2.열에 관한 지식과 건기온새 - 중요

열에 관한 지식과 건기온새

1. 단열재
▪ 단열재는 보온이나 차열을 위해서 이용하는 재료입니다.

열을 전도율이 낮은 유리 섬유, 펄프, 발포 플라스틱 등을 이용합니다.

　  전도열을 차단하는 것이 일반적으로 말하는 단열재 입니다.

두께가 필요합니다.

▪ 복사열을 차단하는 것이 차열재입니다.

2. 건기온새는 단열재인가 차열재인가?

▪ 건기온새를 외벽, 지붕에 도포하면 여름에 실내가 놀라울 정도 시원합니다.

이것은 태양의 복사열을 반사하는 차열효과입니다.

내장재로서 도포하면 난방의 열을 누출시키지 않기 때문에 겨울에는 따뜻한 실내 공간이 됩니다. 결로의 발생량도 큰 폭으로 억제하는 것이 가능합니다.

　 도장한 표면온도가 ±100℃가 되어도 손을 댈 수 있습니다. 

단열재의 목적은 겨울의 추위, 여름의 더위를 막아 결로를 멈추는 것입니다. 

1mm 도 안되는 도막으로 종래의 단열재 이상의  효과를 발휘할 수 있기 때문에 건기온새는 도포식 단열재라 부릅니다.

축열(열을 머금는 기능)을 하지 않고, 단열의 목적을 충분히 발휘하는 것입니다.

 

3.결로

▪ 결로가 발생한 창 주위가 검어지고 있는 것이 보입니다. 

검은 것은 흑곰팡이 입니다.

곰팡이 균은 공기 중에 부유하면서 건강에 해를 끼치는데, 곰팡이를 먹는 작은 진드기는 더 성질이 나쁘고, 그 작은 진드기를 먹는 큰 진드기는 인간을 물고 찌릅니다. 

진드기의 배설물이나 시체로부터 알레르기 반응을 일으키는 사람도 적지 않고, 진균도 발생합니다. 결로의 안은 균의 소굴입니다. 

건강한 주거환경을 만들려면 결로를 막는 것이 매우 중요합니다.

 

▪ 결로는 공기가 이슬점 온도 이하가 되면 생깁니다.

 

▪ 단열재를 두껍게 하는 것 만으로는, 결로를 막을 수 없습니다.

 

▪ 실내로부터의 수증기의 유입을 막기 위해 실내 측에 방습층을 마련합니다.

 

▪ 바깥 공기에 접한 실내 측의 모서리는 결로가 생기기 쉽습니다

 

▪ 결로는 열에너지의 이동에 의해서 발생합니다.

공기중의 수증기(습기라고 하는 수분자)는 공간 온도와 거의 같은 열을 가지고 있습니다. 

열은 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 성질에 의해, 차가워진 벽면에 물분자가 닿으면 열이 이동하고, 열을 빼앗긴 물 분자는 그 벽면에 남겨지게 됩니다. 이것이 결로입니다.

차가워진 맥주를 컵에 넣으면 컵 표면은 곧바로 물방울 투성이가 되는 것으로 이해할 수 있습니다.  열을 컨트롤하는 이론으로 개발한 결로방지 시스템이 WDN」입니다.

 

4. 결로방지요령

▪ 적당한 환기와 통풍을 시키고 실내 습도를 내립니다..

　(조리에 의해서 발생하는 수증기 등은, 직접 외부에 배출.)

▪ 열전도량을 줄이고, 단열성능을 높입니다.

▪ 내장재의 표면 온도를 높이고, 노점 이하가 되는 것을 막아 줍니다.

▪ 벽재료의 열용량이 비교적 작은 것을 이용하고, 외벽을 이중 벽으로 하여 중간에

    공기 층을 마련하여  줍니다.

▪ 외벽의 내면에 보온 재료를 붙여 실내를 되도록 매끈하지 않게 마무리를 합니다.

▪ 일반적인 결로방지 테이프나 결로방지 도료는 부직포나 도막에 발생한 결로를 가두어 두는 것입니다. 그것은 포화　상태가 되면 밖으로 흘러 내리기 시작합니다.

