저에너지 건물에서 경질 우레탄폼 단열재(우레탄보드)의
라이프 사이클 환경과 경제성 분석(3)
(1) 라이프 사이클 분석
그림 10에서 나타난 바와 같이, 건물 구성요소 라이프 사이클을 통해 다른 단열 해결의 환경적 영향은 10% 편차 내의 모든 지표와 상대적으로 유사합니다. 이것은 경사진 지붕의 환경 성능을 평가할 때, 단 열 재료의 선택에 따라서 이차적으로 중요합니다. 
[전체적인 연구 기간에 대한 상대적 결과(경질 우레탄폼 단열재가 100%인 경우)]
리모델링 지붕의 직접 내재된 영향에서 보면 거의 모든 영향의 범주에서 경질 우레탄폼 단열재(우레탄 보드)의 사용은 좋은 성능을 보여줍니다(그림 11 참조).
[지붕 리모델링 구성 요소에 대한 상대적인 결과(경질 우레탄폼 단열재 사용이 100% 인 경우)]
이것은 주로 경질 우레탄폼 단열재(우레탄보드)의 높은 열 성능에 기인한 것으로, 보조적인 재료 및 경질 우레탄폼 단열재(우레탄보드)의 사용은 그 사용 장소에서 기존의 단열층을 유지 허용한다는 사실에대한 필요성의 감소와 다른 단열재의 사용은 요구하는 열관류율 값(U-Value)을 충족하는 새로운 단열재로서까래 사이의 공간을 채울 필요가 있습니다.
또 다른 관찰은 목섬유(Wood Flbre)의 부정적인 지구 온난화 효과입니다. 나무의 “탄소 싱크(carbon sink)”기능의 해석은 지금까지 독일에서 일반적이었으며 독인 EPDs(Environmental Product Declaration, 환경친화적인 제품 선언) 에서만 이러한 제품을 사용할 수 있었습니다. 그러나 추정은 다른 나라의 전문가와수많은 과학자에 의해 경쟁이 됩니다.
EN 16485, 건설에 사용되는 나무와 나무를 기반으로 하는 제품에 대한 제품 분류 규칙은 생물학적 CO2의고유 제품 속성은 산림 탄소저장 속성이 적용되지 않는 나무 수확 과정을 제공하는 것을 고려 하도록명시합니다(즉, 산림 벌채). 또한 표준은 생물학적 CO2는 오직 일시적으로 “나무에서 추출”되고궁극적으로중립이 되는 생물학적 CO2의 순 균형이 생명의 끝에서 방출된다는 것을 우리에게 상기시켜줍니다.
모든 관련된 임업 과정과 나무의 처리가 탄소에 미치는 영향을 고려한다면, 나무 고유의 GWP(Global Warming Potential, 지구온난화지수)는 마이너스 값을 보이지 않도록 해야 합니다.
(2) 라이프 사이클 비용
[경사 지붕의 보수공사 비용 – 구성 요소]
그림에서 보여주는 바와 같이, 유리섬유는 28%, 암면은 41%, 목모는 54%로 경질 우레탄폼 단열재 (우레탄보드)보다 더 비쌉니다. 낮은 비용에 대한 이유는 LCA 제목에서 언급한 것과 유사합니다.
경질 우레탄폼 단열재(우레탄보드)의 높은 열 성능은 부수적인 보조 재료에 대한 필요성 감소와 기존의 단열층을 제거하지 않아도 됩니다. 전체 라이프 사이클을 살펴보면, 지붕 단열을 개선하기 위한 추가적인 비용(라이프 사이클 비용의 1%)은어떠한 단열재를 사용하던지 절약이 중요한 반면 매우 낮습니다. 전체 건물(32%)의 건설비 및 사용 단계의에너지비용(26%)은 전체 비용을 지배합니다.
[주거용 건물에 대한 라이프 사이클 비용 내역]
(3) PWC 파트 B에 대한 결론:
a) LCA(Life Cycle Assessment, 라이프 사이클 분석) 다시 언급하면, 분석은 건축물에서 모든 단열재는 구성 요소의 라이프 사이클에 매우 유사한 전체 환경성능을 나타나는 것을 보여줍니다. 각 단열재는 서로 다른 “강한”과 “약한” 영향을 미치는 범위 를 가지고있습니다. 이것은 하나의 전체 점수로 병합하는 대신 모든 지표를 명시할 필요성을 강조합니다.
b) LCC(Life Cycle Cost, 라이프 사이클 비용)
경질 우레탄폼 단열재(우레탄보드)는 경사 지붕 리모델링에서 가장 낮은 라이프 사이클 비용을 보여 주었습니다. 다시 언급하면, 모든 생산자가 다른 리모델링 해결책을 제공하면서, 이 결론을 일반화할 수 없습니다. 이것은 단열을 형성하는 추가적인 비용이 라이프 사이클 비용의 일부를 무시할 수 있다 는 것에 주목 할 만합니다.
3) 사례 연구 3: 주거용 건물 – 평면 지붕
BRE 파트 3: 새로운 건물의 따뜻한 평면 데크 지붕 – 특정한 기술 요구 사항의 영향 BRE 연구 파트 3의 경우, 모델화 된 집의 지붕은 0.15W/㎡·K 열관류율 값을 가지는 평평한 지붕으로 아래의그림과 같이 대체되었습니다.
[단열층의 실제 두께 비율을 반영한 평지붕 단열 설계]
그것은 모든 해결에 대해 동일한 것으로 가정하였으나, 건물의 사용 단계에서 에너지소비는 고려되지 않았습니다. 평면 지붕에 사용되는 단열재, 특히 보행성이 있는 곳에서 충분한 압축강도, 보행 특성 그리고 적절한밀도와 같이 추가적인 기계적 특성이 제공되어야합니다. 이것은 특정 재료의 전반적인 환경 성능에 영향을 미칠수 있습니다.
