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[패시브하우스 웜루프] 패시브하우스 평천정 웜루프(더운지붕 방식) 디테일 동영상

 

패시브하우스 웜루프 (assive House Warm Roof) Design  Detail 에는 여러 종류가 있습니다.

아래 동영상은 패시브하우스 웜루프에서 평천정 이었을 경우의 디테일을 설명하고 있는 동영상입니다.

 

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[HK 패시브하우스] 콘크리트 구조체 패시브하우스의 웜루프(더운지붕) 시스템 완전정복(3)

 

     -아이조이스트(I-JOIST) 웜루프에서 2*6 교차시공을 통한 선형열교의 점형열교 변화-

100n2 건축물의 아이조이스트 웜루프를 공법을 활용한 건축물에서 아이조이스트를 오한 선형열교값으로 인해 연간 열손실량이 542kWh 즉 연간 m2당 5.42kWh의 열손실이 발생하는데 

패시브하우스에서이 수치는 무시할 수없는 커다란 열교 값이며 이 값을 제로로 만들기 위한 특별한 방법이 도입 되어야만 합니다.

그렇다면 이 특별한 방법이 무엇일까요?​

그것은 바로 아이조이스트위에 구조목 2*6를 교차 시공하여 선형열교 값을 점형 열교로 변환 시키는 방법입니다. 

즉 365m/m 아이조이스트(I-JOIST)  래프터 위로 2*6 구조재를 교차방향으로 설치합니다.

교차 방향으로 설치하는 이유는 2*12와 2*6를 교차 설치로 선형열교를 점형열교로 변형시킬 수 있기 때문입니다.

​365m/m아이조이스트((I-JOIST))  가로 래프터 길이 {(12m/0.61)*8} + 2*12 세로 아이조이스트 블럭킹 {(8m/1.2)*12}

= 152+84 =236m

24인치 간격 배치의 아이조이스트(I-JOIST) 설치에 따른 연간 열손실량은

0.0315W/mK *236 m * 73kKh = 542kWh 입니다.(등유 1/4드럼)

이때 365m/m 아이조이스트(I-JOIST) 위 2*6를 교차 설치시 열교값의 변화를 살펴보면 아래와 같습니다.

24인치 간격 365m/m 아이조이스트와 48인치 간격 2*6 의 교차지점의 갯수는

 {(12m/0.61)} * 2*6 세로 2*6 구조재 {(8m/1.2)}

= 20 * 7 =140개

Ψ=0.002W/mK일때 연간 열손실량은

24인치 간격 배치의 아이조이스트(I-JOIST) 설치에 따른 연간 열손실량은

0.002W/mK *140개 * 73kKh = 20.44kWh 입니다.(등유 1/100드럼)

선형열교의 점형열교로의 전환, 열교값이 치밀하게 계산된 아이조이스트(I-JOIST) 웜루프야말로 패시브하우스 제로열교 구현의 최첨단 공법이랍니다^*^

 

 

 

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[HK 패시브하우스] 콘크리트 구조체 패시브하우스의 웜루프(더운지붕) 시스템 완전정복(2)

                   - 왜 웜루프에서 아이조이스트(I-JOIST)구조가 유리한가? -

공학목재인 아이조이스트( I-JOIST)를 활용한 웜루프(더운지붕) 방식이 갖는 가장 큰 장점은 선형열교의 발생을 최소화시킬 수 있다는 점입니다.

흔히들 목구조에서 선형열교의 발생이 뭐 그리 큰 변수가 되겠어라고 판단하시는데 이는 사실 패시브하우스에서 벽체와 지붕의 목구조를 통한 선형열교의 발생으로 따른 열손실은 상상을 초월합니다.

일테면 100m2 면적의 16인치 간격의 목조주택 루프에서 36m/m 두께의 2*12 구조재가 차지하는 면적은 전체 지붕 면적의 11%정도가 됩니다.

