건물에서 해결될 수 있는 주요 문제 중 하나는 벽이 공기 침투 또는 유출로 이는 구조물에 심각한 문제를 일으킬 수 있습니다. 또 다른 하나는 습한 실내 공기의 유출로 인해 종종 발생하는 외벽과 지붕의 빈 공간에서 습기 문제입니다. 이 자료에서는 벽의 공기 누출 문제를 조사합니다. 벽의 시험 및 평가는 WUFE 소프트웨어에 의한 출력 데이터를 기반으로 합니다. 결과는 건물 외피 문제가 외벽 내부의 수분 응축(공기 유출로 인한)으로 인해 발생한다는 것을 보여줍니다. 여기에는 벽돌과 돌의 백화, 벽돌과 돌의 파손, 앵커와 벽돌 타이의 부식, 페인트 벗겨짐, 외부 정면의 고드름, 피복의 썩음, 곰팡이와 곰팡이의 생성 등이 포함됩니다.
1. 서론
공기 누출은 외부에서 건물의 조절된 공간으로 공기가 침투하거나 조절된 내부 공기가 건물 밖으로 유출되는 것으로 구성됩니다. 압력 차이가 있는 공기는 많은 재료를 직접 통과할 수 있지만, 공기 누출은 주로 수많은 균열, 틈, 부적절하게 설계되거나 구성된 조인트, 유틸리티 관통부, 벽과 창문 및 문틀 사이의 접합부, 벽과 지붕 조립 사이의 접합부 및 기타 경로를 통해 발생합니다. 공기 흐름의 제어는 현대 건물 외피에서 열과 습기 제어의 중요하고 본질적인 부분이라는 것은 오랫동안 인식되어 왔습니다. 이것이 모든 기후에 적용된다는 것은 최근에 더욱 발전된 인식입니다. 단열이 잘 된 현대식 건물의 공간 조절 에너지 부하의 상당 부분은 조절되지 않는 공기 누출로 인해 발생합니다.
조립물 내의 여과 공기 중 수증기의 동절기 결로(또는 침투 공기의 여름철 결로)는 위 등급의 외피에서 수분의 두 가지 주요 공급원 중 하나입니다(다른 하나는 비입니다). 외피를 통과하는 공기 흐름은 외피를 통해 배기 가스, 냄새 및 소리뿐만 아니라 외피 내에서 생성된 곰팡이 포자와 배출 가스도 전달할 수 있습니다. 따라서 외피를 통한 통제되지 않은 공기 누출은 종종 성능(예: 편안함, 건강, 에너지, 내구성 등) 문제의 주요 원인이 됩니다.
외벽의 공기 침투 및 유출은 구조물에서 심각한 문제를 일으킬 수 있습니다. 이러한 문제는 백화 현상, 재료 파쇄, 천장 및 파이프 아래의 결빙, 빈 공간 내의 결로와 관련이 있으며, 동시에 빗물 침투로 이어질 수 있습니다. 공기 누출로 인한 습기는 건물의 지속 가능성에 부정적인 영향을 미치는 요인 중 하나입니다. 건물의 수분 함량에 따라 벽의 U-값이 크게 증가하거나 감소할 수 있으며, 결과적으로 건물의 에너지 소비도 증가하거나 감소할 수 있습니다. 이러한 구조물에 결로가 발생하면 심각한 손상을 초래할 수 있습니다. 또한 높은 습도에서 곰팡이 발생은 건물의 지속 가능성과 인간에 부정적인 영향을 미칩니다.
건물 외피의 구성 요소를 설계하는 데 있어 중요한 요구 사항은 이러한 현상의 위험을 제한하는 것입니다. 건강관리 건설 분야에서 이러한 문제는 박테리아, 곰팡이 및 감염의 생산 및 전파와 건물 유지 비용 증가로 인해 더욱 민감합니다.
