열의 성질
단열: 건물외피와 주위환경 간의 열류를 차단하는 역할
•저항형
•반사형
•용량형 시간의 함수로
써 사용
저항형 단열재:
열전도를 적게하는 재료
다공질, 밀도가 낮은 것이 대부분
움직이지 않는 공극, 공기층이 중요
반사형 단열재:
열방사에 대해 낮은 방사율을 가지는 재료
중공벽, 다락, 마루와 같이 복사 열전달량이 많은 곳에서 유효
알미늄 포일을 사용한 경우의 열 콘덕턴스(Heat Conductance) 보통벽 : C = 5.56
Al 포일 1장 : C = 2.86 Al 포일 2장 : C = 1.61
) C /
( w m
2
) C /
( w m
2 ) C /
( w m
2
용량형 단열재:
열전달을 지연
축열성능으로 표현 (저항형, 반사형-단열성능으로 표현)
타임 랙과 디크리먼트 팩트
. 용량형 단열
. 타임렉( Time-lag) : 시간지연
• 공기의 열전도율은 매우 작음
• 공기에는 전도 이외에 대류와 복사에 의한 열전달이 발생
• 공기층에는 공간이 좁아 대류발생이 어려워 열저항이 커짐
<공기층의 단열효과>
[공기층의 열저항]
열전도 열전도
벽 열복사
공기층
벽
단열재 ( Thermal Insulation )
열이 통과하기 힘든 재료로, 일반적으로 열전도율 λ 가 작은 재료
• 동판의 열전도율 320 kcal/mh℃
• 공기의 열전도율 0.02 kcal/mh℃
• 단열재의 열전도율 0.03~0.1 kcal/mh℃
[ 단열재의 종류 ]
• 충진재 : 유리면(glass wool), 암면(Rock wool) 등
• 판형재 : 발포 스치로폴, 탄화 코르크판, 암면판넬 등
• 반사재 : 알루미늄 호일 등을 공기층의 한면 또는 양면에 붙여서 복사열의 반사성을 이용하는 것
<단열재의 단열작용>
단열재의 기포가 작기 때문에 대류는 일어 나지 않고 복사도 작은 기포를 통과하는 동안에 무시할 수 있을 만큼 작아져 결국, 공기의 열전도와 재료의 열전도에 의해 열전달이 생김.
단열재는 흡습성이 없는 것이 바람직하다.
물은 공기 λ 의 약 25배 임.
[단열재 안에서 열전달]
. 공기가 기포의 형태로 포함되어 있음
<단열재 종류별 밀도와 열전도율>
건물부위별 단열설계
단열시공
• 단열효과 : 에너지 절약 / 환경개선 / 결로방지
[내단열] [중간단열] [외단열]
- 외단열의 경우 중단열과 비교 했을 때 실내공간의 효율성이 높고, 열교(Thermal bridge)현 상 차단
- 내단열과 외단열에서 내단열
은 결로가 발생할 수 있지만,
외단열은 결로발생 차단
외단열과 내단열
(난방의 경우)
외단열에서는 초기의 발생열이 구조체에 축열(蓄熱 )되므로 실 온상승은 느리지만 난방을 정 지한 뒤에도 실내는 잘 식지 않 는다. 결로방지에 유리하다.
내단열에서는 초기발생에 의하
여 빠르게 실온이 상승하며 난
방을 멈춘후에도 빠르게 하강한
다.
■열교: 높은 열전도율로 인하여 구조체의 전 체 단열값을 낮추게 하는 구조체의 일부분
결로위험
■얼룩무늬현상: 천장에서 먼지나 티끌이 무늬
를 이루어 천장 속에 감추어진 구조체의 형상
이 나타나는 현상
■단열기준: K값
단열재의 최소 두께를 지역별로 제시
단열 국내현황
건 축 물 의 열 손 실 방 지
부 위 별 단 열 기 준
에 너 지 절 약 설 계 기 준
건축물의 열손실방지 건축법 23조 4
단열재 두께 규정(79년)
열관류율 제한 규정(79년)
3개지역 구분(79년) 건축물의 열손실방지
건축법 59조(92년)
건축물의 설비등에 관한 규칙 (92년)
열관류율 요구치 20%이상 강화 (01년)
건축물의 에너지절약계획서 제출(85년)
공동주택, 업무시설, 숙박시설, 병원, 목욕장, 수영장 적용
공동주택 난방부하 상한치 규정고시(86년) 판매시설 용도 건축물을 대상으로 추가(86년)
창호의 열관류율 요구치 강화 (08년)
공동주택 에너지절약설계기준 개정고시(99년)
에너지절약설계기준 통합고시(01년) 에너지절약설계기준 통합고시 개정(07년)
건물외피와 관련된 국내 기준
Roofs Outer walls Groundfloors Windows
Austria 0.2-0.3 0.3-0.4 0.4-0.5 1.0-1.5
Flanders-Belgium 0.4-0.5 0.5-0.6 0.6 1.5-2.5
Denmark 0.1-0.2 0.2-0.3 0.1-0.2 1.5-2.5
Finland 0.1-0.2 0.2-0.3 0.2-0.3 1.5-2.0
