빌딩사이언스의 3대 핵심요소 중 열 관리가 가장 쉬운 항목이다. 이것은 어디에 무엇을 배치할 것인가만 결정하면 되는 일이기 때문이다. 

건축 재료를 통한 열전달과 분배를 이해하는 것은 거주하는 주택의 지속적인 에너지 효율과 주거의 쾌적성, 주택의 내구성 증가를 위해

중요한 항목이다. 열 흐름을 관리하기 위해선 단열재의 열교현상, 효과적인 열차단시스템, 태양 복사의 관리, 내부 열원에 대해서 알아야만 한다.

 

열이 흐르는 과정은 순간적이거나 시간을 두고 이어지는 지속적인 과정이다.

열이 전달되는 상태에선 온도와 열 흐름이 시간에 따라 계속 변화한다. 이 열 흐름은 양쪽의 온도가

열이 균형상태에 이를 때까지 계속해서 일어난다.

 

열은 세 가지 방식으로 전달된다. 전도, 대류, 복사가 그것이다. 이것들은 각기 따로 일어나지 않고

서로 섞여서 함께 일어난다. 종합적으로 봐야 한다는 이야기이다.

예를 들면 습기와 관련하여선 열의 흡수와 방출이 한꺼번에 고려되어야 한다.

 

 

전도는 두 물체가 접할때 일어난다. 고체에서 일어나는 가장 중요한 열전달법이다. 

대류는 공기나 액체의 흐름에 의해 일어나는 열전달이다.

복사는 전자파의 방사에 의해 일어나는 열전달법이다. 모든 물체는 복사열을 방출한다.

 

물체의 상태 변화는 온도의 변화를 가져오고 이는 열의 이동을 수반한다.

증발은 열을 흡수하며 응집은 열을 내보낸다. 이런 에너지를 잠재열이라고 한다.

 

건물에 열이 전달되는 과정은 그 형태가 동일한 것이 아니라 계속 변화하면서 일어난다.

예를 들면 태양빛은 벽돌벽에 복사를 통해 전달되고, 벽돌벽은 전도를 통해 열을 옮기며,

실내표면에선 대류를 통해 실내공기에 전달된다 

 

 

- 단열재

모든 물질은 열에 대한 저항성이 있다. 그런데, 그중 어떤 물질은 더 저항성이 높다.

저항성이 높은 물질중 건축에 활용되는 재료를 단열재라고 부른다. 단열재는 말그대로 열을 전달하지 않는 재료가 아니다.

열을 전달하는 속도를 늦추는 재료이다.  전도가 주요한 열의 전달방법인 경우, 공기는 가장 저렴한 단열재가 된다. 때문에 공기를 많이 포함한

물질들이 단열재로 사용된다. 유리의 경우 자체적로는 높은 전도성을 가졌음에도 불구하고 유리섬유의 경우 솜처럼 생긴 그 안에 가득 머금은

공기층때문에 높은 단열성을 가진다. 그래서, 유리대비 유리섬유 단열재는 1/20의 낮은 전도성을 가지는 것이다. 폼단열재는 공기비중은 작으나

플라스틱이 열전도성이 낮고, 나무는 셀룰로오스 형태로 만들어 지면 전도성이 절반이하로 줄어든다.

단열재에서의 열전달과정을 살펴보면 열이 이동하는 세가지 방식이 모두 나타난다. 

필요한 단열효과를 얻기위한 벽체의 두께는 재료에 따라 다르다.

 

 

- 열교(Thermal Bridge)현상

벽체에서 다른 재료보다 더 많은 열을 전달하는 부분을 열교라고 한다. 이 열교현상은 실내에 추운 부분을 만들어내어 결로를 만들 수 있고,

열의 누출경로가 되어 에너지 효율을 낮추기 때문에 관리되어야 할 중요한 요소이다. 벽체에 열교현상이 발생하면 전체 단열성이 저하되는데

스틸스터드의 경우 열교현상으로 인한 R밸류의 감소는 심하면 50~80% 수준에 달할 수 있다고 한다.

열교현상은 콘크리트블록의 빈공간을 단열재로 채우는 것을 아무 효과가 없는 것으로 만들어 버리고,

나무프레임 집의 경우 10~20%의 단열효과 감소를 일반적으로 초래한다.

 

- 지면으로의 열손실

지면의 온도는 연중 비슷하다. 이 말은 지면쪽으로의 열손실은 그리 크지는 않다는 말이다.

하지만, 기초아랫면을 단열하지 않을 경우 비록 많지는 않지만 연중 꾸준한 열 교환현상이 발생한다.

 

 

- 공기누출

공기가 빠져나가면 그 공간은 반드시 채워져야만 한다. 하나가 나가면 하나가 들어와야 하는 것이 기본 원칙이다.

그래서, 공기누출로 인한 에너지 손실이 가장 중요한 부분이다. 보통 잘 단열된 집에서도 30%이상의 열 손실이 공기의 유출로 발생한다고 한다.

공기차단시스템을 사용하는 것이 의도치않은 공기누출을 막을 수 있는 길이며, 건물내에서의

발생된 공기의 흐름은 벽체를 그냥 지나가는 것이 아니라 단열재의 성능을 떨어뜨리는 역할을 한다

 

의도적인 공기의 순환도 공기누출과 같은 효과를 불러온다.

때문에 필요이상으로 환기를 하는 것을 피해야 한다.

 

 

- 태양열 복사

창을 통한 태양열 복사는 빌딩내 열흐름에 극적인 영향을 주므로 건축시에 반드시 고려해야 할 사항이다.

벽체에서 창이 차지하는 비율이 높을 수록 복사에서 받는 영향이 크다.

보통 남쪽창은 햇빛열이 잘 들어오는 것을 설치한다(여름철을 대비해 처마 등으로 보호)

더운 지역에선 동쪽과 서쪽창은 불필요한 햇빛열이 너무 오래 들어오는 것을 방지하기 위해 햇빛열이 적게 들어오는 창을 설치한다. 

복사 열은 창의 비중을 조절하고 처마를 달고, 코팅, 외부버티컬셰이드 등을 다는 것으로 조정을 한다.

실내에 설치되는 셰이드는 열전달에선 비중이 작지만 창의 눈부심 방지와 프라이버시 차원에서 운용한다.

 

- 내부열원관리

건물 전체의 단열이 잘되고 창을 통한 열관리가 잘되면 내부열은 그리 많이 필요하지 않다

내부 열관리는 위의 사항들과 복합적으로 조율이 되어야만 한다.