출처: https://constructalia.arcelormittal.com/files/KINA26010ENN_002—aadd4dee607cb8b70e8bac8ff70618a1.pdf
5) 산업용 및 상업용 건물을 위한 스틸의 에너지효율적인 해법에 대한 건축가 지침
이 단원의 최종 작업은 “상업 및 산업 건물을 위한 스틸의 에너지효율적인 해법의 설계자 지침”과 관련이 있습니다. 자세한 내용은 해당 문서에 나와있습니다.
지침은 건물시스템 및 에너지성능 측면에서 제공됩니다. 모든 재료는 열전달 거동 및 기밀성 측면에서 외피시스템의 열성능에 중점을 두고 “주로 산업용 외피”에 초점을 맞추고 있습니다. 두 외피시스템에 대해 설명합니다.
① ‘따뜻한 프레임’ 접근법
설계자에게 가장 중요한 두 가지 고려사항은 열교를 최소화하기 위해 단열재의 유형 및 수량과 건물 외피에 배치하는 것입니다. 열교는 부분적으로 외부 고정 장치를 추가하여 분석하기 위해 복잡하게 만드는 자연적으로 발생하는 현상입니다. 열교의 영향을 최소화하는 가장 좋은 방법은 전체 프레임을 단열재로 둘러싸인 ‘따뜻한 프레임’ 접근 방법을 채택하는 것입니다. C 섹션 사이의 단열뿐만 아니라 외부 단열을 보여주는 견고한 벽 설계 방식이 아래 그림에 나와있습니다. 이 벽의 U-값은 0.3W/m²K입니다. 더 나은 U-값을 얻으려면 더 두꺼운 단열재가 필요합니다. 슬롯형 C 섹션을 사용하여 열 흐름을 연장하면 열교의 영향을 최소화하는 데 도움이 됩니다.
[따뜻한 프레임을 보여주는 섹션,
슬롯형 스틸 스터드를 사용한 견고한 벽 구조]
② 통풍식 외피 접근법
아래 그림은 통풍식 외관 구조를 보여줍니다. 단열 벽 구조의 공기 또는 증기 기밀성이 적절하지 않은 경우 분리된 외관 구조는 실내 환경의 영향을 받는다는 점을 명심해야합니다. 장파 복사는 야간에 외장을 식히고 얇은 강판이 쉽게 냉각됨에 따라 환기 공간의 수증기가 공간에 면한 피복재 표면에서 응축될 수 있습니다. 실내 공기로부터 수분은 응축수의 양을 몇 배나 증가시킬 수 있습니다.
[두 가지 유형의 외장을 사용하는 통풍식 외관시스템(SCI)]
(1) 상업용 및 사무실 건물에 대한 열 및 기밀성 고려사항
구조용 스틸 프레임에 경량 스틸 충전재를 사용하는 것은 현재 매우 일반적이며, 특히 다층 구조에서 매우 일반적입니다. 벽돌 외장은 높이가 최대 12m(3~4층)인 벽면에서는 자체 보존이 가능하지만, 높은 건물에서는 추가 지원이 필요합니다. 이러한 경우, 스틸 가장자리 빔에 연결된 스테인리스 스틸 앵글로 벽돌을 지지해야합니다. 단열된 미장, 보드, ‘레인스크린’ 외장 및 금속 외장도 점점 더 높은 건물에서 점점 더 많이 사용되고 단열재를 통해 경질 스틸 충전재 벽에 직접 부착됩니다.
경량 스틸 충전 벽은 다음을 통해 0.25W/m²·K의 U-값을 달성할 수 있습니다.
ⓐ 50~70mm 두께의 폐쇄형 셀 단열 보드 및 벽 외부에 배치
ⓑ C 섹션 벽 스터드 사이에 배치된 100mm 두께의 미네랄울
ⓒ 600mm 중심에 배치된 100mm 깊이×1.2mm 두께의 C 섹션
ⓓ 다양한 유형의 외부 외장. 일부 외장 유형은 단열 가치가 거의 없음
ⓔ 내부에 석고보드의 두 층
① 냉교(Cold Bridging): 체계적인 ‘냉교’는 다음과 같은 이유로 인해 이러한 형태의 건설에서 발생합니다.
ⓐ 미네랄울은 슬래브 및 가장자리 빔과의 접합부에서 수직으로 불연속적이며, 이 지점에서 제공되는 단열을 감소시키고 가장자리 빔의 국부적인 열 손실을 가중시킵니다.
ⓑ 가장자리 빔에 벽돌 및 용접 부착판을 지지하기 위해 사용되는 스테인리스 스틸 브래킷은 스틸 빔과 콘크리트를 통해 직접적인 열 손실을 초래합니다.
ⓒ 가장자리 빔과 동일한 평면에 있는 기둥은 또한 미네랄울이 불연속적이므로 수직 방향으로 선형 열교를 유발합니다. 기둥 플랜지는 폐쇄 셀 단열재로 돌출되어, 이는 국부적 열 손실을 가중시킵니다.