유럽에서 공기 및 수분 모델링의 역사는 Hiresch가 건조 기술에 관한 책을 출판한 1932년으로 거슬러 올라갑니다. 이 책은 1956년에 Krischer와 Kroll에 의해 재작업되었습니다. 수분 수송에 관한 장에서는 증기 확산과 모세관 흡입에 의한 건조를 지배하는 주요 재료 특성으로 도입된 수증기 저항 계수와 수분 확산도를 살펴봅니다. Glaser는 저온저장고 벽의 틈새 응축을 제어하는 간단한 방법을 발전시켰습니다. 저온저장고에 사용되는 대부분의 재료는 모세관이 없기 때문에 벽이 밀폐되어 있고 온도와 증기 압력 차이가 일정하기 때문에 정상 상태 증기 확산이 관련된 유일한 수분 전달 메커니즘으로 남아 있습니다.
따라서 이 방법은 이러한 유형의 외피에 대해 매우 좋은 결과를 제공했습니다. 실제로 저온저장고 벽을 충족하는 조건 중 하나는 건물 외피의 경우 일반적입니다. 일시적인 부하로 인해 기밀성이 보장되지 않습니다. 많은 재료의 모세관 활성, 중력은 무시할 수 없는 등 Glaser 접근법은 간단하다는 측면에서 매력적이었습니다. 북미에서는 1930년대에 수행된 연구를 바탕으로 Glaser 이론과 유사한 방법이 채택되었습니다.
1) 공기 유출로 인한 수분 응결
추운 기후에서 종이 단열재와 연결되어 벽을 통해 공기가 빠져나가면 이슬이 맺히고 서리가 생길 수 있습니다. 순차적으로 반복하고 녹는 서리로 인해 단열재가 손상될 수 있습니다. 단열이 충분한 벽에서는 내부 공기의 이슬점 온도가 단열재의 공기 온도보다 낮습니다. 그러므로 공기 침투로 인한 결로가 내부에서 일어날 수 없습니다. 따라서 벽을 적절하게 설계하면 재료 조립 시 증기 저항을 고려하지 않더라도 공기 침투로 인한 결로가 발생하지 않습니다.
외부 조건이 차가워지면 실내의 건조 공기를 증가시켜 실내 습도를 희석시켜 결로 방지에 효과적이기 때문에 추운 날씨의 기존 습도 수준은 대부분 낮아지므로 결로 방지에 효과적입니다. 실내 습도 수준은 일반적으로 온도와 상대 습도의 조합으로 정의됩니다. 단열 온도가 실내 공기의 이슬점보다 높으면 결로가 발생하지 않습니다.
2. 목표
이 연구의 주요 목적은 벽 조립체로 공기 누출에 대한 건물 내구성에 주목하는 것입니다. 따라서 이 연구의 주요 목적은 건물 내 공기와 습기의 영향으로 인한 문제를 제어하는 것입니다. 공기 흐름 제어가 건물 성능에 중요한 세 가지 주요 이유는 다음과 같습니다.
1) 습기 관리
공기 중의 수증기는 응축으로 인해 외피 내에 쌓일 수 있으며, 심각한 건강, 내구성 및 성능 문제를 일으킬 수 있습니다.
2) 에너지절약
건물 밖으로 새는 공기는 이를 조절하는 데 에너지가 필요한 실외 공기로 대체되어야 합니다. 단열이 잘 된 많은 건물에서 공기 조정 에너지 소비의 약 30~50%는 건물 외피를 통한 공기 누출로 인해 발생합니다. 대류 순환과 바람 세척은 모든 단열 효과를 감소시켜 외피 전체의 에너지 전달을 증가시킵니다.
3) 편안함과 건강
과도한 공기 누출로 인해 발생하는 찬 외풍과 지나치게 건조한 겨울철 공기는 품질에 직접적인 영향을 미치며, 공기 중 음향 전달 제어를 위해서는 적절한 공기 흐름 제어가 필요하며, 외부 및 인접한 건물에서 발생하는 냄새와 가스는 종종 귀찮거나 건강 문제를 유발합니다.
3. 방법론
연구의 이론적 기초는 건축 저널에 게제된 저널 기사 및 조사 보고서에 대한 연구를 기반으로 합니다. 이 연구에서는 벽의 세부 사항과 공기가 벽에 미치는 영향을 분석하고 평가하기 위해 소프트웨어를 사용합니다. 이는 벽과 전체 구조의 공기 및 습기를 분석할 수 있습니다. 이 방법에서는 콘크리트 벽돌 벽을 시뮬레이션하고 그래픽으로 분석하여 공기 누출에 대한 약점을 결정합니다. 이 연구에서는 다층 벽을 분석했습니다. 이 층은 실외-실내 방향으로 나열되었습니다. 벽 내부는 생물학적 인간의 편안함을 지원하는 결로 현상을 촉진하고, 바람에 의해 냉각되는 성장 부분이 실내 공기에 영향을 미칩니다.
