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기초의 단열 – 4. 콘크리트기초의 단열

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2012.06.14 : 기초 측면 쇄석의 역할과 사례를 별도의 글로 만들고 내용을 보강함
2012.06.10 : 기초방수시공과 외단열의 시공사진 추가
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상기에서 기초에 관한 단열의 기본적 개념을 설명하였다.
그 내용을 근거로 콘크리트구조의 기초단열에 대해 정리하면 다음과 같다.
* 여러번 강조하지만, 디테일은 수많은 예 중에 하나일 뿐이다. 건축물은 다양한 주변의 상황속에 놓이게 되므로 원리에 대한 이해없이 디테일을 그대로 적용하는 것은 또 다른 하자를 부르거나, 예산의 낭비를 초래할 뿐이다. 부디 디테일보다는 원리에 대한 이해를 먼저 하셨으면 한다.
아래 시뮬레이션의 조건은 다음과 같다.
기초방식 : 매트기초
프로그램 : Therm 6.2
외기조건 : -10℃
실내조건 :  21℃
경계조건 : 건축물의 설비등에 관한 규칙에 따름
기초깊이 : 기초콘크리트하단까지 GL -300mm
1층바닥높이 : GL +800
지중사용 단열재 : 압출법보온판 1호
지상사용 단열재 : 비드법보온판 2종3호
기초하부 무근콘크리트두께 : 100mm
기초하부 잡석다짐 두께 : 최소두께 150mm
* 기초 끝쪽에 ㄱ자로 꺽인 부분은 구조때문이 아니라, 1층 바닥이 높기 때문에 동결심도까지 기초가 내려가기 위해 꺽어서 내린 것에 불과하다. 이부분은 기초콘크리트로 꺽어서 내려도 되지만 경우에 따라서는 경계석 같은 것으로 대체를 해도 무방하다. 다만 그럴 경우 기초의 안쪽 잡석다짐을 하면서 경계석이 밀려서는 안된다는 전제조건이 있다. 그러므로 현장에서는 철근콘크리트기초를 그림처럼 꺽어 내리는 것이 많은 경우에 더 안전할 수 있다.
1. 일반적 콘크리트구조 외단열
외단열재 : 비드법 2종3호 80mm
기초하부의 일부가 영하로 떨어지며, 실내 표면온도가 15℃까지 떨어지며, 바닥마감 하부는 결로온도이하로 낮아짐

2. 일반적 콘크리트구조 외단열 + 기초측면에 수직단열재
외단열재 : 비드법 2종3호 80mm
지중단열재 : 압출법보온판 1호 75mm
지중 0℃ 이하인 선이 기초하부를 벗어남 (동결가능성 없음)

3. 외단열을 패시브하우스 수준으로 설치 + 기초측면에 수직단열재 누락
외단열재 : 비드법 2종3호 250mm
지중단열재 : 없음
이번엔 외단열을 패시브하우스 수준인 0.15W/㎡k 이하로 맞추고, 지중 단열을 누락했을 경우이다. 자칭 패시브하우스 전문가라고 선전하시는 분들이 많이들 하시는 방법이다.
1층바닥에서 부터 높이 700mm 정도까지의 벽체까지 17℃ 이하로 떨어지며, 바닥 모서리의 경우 1번의 얇은 단열재를 댄 것과 결과가 같다.
또한 당연하지만, 기초하부의 일부도 영하의 온도까지 내려간다.

4. 외벽과 기초측면에 패시브하우스 수준의 외단열
외단열재 : 비드법 2종3호 250mm
지중단열재 : 압출법보온판 1호 200mm (100mm 두겹)
기초하부는 영하의 온도에서 많이 벗어나 있고, 1층 바닥 모서리 마감 하부는 15℃ 이상을 유지하고 있다.

5. 외벽, 기초측면, 바닥하부에 패시브하우스 수준의 외단열
외단열재 : 비드법 2종3호 250mm
지중단열재 : 압출법보온판 1호 200mm (100mm 두겹)
기초하부의 온도는 4번과 거의 같으나, 1층 바닥 모서리의 온도가 충분히 안정적 온도까지 올라간다. 여기에 기초의 안쪽 측면까지 단열을 할 경우 비로서 열교없는 디테일이라고 말할 수 있다.
동결심도를 위해 -300까지 ㄱ자로 꺽인 기초의 하부에 단열재를 설치하면 더 좋지만, 반드시 필수적인 것은 아니다. 열교의 다소유무는 외기와의 접속면적에 정비례한다. 패시브하우스에서도 외기와의 접속면적이 적을 경우 그 부분의 단열을 외벽과 동일한 두께로 해주지 않아도 열교가 있다고 판단하지 않는다.

** 이를 정리하면 다음과 같다.

여기서 압출법보온판 1호를 100mm 두겹으로 한 것은 두장을 겹쳐서 열교를 완전히 방지하자는 의미도 있지만, 우선적으로 압출법보온판 1호는 최대 125mm까지만 생산이 가능하다. 이는 우리나라의 경우만 해당되는지는 아직 확인되지 않았다.

압출법보온판 3호는 최대 두께 75mm까지만 생산된다.
가끔 외벽의 단열재도 절반으로 나누어서 두겹으로 설치해야 하느냐는 질문이 있는데.. 그러면 더 좋겠지만, 필수적인 것은 아니다. 열화상을 찍으면 아주 미세하게 선이 보이는데, 문제를 유발할 정도의 온도는 아니다.
그러나, 공사비가 허락한다면 외벽도 단열재 두께를 절반으로 나누어서 두겹으로 설치하는 것을 추천한다.
가끔 건축주 중에 단열재를 틈새없게 시공해달라고 시공자에게 부탁하는 것을 본 적이 있다. 이 것은 부탁해서 하는 것이 아니라 그래야만 하는 것이다. 틈새있게 시공하는 것은 부실시공이다.
아래 그림은 2011년 후반에 완공될 파주주택의 기초부분 디테일이다. 1층 바닥의 높이가 지반과 차이가 많지 않아 편편한 매트기초를 적용하였다.  기초하부가 GL -300mm 이하로 충분히 내려가므로 기초측면 수평단열재도 적용하지 않았다.
1층 바닥에 다시 150mm의 비드법보온판을 깐 것은 단열 보강의 의미도 있지만, 마감재의 변경이나, 화장실 등의 다양한 레벨을 단열재 두께의 변경으로 대응하기 위하여 깐 것이다. 이 단열재 두께는 현장의 상황에 맞추어서 변경하면 된다.
아래 일련의 사진들은 콘크리트통기초 시공시 지하 외방수(시트방수)를 한 사진이다. 모범적 사례로써 협회 정회원사인 세린에너지피아에서 제공되었다.

<출처 : 세린에너피아>

<출처 : 세린에너피아>


<출처 : 세린에너피아>


<출처 : 세린에너피아>


<출처 : 세린에너피아>


<출처 : 세린에너피아>


<출처 : 세린에너피아>


<출처 : 세린에너피아>


아래 사진은 줄기초에서의 외단열 시공모습이다. 두겹의 압출법 중 첫번째 장이 설치된 모습니다. 현장은 협회 정회원사인 풍산우드홈에서 제공해 주셨다.

<출처 : 풍산우드홈>
<출처 : 한국패시브건축협회, www.phiko.kr>

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