② ‘냉교’의 영향을 받는 건축 디테일: 사례로, 다음의 디테일은 다양한 유형의 스틸 가장자리 빔을 포함하는 외장과 지지 구조물 사이의 전형적인 접합부를 제공합니다. 스틸 가장자리 빔은 일반적으로 복합 슬래브와 복합적으로 작동하도록 설계되었습니다. 벽돌은 빔을 따라 600mm 중심에서 스테인리스 스틸 앵글 및 브래킷에 부착될 수 있습니다. 브래킷은 빔 측면에 600mm 중심으로 용접된 플레이트에 부착됩니다.
[복합 슬래브에 벽돌 쌓기]
(2) 산업용 및 상업용 건물을 위한 스틸의 에너지효율적인 해법
① 산업 건물에 대한 열 및 기밀성 고려사항: 다음 표는 다양한 국가의 산업 건물의 기밀성을 위한 요구 사항을 나타냅니다.
[국가 요구 사항에 따른 산업 건물의 기밀성]
RWTH 실험실에서 실시한 테스트에 따르면 샌드위치패널의 조인트가 완전히 밀폐되지 않는 것으로 나타났습니다. 아래 그림은 완전히 밀폐되지 않은 내부 조인트의 예를 보여줍니다.
[다양한 틈새의 샌드위치패널 조인트]
조인트의 폭과 압력차에 따라 시험 도구에서 누설률을 측정하였습니다. 이 시편의 경우 최대 6mm의 갭에 대한 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 이 측정 절차는 다양한 제품을 사용하여 반복되었으며, 이들 제품의 기밀성(누설률)은 광범위한 범위에서 다양하며, 다수의 측정 절차는 현장의 일반적인 위치 지정 요건을 충족하지 못합니다.
[조인트의 기밀성에 대한 결과(테스트 도구 측정). 기압 차와 틈새 촉에 따른 공기 누출율]
외피시스템을 설계할 때 기밀성을 달성하려면 다음 사항을 조사해야합니다. 기밀 재료, 외장시스템, 내장시스템, 복합 패널, 장치 연결, 공기 차단층, 내구성 요건.
다음과 같이 이러한 모든 사항에 대해 고려해야합니다.
② 내구성 문제 및 요구 사항: 공기 투과성 및 구조적 성능에 대한 기준을 개발하는 것 이외에도 기밀성 시스템의 긴 수명은 인접한 재료 및 환경 부하와의 호환성에 달려있습니다. 노화로 인한 시공 및 노후화에 따른 자외선 노출에 대한 연구가 필요합니다. 내구성에 영향을 줄 수 있는 기후 요인에는 온도, 습도, 태양 복사, 전기 화학적 요인 및 생물학적 물질이 포함됩니다. 수리가 비용 효율적으로 이루어질 수 있는 경우 전체 사용 수명을 연장하는 것이 가능할 수 있으며, 이는 일반적으로 기밀시스템의 접근성에 의존합니다. 그러나 대부분의 기밀시스템은 직접 접근할 수 없습니다.
권장 사항은 다음과 같은 점을 고려하여 기밀성에 대한 성능과 함께 몇 가지 세부 사항 측면으로 마무리됩니다.
ⓐ 내장시스템 측면 겹침 조인트
ⓑ 내장시스템 끝 겹침 조인트
ⓒ 내장시스템 측면 겹침에 후레싱 조인트(수직 코너와 같음)
ⓓ 내장시스템 끝 겹침에 후레싱 조인트(용마루 또는 처마 디테일)
ⓔ 복합 패널시스템 측면 겹침 조인트
ⓕ 복합 패널시스템 끝 겹침 조인트
ⓖ 복합 패널시스템 측면 겹침과 후레싱 조인트 사이(수직 코너)
ⓗ 복합 패널시스템 끝 겹침 조인트와 후레싱 조인트 사이(용마루 또는 처마 디테일)
예를 들어: 복합 패널시스템 측면 겹침에서 후레싱 조인트까지(수직 코너에서와 같이). 조인트는 패널 가장자리가 접힌 후레싱 시트의 가장자리와 겹치는 곳에 형성됩니다. 후레싱은 일반적으로 0.7mm 두께입니다. 오버랩 조인트는 오버랩 조인트 내에 배치된 밀봉제 비드를 사용하여 밀봉됩니다. 조인트는 실란트 비드를 압축하는 스티치 나사(와셔붙이 육각머리 나사) 또는 리벳으로 보강됩니다.
[후레싱 조인트에 대한 복합 패널시스템 측면 겹침]
조인트의 성능은 내장시스템, 라이너 시트 후레싱 조인트와 매우 유사합니다. 내부 실란트 비드를 적절히 압축하려면 스티치 나사(와셔붙이 육각머리 나사)가 필수적입니다.