1) 재료의 특성
이 연구에서 연구한 벽은 건축에 널리 사용되는 콘크리트블록입니다. 추운 기후에서 외벽에 사용할 수 있는 재료의 특성을 고려하여 얻은 재료입니다. 재료 선택 시 고려된 요소는 부피, 밀도, 다공성, 비열 용량, 열 전도성 및 수증기 확산에 대한 저항성이며 벽 성능 향상에 매우 중요합니다. 재료의 특성은 표1에 명시되어 있습니다.
4. 결과
결과는 공기가 벽에 미치는 영향이 건물에 돌이킬 수 없는 피해를 가져올 수 있음을 보여줍니다. 공기 누출 외에도 외벽 내의 습기 응결(공기 유출)로 인해 건물 외피에 심각한 문제가 발생할 수 있습니다. 여기에는 벽돌과 동의 백화, 벽돌과 돌의 파손, 앵커와 벽돌 타이의 부식, 페인트 벗겨짐, 외부 외관의 고드름, 외장재의 부패, 곰팡이 생성 등이 포함됩니다.
5. 사례 연구
벽의 주요 구조는 콘크리트 벽돌입니다. 기타 재료는 다음과 같습니다. 발포폴리스트렌 단열재, 외장 및 석고 보드로 사용되는 벽돌. 시뮬레이션에서는 콘크리트 벽돌의 전형적인 벽체를 소프트웨어를 통해 분석했습니다. 외부 기후는 한랭 기후를 기준으로 고려되었으며, 내부 기후는 표준 EN15026(보통 수분 부하)을 기준으로 고려되었으며, 계산 기간은 1년입니다.
6. 분석 및 결론
연구에 따면 공기와 수증기의 영향으로 벽에 수분 흡수와 습기가 증가하는 것으로 나타났습니다. 습도가 높아지면 벽은 물론 HVAC 시스템에도 오작동이 발생할 수 있습니다. 공기의 가장 큰 영향은 벽의 층과 벽 사이에서 발생합니다. 예를 들어 재료 수명 감소, 앵커 및 벽돌 타이의 부식, 열 저항 감소, 곰팡이 및 곰팡이 성장의 감소 등이 있을 수 있습니다. 그림에서와 같이 공기의 영향으로 인해 상대 습도가 급격히 증가하고 재료에 대한 수분 흡수도 증가합니다.
증가율은 벽으로부터 27.18cm(콘크리트블록) 거리에서 가장 허용되는 수준인 51.45kg/m³를 넘어 51.8kg/m³에 도달했습니다. 또한 석고 보드의 경우 8.65kg/m³에서 허용 기준의 9배인 74.01kg/m³에 이르렀습니다. 그림에 따르면 단열 범위에서 공기의 영향으로 인해 상대 습도와 수분 흡수가 증가하는 것을 볼 수 있습니다. 이 구간에서는 수분 흡수량이 0.41kg/m³에서 0.49kg/m³에 도달했습니다. 이로 인해 단열 성능이 저하되어 결과적으로 벽체의 오작동이 발생할 수 있습니다.
또한 벽돌 부분에서는 수분 흡수량이 3.34kg/m³에서 116.86kg/m³으로 증가하여 백화 및 벽돌 파괴가 발생하였습니다. 따라서 위의 분석에 따르면 벽의 공기와 습기의 영향으로 인해 재료의 수분 흡수가 증가할 수 있다는 결론을 내릴 수 있습니다. 또한 자재 수명의 감소와 건물 내 곰팡이 및 곰팡이의 증식을 초래하고, 공조 시스템의 오작동으로 인해 건물의 에너지 소비를 증가시킵니다. 따라서 공기 흐름 제어는 습기 손상을 제어하고 에너지 손실을 줄이며 거주자의 편안함과 건강을 보장하는 등 여러 가지 이유로 중요합니다.