전체 지붕 면적의 11%정도에서 열교가 발생하는 것이죠~~

그렇다면 가로*세로 12M*8M 사이즈의 16인치 간격으로 설치된 2*12 일자형 경사 지붕 구조체​에서 발생하는 열교를 통한 연간 열손실은 얼마나 될까요?

​[연간열손실량 = 선형열교 * 길이 * 리덕션팩터 * 난방도일] 공식에 의거하여

2*12 가로 래프터 길이 {(12m/0.408)*8} + 2*12 세로 조이스트 블럭킹 {(8m/1.2)*12}

= 240+84 = 324m

Ψ=0.126W/mK일때 연간 열손실량은

0.126W/mK *324 m * 73kKh = 2980kWh 입니다.(등유 한드럼반 소요)

2980kWh/m2.yr ( 등유 기준 한드럼반)의 열손실이 2*12 구조목을 통해 일어나는 것입니다.

 

이때 만약 루프 구조체를 2*12구조목이 아닌 아이조이스트를 사용한다면 연간 열손실량은 어떻게 변화 할까요?

 

 

16인치 간격 배치의 연간 열손실량은

 

0.0315W/mK *324 m * 73kKh = 745kWhm 입니다.(등유 1/3드럼)

보는 바와 같이 745kWh/m2.yr 로 1/4 정도로 줄어드는 것을 알 수 있습니다.

​그런데 여기서 결정적인 또 하나의 팁이 숨어 있는데 그것은 바로 공학목재 아이 조이스트의 사용으로 구조 산시 아이조이스트의 배치 간격을 16인치에서 24인치로 3/1 정도로 줄일 수 있다는 점입니다.

만약 이 변수까지 고려한다면

2*12 가로 래프터 길이 {(12m/0.61)*8} + 2*12 세로 조이스트 블럭킹 {(8m/1.2)*12}

= 152+84 =236m

24인치 간격 배치의 아이조이스트(I-JOIST) 설치에 따른 연간 열손실량은

0.0315W/mK *236 m * 73kKh = 542kWh 입니다.(등유 1/4드럼)

 <사진1  웜루프 지붕의 열교를 줄일 수 있는 아이조이스트의 사용>

 

연간 열손실량이 542kWh 까지 줄어듬을 알 수 있습니다.

그런데 542kWh 를 단위 면적 100m2로 나누면 5.42kWh/m2.a ​로 나타납니다.

즉 연간 m2당 5.42kWh의 열손실이 발생하는것이죠~~

패시브하우스에서이 수치는 무시할 수없는 커다란 열교 값이며 이 값을 제로로 만들기 위한 특별한 방법이 도입 되어야만 합니다.

그렇다면 이 트별한 방법이 무엇일까요?​

다음번 포스팅에서 이 방법을 논의하겠습니다~~​

 

 

 

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[HK 패시브하우스] 콘크리트 구조체 패시브하우스의 웜루프(더운지붕) 시스템 완전정복(1)

                           - 아이조이스트(I-JOIST)를 활용한 목구조체 -

HK 패시브하우스의 벽체는 콘크리트 구조체입니다만  지붕은 I-JOIST를 활용한 웜루프(더운지붕) 방식를  채택하였습니다. 사진1에서 보듯이 이러한 방식은 중부 유럽에서 가장 많이 채택되고있는 공법이기도 합니다.

 

<사진1  독일 다름슈타트의 콘크리트 구조체에 적용된 웜루프>

 

​웜루프 (Warm roof)를 채택하는 이유는  웜루프 (Warm roof) 방식이 콜드루프 (cold roof)에 비하여 건축물의 습기 배출에서 탁월한 효과를  보이기 때문입니다. 

HK 패시브하우스 현장에서도 콘크리트 벽체 구조체이지만 주택의 쾌적성을 최우선으로 고려하여 지붕은 웜루프 방식을 채택하였습니다. 

​그리고 웜루프 구조체로 2*12구조재가 아닌 365M/M의 I-JOIST를 이용하여  웜루프 (Warm roof)를 형성하였습니다.  

