기술자료

2-0. 패시브하우스의 정의 및 요구조건

M 관리자 7 22,942 2012.06.02 13:40
2013.11.08 : 독일파시브하우스연구소에서 제시한 추가적 정의 추가
2013.08.01 : 협회가 추정하고 있는 패시브하우스의 정의와 그 설명을 추가
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패시브하우스의 정의는 다음과 같다.

정성적 정의 by PHIKO
패시브건축물이란 자연열의 재이용, 차양을 이용한 일사차단 등의 수단을 통해, 최소한의 설비에 의존하면서도 적절한 실내 온도를 유지하고, 생활에 필요한 최소한의 신선한 공기를 알맞은 온도로 공급함으로써 재실자가 열적, 공기질적으로 만족할 수 있는 건물을 말한다. 

정성적 정의 by PHI
패시브하우스란 직접적 난방설비의 도움없이 생활에 필요한 최소한의 신선한 공기를 보조적 설비수단으로 조금 온도를 올리거나, 내림으로써 재실자가 열적, 공기질적으로 만족할 수 있는 건물을 말한다. 
 - 출처 : Passivhaus Institut  (의역 : phiko)


또한 최근에는 다음과 같은 정의가 추가되었다.
"에너지효율성, 쾌적함, 경제성을 동시에 만족시키는 표준적 건물이며, 이 세가지 요소 중 한가지라도 만족시키지 못할 경우, 진정한 패시브하우스가 아니다."
 - 출처 : Passivhaus Institut  (의역 : phiko)


정량적 정의
난방에너지요구량 : 15kWh/㎡·a 이하
1차에너지소요량 : 120kWh/㎡·a 이하 (냉방,난방,조명,급탕,환기,콘센트)
최대난방부하(중부/상부유럽) : 10W/㎡ 이하
최대냉방부하(남부유럽) : 10W/㎡ 이하

정량적 요구조건

 구분  세부구분 조건 
 외벽  외벽열관류율   0.15  W/㎡·K 이하
   지붕열관류율   0.15 W/㎡·K 이하 (우리나라 : 0.12 W/㎡·K)
 창호  유리열관류율   0.8 W/㎡·K 이하
   창틀열관류율   0.8 W/㎡·K 이하
   창호 설치후 열관류율   0.85 W/㎡·K 이하
   유리 g값(SHGC)   0.5 이상  (우리나라 0.4 이상)
 문  문 열관류율   0.8 W/㎡·K 이하
   문 기밀성능   0.45 ㎥/㎡·h 이하
 열교환환기장치  효율  75% 이상 (난방, 전열) 
   소비전력  0.45 W/㎥·h 이하
   Out Air 조건  0℃ 이상 (예열기 또는 지중열교환 필요)   
   급기/배기 비율차이  10% 이하
 열교  선형열교  0.01 W/m·K 이하 (엄격히 적용하지 않음)
   점형열교  0.01 W/㎡·K 이하 (엄격히 적용하지 않음) 
 건물전체성능  기밀성   0.6 회/h @ 50Pa 이하 
   가전기기의 효율  고효율 가전기기 사용
   조명부하  최소한의 조명기기 사용


패시브하우스의 목표는 에너지소비가 많은 직접적인 설비를 최대한 배제하고, 간접적 수단만으로 재실자에게 열적 쾌적감을 부여할 수 있도록 고안된 것이며, 직접적 설비는 반드시 필요로 하는 곳에만 한정적으로 적용시키는 것이 궁극적인 목적이다.

이 목표가 우리나라에도 가능한지는 아직 현재진행형이지만, 여러가지 전제조건에 대한 이해가 서로 합의된다면 전반적인 목표를 이루는 데는 무리가 없다고 판단하고 있다.

"자료 내려받기" 게시판의 "프로젝트소개"에도 올려 놓았지만, 미국의 건축사가 과거의 집과 패시브하우스가 어떻게 다른지를 아주 쉽게 그려놓은 개념도가 있어 첨부한다.

passivehouse_approach.jpg
<출처 : Albert, Righter & Tittmann Architects, Inc.>



협회에서 정한 정성적 정의의 근거 
유럽의 패시브하우스는 기본적으로 열교환환기장치를 통해서 들어오는 공기의 온도를 제어함으로써 실내온도를 유지하는 것을 목적으로 한다. 그러나 바닥난방을 삭제할 수 없는 우리나라의 사정상 열교환환기장치를 통해서 들어오는 공기를 덥히거나 낮추는 것만으로는 실내에서 쾌적감을 느끼는데 부족하다.

물론 유럽 패시브하우스도 바닥난방을 설치하기도 하나, 이는 극히 보조적 수단이다. 보조적이라는 의미는 바닥난방(혹은 라지에이터)이 결국 피부가 공기 중에 느끼는 온도를 높히려는 보조적 수단이라는 뜻이다. 하지만, 우리나라는 공기의 온도가 쾌적범위에 있다고 하더라도 피부에 직접 닿는 바닥의 온도가 주된 쾌적감의 요인이기 때문에 바닥의 온도를 낮게 가져갈 수 없다.
결국 우리나라는 주된 거실의 어느 부분에도 바닥난방을 배제할 수 없기 때문에 이를 우리나라의 패시브하우스 정의에 포함되어야 한다고 판단하였다.
물론 업무시설은 바닥난방을 하지 않으므로 다른 접근이 필요하다.