▪ 건기온새 또는 건기온새가드텍을 바릅니다.

가드텍은 수분을 흡수 발산해 포화 상태가 되지 않습니다.

그 비밀은 도막 안 온도를 상승시키는 것입니다.

 

5. 곰팡이 방지

▪ 결로를 발생시키지 않아야 합니다.

▪ 발생한 곰팡이는 바로 제거하여야 합니다. 당연하지만 귀찮아서 하지 않는 사람이

 많습니다.

▪ 곰팡이방지, 항균 타입의 건기온새 나 건기온새가드텍을 도포합니다.

(세계 미생물 학회 승인 곰팡이균 47균을 포함한 62균에 대응이 가능합니다.)

 

 

6. 단열(방의 열 손실을 줄이기 위한 대책)
▪ 단열재를 이용하고, 열전도율을 작게 합니다.　

 

▪ 건물 전체, 혹은 방 전체의 밀폐성을 높입니다

 

▪ 벽체, 창 등에 공기층(중공층)을 마련합니다.　(공기는 열 저항이 커서 효과적이다..)

 

▪ 단열재는 흡습을 하면 단열성능은 저하됩니다.  

(흡습하면, 열전도 저항이 작아져, 단열성능은 저하한다.

유리 섬유는 흡습 하기 쉬움)

 

7. 공기층
▪ 동종 발포재에서, 공극율이 같으면, 재료 내부의 기포 치수가 큰 만큼

열전도율은 큽니다.

  (기포 치수의 큰 만큼 대류에 의해 열전도율이 커짐.)

 

▪ 복층유리 : 단판 유리에 비해 약 2배 정도의 단열 효과가 있습니다.

 

▪ 공기층: 공기층 두께 3~6 cm까지는, 두께와 함께 단열 효과는 향상하지만, 그 이상은 효과는 향상하지 않습니다.  (유리간의 간격이 커지면, 대류 등에 의해서 반대로, 열 손실이 커 집니다.)

 

▪ 공기층의 단열 효과 : 밀폐 상태의 공기층에 비해, 반밀폐 상태의 중공층은, 중공층내에서의 굴뚝 효과로 바깥 공기의 유입이 증가하기 때문에 단열 효과는,1/3정도로 저하됩니다.

 

▪ 일반적으로, 벽체내의 공기층에 알루미늄 박막을 넣으면, 전도열량은 거의 반감합니다.

(알루미늄 박막을 넣으면, 열방사를 반사하는 성질이 있어 전도열량을 내릴 수 있음.)

 

8. 내단열과 외단열

 

▪ 실내결로 및 실내표면 결로는, 습도가 높은 실내측 온도 저하가 적은 외단열쪽이 유리함.

　  (겨울에 벽체내의 내부결로를 방지하려면,  내단열 보다 외단열 쪽이 유리함.)

 

▪ 내단열이나 외단열이나 벽체의 재료가 같으면, 열전도율은 동일합니다.

(열관류량은 같을 지라도, 결로나, 습기에 유리함.)

▪ 건기온새를 내장에 칠하면 난방의 열이 누출되지 않게 되고, 외부에 칠하면 궁극적으로 외단열임)

 

▪ 외 단열 공법이 유행하는 것은 종래의 단열재와 벽내에 공기층의 공간을 마련하기 때문입니다. 따뜻해진 공기는 상승하지만, 태양열로 뜨거워진 벽면은 원적외선을 대량으로 발생 시켜 벽내 공기층을 지나 안쪽 벽에 도달하게 됩니다.

건기온새를 외벽에 칠하는 것이 여름의 더위를 방지하기 위해서는 효과가 좋습니다.

 

9. 열용량과 단열성 

 

▪ 열용량

　  콘크리트벽 등 두껍고 무거운 것은 열용량이 크고, 목조의 판자벽 등은 열용량이 작습니다.

▪ 열용량

　　　　많은면　→ 쉽게 따뜻해지거나 차가워지지 않습니다.

