출처: https://mcrma.co.uk/?s=PROFILED+METAL+ROOFING+DESIGN+GUIDE
http://www.mcrma.co.uk/pdf/mcrma_t14.pdf
5. 적외선 온도 기록법
승인된 문서 L2의 요건을 준수한다는 것을 입증하는 한 가지 방법은 적외선 열화상 검사를 통해 단열재가
‘전체 가시적인 외피에 대해 합리적으로 연속적’이라는 증거를 제출하는 것입니다.
그러나 ‘합리적으로 연속적’이라는 것이 얼마나 완전한지는 분명하지 않으며, 이것은 한계에 대한 논쟁의
근거가 될 수 있습니다. 또한 적외선 측정은 통제된 조건에서 수행되고 신중하게 분석되더라도 금속 외장
시스템(홑강판 및 샌드위치패널) 및 건물에 익숙한 숙련된 작업자의 주관적인 해석이 필요한 복잡한 과정
입니다.
이 절에서는 금속 벽 또는 지붕이 있는 건물의 적외선 조사를 수행하고 해석하는 방법에 대해 설명합니다.
1) 열 이미지(Thermal imaging)
적외선 열화상 측정에 사용되는 장비는 물체로부터 열방사를 측정하고 모니터에 이미지를 구성합니다.
이 이미지는 흑백으로 표시될 수 있으며, 밝기가 방사 강도에 비례하거나 인위적인 색상이 명암으로 구분
될 수 있습니다. 임의의 물체에 의해 방출되는 방사선은 다음에 따라 달라집니다.
a) 표면의 온도
b) 표면의 방사율
방사율은 표면의 질감에 따라 달라지는 매개변수입니다. 일반적인 건축 자재에 대한 방사율은 아래와 같습
니다.
[일반적인 건축 자재의 방사율]
모든 자재의 방사율이 비슷한 경우, 적외선 이미지는 표면 온도를 나타내는 것으로 해석할 수 있습니다.
그러나 금속 표면의 낮은 방사율은 실제 온도는 비슷하지만, 주변 환경보다 더 차갑게 보일 것이라는 것을
의미합니다.
추가적인 문제는 열방사의 반사로 인해 발생합니다. 표면의 반사율은 방사율 값을 하나에서 뺀 것과 같기
때문에, 금속 표면은 측정을 수행하는 사람의 온도, 실내 조명 또는 배경에 장비 등에 의해 매우 민감합니
다.
원칙적으로 열화상을 사용하여 표면 온도의 정량적 측정치를 얻을 수 있으며, 이는 4장에 설명된 방법을
사용하여 계산된 온도와 비교할 수 있습니다. 그러나 실제로 위에서 설명한 요인으로 인해 내부 표면에
내부 온도 분포의 패턴 간에 정성적 일치 이상의 것을 얻기가 어렵습니다. 이러한 어려움은 적외선 조사에
사용 가능한 표준인 BS EN 13187: 건물의 열 성능–건물 외피의 열적 불규칙성의 정성적 검출– 적외선
방식에 반영되었습니다. 즉 열화상 측정 검사를 사용하여 열관류율 값을 측정하거나 열교의 영향을 정량화
할 수 없습니다.
주변 환경에 비해 표면 온도가 낮은 것으로 보이는 건물 내부의 열화상은 다음과 같은 원인으로 발생할 수
있습니다.
a) 저 방사율 재료: 이것은 일반적으로 시각적으로 식별될 수 있고 분석에 포함된 보정 요소입니다.
b) 재료의 존재 또는 단열재의 누락으로 인해 열교로 발생된 부품을 통한 증가된 열 흐름
c) 단열재의 열전도율을 증가시키는 습기에 의한 열 흐름의 증가
d) 표면으로부터 수분 증발
e) 찬 공기 침투로 인한 표면의 냉각
열화상 외관은 이러한 문제들 중 어떤 것이 추운 지역의 원인일 수 있는지에 대한 지침을 줄 수 있습니다.
예를 들어 누락된 단열재 또는 열교는 가장자리가 명확하게 차가운 부분을 보이며, 습식 단열재는 널리
퍼진 추위 지역을 제공하며, 공기 침투는 특징적으로 ‘깃털’ 모양을 갖습니다.
건물을 외부에서 측정할 때 요인 b)와 c)의 영향은 주변 지역에 비해 국부적으로 외부 표면 온도를 상승시
키는 것입니다. 그러나 태양, 바람 및 비의 영향으로 열 패턴이 흐려지는 경향이 있으므로, 외부 측정은
내부 측정보다 훨씬 덜 민감합니다.
2) 측정 조건
열화상 측정에 대한 자세한 지침은 중요한 측정에 필요한 조건을 설명하는 BRE 지침 13 및 Energy Efficie
-ncy Office Best Practice 보고서 14에 제시되어 있습니다. 열 이미지 측정 전과 측정 동안에 노출된 건
물의 열 조건은 매우 중요합니다. 외부의 기후 간섭을 최소화하고 열 해상도를 극대화하려면, 가능한 건물
내부에서 실시 되어야합니다. 일반적으로 다음 조건을 충족해야합니다. 그러나 성공적인 측정을 위한 조건
은 매우 제한적이라는 것을 알 수 있습니다.
