의 열전도율을 사용하여 계산합니다. 열전도율은 공기 경계층의 영향이 포함되지 않습니다. 작업 프로그램은 박스의 정확성을 평가하고 현재 구성의 작동 한계를 결정하기 위해 고안되었습니다. 따라서 박표된 U-값과 λ–값이 0.24W/(m²K)~14.3W/(m²K) 사이인지 6가지 재료를 가열 박스 및 가열판을 사용하여 시험하였습니다. 이 시험에서 얻은 결과 및 도표는 아래와 같습니다.
[가열 박스, 가열판 및 발표된 자료에서 얻은 결과]
결과는 보호된 가열 작스가 가열 박스 테스트의 작동 범위(0.5W/m²K~5.0W/m²K) 내에서 U-값을 갖는 재료에 대해 신뢰할 수 잇는 결과를 제공함을 보여줍니다. 또한 평평한 시편의 경우 0.5W/m²K미만의 값에 대해서는 신뢰할 수 있는 결과를 얻을 수 있었지만 5.0W/m²K를 크게 초과하는 U-값은 얻을 수 없다고 밝혔습니다. 가장 큰 부정확성은 BS 874:Part3에서 제안한대로 0.5W/m²K에서 5.0W/m²K 사이의 정상 범위 밖에서 작동할 때 발견됩니다. 그 이유는 가열 박스에서 높은 측면 손실이 원인일 수 있습니다.
(2) 가열 박스에서 “열 카세트”의 열 특성 측정– RWTH
WP2.1에서 수행된 조사에 따르면, 특히 “조립식 또는 카세트” 벽체 시스템이 열 개선에 대한 강한 필요성을 가지고 있는 것으로 나타났습니다. “조립식 또는 카세트” 벽체 시스템은 스틸과 연관된 제품이며 이러한 방법을 사용하는 구체적인 이유가 있습니다. RWTH가 개발하고 테스트한 방법은 “Thermo Cassette”입니다.
이러한 수작업 요소는 적외선 카메라를 사용하여 가열 박스에서 테스트되었습니다. 아래 그림은 가열 박스의 요소를 보여주며, 두 요소의 시각적 모양은 동일합니다.
[가열 박스의 카세트 벽시스템(왼쪽: 차가운 측면, 오른쪽: 가열 측면)]
IR 카메라(Inrrared Camera)를 사용하면 “Thermo Cassette”의 효과가 나타납니다. 가늘고 긴 홈의 영향은 상당히 큽니다. 내부 온도는 조인트의 Thermo Cassette에 대해 약 2.5℃ 높습니다.
[IR 검사(왼쪽: 일반 카세트, 오른쪽: 열 카세트)]
“Thermo Cassette” 테스트와 병행하여 FE-시뮬레이션을 수행하여 U-값에 대한 Thermo Cassette 이점을 정량화했습니다.
4) 적외선 검사를 사용한 기존 건물의 사례 연구
이 작업에서 상업, 사무실 및 주거용으로 사용되는 건물에서 적외선 조사를 수행했습니다. 이 조사의 목적은 건물 외피의 열적 특성에 대한 정성적 평가를 제공하는 것입니다. 다른 건물과 위치는 아래에 나열되어 있습니다.
(1) 열화상 조사의 주요 결과 요약
① 주요 취약점
ⓐ 건물 결합과 복합 패널 조인트 결합
복합 패널에서 커튼월까지, 건축 패널에서 건축학 특성까지의 복합 패널, 처마 밑, 코너, 측면 중첩 조인트 및 창(턱, 상인방 및 헤드)과 같은 건물 결합은 종종 열 및 기밀성 저하를 일으킵니다.
[빨간색 윤곽으로 표시된 내장 건축의 코너에서 내부 더운 공기가
집중적으로 축적되는 것을 보여주는 열 이미지. 측정 결과 내장된
형상과 인접 복합 패널 사이의 온도차는 +10℃인 것으로 확인됨]
일반적으로 복합 스틸 외장시스템의 열화상 이미지는 대부분의 부속품에서 균일한 온도 범위를 보여줍니다. 그러나 커브 외장 및 접합 주변의 복잡한 결합은 대부분 설치 이상으로 인한 기밀성과 열 성능 결함의 가능성을 강조합니다. 아래의 그림에서 볼 수 있듯이, 커브나 성형된 복합 패널 사이의 평면 결합은 정렬 불량이 발생하기 쉽습니다. 결과적으로 기밀 조인트가 항상 달성되는 것은 아닙니다.
[창을 분할하여 굴뚝/침니 효과를 발생시키는 조립시스템으로부터
상승하는 열로 인해 조립 상단에 축적에 기여함]
ⓑ 창문과 문
창문과 문도 단열에 약점입니다. 기밀의 결함은 문과 창문 주위, 특히 입구 문 주위에서 감지되었습니다.
[창의 열화상 이미지]
이미지는 또한 커튼월 상인방 뒤에 따뜻한 공기 침투를 보여주었습니다. 이것은 밀봉 부족, 공기차단 불연속 및 단열이 부족하거나 누락되었음을 나타냅니다.
[스틸 커튼월의 열화상 이미지]
ⓒ 기둥과 보
기둥과 보의 존재로 인한 열교는 아래 그림과 같이 건물 외피의 열 성능에 크게 영향을 줄 수 있습니다.
[기둥의 열화상 이미지]
ⓓ 경량 스틸 프레임
적외선 조사 중 2개는 경량 스틸 프레임 건물에 관한 것입니다. 첫 번째, 사무실 건물/실험실 주택은 외측 단열층이 스터드를 통해 열교 영향을 피하기 때문에 전면이 전반적으로 양호한 열적 행동을 증명하고, 둘째 주거용 주택의 경우 외벽 내부의 열교는 경량 스틸로 구축됩니다. 이것은 셀프 스크류로 경량 철골에 석고보드를 직접 부착하기 때문입니다.
[경량 스틸 내장의 열화상 이미지]
ⓔ 단열 또는 기밀시스템의 구현
다른 연구들은 또한 서로 다른 시험 사이에 조정의 어려움을 강조하고 있으며, 하나는 피복시스템, 하나는 기밀성, 하나는 단열성을 담당합니다. 이 결과로 시스템 전체의 기밀성 및 단열 성능에 대해 어떠한 담당자도 책임이 없는 상황을 초래합니다. 열화상 조사 과정에서 외관에 걸친 외피 결합의 균일성과 반복이 시공 단계에서 유지되기 어렵다는 것이 명백했습니다. 이에 대한 예는 아래 그림에 표시된 동일한 평면 조인트 두 개의 열화상으로 설명됩니다.
[의도한 대로 수행된 평면 복합 샌드위치패널 코너 결합]
이 그림은 두 복합 샌드위치패널 사이의 커버형 평면 조인트로 설계 및 의도한 대로 구성되어 성능(U-값은 약 0.25W/m²K)을 발휘합니다. 반대로 다음 그림은 성능 특성이 감소된 동일한 피복된 평면 조인트를 보여줍니다. 조인트 커버의 열 및 시갖겆 이미지를 비교하면 단열재가 없거나 잘못 설치되었음을 나타냅니다.
[조인트의 길이에 따라 열손실을 나타내는 동일한 평면 조인트로서, 단열이 없거나 잘못 설치된 예]