　　　　적으면　→ 쉽게 따뜻해지고 쉽게 차가워집니다.

 

▪ 단열성

　　　　높으면　→ 바깥 공기에 의한 실내의 온도변동이 적습니다.

　　　　낮으면　→ 바깥 공기에 의한 실내의 온도변동이 큽니다.

 

▪ 벽전체의 열용량이 클 경우

　 → 쉽게 따뜻해지거나, 차가워지지 않습니다.

　　　(바깥 공기에 의한 실내온도 변화가 늦기 때문에 냉난방의 예열 시간이 필요.)

 

▪ 실내측의 열용량을 크게 하면, 실내온도의 변동을 억제하기 쉽습니다.

 

▪ 단열성이 좋은 건물은 실내온도를 일정하게 유지하기 쉽습니다.

 

▪ 밀폐성의 좋은 건물일 수록 실내온도를 유지하기 쉽습니다.

 

▪ 열손실이 큰 건물은 바깥 공기 온도의 영향에 의해 급격하게 열을 잃어, 실온이 저하됩니다.

 

10. 비열(比熱)

 

▪ 비열이란 1 g 당 물질의 온도를 1도 올리는데 필요한 열량입니다.

즉, 물질 1 g당의 열용량입니다.

비열은 커질수록 따뜻해지거나 차가워지기 어려운 성질을 갖고 있습니다.

 

▪ 단열, 차열 실험으로 건기온새를 도포한 철판 표면은 100℃을 넘어도 접촉을 할 수 있습니다.

실온 100~120℃정도의 찜질방에 들어가면 땀을 흘리지만 화상은 입지 않는 것은  비열이 적기 떄문입니다.

 

물질	비열
물	1
공기	0.24
유리	0.1～0.2
에탄올	0.6
얼음	0.46
동	0.09
철	0.1
알루미늄	0.2
마그네슘	0.24
은	0.06
금	0.03
건기온새	공기와 동일

 

 

11. 적외선

 

▪ 빛을 프리즘으로 분해하면 빨주노초파남보 무지개 색으로 나란히 보입니다.

빨강의 외측에 있는 빛을 적외선이라고 합니다.

적외선( infrared rays)은 가시광선인 적색의 외측(=주파수가 낮음)에 분포하는 전자파의 일종입니다. 사람의 눈에 보이지 않는 빛입니다.

 

▪ 근적외선은 파장이 대략 0.7~ 1.6 마이크로미터의 가시광선(빨강)에 가까운 전자파입니다.

물질의 표면을 따뜻하게 합니다.

▪ 원적외선은 파장이 대략 4~ 25 마이크로미터의 전자파입니다.

원적외선은 방사로만 전달이 가능합니다.

상대의 분자에 자기 발열을 일으키게 합니다. 

원적외선의 흡수에 의해서 물질 자체가 발열하여 물질의 내부를 따뜻하게 합니다.

공기는 가열하기 어렵기 때문에 열손실이 적습니다.

▪ 건기온새의 원적외선 방사율(반사율)은 94.6%로 매우 높습니다.

▪ 원적외선은 온도계에서는 계측할 수 없습니다.

 

12. 체감온도

 

▪ 인간의 온도 감각은 기온에 좌우될 뿐만 아니라, 습도·풍속·열 방사량의 값이나,  심리적인 영향을 받습니다.

 

▪ 기상청은 기온이 25℃를 넘으면 여름 날이라고 합니다.

30℃을 넘으면 한 여름날이라고 합니다.

인간의 체온은 36.5℃, 열은 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하므로 본래 30℃의 온도는 더운 것이  아닙니다.

기온이 25℃를 넘으면 모든 물질로부터 원적외선이 대량으로 방사되어 세포 내부로부터 뜨거워지기 때문에 한 여름 날이라고 말하는 더운 것입니다. 

30℃의 욕조에 들어가면 차가워서 떨립니다.

물속(물목욕)은 원적외선의 발생은 적고 열전도에 의해 체온이 빼앗겨 차가운 것입니다.

