이중 유리와 삼중 유리: 어느 것이 건물에 더 좋나요?

이중 유리 대 삼중 유리에 대한 질문은 에너지 효율적인 건물 사양에 관한 거의 모든 대화에서 등장하며 대답은 보이는 것보다 덜 명확합니다. 삼중 유리는 이중 유리보다 열 성능이 더 좋습니다. 이는 당연한 사실입니다. 그러나 더 나은 성능이 더 높은 비용, 더 큰 무게, 약간 감소된 빛 투과율을 정당화하는지 여부는 기후, 건물 유형, 난방 및 냉방 부하, 추구하는 목표 에너지 성능 표준에 따라 달라집니다. 이 선택을 올바르게 하려면 숫자가 실제로 의미하는 바와 현재 진행 중인 특정 프로젝트에 대한 의미를 이해해야 합니다.

절연 방법 유리 단위 작업

이중 및 삼중 유리는 모두 절연 유리 유닛(IGU)입니다. 두 개 이상의 유리판을 스페이서 막대로 분리하고 밀봉하여 하나 이상의 공기 또는 가스로 채워진 공동을 생성합니다. 밀봉된 캐비티는 단일 판유리에 비해 열 전달을 실질적으로 줄입니다. 왜냐하면 캐비티 내의 정지 공기 또는 가스는 열 전도성이 매우 낮고, 캐비티가 충분히 넓으면 내부 판과 외부 판 사이의 대류 열 전달을 억제하기 때문입니다.

이중유리 유닛에는 두 개의 유리창 사이에 하나의 공간이 있습니다. 삼중 유리 유닛에는 2개의 구멍과 3개의 유리판이 있습니다. 삼중 유리의 추가 구멍은 두 번째 열 장벽을 제공하므로 열 성능이 우수합니다. 이중에서 삼중으로의 성능 향상은 실제적이고 측정 가능하지만 수익 감소를 따릅니다. 첫 번째 캐비티는 단일 유리에 비해 가장 큰 성능 향상을 제공합니다. 두 번째 캐비티는 이중 유리창에 비해 더 작은 점진적인 개선을 제공합니다. 가상의 네 번째 창은 여전히 ​​더 작은 증분 이익을 제공할 것입니다.

주요 성과 지표: U-가치

U 값(유리창 중앙 값의 경우 Ug, 프레임을 포함한 전체 창의 경우 Uw라고도 표시)은 유리를 통한 열 전달을 온도 차이 켈빈당 평방 미터당 와트(W/m²·K)로 측정합니다. U 값이 낮을수록 단열 성능이 향상되고 내부와 외부의 온도 차이에 따라 유리를 통해 빠져나가는 열이 줄어듭니다.

참고로 단일 투명 유리판의 유리판 중앙 U 값은 약 5.8W/m²·K입니다. 단열 유리 장치의 일반적인 성능 범위:

표준 이중 유리(2.8 W/m²·K)에서 아르곤을 사용한 Low-E 이중 유리(1.2 W/m²·K)로의 U-값 개선은 Low-E 이중 유리에서 삼중 유리(0.8 W/m²·K)로의 추가 개선보다 상당히 큽니다. 이것이 바로 Low-E 코팅 및 아르곤 충진으로 적절하게 지정된 이중 유리 장치가 일반 이중 유리보다 훨씬 더 넓은 범위의 건물과 기후에 적합한 사양인 핵심 이유이며, 삼중 유리 증분 사례가 가장 추운 기후와 최고 성능의 건물에서 가장 매력적인 이유입니다.

음향 성능

IGU의 단열재와 방음재는 관련되어 있지만 동일한 특성은 아니며, 유리 유형과 방음재 간의 관계는 열 성능 비교보다 덜 간단합니다.

동일한 두께의 창을 사용하는 표준 이중 및 삼중 유리의 경우 삼중 유리의 세 번째 창은 어셈블리에 질량을 추가하여 일반적으로 중간 및 고주파수에서 방음을 향상시킵니다. 그러나 추가 구멍은 추가 공진 주파수를 생성하며 이 공진 근처의 주파수에서 동일한 총 유리 두께의 이중 유리 장치보다 삼중 유리 장치의 차음 성능이 실제로 더 낮을 수 있습니다.

최대 음향 성능을 위해 IGU에서 가장 효과적인 접근 방식은 이중 또는 삼중 구성에서 서로 다른 두께의 판유리(비대칭 유리)를 사용하는 것입니다. 두 판유리 두께의 서로 다른 공진 주파수는 두 판유리가 동일한 주파수에서 공명할 때 발생하는 우연의 딥을 방지합니다. 아르곤과 32mm 캐비티가 포함된 6mm 10mm 이중 유리 장치는 단 두 개의 창에도 불구하고 일반적으로 흡음용 기존 4mm 4mm 4mm 삼중 유리 장치보다 성능이 뛰어납니다.