 I-JOIST를 이용한 더운 지붕(Warm roof)시스템의 구조재 설치 방법을 포스팅해봅니다.

우선 365m/m 아이조이스트( I-JJOIST)를 가공합니다.  아이조이스트( I-JJOIST)의 폭이 365m/m인 것은  PHPP상 지붕 두께가 최소 500m/m 가 되어야 지붕 열관류율 0.08W/(m2K)값을 얻을 수 있었기 때문입니다.  아이조이스트( I-JJOIST)의 간격은 구조계산을 통하여 610rnm 간격을 유지하였습니다. 그리고 610m/m 아이조이스트( I-JJOIST) 사이는 조이스트 블럭킹을 설치하였습니다.

아이조이스트( I-JJOIST) 가공시 웹스티프너의 설치를 잊으면 안됩니다. 

 

<사진2   HK 패시브하우스에 사용된 365m/m 아이조이스트( I-JJOIST)>

<사진3   웹스티프너가 설치된 365m/m 아이조이스트( I-JJOIST)>

<사진4     610m/m 간격으로  아이조이스트( I-JJOIST)를 배치후 조이스트블럭킹이 설치>

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[아산 패시브하우스] 패시브하우스 웜루프(더운지붕 방식)시공 TIP (3) 

                                               -타이벡 스프로 투습방수지의 설치-  

 

저에너지하우스(연간 m2당 7리터의 에너지가 소비되는 주택)와 패시브하우스가 보편화된  독일에서 이러한 차가운 지붕 시스템은 일반화되어 있는데 이는 리모델링 또는 하자보수에 편리성 그리고 이는 더운 지붕 구조가 저에너지하우스나 패시브하우스에서 필수적으로 요구되어지는 기밀층 형성에 건축물리적으로 용이하기 때문입니다. 

 

지붕 단열재 상부층엔 투습방수지를 사용하여 상부로 투습이 원활히 이루어 질 수 있도록하였습니다.

아산 패시브하우스 현장에서는 듀폰 타이벡스프로를 사용하였습니다. 

타이벡스프로(Tyvek spuro) sd값은 0.015m로 전세계에서 지붕용 투습방수지중에서는 가장 좋은 투습 성능을 지니고 있는 제품입니다.

이는 투습이 안되는 방습지는 단열재 내부에 습기의 양의 증가로 하자가 발생하기 때문입니다.

한편 지붕 하부의 내측에는 방습지가 설치되어야하는데 이때 사용되는 가장 좋은 재료는 투습이 되며 상대습도에 따라 투습의 양이 달라지는 가변형 투습방습지가 가장 적절하므로 이 곳에서는 듀폰 에어드스마트(정획히 표현하지면 일본제품인 자반)을 적용하였습니다.  

여기서 한가지 특이사항은 충진된 고밀도 글라스울은 비닐막이 없다는 점입니다.

이유는 비닐막에 둘려씌워진 글라스울은 습기배출이 원활하지 못하여  단열재 내부에 습기의 양이 계속 증가하여 곰팡이가 발생하고 단열재의 성능이 급격히 저하되기 때문입니다.

 

정리하자면 지붕하부는 기밀층(가변형투습기밀층)으로 시공하고 인슈레이션 상부는 투습방수지으로 시공함으로서 습기의 인슈레이션내 축적을 최소화하여 쾌적한 지붕시스템을 형성할 수 있는 구조가 바로 패시브하우스 웜루프(더운 지붕) 방식이라 할 수 있습니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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[아산 세미패시브하우스] 패시브하우스 웜루프(더운지붕 방식)  설치 노하우 TIP(2)

                             -고기밀 글라스울의 적용으로 열관류율값을 최소화 하라!!!- 

 

아산 목조 세미패시브하우스에 적용된 더운 지붕(Warm roof)시스템에서의 단열재 설치 메뉴를 포스팅해봅니다.

우선 2*12 구조재 브럭킹 사이로 고밀도 글라스울(24K)를 충진합니다.