▪ 체감 온도 = (실온＋평균 복사 온도)÷2 로 표현됩니다.

　평균 복사 온도는 실내이면, 바닥·벽·천정·가구·샷시 표면 등의 평균 온도를 말합니다.

　여름의 실내온도와 겨울의 실내온도가 같을 경우, 어느 쪽이 춥게 느끼겠습니까

벽 등이 차가운 겨울에 체온은 차가워진 쪽을 향하여 방사합니다. 그래서, 겨울이 추운 것입니다.

▪ 냉난방을 필요로 하지 않는 공간에서는 동계는 15℃이상, 하계는 28℃이하이면

  불쾌감을 없앨 수 있습니다.

▪ 건기온새의 원적외선 반사율은 94.6%로 물질 중에서도 월등히 높고, 여러 용도로

사용할 수 있습니다.

 

 

13. 열전도 형태

▪ 열 이동의 비율을 상하 좌우 방향을 평균하면 대류열 15%, 전도열 10%, 복사열

 75%라고 합니다.  (펜실베이니아 주립 대학 · 오크리지 국립 연구소 보고)

1. 대류

　　물이나 공기와 같은 유체는, 따뜻해지면 가벼워져 상승하고, 차가워지면 무거워져 하강하면서 열 이동 이 발생합니다.

 

2. 전도

　　액체나 고체는, 접촉한 상태에서 물체로부터 물체에 직접 열이 전해집니다.

3. 복사( 혹은 방사)

　　가장 빈도가 많은 열 이동의 형태로, 열원으로부터 나오는 열이, 공간을 빠져 나가, 직접, 상대

물체에 전달되는 것입니다.

거기서 열은 반사· 흡수· 투과를 합니다.  

전자파 형태로 물질이 가지는 에너지를 주위에 방출하는 현상입니다.  

지구상의 모든 물체는 예외 없이 적외선이 방사 에너지로서 방사되고 있습니다.

지구의 온도는 태양 복사열의 영향이 대부분 입니다.

복사열의 영향을 막는 대책이 “쾌적한 주거환경 만들기” 에서 매우 중요합니다.  

두꺼운 단열재나 열전도 비율이 낮은 것으로 시공하는 것만으로  실내 공간을 쾌적하게 만들 수 없다는 것을 알아야 합니다.

　 물체로부터의 방사는 온도가 높을수록 많고, 방사되는 적외선 에너지의 양은 온도의 4승에 비례한다는 것을 「스테펀·볼츠만의 법칙」이라고 부릅니다.

 

W=σT4　w：방사 에너지량　σ：스테펀·볼츠만 정수　T：절대온도

 

14. 열이동은 높은 곳에서 낮은 곳으로 일방통행

▪ 겨울철에 난방이 없는 방에 들어가면 춥습니다. 당연한 것입니다.

마루나 벽이 차가우면 신체의 열이 마루나 벽으로 향해 이동하기 때문입니다.

열이동은 항상 높은 곳에서 낮은 곳으로 일방통행합니다.

 

 

15. 열전도랸(열관류량)

▪ 열관류량　Q=K·(ti-to)·A

　　　K： 열관류율 (kcal / m2·h·℃)　　 (열관류율은 단위시간, 단위면적, 단위 온도당의 열량.)

　　  ti： 고온측 　　to： 저온측　　　A： 벽체의 면적 　

　예： 바깥 공기온도 0℃, 실내온도 20℃, 벽의 면적 40 m2의 경우, 열관류율을 K로 하면,

온도차 20℃에 의하여,   열관류량 Q = K×20×40=80 K(Kcal/h) 이 됩니다.

　　　(열관류량은 내외 온도차와 벽면의 크기에 비례.)

▪ 평균열관류율= (K1A1 + K2A2) / A1+A2 　

　부분적으로 열관류율이 다른 벽의 평균 열관류율은, 각 부분의 열관류율의 면적에 따른 비례배분이 됩니다.

　 (평균열관류율 =단위면적 당의 전체 관류량이라고 할수 있음.)