음향 성능이 주요 동인인 프로젝트(도로, 철도 또는 공항 근처 건물)의 경우 비대칭 이중 유리 구성에서 음향 유리(진동을 감쇠하는 중간층이 있는 합판 유리)를 지정하는 것이 삼중 유리보다 단위 비용당 더 효과적인 경우가 많습니다. 삼중 유리가 자동으로 최고의 결합 성능을 제공한다고 가정하기보다는 음향 및 열 요구 사항을 개별적으로 평가하고 각각에 대한 최상의 사양을 결정해야 합니다.

무게와 구조적 의미

동일한 창 크기에 대해 삼중 유리는 이중 유리보다 훨씬 무겁습니다. 4mm 판유리 3개와 16mm 구멍 2개가 있는 표준 삼중 유리 유닛은 총 두께가 약 44mm이고 유리 단독의 단위 중량이 약 30kg/m²입니다. 2개의 4mm 창과 1개의 16mm 캐비티가 있는 동등한 이중 유리 장치는 두께가 약 36mm이고 무게는 약 20kg/m²입니다. 이 무게 차이는 실용적인 의미를 갖습니다.

창틀과 하드웨어는 삼중유리 유닛의 더 높은 중량에 맞게 평가되어야 합니다. 표준 이중 유리 하드웨어(경첩, 손잡이, 기울이기 및 회전 메커니즘)는 일반적으로 동일한 크기의 삼중 유리 장치에 적합하지 않으므로 그에 따라 지정해야 합니다. 이는 유리 단위 비용 프리미엄을 넘어서 총 창 비용에 추가됩니다.

구조용 유리 시스템과 커튼월 시스템은 추가적인 고정 하중을 고려해야 합니다. 누적된 유리 무게가 여러 층에 걸쳐 구조 시스템에 부담을 주는 고층 커튼월의 경우, 단위당 삼중 유리의 추가 무게는 엔지니어링 검토가 필요한 의미 있는 구조적 의미로 해석될 수 있습니다.

현대 상업용 건축물에서 흔히 볼 수 있는 매우 큰 유리 개구부의 경우 무거운 삼중 유리 장치를 취급하고 설치하려면 추가 장비와 노동력이 필요하며 재료 프리미엄 이상으로 설치 비용이 추가됩니다.

빛의 투과

각각의 추가 유리판은 작지만 측정 가능한 양만큼 빛 투과를 감소시킵니다. 일반적인 투명 플로트 유리판은 가시광선의 약 88~90%를 투과합니다. 각 유리-공기 인터페이스(유리 표면)는 입사광의 작은 부분을 흡수하고 반사합니다. 투명 유리 3개가 있는 삼중 유리 장치는 사용된 Low-E 코팅 유형에 따라 동등한 이중 유리 장치보다 가시광선 투과율이 약 2~4% 낮습니다. 일광이 주요 건축 가치인 대규모 유리 영역이 있는 건물(소매 환경, 박물관, 일광 설계가 적용된 사무실 건물)에서 이러한 감소는 설계 의도와 관련이 있을 수 있습니다. 최대 겨울 태양열 흡수가 바람직한 북위도 지역의 주거용 창문의 경우 삼중 유리의 감소된 태양열 흡수 계수(SHGC)는 수동 태양열 난방을 약간 감소시켜 단열 이점을 어느 정도 상쇄할 수 있습니다.

삼중유리가 올바른 선택일 때

삼중 유리는 건물 수명 동안 난방 에너지 절감 효과가 비용 프리미엄을 회복할 만큼 큰 추운 기후(난방 온도 일수가 약 3,000 HDD 이상)에서 가장 명확하게 정당화됩니다. 북유럽 및 북유럽 시장(스칸디나비아, 핀란드, 독일, 폴란드 북부)에서는 주택 건설의 표준으로 삼중 유리를 채택했습니다. 이러한 이유로 기후 및 에너지 비용 환경은 경제를 작동시킵니다.

패시브 하우스와 넷 제로 에너지 건물 표준에서는 코팅 및 채우기 최적화에 관계없이 이중 유리로 전체 창 U 값 0.8 W/m²·K 이상을 달성하기가 매우 어렵기 때문에 삼중 유리를 자주 요구합니다. 건물이 1.0W/m²·K 미만의 창 U 값을 요구하는 특정 에너지 성능 인증을 목표로 하는 경우 삼중 유리가 표준을 충족하는 실질적인 경로일 가능성이 높습니다.