그렇기 때문에 우리 협회에서 내린 정의는 
태양열,인체발열 등의 자연열을 주된 열원으로써, 그리고 바닥을 덥히려는 목적의 난방설비를 보조열원으로써 사용 하고, 환기장치는 주로 공기의 공급을 목적으로하는 이원적 체계로 개념을 이끌고 가는게 맞다고 판단했기 때문이다. 물론 이로 인해 독일의 패시브하우스 형성 방법 중 소소하게 변경되어야 하는 부분이 몇가지 발생하는데, 이 부분이 모두 완성되면 한국형 패시브하우스의 완성이라고 말할 수 있을 것이다.

이 역시 연구자의 몫이다.


외벽의 열관류율 기준 0.15 W/㎡K 의 근거는 아래 글 참조

우리나라 g-값의 기준에 관한 근거는 아래 글 참조
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환기 부분에서 독일과 우리나라의 다른 접근

패시브하우스를 설명하는 그림 중에 아래와 같은 그림이 있다.

passive_house_section_400.jpg


이 그림과 협회에서 제작한 그림의 차이점은 열교환환기장치에서 외기를 직접 받아 들이는 가.. 아니면 지중 열교환을 통해서 받아 들이는 가의 차이이다.

환기장치 설명글에 추가되겠지만, 겨울철 영하의 공기가 환기장치로 직접 들어올 경우 환기장치 내부의 결로나, 동결 등이 유발될 수 있고, 열교환되어 실내로 들어오는 공기의 온도가 무척 낮아질 수 있기  때문에, 외기를 어느 정도 예열하여 들여야 한다. 
이 들어오는 외부 공기의 온도를 0℃ 로 예열 하여야 하는데, 독일의 설명 그림은 그 온도를 올리는 역할을 지중 열교환기(Cool Tube)를 통해서 한다고 본 것이다.
이 방법은 두가지 이유로 우리나라에는 적합하지 않다고 보았기 때문에 협회의 패시브하우스 정의 그림에는 예열기를 통해서 온도를 올리는 것으로 설명되었다.

독일한국기온차이.jpg



첫번째 이유는 우리나라의 하절기 높은 습도로 인해 지중 튜브를 거치는 공기가 튜브 내부에서 결로를 유발할 수 있고, 이 물이 적절히 처리되지 않는다면 곰팡이 발생의 우려가 있다. 또한 시공의 정밀성이 떨어질 경우 튜브의 이음새 등으로 지하수가 유입되면서 동일한 문제가 발생할 수 있다.
(28℃, 85% 인 공기의 이슬점온도는 25.24℃ 이므로 18℃ 내외인 지중 온도에서 결로 발생) 

두번째 이유는 우리나라 겨울밤의 온도가 중부유럽보다 많이 낮아서 지중의 열교환으로는 충분한 예열이 불가능하기 때문이다. 물론 튜브의 길이가 유럽에서 시행하는 것 보다 더 길어지면 해결 가능하겠지만, 마찰손실로 인한 압력저하 등을 고려해 볼 때 그리 좋은 방법은 아니다.

그러나, 현재 자료실에도 올라와 있는 코오롱글로벌의 E+ 시범주택에서 제대로 시공된 쿨튜브를 모니터링하고 있으므로, 그 결과가 올라오면 우리나라에서 쿨튜브의 적용 가능성을 논할 수 있을 것으로 보인다.

Comments

2 김상훈 2012.11.18 23:43
그림에 "큰 남향창" 이라는 부분이 있는데요...
많은 태양열을 받아들이자는 의미라는 것은 알겠습니다.
하지만 창은 벽체에 비해서 열관류율이 상당히 높은데요
태양이 비춰지지않을때 벽체에 비해서 잃게되는 열에너지를 감안하더라도
남쪽을 향한 창이 커야 할까요 ?
커다면 클수록 좋은 것일까요... 아니면 적절한 크기가 있을까요 ?
이에대한 자료를 구할 수 있으면 좋겠습니다.
M 관리자 2012.11.19 07:53
위에서 정의된 창호의 열관류율과 g값을 만족시킨다는 전제하에.. 클 수록 좋다는 의미입니다.
열관류율이 높아지고, g값이 변화할 때 창호의 적절한 크기는 아직 구체적으로 연구된 바는 없습니다. 상당히 많은 변수가 존재하기 때문입니다.
다만, g값을 떠나서 열관류율만 상기 조건을 만족해도 창호 크기의 제약으로 부터는 어느정도 자유로울 수 있다는 판단입니다. 현행 창호등급제를 기준으로 볼 때, 1등급창호 (열관류율 1.0W/㎡k, 기밀성능 1.0㎥/㎡h 이하) 의 창호가 해당된다고 말씀드릴 수 있을 듯 합니다.
1 김용철 2013.08.02 13:58
수정내용 확인했습니다.
1 김진배 2014.02.01 16:47
좋은 내용 감사합니다. 많이 배워서 남주도록 하겠습니다.
1 엄몽용 2014.10.28 08:17
알아가기의 시작입니다.
1 통나무 2015.08.09 14:23
스크램해서 올리겠습니다,
1 가을하늘2 2015.11.22 17:15
한국패시브건축협회 인용.