 

일반적으로 사용되는 R-11,R-19,R-30등의 9K 저밀도 글라스울은  열전도율값은 0.046W/mK정도인 반면 24K 고밀도 글라스울의 열전도율값은 0.035W/mK으로 고밀도 그라스울 사용시 약 35% 이상의 열관류율값 상승의 효과를 볼 수 있습니다. 

아산 저에너지하우스의 지붕구조체의 단열층 두께는 425M/M이고 24K 고밀도 글라스울의 열전도율값은 0.035W/mK으로 지붕구조체의 열관류율값은  0.425m/0.035W/mK = 0.082W/m2K입니다.

이 정도의 단열 성능이라면 일반적인 패시브하우스 지분구조체의 단열 성능과 같거나 오히려 높다고 볼 수 있습니다.

 

그러런 패시브하우스 혹은 저에너지하우스에서 단열재의 두께 증가로 인한 단열성능의 효과가 가장 큰 곳은 외벽체나 기초 바닥이 아닌 지붕입니다.

지붕을 통해서 복사냉각이 가장 많이 발생하기 때문이죠!

그러므로 동일한 비용 증가라면 지붕의 단열재 증가가 주택의 단열성능 향상에 있어 가장 효과적 입니다.

   

아산 세미패시브하우스에서는 상고방이소바의 판상형 방식의 24K '에너지스타(ENERGY STAR)'를 사용하였습니다.

지붕위에서의 작업성의 편리를 위해서 고밀도 글라스울의 사이즈를 2000M/M 사이즈로 공장에서 미리 절단하도록 주문해야 합니다.

현장에서 흔히들 여유 치수를 두어 5-10M/M를 늘려서 주문해야하지 않냐는 의문을 제기하시는데 고밀도 글라스울은 1-2M/M만 늘리거나 혹은 정치수로 주문하시더라도 벽체 혹은 지붕의 래프터를 빼곡히 채울 수 있습니다. 

2*12 래프터를 충진후 교차 시공된 2*6 구조재 역시 고밀도 글라스울로 충진합니다.

이렇게 함으로서 2*12 구조재 상부를 글라스울로 완전히 단열 처리하여  선형열교를 없애는 효과를 유도합니다. 물론 이 곳에 고밀도 글라스울을 빈틈없이 빼곡히 충진해야함은 기본이고요....

2*12 래프터 위 그라스울 충진 후 그  위  교차 방향으로 설치된 2*6 구조재 고밀도 글라스울 충진, 바로 이것이 아산 세미패시브하우스에 적용된 웜루프 단열재 설치의 핵심 키워드 입니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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[아산 3리터하우스] 패시브하우스 웜루프(더운지붕 방식) 구조재 설치 TIP(1)

  -선형열교의 점형열교 변화- 

목조주택 구조에서의 더운 지붕(Warm roof)시스템의 구조재 설치 방법을 포스팅해봅니다.

우선 2*12 래프터 구조재 위로 2*6 구조재를 교차방향으로 설치합니다.

교차 방향으로 설치하는 이유는 2*12와 2*6를 교차 설치로 선형열교를 점형열교로 변형시킬 수 있기 때문입니다.

 

2*12와 2*6 교차 지점에 설치되는 브라켓은 금속류가 아닌 목재를 사용하는데 이는 금속보다는 목재의 열전도율이 낮기 때문입니다.

아무것도 아닌듯 보이는 이 시공 방법이 바로 저에너지하우스 혹은 패시브하우스 웜루프 완성의  키를 쥐고 있는 것이죠^*^

 

2*12 래프터엔 고밀도 글라스울을 충진후 교차 시공된 2*6 구조재 역시 고밀도 글라스울로 충진합니다.

이렇게 함으로서 2*12 구조재 상부를 글라스울로 완전히 단열 처리하여  선형열교를 없애는 효과를 유도합니다.

물론 이 곳에 고밀도 글라스울을 빈틈없이 빼곡히 충진해야함은 기본이고요....

