자연을 짓습니다.한마음 건설​

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패시브하우스의
작동 원리와 배치 및 형태
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패시브하우스(Passive House)는
인류가 기후변화와 에너지 고갈이라는 위기를 해결하기 위해
반드시 고려해야 하는 건축 개념이다.




◈ 패시브하우스의 작동원리

패시브하우스에서 겨울동안 난방을 거의 하지 않고
지낼 수 있는 건 물론 단열 덕분이다.
그렇다면 과연 단열을 얼마나 해야 하는 것인가?
인위적으로 냉방을 하지 않는 이상 건물 내부에는 열을
발생하는 요소만 존재한다.
창문으로 들어오는 햇빛, 사람의 몸에서 나는 열,
조명기기에서 나오는 열, 전기기기의 작동으로 인한 열 등이다.
이렇게 실내에서 발생되는 열을 모아둘 수 있는 단열과
기밀조건을 게산한 것이 바로 패시브하우스다.

 

집집마다 지역, 창문면적, 조명기구의 개수, 가족 수 등이 모두 다르다.
그렇기 때문에 패시브 하우스는 설계시에 그러한 조건을 반영하여
이른바 에너지 해석을 하게 된다.

벽체나 기타 여러 요인으로 빠져나가는 손실열과 앞서 이야기한
취득열의 상관관계를 프로그램을 통해서 분석하게 되는 것이다.
다만 외기의 온도는 해장 지역 표준 기상데이터를 사용하고,
난방온도는 20℃를 목표로 계산을 하면서 계획안을 조절하게 된다.

이것이 패시브하우스의 작동원리다.
즉, 패시브하우스를 이야기하면서 나오는 1.5리터하우스에서
‘1.5리터‘가 의미하는 것은 난방온도를 유지하는데
필요한 에너지량이면서 동시에 주택에서 자연적으로
취득할 수 있는 발열량이기도 하다.
그렇기 때문에 1.5리터라는 숫자는 패시브하우스에서
가장 중요한 기준점이 된다.

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◈ 패시브하우스의 배치와 형태

패시브하우스에 있어서 가장 중요시 될 사항은 건물의 향이다.
햇빛을 얻을 수 있는 열은 무척 크기 때문에 취득과 손실의
상관관계에 있어서 향이 절대적인 요소를 차지하는 것이다.
그런데 다행인 것은 국내의 정서상 행의 고려가 이미 중요한
인자(남향배치)로 작용되고 있다는 점이다.

또한 외기와 접하는 면적을 최소화하는 것이 열손실을 막는데
중요한 요소로 작용하므로, 되도록 단순한 형태를 지향하는 것이 좋다.
 그렇기 때문에 평면의 면적대비 외기에 접하는 입면적의 비율(AV값)이
최소화되도록 형태계획을 한다.




▶ 심플한 주택이 얼마나 에너지를 더 절약하느냐에 대한 계산 값이다.
둘다 평면의 면적은 동일한 100㎡이며,
 A주택은 평면적 대입면적비(AV값)가 4.43,B주택은 AV값이 1.63이다.

각각 주택 모형의 난방에너지요구량 계산을 해보면 다음과 같다.
여기서 단열과 환기조건 등은 모두 현행 건축관련법을 기준으로 하였고
해석프로그램은 CF3™를 사용하였다.





결과만 본다면 A주택은 연간 1㎡당 14.9리터로 나왔고,
B주택은 16.3리터로 게산되었다. 결과적으로 약 1.4리터 차이다.
이정도라면 사실 아무런 차이가 없다고 말할 수도 있다.
그러나 패시브로 가기 위해 단열을 강화할 경우 이야기는 달라진다.
또한 100㎡이면 1년에 140리터 차이이기 때문이다.

단열조건을 패시브하루스에서 권고하는 수준까지 맞추면
B주택은 결코 도달할 수 없는 수치에 다다르게 된다.
즉, 한계점이 일찍 발생한다는 이야기다.

⊙ 건축물에서 외피의 면적이 곧 에너지 손실과 직결된다.

사실 B주택은 평면만 하더라도 매우 간결한 형태 축에 속한다.
다음 도면은 흔히 전원주택으로 디자인되는  평면의 한 유형(이하 C주택이라 칭함)으로,
그 난방에너지요구량 값을 같이 구해 보았더니 난방에너지요구량이
약 18.1리터/㎡.yr라는 결과가 나온다.




A주택에 비해 약 3.2리터(연간320리터)차이가 나며,
그 차이 역시 미비해 보일지라도 이 형태의 평면으로는
결토 아무리 단열을 강화해도 패시브하우스 요건에 들어가지 않는다.
(여기서 아무리 단열을 강화‘라는 말의 의미는 현실적인 범위 내에서의
단열을 뜻한다. 주택에 단열재를 1m두께로 할수는 없으니‥).

C주택의 단열과 기밀성을 독일의 패시브하우스 단열기준까지 올린후
다시 계산해 보면(열관류율조건-벽체:0.15W/㎡k,wlqnd:0.11W/㎡k,
창호:0.8W/㎡k, 기밀성능-50㎩,0.6회/h)결과는 약 3.9리터 주택으로 나타난다.
(외부차양의 조건에 따라 결과가 다소 변동할 수 있다.)




즉, 바닥면적 대비 외피의 면적이 과다할 경우
패시브하우스 기준에 맞춘 단열을 하더라도 기준이 되는
1.5리터에 도달하지 않는다. 단열만 고도로 강화한다고 해서
패시브하우스가 될 수 없는 이유가 바로 여기에 있는 것이다.
(C주택은 북향의 창도 무척 크다.)

C주택과 B주택의 난방성능은 약 15%정도 차이가 난다.
또한 외벽면적의 차이(AV값)로 인해 C주택 대비 B주택의
공사비가 더 저렴하다. 두 주택 외벽 면적의 차이가
약 30㎡이므로, 구조체와 내외부 마감재를 비용으로 환산하면
큰 금액차이가 날 수도 있다.(C주택의 AV값은1.94이다).
이렇기 때문에 주택에서 3.3㎡(평)당 공사비라는 것은
참 부질없다. 결론은 자명하다.





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[참고:전원속의내집]