-------------------------------------------------                        ⓑ 분수의 아래위에 모두 mk 를 곱하면
ⓒ 분수가 약분되면서 계산이 쉬워진다.
ⓓ 단위는 결국 W/㎡k 으로 나타내진다.
        다. 열저항(R값)이란?

열저항은 1÷열관류율이다. 즉, 열관류율의 역수인 것이다.

그러므로 계산은 두께÷열전도율 하면 된다.  단위는 ㎡k/W 이며 R값이라고도 한다.

이 값은 열관류율의 역산이기 때문에 숫자가 클수록 성능이 높다.

복합재료의 열관류율은 각각 재료의 열관류율의 합산을 하면 안된다.(매우 중요)

열저항의 합계를 구한 후에 역수를 구하는 것이다.

계산을 해보자 콘크리트 20cm (1.73 W/mk)에 비드법1호 단열재 10cm (0.034 W/mk)로 이루어진 벽의 열관류율을 구하면 다음과 같다.

ⓐ 콘크리트의 열저항 = 0.2/1.73 = 0.116

ⓑ 단열재의 열저항 = 0.1/0.034 = 2.94

ⓒ 열저항의 합계 = 0.116 + 2.94 = 3.056 ㎡k/W

ⓓ 전체 열관류율 = 1/3.056 = 0.327 W/㎡k 인 것이다.

PHI에 의하면 패시브주택의 외벽 열관류율은 0.15 W/㎡k 이하로 되어있다.

그럼 이 열관류율을 단지 단열재만으로 달성하려면 비드법1호 단열재 기준으로 두께가 얼마가 되어야 할까?

열전도율÷두께=열관류율 이므로, 열전도율÷열관류율=두께 가 된다.

그러므로 외벽의 열관류율이 0.15 W/㎡k이 되기 위해서는 0.034÷0.15 = 0.226 미터가 나온다.

즉, 비드법1호 단열재 226mm를 설치해야 나오는 만족할 수 있는 것이다.

단열재를 제외한 콘크리트 등 재료의 열전도율은 높기 때문에 전체 벽체의 열관류율 숫자에 큰 도움이 되지 않는다. 그러므로 열관류율을 약산할 때 단열재만으로 계산하는 것이 계획설계단계에서 하는 가장 빠른 방법이다.

마. 마지막으로 표면열전달저항이라는 것을 알아야 한다.

벽체에서 열이 전달되는 순서를 그림으로 표현하면 표면 열전달저항을 그나마 이해하기 쉽다.

    

즉, 실내의 열은 (1)벽을 뚫고 들어가서 (2)벽을 통과해서 (3)벽을 다시 뚫고 나가야 한다. (겨울기준) 여기서 1과 3에서 저항이 생긴다.

1번이 실내표면열전달저항이고, 3번이 외표면열전달저항이다. 다시말하면 벽체구성의 처음과 끝에서 열을 전달하려는 힘에 대한 저항력이 있다는 이야기이다.

물체표면에 가까이 있는 공기는 열저항 요소로 작용하기 때문이다.(이는 대류열저항과 복사열저항의 합으로 표현되나 너무 깊은 설명은 피하였다)

이 표면열전달저항의 수치에 대해서는 "건축물의 에너지 절약설계규정"에 나와 있다. 사실 이 "건축물의 에너지 절약설계규정"만 통독해도 건축물의 에너지에 대해서는 어느정도 이해할 수 있다. (우리나라의 법도 잘 만들어져 있다는 이야기이다.)

그래서 벽체의 전체 열관류율을 구할 때는 이 실내,외표면열전달저항을 꼭 넣어야 한다. (프로그램으로 에너지해석을 할 때도 누락되면 계산이 오류가 난다.)

외벽에 대한 이 규칙내의 내용은 다음과 같다.

** 표면열전달저항 [단위:㎡·K/W]

※ [별표 5] 열관류율 계산 시 적용되는 실내 및 실외측 표면 열전달저항

쉽게 설명하자면 열이 벽을 뚫고 들어가는 것보다 벽에서 빠져나오는 것이 훨씬 쉽다고 이해될 수 있다.

   

[기준 별표5] 열관류율 계산시 적용되는 중공층의 열저항

 

공기의 열전도율은 알려진대로 매우 성능이 좋다. (0.025W/mk) 웬만한 단열재 보다도 더 좋다.

 

가끔 외장재와 단열재사이의 공기층이 단열 역할을 할 수 있는가? 에 대한 질문은 받는데.. 결론적으로 말하자면 전혀 단열재 역할을 하지 못한다. 이유는 공기가 유동적이기 때문이다.

 

공기는 기본적으로 밀폐되어져 있어야 단열성능을 갖는다. 그러므로 건축물에 있어서 완전밀폐란 존재할 수 없기 때문에 복층유리사이의 공기층 등을 제외하고는 단열성을 전혀 갖지 못한다고 생각하면 된다.

상기 기준 표에 의하면 현장시공에 있어서 1cm 이상의 공기층의 경우 두께에 상관없이 열저항이 0.086 ㎡k/W 로 되어져 있다. 이를 열관류율로 변환하면 11.62 W/㎡k 이기 때문에 단열성은 무시해도 될 정도이다.

 

   열전도, 관류, 저항을 더 쉽게 설명해 놓은 글이 있다면 적극 추천해 주시길 바란다. 건축분야의 노벨상이라는 프리츠커상은 그런 분께 드려야 한다고 생각한다.
        ** 에너지관리공단에서 제공한 열관류율 계산프로그램과 별개로 협회 인증 또는 에너지해석을 위한 벽체의 열관류율의 계산은 아래 링크의 프로그램을 활용하시기 바란다. 이 프로그램은  KS와 DIN을 혼용하여 만들었으며, 특히 중간부재의 열교를 검토할 수 있도록 만들었다. 그러므로 프로그램의 결과를 에너지절약설계기준의 열관류율로 사용할 수는 없다.

협회 열관류율계산 프로그램  ->  http://www.phiko.kr/u_calc/phiko_u_calc.php