France 0.2-0.3 0.4-0.5 0.3-0.4 1.5-2.5
Germany 0.2-0.3 0.5-0.6 0.4-0.5 1.0-1.5
Italy 0.3-0.4 0.4-0.5 0.4-0.5 2.5-3.5
Norway 0.1-0.2 0.2-0.3 0.1-0.2 1.0-1.5
Portugal 0.6 0.6 0.6 2.0-3.0
Russian Federation 0.1-0.4 0.1-0.2 0.1-0.4 1.5-3.5
Spain 0.6 0.6 0.6 2.5-3.5
Sweden 0.1-0.2 0.1-0.2 0.1-0.2 1.0-1.5
Switzerland 0.3-0.4 0.3-0.4 0.6 1-1.5
UK 0.1-0.2 0.3-0.4 0.2-0.3 1.5-2.5
Netherlands 0.2-0.3 0.2-0.4 0.2-0.3 1.5-2.5
USA 0.15-0.19 0.36-0.45 0.19-0.27 2.2-2.9
Japan 0.24-0.37 0.53-0.75 0.34-0.37 2.33-6.51
Korea 0.29-0.41 0.47-0.64 0.35-0.58 3.0-4.2
- 북유럽 국가의 경우 지붕의 열관류율을 0.1~0.2W/㎡K수준까지 낮추고 있으며, 외벽의 경우에도 0.2~0.3W/㎡K의 수준임
- 상대적으로 우리나라는 기후지역과 비교해볼 때 단열기준이 낮은 수준을 나타내고 특히 창호의 경우 가장 큰 차이를 보임
건물외피 성능 기준의 국내외 가이드 라인
유럽 연합국가의 창 면적비 20%, 92㎡의 주거용 건물에 대한 열손실 계수[단위: W/K]
0.19
0.22
0.25
0.30 0.44
0.31 0.28
0.40
0.68 0.67
0.50
0.46 0.38
0.58 0.33
0.28
동경지역 : 0.70 서울지역 : 0.63
2001년~2003년 조사된 유럽 각국과 일본, 우리나라의 수도에 위치한 지역의 부위별 단열기준으로 창면적비 20%, 92㎡의 주거용 건물에 대한 열성능 기준을 나타냄
부위별 단열기준과 동일하게 노르웨이가 가장 낮은 0.19W/K를
나타냄
우리나라는 0.63W/K로 남유럽국가의 단열수준인 0.5~0.68W/K의 범위에 있는 것으로
나타나 단열기준이 상대적으로 낮은 수준
덴마크, 핀란드, 아일랜드, 리투아니아, 스웨덴과 같은 북유럽
국가에서는 0.2~0.3W/K 수준
국내외 주거용 건물외피의 열성능
• 전도, 대류 및 복사에 의한 열흐름을 차단하는
심재(core material)를 둘러싸고 있는 외피재(barrier film)에 의해 진공상태를 유지하는 단열재
적요
진공단열판넬성능 기존단열기준
(중부)
진공단열 판넬성능 열관류율
(kcal/㎡hr℃) 0.40 0.059
성능비교 6.8배
진공단열패널
기존단열기준과 진공단열패널의 열관류율 비교
• 기존 단열재에 비해 초경량으로 설계되어 구조적 안정성을 지니며 무독성으로 친환경 소재임
• 내열성, 내구성, 초단열성 제품임
0 10 20 30 40 50 60 70
에어로젤 PU폼 실리카 미내랄울파이버글라 스 펄라이트 칼슘실리게이트
국내에서 일반적으로 사용하는 단열재
초단열재(에어로젤)
기존단열기준과 진공단열패널의 열관류율 비교 기존 단열재와 에어로졸로 시공한 배관 단열
퍼라이트 50mm+AL 에어로졸 6mm+AL W/m2K
투명단열재 공기층
벽체구조
-10℃
+20℃
• 학생기숙사, Univ, of Strathelyhde, Glasgow
• 투명단열재(61㎡, PC허니콥 타입, 두께 10cm) - 에너지 절감량 : 일반건물 대비 약 40% 절감 - 벽 전체의 열관류율(일사배제) : 0.6W/㎡K
투과단열 복합구조 시스템의 원리 및 특징
투과단열 복합구조 시스템
구분 서울
Mass 투과형 단열재(TI)
난방
소비량 13,327 11,088
절감량 2,239
절감율(%) 16.8
냉방
소비량 491 501
절감량 10(+)
절감율(%) 2.0(+)
합계
소비량 13,818 11,589
절감량 2,229
절감율(%) 16.1
투과형 단열제 사용시 에너지 절감율
단위 : kWh• 기존의 건물외피를 통한 열손실방지라는 열차단적 기술 뿐만 아니라 열취득을 동시에 고려할 수 있는 건물외피의
복합단열구조 시스템
• 투광성과 단열성을 가진 재료를 접목하여 투과된 빛을 열로 전환시켜 건물의 난방부하 절감을 위해 사용할 수 있는 기술
• 건물유리, 벽체, 태양열 집열판에 설치
