유리의 열관류

건축물은 기본적으로 외기와 접하는 부분은 모두 단열재로 감싸야 합니다. 즉 지붕이나 외벽 등을 단열재로 감싸면 열관류율을 크게 줄일 수 있습니다. 그러나 유리는 단열재로 감쌀 수 없기 때문에 열손실이 많이 발생할 수 밖에 없습니다. 여기서는 복층 유리가 왜 필요한지 유리의 연관류를 계산해보면서 살펴보겠습니다.

 

열관류율을 계산하는 방법은 다음 글을 참고하시기 바랍니다.

 

■ 열의 이동 - 열전도율, 열관류율, 열전도저항

 

열관류율

열관류율(Thermal transmittance)은 어떤 재료의 열전달정도를 나타낸 값(U 값)으로 보통 K로 표기합니다. 열관류율은 값이 작을수록 단열성이 높은 벽이라고 할 수 있습니다. 열전도율이 1m 두께를 기준으로 한 것이라면 열관류율은 현재 두께로 나타낸 것입니다. 그래서 열관류율 = 열전도율 ÷ 두께가 됩니다.

 

열관류율은 다음과 같이 구합니다.

여기서 1/α는 열전달저항을 말합니다.  이 식을 보면 열관류율은 열저항의 합계(이것을 열관류저항이라고 합니다)의 역수입니다.

이 값은 벽을 구성하는 각 재료의 열전달저항의 합계를 말합니다. 유리의 연관류율을 계산한다면 이 값은 고려할 필요가 없습니다. γ는 중공벽의 열저항이기 때문에 이 값을 고려하면 됩니다.

 

유리의 열관류율

 

열전달률을 계산하기 위해 실내측에서는 8W/m²K이고, 실외측에서는 25W/m²K 정도로 계산하겠습니다. 유리의 열전도율은 0.75 W/m·K 정도이기 때문에, 두께가 3mm인 판유리를 사용한다면, 단층유리의 열관류율은 다음 그림과 같이 5.92W/m²K 정도로 계산됩니다.

 

이 값은 단열재를 부착한 벽체의 약 10배 정도가 됩니다. 따라서 단층유리는 열손실이 너무 크게 발생하게 됩니다. 유리의 두께를 두껍게 하는 것으로는 이 문제를 해결할 수 없습니다. 

 

그래서 두 장의 유리 사이에 밀폐된 공기층을 넣는 식으로 복층유리를 만들어 사용합니다. 이 중공층 열저항값(γ)은 밀폐도가 높으면 높을수록 크게 됩니다. 밀폐된 중공층일 경우 20∼30mm 정도라면 대략 0.18 W/m²K 정도가 됩니다. 

 

■ 유리의 단열 성능 강화 - 복층유리

 

복층유리에서 중공층은 보통 6mm 정도로 합니다. 여기서는 중공층의 열저항을 0.1 정도로 계산했는데 이렇게 계산하면 복층유리의 열관류율은 3.66W/m²K 이 됩니다. 열손실이 대략 40% 정도 감소하는 것을 알 수 있습니다.

 

동일한 조건으로 3중유리로 만들면 2.65W/m²K 이 됩니다.

 

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