단열 재료의 열전도율 수준과 달성될 수 있는 열관류율 값을 기초로, BRE는 다음과 같이 일반적인 평면 지붕에서디자인 해결책을 제안하였습니다.
|
구분 |
경질 우레탄폼 단열재 |
비드법보온판 |
암면 |
|
밀도(kg/㎥) |
32 |
30 |
130 |
|
열전도율(W/mK) |
0.023 |
0.034 |
0.038 |
|
두께(mm) |
150 |
220 |
255 |
|
지붕 면적(㎡) |
64 |
64 |
64 |
|
무게(kg) |
307 |
422 |
2121 |
(1) LCA(라이프 사이클 분석)
파트1 및 파트2 와는 달리, 평평한 지붕의 분석은 재료에 따라 더 큰 중요한 차이를 나타냅니다.
[평면 지붕 – 영향 분류별 일반적으로 환경에 미치는 영향(지붕 재료와 단열재)]
경질 우레탄폼 단열재(우레탄보드)는 암면(Stone Wool)보다 26% 낮은 GWP를 보였습니다. 경질 우레탄폼 단열재(우레탄보드)의 POCP(광화학오존생성지수, Photochemical Ozone Creation Potential)는 비드법보온판(EPS)보다 낮은 30%, 그리고 AP(Acidification Potential, 산성화지수)57%는 암면보다 낮았습니다. 중요한 차이는 경질 우레탄폼 단열재(우레탄보드)는 재료 강도의 감소에 따라서, 낮은 두께와 낮은 밀도로높은 기계적 성질을 제공할 수 있다는 사실에 의해 설명될 수 있습니다. 실제로, 본 연구에서 분석된 64㎡의평면 지붕은 경질 우레탄폼 단열재(우레탄보드)는 307kg이지만, 그러나 암면은 2121kg 을 요구하였습니다.
(2) LCC(라이프 사이클 비용)
파트 3에 대한 결과는 경질 우레탄폼 단열재(우레탄보드) 150mm를 모든 지역에 사용하는 경우, 다음에 220mm의 비드법보온판(EPS), 그리고 암면은 255mm는 가장 작은 라이프 사이클 비용(-5%)을 가지고 있음을아래의 그림과 같이 보여주었습니다.
[이중벽과 경사 지붕 해결의 LCC(50년 비용 누적)]
(3) BRE 파트 3의 결론
a) LCA(Life Cycle Assessment, 라이프 사이클 분석) 특정한 기계적 특성을 달성할 필요가 있는 경우, 낮은 밀도 및 낮은 두께의 경질 우레탄폼 단열재 (우레탄보드)의 사용은 환경에 상당한 이득으로 이어질 수 있습니다.
b) LCC(Life Cycle Cost, 라이프 사이클 비용) 경질 우레탄폼 단열재(우레탄보드)는 낮은 라이프 사이클 비용을 보였습니다. 차이는 일반화되고 너무 작을 수있습니다.
4) 사례 연구 4: 상업 건물 – 전체 새로운 건설
PWC 파트 A: 새로운 건물에 단열재의 영향 – 새로운 대형 상업 건물 이 건축물은 단열된 스틸 데크 지붕과 샌드위치판넬 벽을 갖춘 2300㎡의 새로운 상업 건물입니다. 열관류율 값은 기후대 사이에 차이가 있지만, 기후 영역별 모든 단열에 대한 해결 방법은 아래 표와 같이 유사합니다. 기능적 동등함은 내면으로 정의하였습니다.
[건물 요소와 기후 영역마다 열관류율 값]
○ 외부 벽
|
구분 |
단열재 |
밀도 |
단열층의 |
스틸 구조의 |
열전도율 |
실제 폭 |
열관류율 |
|
추운 |
경질우레탄 |
40 |
– |
– |
0.022 |
0.130 |
0.170 |
|
암면 |
110 |
– |
– |
0.040 |
0.240 |
0.170 |
|
|
보통 |
경질우레탄 |
40 |
– |
– |
0.022 |
0.130 |
0.170 |
|
암면 |
110 |
– |
– |
0.040 |
0.240 |
0.170 |
|
|
더운 |
경질우레탄 |
40 |
– |
– |
0.022 |
0.100 |
0.230 |
|
암면 |
110 |
– |
– |
0.040 |
0.170 |
0.230 |
○ 평면 지붕
|
구분 |
단열재 |
밀도 |
단열층의 |
스틸 구조의 |
열전도율 |
실제 폭 |
열관류율 |
|
추운 |
경질우레탄 |
32 |
24 |
172 |
0.023 |
0.330 |
0.069 |
|
암면 |
150 |
197 |
185 |
0.040 |
0.570 |
0.069 |
|
|
EPS |
25 |
– |
– |
0.035 |
0.500 |
0.069 |
|
|
보통 |
경질우레탄 |
32 |
10.7 |
126 |
0.023 |
0.145 |
0.155 |
|
암면 |
150 |
86.6 |
141 |
0.040 |
0.250 |
0.156 |
|
|
EPS |
25 |
– |
– |
0.035 |
0.220 |
0.156 |
|
|
더운 |
경질우레탄 |
32 |
9.6 |
126 |
0.023 |
0.130 |
0.173 |
|
암면 |
150 |
76.2 |
141 |
0.040 |
0.220 |
0.177 |
|
|
EPS |
25 |
– |
– |
0.035 |
0.195 |
0.175 |
[전체 건물의 전체 연구 기간에 상대 지수(100%에서 가상적 W-PU, R-PU)]