에너지 효율적인 건물 개보수방법(2)
출처: http://insulationmanufacturers.org.uk/wp-content/uploads/2013/03/BRUFMA-Retrofit-doc.pdf
2. 이중 벽 단열
전통적인 이중 벽 구조를 가진 건물은 단열재로 공간을 채워 단열 성능을 향상시킬 수 있는 가장 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 이중 벽 공간에 이미 단열재를 설치하였지만 습기 침투나 침전이 발생하는 경우, 단열재를 제거하고 더 적합한 단열재로 교체하는 것이 가능할 수 있습니다.
일반적으로 이중 벽 단열재의 설치는 자격이 있는 설치자에 의한 현장 검사 또는 적용 전문가가 벽의 적합성을 평가하고 작업을 계획해야합니다. 실제 설치는 외부 벽에 구멍을 뚫고 단열재를 주입하는 방법입니다. 미네랄울 섬유 및 폴리스티렌 알갱이는 공간 안으로 불어 넣을 수 있습니다.
폴리우레탄 단열재의 경우 두 개의 반응성 액체가 혼합되고, 결과물인 우레탄폼이 공간으로 주입되어 발포하여 우수한 접착력과 구조적 특성을 갖는 경질의 저밀도 발포체를 형성합니다. 발포된 경질 우레탄폼은 내부와 외부 벽을 함께 결합하여 벽에서 발생하는 문제를 제거합니다.
1) 단열 성능
아래 표는 종래 이중 벽에서 단열재 두께가 50mm인 다양한 단열재를 설치하여 얻을 수 있는 단열 성능을 비교한 것입니다. U-값이 낮을수록 단열 성능이 향상됩니다.
[이중 벽에서 U-값의 개선 가능성]
명확하게 중요한 개선을 달성할 수 있으며, 건물 열손실의 상당 부분이 벽을 통과하기 때문에 이중벽 단열재의 설치는 난방 비용을 획기적으로 줄일 수 있습니다. 폴리우레탄폼 단열재는 모든 단열 방법에서 최적의 성능을 제공합니다.
[이중벽 안으로 PUR 발포 시스템으로 주입]
2) 주입 폴리우레탄 단열시스템의 장점과 특징
① 실제적으로 전체 공간의 단열로 최고의 단열 성능을 제공합니다.
② 단열의 연속성을 보장하고 침전되지 않습니다.
③ 일정한 단열 성능으로 50년을 초과하는 수명을 제공합니다.
④ 수분 침투의 위험을 제거합니다.
⑤ 습기 침투에 저항합니다.
⑥ 벽의 안정화를 제공하며, 특히 벽 사이 결합에 유용합니다.
⑦ 영국 표준 규격과 설치를 실행 규범을 가지고 있습니다.
⑧ 거주자 및 기타 다른 작업 활동에 지장을 주지 않으면서 유경험자가 설치합니다.
⑨ 비 섬유질이며 해충이 없습니다.
⑩ 지리적 제한이 없습니다.
3) 일부 추가 포인트
이중 벽 단열에 사용되는 미네랄울 섬유단열재는 벽에 단열이 되지 않은 채 남겨두어, 단열은 장착에 영향을 받을 수 있습니다. 또한 수분 흡수로 열 성능을 저하시킵니다. 미네랄울 섬유 단열재의 부피에 따른 수분 함량 1% 변화는 열 성능을 75%에서 105%까지 줄일 수 있습니다. 우레아 포름알데히드 단열재의 사용은 친수성이기 때문에 영국 기준에 따라 바람과 비가 최소한으로 내리는 지역으로 제한됩니다. 이중 벽 단열재를 설치하는 계약자는 완전한 자격을 갖추고 있고, 영국 표준에 따라 작업하고 BBA 승인 시스템 사용해야합니다.
참고(BBA 시스템): http://www.bbainspectionservices.co.uk/installers/
4) 사례 연구(Kirkgate House, Rydecroft)
에딘버러의 고층 아파트인 Kirkgate House에서 폴리우레탄 이중벽 단열재를 사용하여 1990년 건물 개조 공사에 따른 건물 에너지효율의 대폭적인 개선 및 난방 요금의 현저한 감소에 크게 기여했습니다. 이 건물은 거주자에게 따뜻하고 경제적이며 구조적으로 편안한 숙소를 제공합니다.
[PUR 이중벽 단열재를 사용하여 개장된 Rydecroft 고층 건물]
Kirkgate House는 외부 코팅이 있는 100mm 두께의 외부 벽돌과 내부 75mm 내부 블록과 75mm 공간이 있는 블록과 벽돌로 구성된 8개의 유사한 건물 중 하나입니다. 측면 벽에는 표면 벽돌 쌓기와 180mm 두께로 공간을 충진한 패널이 있습니다. 거실 창 아래에는 경량 패널이 있습니다. 창문은 목재 틀에 단일 유리로 덮여있었습니다.
컨설턴트의 보고서는 건물의 보온성이 불량하고 구조적인 문제가 제기되었으며 노출된 지역의 고층 건물에서 자주 발생하는 물 침투 문제를 확인했습니다. 벽돌에 대한 완벽한 외장시스템은 열악한 단열 문제에 대한 해결책으로 고려되었지만 매우 비싼 비용이 예측되었습니다. 추가적인 평가 후, 폴리우레탄 이중 벽 단열재가 바람직한 방법으로 확인되었습니다.
5) 개선
벽은 폴리우레탄폼단열재를 180mm와 75mm 이중 벽에 주입하여 단열과 동시에 벽돌 쌓기를 안정화시켰습니다. 거실 창 아래의 패널은 폴리우레탄폼 단열재 30mm를 결합하는 새로운 목재 프레임 알루미늄 패널로 교체되었습니다. 통풍구는 기존의 단열 유리창을 이중 창 U-PVC로 교체되었습니다.
건물의 일부를 알루미늄 후레싱 및 미네랄울 단열재로 처리하여 열교를 최소화했습니다. 추가적으로 건물의 손상된 슬래브 가장자리, 벽돌 쌓기 및 콘크리트 창틀을 안정화시키기 위해 수리용 혼합물로 처리한 다음 발수 처리된 석조물 코팅으로 처리했습니다.
6) 비용 및 이점
아래의 표는 재설계 비용을 나타냅니다. 그림에서 보듯이, 폴리우레탄폼 이중 벽 단열재는 프로젝트 전체 비용의 단지 12%만을 차지하지만, 폴리우레탄폼 단열재의 사용은 건물의 열손실을 줄이고 구조의 완전성을 높이는데 큰 기여를 하였습니다.
[재설계 비용]
[개별적인 열손실 감소]
이 프로젝트는 전체적으로 중앙난방시설의 난방 비용을 줄이고 열손실율을 165에서 98W/℃, CO2 배출량을 7.6에서 5.8톤/년으로 줄였습니다.
7) 결과
이와 비슷한 높은 블록 개보수에 대해 다음과 같은 데이터가 산출되었습니다. 개보수 완료 후 2년을 확인한 결과는 아래와 같습니다.
① 국가주택에너지등급(National Home Energy Rating, NHER) 등급은 개별 아파트의 경우 7점에서 8~9점 이상으로 증가했습니다.
[참고] NHER: http://www.resnet.us/standards/RESNET_Mortgage_Industry_National_HERS_Standards.pdf
② 세입자 전기와 가스 요금은 22.5% 감소했습니다.
③ 이것은 이산화탄소 배출량을 동등하게 감소시킬 수 있습니다.
④ 15~16개 고층 건물이 유사하게 개조되어 비용을 절약했습니다.