 

 

 

 

 

 

 

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[아산 3리터하우스]  목조 세미패시브하우스 골조공사의 재구성 (2) 

 

아산 목구조 세미패시브하우스 건축물에서 사용되는 구조재의 종류는 애시당초에는 다음과 같았습니다.

 

외벽체 2*8, 내벽체 2*6, 지붕 2*10, 그리고 글라스울은 그라스울 저밀도 글라스울....

문제는 2*8을 사용시 구조재 가격의 상승은 둘째치고 추가 인건비가 만만찮다는 점입니다.

참으로 안타까운 것은 2*8구조재를 사용하더라도 열관류값이 그리 좋게 나오질 않는다는거죠ㅜㅜ

 

그래서 3리터 저에너지하우스를 목표로 골조 구조재를 구조에 영향이 없는 선에서 다시 구조재를 재구성을 해보았습니다.

벽체는 2*8이 아니라 일반적으로 사용하는 2*6 골조를 채택하고 대신 저밀도 글라스울 대신 24K 고밀도 글라스울을 충진하고 외벽체는75m/m 외단열 드라이브트 마감으로 결정하였습니다. 

내벽체는 2*6 대신 2*4로 규격을 줄여서 여기서 세이빙되는 금액으로 지붕을 2*12로 업그레이드하였습니다.

 

이 정도 사양이면 일반 목조주택의 구조재 선택과 별반 차이가 없는거죠?

 

흥미로운 사실은 그러함에도 에너지 효율은 40% 이상 상승되는 효과를 나타냅니다.

왜냐하면 에너지 손실이 가장 큰 지붕구조체에서 구조재를 2*8에서 2*12로 업그레이드하고 9K저밀도 글라스울에서 24K 고밀도 글라스울을 사용하여 지붕의 열관류율값을 0.12W/m2K으로 향상시켰기 때문입니다.

물론 외벽체의 경우 2*8에서 2*6로 다운그레이드 되었지만 저밀도 글라스울이 아닌 고밀도 글라스울을 사용함으로서 오히려 외벽체의 열관류율값을 향상시키는 효과를 보고 있기때문입니다.   

 

패시브하우스 혹은 저에너지하우스의 첫 출발점은 이처럼 얼마나 에너지 절감에 효율적인 구조재와 단열재를 취사선택할 수 있는가라는 자재 선택 능력에 좌우된다해도 결코 과언이 아닐것입니다~~~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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[순천 패시브하우스] 패시브하우스 웜루프(더운지붕 방식)시공 TIP (5) -컨티니어스벤트의 설치

 

웜루프와 콜드루프의 본질적인 차이는 벤트의 유무가 아니라 벤트층을 투숩방수지위에 두느냐 인슈레이션 위에 두느냐의 기준에 달려 있습니다.

 

패시브하우스 혹은 저에너지하우스(연간 m2당 7리터의 에너지가 소비되는 주택)의 웜루프 방식에 대한 오류중 하나가 투습방수지위와 O.S.B합판 사이에 벤트층을 생략하는 경우가 있는데 이는 투습방수지를 통한 원활한 습기의 이동을 저해하게 되므로 유의해야 합니다. 

여기에서 벤트의 설치 방법을 알아보겠습니다.

 

우선 2*4 각상 설치시 끝단 하부를 30미리 이상 빗갓을 쳐줍니다. 간격이 있어야 사진처럼 후레싱 설치가 가능합니다.

만약 이 공정을 잊었다면 2*4를 일일이 톱으로 썰어내야하는 고역을 겪게됩니다.

2*4 측면에는 컨티니어스 벤트를 설치합니다.

컨티니어스벤트 위쪽으로 방수시트 10M/M정도 내려 설치한후 기밀테이프로 마감해줍니다.

