U-값 (U-value, Thermal transmittance, 열관류율) 계산

U-값은 재료나 구조를 통한 열 투과율을 나타내며, 건물 열 손실을 계산하는 데 사용한다.

열관류율 (U-value) 수치가 낮을수록 열 손실 속도가 느려지고 그에 따라 난방 또는 냉방 수요가 감소한다. 단위는 W/m²-K 이다.

 

열관류율 (U-value)은 평방미터당 열 흐름을 내부와 외부의 온도 차이로 나눈 값으로, 계산 식은 아래와 같다.

 

(식 1) U = 1/Rt

 

U = 열관류율 (W/m²-K)

Rt = 여러 층으로 구성된 구조의 총 열저항 (m²-K/W)

 

여기서,

 

(식 2) Rt = Rsi + R1 + R2 + R3 + ... + Rn + Rse

 

Rsi = 내부 표면 열저항 (기후대별 표준에 따름)

Rse = 외부 표면 열저항 (기후대별 표준에 따름)

R1, R2, R3, Rn = 각 층의 열저항, Rn = Ln / λn (Ln : 재료 두께 (m), λn : 재료의 열전도율 (W/K-m))

 

이다.

 

표면 열저항 Rsi 와 Rse 는 건축물의 내부 및 외부 표면에 있는 얇은 공기층에 대한 절연값이다. 표면 저항은 열 흐름 방향에 따라 다르며, 기본값은 다음과 같다.

(EN ISO 6946 참조)

 

표 1. 방향에 따른 표면 열저항

 

다층 벽체를 통한 총 열저항과 열관류율을 계산하는 데, 아래 계산기를 사용할 수 있다.

Air Gap 을 제외한 총 3 층의 복합 벽체를 계산할 수 있으나, 벽체가 1~2층으로 이루어진 경우와 벽체 사이에 Air Gap이 없는 경우 빈 칸으로 남겨두고 계산한다.

 

Rsi (m2-K/W) :

Rse (m2-K/W) :

벽 두께1, L1 (m) :

벽 열전도도1, λ1 (W/m-K) :

벽 두께2, L2 (m) :

벽 열전도도2, λ2 (W/m-K) :

벽 두께3, L3 (m) :

벽 열전도도3, λ3 (W/m-K) :

Air Gap 열저항 (m2-K/W) :

     

Rt (m2-K/W) :

U (W/m2-K) :

 

예를 들어, 100 cm Brick (0.77 W/mK), 50 cm Air Gap (0.18 m²-K/W 저항률), 50 cm 미네랄울 (0.035 W/mK)와 50 cm 목재 (0.13 W/mK)로 구성된 벽의 경우 총 열관류율을 구해보자.

 

이 때, Rsi = 0.13, Rse = 0.04 라면,

Rt = Rsi + R1 + R2 + R3 + ... + Rn + Rse = 0.13 + 0.1/0.77 + 0.18 + 0.05/0.035 + 0.05/0.13 + 0.04 = 2.293 m²-K/W 이다.

그러므로, U = 1/Rt = 1 / 2.293 = 0.436 W/m²-K 이다.