▪ 표면적이 1 m2, 온도차가 1℃ 일때, 열관류량은 열관류율과 동일함

 

▪ 열관류 저항

　→ Rt = 1 / K (m2·h·℃/Kcal)　　 (열관류율의 역수가, 열관류 저항.)

 

16. 열전도율

▪ 두께 1 cm 판의 양면에 1℃의 온도차가 있을 때, 그 판의 1 cm2를 통해 1초간에 흐르는 열량을 열전도율이라고 합니다.

▪ 전도열 계산을 하는 경우의 실내 표면 열전도율　10 (Kcal /m2·h·℃)

▪ 실외 표면열전도율　　 20 ~ 30 (Kcal /m2·h·℃) 　(실외 쪽이 열 전도율이 큼.)

·열전도율은, 일반적으로, 부피 비중(밀도)이 증가하는 만큼 커집니다.

(공극이 적게 되기 때문.)

▪ 벽체표면의 열 전달도은, 평평한 면보다 우둘투둘한 쪽이 큽니다.

　(표면적이 커지기 때문.)

▪ 전달하는 표면에 닿는 풍속이 큰 만큼, 열전도율이 큽니다.

 

 

17. 재료의 열전도율

▪ 열전도율 단위(（Kcal/ｍ・ｈ・℃）

（열관류율은 단위 면적, 열전도율은 단위 길이）

 

명칭	열전도율(Kcal/ｍ・ｈ・℃ )
공기	0.02
유리섬유.석면,폼재	0.02～0.04
돗자리	0.095
삼.히노끼	0.10～0.18
물	0.516
구운벽돌	0.53
판유리	0.67
콘크리트	0.95～1.40
18-8　스텐레스	13
철판	38
알루미늄	180
건기온새	0.03

 

▪ 목재나 대나무돗자리는 재료의 내부에 공극(공기)이 들어가 있기 때문에 열 저항이 높다.

 

▪ 유리 섬유의 열전도율은 보통 콘크리트 열전도율의 약1/20~1/30정도이다.

 

▪ 건기온새와 유리 섬유의 열전도율은 거의 같다. .1mm 도 안되는 건기온새는 열을 축적하지 않고, 복사열을 반사시켜 열의 흐름을 막기 때문이다.

 

▪ 건축단열의 계산은 열전도율×두께 이다. 

그러나, 1mm 도 안되는 건기온새의 단열 계산은 이러한 이론을 무색케 한다.

 

 

18. 기타

 

▪ 투명 유리의 경우 가시광선의 단파장(자외선 등 )은 잘 투과 하지만, 장파장 (적외선 등 ) 에서는 반사하여 투과율이 조금 작습니다.

 

▪ 외벽의 구석 부분은 열관류량, 열관류율이 다른 부분과 비교해서 큽니다.

따라서 결로가 발생하기 쉽습니다.

 

▪ 쾌적한 공조를 한 실내에 앉아 사무작업을 하고 있는 인간으로부터 방열량은, 단위 표면적 당 약 50 (Kcal/m2·h) 입니다.

▪ 실외 측에 블라인드를 이용하면, 일사량의 약 80%를 차단하는 효과가 있습니다.

19. 지구온난화

 

▪ 화석연료(석유, 석탄 등)의 소비에 의한 CO2의 대량 배출에 의해서 지구 온난화가 진행되고 있습니다. 목재를 태우면　CO2가 나오지만 그것은 원래 대기 중으로부터 흡수된 것입니다.

 

▪ 식물은 광합성으로 대기중의 CO2를 탄수화물로서 고정하여 잎·가지·줄기를 키웁니다. 태우면 또 방 출합니다.

 

▪ 화석연료 연소 시에 나오는 CO2를 회수·흡수하는 기술은 용이하지만 대기중의 CO2(0.038%)는 너무  희박하여 코스트가 많이 들어 현실성이 없습니다.　

 

▪ 옛날에는 토탈 CO2의 양이 증가도 감소도 하지 않았지만 최근 200년에 대기중의 CO2는 1.3배나 증가하였습니다.