□ 일반적인 벽돌 건물의 경우, 내부와 외부의 온도 차이 수치는 적어도 3/U 이어야하며, 여기서 U는 측정
전 적어도 24시간 동안, 그리고 측정 기간 동안 측정한 벽 또는 지붕의 열관류율 값으로, 따라서 열관류율
값 U=0.35(W/m²·K)의 벽에서는 적어도 8.5℃의 온도 차이가 필요합니다. 이 시간은 온도 변화에 보다
신속하게 반응하는 경량의 금속 구조의 경우 12시간으로 완화할 수 있습니다.
□ 외부 공기 온도 변화는 작아야하며, 내부 공기 온도는 ±2℃ 이상 변하지 않아야합니다.
□ 측정 전 최소 12시간 그리고 측정 중인 건물 표면은 결과에 영향을 미칠 정도로 햇빛에 과도하게 노출되
지 않아야 합니다. 가장 좋은 조건은 주로 춥고 흐린 날이 좋습니다.
□ 외부 표면은 눈에 띄게 너무 젖지 않아야 합니다.
□ 공기 누설을 시각화하기 위해, 내부 압력은 외부보다 적어도 10Pa 낮아야합니다.
3) 예제
BRE는 East Kilbride의 PASSYS 테스트 셀을 사용하여 여러 금속 피복 시스템에 대한 일련의 테스트를
수행했습니다. 이것은 잘 단열되고, 기밀하며, 한쪽 면에 2.7m 구멍이 있는 용접된 강철 박스입니다.
각 외장 시스템은 가열된 테스트 셀에 봉인되었고, 온도가 안정화 된 후, 외장 상세에 대한 적외선 측정이
수행되었습니다. 이것은 외장 시스템의 성능을 평가하기 위한, 그러한 측정의 적합성을 평가하는데 사용
되었습니다.
[BRE에서 시험 중인 외장 패널]
측정 동안에 다양한 밀봉 방법을 조사하고, 기본 시스템을 시험한 후, 셀은 공기 침투의 영향을 조사하기
위해 감압시켰습니다. 그런 다음 측정된 단열 영역을 제거하여, 측정이 이러한 ‘결함’을 얼마나 잘 나타내
는지 조사했습니다.
아래의 그림은 적외선 측정에서 얻을 수 있는 정보의 유형을 보여줍니다.
[‘표준’ 조인트와 실(seals)이 있는 이중 스킨 구조]
하부 주변 내부 충진재를 통한 공기 누출은 바닥 레일을 냉각시켜 표면 온도를 19.9℃에서 15.1℃로 낮춥
니다.
[공기 흐름을 감소시키는 실(seals)이
개선된 이중 스킨 구조로 표면 온도 18.5℃로 상승]
[이중 스킨 구조]
100×150mm의 단열재 부분을 제거하면 주변 지역보다 약 1.5~2.0℃ 차가운 부분이 표시됩니다.
개구부 문을 통해 시험실로 유입되는 차가운 공기의 순환으로 점선(중앙 수평 레일을 나타냄) 아래에 일반
적으로 더 차가운 지역이 있습니다.
[이중 스킨 구조]
300×100mm 단열재를 제거하면 추운 지역이 확실하게 표시됩니다. 제거된 단열재를 나타내는 어두운
영역에 인접한 밝은 노란색 영역과 중안 레일의 빨간색 영역은 검사 램프의 반사로 발생합니다.
4) 적외선 측정의 요약
(1) 건물 외피에 대한 적외선 측정은 내부에서 수행되어야하며 이상적으로는 평온하고 건조하며 춥고 흐른
조건을 요구합니다. 따라서 조건이 적합하기 전에 상당한 지연이 있을 수 있습니다. 외부 측정을 위한
조건은 훨씬 더 제한적입니다.
(2) 측정을 성공하려면, 측정 전에 적어도 12시간 동안 건물을 가열해야하며, 햇빛이 없고 표면에 빗물이
없어야합니다.
(3) 적절한 조건을 고려하면, 적외선 측정은 열교, 공기 누출과 누락 또는 습식 단열에 대한 유용한 질적
정보를 제공할 수 있습니다.
(4) 다른 건축 자재보다 방사율이 낮은 금속 구성품이 존재하면 주의 깊은 해석이 필요한 혼란스러운 결과를
초래할 수 있습니다.
(5) 적외선 측정의 해석은 주관적이며, 금속 외장 시스템에 대한 지식을 갖춘 숙련된 사람이 필요합니다.
이것은 명백한 결함이 중요한지 아닌지에 대한 논쟁을 초래할 수 있습니다.
(6) 위에 요약한 연관된 문제와 모호성을 가진 열화상에 의존하기 보다는 만족스러운 설계 및 설치를 입증
하는 것이 바람직합니다.
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