 

 

 

 

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[패시브하우스 웜루프] -웜루프는벤트(Ventilation)가 필요 없다고!!!-

                            패시브하우스 웜루프(더운지붕 방식)시공 TIP (4) 

                                   

패시브하우스 혹은 저에너지하우스(연간 m2당 7리터의 에너지가 소비되는 주택)의 웜루프 방식에 대한 편견중 하나가 '웜루프엔 벤트가 필요 없다'는 인식입니다. 이는 웜루프에 대한 정확한 이해의 부족에서 비롯되는 것인데 패시브하우스(혹은 저에너지하우스)가 보편화된  유럽에서 이러한 차가운 지붕 시스템은 일반화되어 있는데 아래 사진에서 보듯이 웜루프에도 100% 벤트가 존재합니다.

 

 

 

웜루프와 콜드루프의 본질적인 차이는 벤트의 유무가 아니라 벤트층을 어디에 두느냐에 달려 있는것 입니다.

 

웜루프의 경우 벤트층은 투습방수지 위 쪽에 콜드루프는 단열재 위쪽에 위치합니다.

투습방수지 위쪽에 벤트층이 형성된 웜루프의 경우 지붕을 통한 습기의 배출이 투습방수지 위쪽 차가운(혹은 더운)공기와 만나면서 결로가 발생하게되나 투습방수지층으로 인해 단열재가 젖게되는 현상을 방지해 줍니다.

그런데 단열재층 위에 벤트가 있을 경우는 투습방수지가 없으므로 단열재층을 적시게 되는 것입니다.

패시브하우스 혹은 저에너지하우스의 신축과 리모델링시 웜루프 구조가 적용되는것은 패시브하우스에서 필수적으로 요구되어지는 기밀층 형성에 건축물리적으로 용이하기 때문입니다.  

 

웜루프에서 지붕 단열재 상부층엔 투습방수지를 사용하여 상부로 투습이 원활히 이루어 질 수 있도록합니다.

이 경우 sd계수가 낮으면서도 방수가 장되는 투습방수지의 필수가 필수입니다. 

순천 패시브하우스 현장에서는 프로클리마사의 MENTO 3000을 사용하였습니다. 

이는 투습이 원활치 않은 투습방수지는 단열재 내부에 습기의 양의 증가로 하자가 발생하기 때문입니다.

한편 지붕 하부의 내측에는 방습지가 설치되어야하는데 이때 사용되는 가장 좋은 재료는 투습이 되며 상대습도에 따라 투습의 양이 달라지는 가변형 투습방습지가 가장 적절하므로 순천 패시브하우스에서는 상고방이소바사의 바리오(Vario)를 설치하였습니다. 

 

여기서 한가지 특이사항은 충진된 고밀도 글라스울은 비닐막이 모두 제거되었다는 점입니다.

이유는 비닐막에 둘려씌워진 글라스울은 습기배출이 원활하지 못하여  단열재 내부에 습기의 양이 계속 증가하여 곰팡이가 발생하고 단열재의 성능이 급격히 저하되기 때문입니다.

 

이렇게 배출된 습기는 벤트층을 통하여 용마루쪽으로 자연스럽게 통풍이 되도록 벤트층을 형성해주어야 합니다.

 

그런데 만약 벤트층이 없다면....

이 경우 최악은 아닐지라도 차악의 경우가 될 수도 있습니다.

습기의 배출이 원활하지 않음으로서 지붕 단열재 습기 배출에 문제가 생기고 비싼 돈들여서 웜루프를 시공한 의미가 반감된다 볼 수 있겠습니다.

 

정리하자면 지붕하부는 기밀층(가변형투습기밀층)으로 시공하고 인슈레이션 상부는 투습방수지으로 시공함으로서 습기의 인슈레이션내 축적을 최소화하여 쾌적한 지붕시스템을 형성할 수 있는 구조가 바로 패시브하우스 웜루프(더운 지붕) 방식이라 할 수 있으며  이 경우 단열재를 통과한 습기 배출을 위한 벤트층이 있어야 웜루프의 제기능이 발휘될 수 있는 것입니다.

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