단열과 열관류율 - 기구미 노트

 

기출문제

• 2022년 127회 4교시 6번 : 건축공사의 단열재 시공 시 주의사항과 시공부위에 따른 단열공법의 특징에 대하여 설명하시오.
• 2019년 119회 3교시 2번 : 건축공사에서 시공부위별 단열공법과 단열재 선정 및 시공시 유의사항에 대하여 설명하시오.
• 2018년 116회 1교시 9번 : 열관류율
• 2018년 116회 2교시 6번 : 단열재 시공부위에 따른 공법의 종류별 특징과 단열재 재질에 따른 시공 시 유의사항에 대하여 설명하시오.
• 2013년 100회 2교시 5번 : 건축공사에서 단열재의 선정 및 시공시 주의사항에 대하여 설명하시오.
• 2012년 96회 1교시 9번 : 열관류율 및 열전도율
• 2011년 93회 2교시 5번 : 건축물의 단열공사에서 고려하여야 할 사항과단열공법의 종류에 대하여 설명하시오
• 2008년 84회 3교시 4번 : 건축물의 부위별 단열공법을 구분하여 기술하시오
• 2004년 72회 4교시 3번 : 건축공사에 있어서 단열공법 적용시 고려사항과 각 부위(벽체, 바닥, 지붕)별 시공 방법을 기술하시오. 

개요

1. 단열이란 열이 흐르는 물체의 전열저항을 크게 하여 열 흐름을 적게 하는 것을 말하며,
2. 구조체의 열관류율을 작게하는 것을 의미하며 이를 위해서는 재료의 두께를 증가 시키거나 열전도율이 작은 재료를 사용하여야 한다.

 

단열의 목적

1. 에너지 절약
2. 표면 결로의 발생방지
3. 실내열 환경의 개선과 안정

 

단열재 구비조건(적용시 고려사항)

1. 열전도율이 낮을 것
2. 흡수율이 적을 것
3. 비중이 작을 것
4. 내화성이 좋을 것
5. 경제적일 것

단열의 원리

1. 저항형 단열
1. 정지되어 있는 공기가 가장 좋은 단열재
2. 기포성 단열재 역할은 공기를 정지시키기 위한 것
3. 섬유를 겹치게 배열하면 열 흐름에 대한 저항은 최대치 
2. 반사형 단열
1. 복사의 형태로 열이동이 이루어지는 공기층에 유효
2. 방열면과 수열면에 평행으로 나란히 알루미늄 박판을 설치하면 단열효과 좋음
3. 유리면과 같은 약 10mm의 저항형 단열재는 공기층에 알루미늄 박판 넣는것과 비슷한 단열효과
3. 용량형 단열
1. 열용량이 큰 재료를 활용하여 내부 온도 변화를 완화
2. 벽체나 구조체 자체가 열을 흡수 저장
3. 필요시 천천히 방출하여 온도 변동 폭을 줄여 실내환경 유지

단열의 성능표현

1. 열전도율
1. 균질재료의 열전도 능력을 나타내는 특성
2. 열전도율 λ는 단위 길이당 1℃의 온도차가 있을때, 단위시간, 단위면적을 통과하는 열량을 나타내는 단위
3. 단위 : W/mK (1㎉ / m·h·℃ = 0.859W/mK)
2. 열전도비 저항
1. 열전도비 저항 r은 열전도율 λ의 역수
2. 단위 : mK/W (m·h·℃ / ㎉)
3. 열저항(열전도저항)
1. 열저항 R은 벽체의 특정두께에 대한 실제적인 열저항
2. 열전도비저항에 벽체의 두께를 곱하여 산정
3. 단위 : ㎡K/W (㎡·h·℃ / ㎉)
4. 열관류율
1. 다층 벽체에 대하여 전체 벽체 두께에 대한 단열성능을 표현하는 값
2. 열관류율 K는 단위시간, 단위면적에서 내외부의 1℃ 온도차에 대한 벽체의 통과열량
3. K = 1 / Σ열전도저항(R)
4. 단위 : W/㎡K (㎉ / ㎡·h·℃)
5. 열관류저항
1. 열관류저항 Rt는 열관류저항 K의 역수
2. 단위 : ㎡K/W (㎡·h·℃ / ㎉)