온대 기후(대부분의 서유럽, 온대 대륙 기후)의 상업용 건물의 경우 Low-E 코팅 및 아르곤 충전재를 사용한 고성능 이중 유리는 대부분의 최신 에너지 규정을 충족하고 우수한 경제적 투자 회수를 제공하는 열 성능(Ug ≒ 1.0–1.2 W/m²·K)을 달성합니다. 이러한 맥락에서 삼중 유리는 때때로 명성, 마케팅 차별화 또는 점점 더 엄격해지는 규정에 대해 미래 보장형 성능을 달성하기 위해 지정되지만 한계 에너지 절약은 현재 에너지 가격의 비용 프리미엄에 비해 미미합니다.

더운 기후(중동, 열대 지역)에서는 겨울 열 손실보다 태양열 취득이 주요 관심사이며, 이중 유리와 삼중 유리 사이의 열 U값 차이보다 태양열 취득 계수(SHGC)와 적절한 Low-E 코팅 선택이 더 중요합니다. 이러한 기후에서는 고성능 태양광 제어 이중 유리가 일반적으로 삼중 유리보다 더 나은 투자이며, 냉각이 지배적인 건물에 최소한의 추가 이점을 제공합니다.

자주 묻는 질문

삼중 유리는 이중 유리보다 항상 더 나은 결로 제어 기능을 제공합니까?

네, 추운 날씨에는 가능합니다. 하지만 개선 정도는 내부 유리 표면 온도에 따라 달라집니다. 표면 온도가 실내 공기의 이슬점 이하로 떨어지면 유리 표면에 결로가 발생합니다. 삼중 유리는 U 값이 낮기 때문에 이중 유리보다 내부 유리 표면 온도를 더 높게 유지합니다. 즉, 내부 표면은 낮은 외부 온도에서도 이슬점 이상으로 유지됩니다. 특히 수영장, 상업용 주방, 사람이 많이 거주하는 주거용 건물과 같이 습도가 높은 실내에서 이중창에 결로가 발생하는 매우 추운 기후의 건물의 경우 삼중 유리의 더 높은 내부 표면 온도가 의미 있는 결로 감소를 제공합니다. 이중창의 내부 표면 온도가 이미 일반적인 실내 이슬점보다 훨씬 높은 온화한 기후에서는 응축 성능 차이가 실제로 중요하지 않습니다.

동일한 건물 외관에 이중 및 삼중 유리를 사용할 수 있습니까?

예, 이는 다양한 정면 방향이나 위치에 따라 성능 요구 사항이 다른 프로젝트에서 흔히 발생합니다. 추운 기후에서 남향 유리는 더 높은 태양열 취득 계수로 인해 수동 태양열 취득을 최대화할 수 있으며, 이는 추가 유리가 SHGC를 줄이는 삼중 유리 유닛보다 적절한 Low-E 코팅을 갖춘 이중 유리 구성에서 더 쉽게 달성할 수 있습니다. 같은 건물의 북향 유리는 일사량 손실 없이 삼중 유리의 단열 효과를 더 많이 누릴 수 있습니다. 단일 외관 내의 혼합 사양은 서로 다른 유닛 두께가 프레임 시스템의 글레이징 리베이트 깊이와 호환되는지 확인하기 위해 세심한 세부 사항이 필요하며 유리 색상 및 반사율의 시각적 균일성을 확인해야 합니다. 서로 다른 코팅 구성은 외관의 외관에 영향을 미치는 유닛 간의 가시적인 색상 및 반사율 차이를 생성할 수 있습니다.

이중 유리에서 삼중 유리로 업그레이드하는 경우 투자 회수 기간은 얼마나 됩니까?

투자 회수 기간은 이중 유리창의 비용 프리미엄, 지역 에너지 비용, 해당 위치의 난방 온도 일수, 건물의 창 면적에 따라 달라집니다. 에너지 비용이 €0.15~0.20/kWh인 북유럽 기후의 일반 지침에 따르면, 30㎡의 유리로 단열이 잘 된 주택에서 표준 이중 유리(Ug ≒ 2.8)에서 삼중 유리(Ug ≒ 0.7)로 업그레이드하면 난방 에너지를 연간 300~500kWh, 즉 연간 €45~100 상당의 난방 에너지를 절약할 수 있습니다. 삼중 이중 유리(프레임 및 설치 포함)에 대한 프리미엄이 동일한 주택에 대해 €3,000~6,000인 경우 단순 투자 회수 기간은 30~60년이며 일반적으로 창문의 사용 수명보다 깁니다. 삼중 유리를 저성능 이중 유리(Low-E 없음, 가스 충진 없음)와 비교할 때, 그리고 건물이 난방 온도 일수가 높고 에너지 비용이 더 높은 추운 기후에 있을 때 경제성이 크게 향상됩니다. 고성능 Low-E 이중창은 대부분의 온대 기후 프로젝트에 더 나은 경제적 사례를 제공합니다. 삼중 유리는 건물 표준에서 요구하는 곳이나 투자 회수액을 허용 가능한 범위로 전환할 만큼 기후가 추운 곳에서 정당화됩니다.