 

단열공법의 분류

1. 재료
1. 판형 : 섬유질과 다공질의 단열재 중 암면, 발포폴리스티렌 등을 사용하는 가장 보편적이 단열공법
2. 모포형 : 벽체 시공시 주저 앉기 방지를 위한 띠장이나 클립 설치, 이음에 주의
3. 현장뿜칠형 : 단열재를 시멘트 또는 Binder와 함께 교반, 압력으로 뿜칠하여 단열층 형성
4. 현장발포형 : 발포 원액이 순간적으로 부풀면서 굳어 단열효과 발휘
5. 모르타르형 : 단열모르타르를 소요두께 만큼 바름 시공
2. 시공법
1. 내단열 : 단열의 불연속 부분 발생, 시공이 용이하나 내부 결로 위험 큼
2. 중단열 : 단열층 형성 확인이 어려움
3. 외단열 : 단열의 불연속 때문에 생기는 열교현상(Heat brideg) 및 결로 방지에 가장 효과적
3. 부위별
1. 최하층 바닥단열 : 땅속으로 열손실 방지
2. 벽단열 : 외단열이 가장 유리
3. 지붕단열 : 겨울철 실내 열손실 및 여름철 일사에 의한 열의 유입 방지
   
   

구분	외단열	내단열
구체보보	구조체에 거의 영향을 미치지 않음	구조체가 태양일사의 영향을 받아 열화 영향 우려
열교	열교부분 단열처리 용이	국부 결로 발생 시공 · 미관상 단열처리 곤란
표면결로	벽체의 표면 온도가 높아 결로 발생이 어려움	벽체의 표면 온도가 낮아 결로 발생이 쉬움
내부결로	단열재/외장재 사이에 결로 발생 가능성	단열재 내측에 방습층을 설치하지 않으면 결로 발생
난방부하	축열 시 에너지 소비 큼	국부 난방공간에 유리

부위별 시공방법

1. 최하층 바닥단열
1. 콘크리트 기초벽 단열은 투습저항 좋고 견고한 단열재 사용
2. 기초벽의 단열은 동결선 아래에서 기초의 상부까지 외부에 단열재를 부착
3. 바닥슬래브를 축열체로 이용할 때는 바닥단열을 슬래브 밑에 시공하여 기초 벽의 내부에 연속되게 단열재 시공
4. 기초와 슬래브 모서리는 열교현상 때문에 외단열이 바람직
   
   
   
   
   
2. 벽단열
1. 내력벽을 기준으로 단열재의 위치에 따라 내단열, 중단열, 외단열로 구분
2. 단열은 불연속 되는 곳이 없도록 밀실하게 시공
3. 열교현상과 내부 결로를 방지하기 위해 외단열이 바람직
   
   
   
   
   
3. 지붕단열
1. 슬래브 상부 바닥깔기공법 또는 슬래브 하부에 단열재 부착공법으로 분류
2. 바닥깔기공법은 방수층 위에 단열재 틈새없이 깔고 이음새는 내습성 테이프 시공
3. 단열재 위 누름콘크리트의 균열이 발생하지 않을정도의 강도를 가질 것
4. 부착공법 시공시 단열재 설치 전 인서트, 목심, 등박스 등을 설치, 단열재 훼손 최소화
5. 거푸집 해체시 단열재 손상 주의, 해체 후 훼손부위는 보수용 재료로 보수
   
   
   

 

시공시 주의 사항

1. 단열시공 바당면은 못, 철선, 모르타르등의 돌출물 제거하여 평탄하게 정리
2. 현장절단 시에는 절단기를 사용하여 정교하게 일직선 되도록 절단
3. 단열재 겹침이음시공시 이음새는 서로 어긋나는 곳에 위치
4. 단열재의 이음부는 틈새가 생기지 않도록 접착제, 테이프 사용

연관문제

결로현상 - 열교(Heat bridge) - 단열모르타르 - 열선반사유리

 

참고문헌

• 건축기술지침 / 대한건축학회
• 표준시방서 KCS 41 42 01 단열공사 / 국가건설기준센터
• 건축구조물 단열공법의 분류와 단열계획
• 건축물의 단열설계에 관한연구 / 김종민