람다하우스 겨울보고서(2016)

■ 난방에너지 소요량(2016.11.01 ~ 2017.03.31.)

2016년 람다하우스의 난방은 2016년 11월 25일부터 2017년 3월18일까지 114일간 진행되었다.

그간의 기록을 보면 일평균기온이 8℃를 넘어서면 난방없이도 실내온도는 서서히 상승하는 것으로 분석되어지며, 3월20일 이후로는 그같은 경향을 보일 것으로 판단하고 있다.

2014년 준공 년도를 기준으로 볼 때 난방에너지 소비총량은 서서히 줄어드는 경향을 보이고 있는데, 2016년 겨울은 2014년 겨울에 비하여 난방에너지 총량은 284kWh(↓11.5%), 난방에너지소요량은 1.6kWh/㎡.a 감소하고 있다.

난방에너지소비량의 변화는 기후, 실내거주조건 등 복합적인 변수에 의해 결정되는 것이므로 이를 단정하여 판단할 수는 없으나 필자의 판단으로는 람다하우스가 2014년 10월12일 준공되었고 첫번째 겨울기간 동안에는 콘크리트 골조의 높은 수분함량으로 구체의 열전도율로 상대적으로 높은 상태였고 무엇보다 수분건조를 위한 잠열에너지 소비량이 높았지만 이후 골조가 서서히 건조과정을 거치면서 에너지 소비량이 줄어드는 효과를 보였을 것으로 짐작하고 있다.

이는 람다하우스의 에너지 및 실내 온.습도 모니터링데이타에서도 경향이 뚜렷하게 나타난다.

2014년 12월~2015년 2월 기간동안 실내 3개 측정지점의 평균 상태습도는 57% 이었고 빈번하게 65%를 넘는 경향을 보이고 있으나 2015년 같은 기간동안에는 53%로 떨어졌으며 2017년에는 평균값이 50%로 낮아졌으며 3월 이후로는 40%대를 보이고 있다.

이를 통하여 겨울철 실내 상대습도가 낮아진 이유가 골조의 수분건조에 따른 것인지 기후에 의한 것인지 혹은 실내 거주 환경의 변화에 의한 것인지 확정할 수는 없으나 골조 건조에 대한 이론적 해석은 분명하므로 이에 영향을 받았다는 것은 의심의 여지가 없는 것이고 건조에 따른 골조의 열전도율 감소와 잠열 에너지의 소비량만큼 난방에너지소비량도 감소한다는 점도 추론할 수가 있다.

■ 월별 난방에너지 소비량/비용

아래 그래프는 람다하우스가 준공 후 2014년 12월부터 매월 전기, 도시가스 소비량을 합산한 에너지소비량과 비용 자료를 도시하였다.

에너지원별 구분을 하자면 파란색의 전열&전등이 전기에너지 소비자료이고 나머지 회색과 주황색은 도기가스가 에너지원이다.

패시브하우스로 건축된 단독주택의 난방비, 냉방비와 개략적인 에너지 소비 패턴을 이해할 수 있을 것이다. 

난방에너지소비량 데이타는 난방에너지뿐만 아니라 조리, 급탕, 조명 등 전체 에너지소비량을 병합하여 관찰하는 것이 필요하다.

급탕과 조리 행위는 난방의 목적을 가진 것은 아니지만 제한적으로는 실내 발열에 기여하고 전기장판(매트)과 같은 전열기의 사용도 난방에너지로는 계산되지 않지만 실질적으로는 난방에너지소비량에 영향을 미친다.

그래프의 자료를 검산하면 필요한 여러 수치들을 도출하는 것이 어느정도 가능하겠지만 보는 이의 편이를 위해 필자가 추적한 난방과 관련된 데이타를 아래 표에 따로 정리한다.

년도별 난방기간이 상이하기때문에 비교의 편이를 위해 분석기간은 12월~2월 기간으로 한다.

위 분석 자료에 의하면 2015년 겨울과 2016년 겨울의 지표면 평균기온과 대기중 습도는 차이가 없음을 알 수 있다.

지표면평균온도가 동일함에도 난방도시에서 357KH가 차이나는 이유는 두가지 이유에 기인하는데, 첫번째는 평년의 경우에는 2월 말일이 28로 끝나지만 2016년 2월은 29일까지인데 당일 난방도시값이 282KH였고 난방도시는 1시간 평균기온과 18℃의 와의 차이값의 합산으로 정의되는데 따라서 분석기간 중 지표면 1시간평균온도가 18℃가 넘는 경우에는 동 시간의 난방도시값은 '0'으로 처리되기 때문에 하루 중 평균 기온이 같은 날이라 하더라도 일교차가 크게 발생하는 날의 있는 경우에는 난방도시값은 다르게 계산이 된다.

주목하여 볼 점은 실내절대습도의 변화값이다.

그림에서 보는 바와 같이 난방에너지소요량과 실내 절대습도값간에는 상당한 정도의 비례관계가 있는 것으로 나타난다.

절대습도값이 주는 것에 따라 난방에너지소요량도 비례하여 감소하고 있다.

데이타군이 너무 소수라서 이에 대한 상관함수값을 도출하는 것에는 무리가 있으나 단순히 2차원으로 두개값만을 고려한 R제곱값이 0.9822로써 거의 정비례하는 상관관계가 있음을 보여준다.

■ 용도별 에너지소비량/비용

동절기(2016.11.1.~2017.3.31.) 5개월간 총 에너지소비량은 5,366 kWh이며 이중 난방에너지는 2,183kWh로써 전체 에너지소비량의 41%이다.

총에너지비용은 412,182원으로 이중 난방에너지 비용은 138,703원으로 전체 비용의 34%이다.

■ 결론

- 람다하우스의 2016년 겨울 난방에너지소요량은 11.5 kWh/㎡.a 로 그 추이는 입주 초기에 비해서 낮아지고 있다.

- 2016년 겨울 람다하우스 총 2016년 겨울철 난방비는 138,703원이다.

- 람다하우스의 콘크리트 골조내 수분함량은 이제 3년차를 지났으므로 80kg/㎥ 이하로 내려갔을 것으로 추정하고 있다.

이후 2,3년간 추가로 건조가 진행되면 70kg/㎥ 수준까지 내려갈 것으로 예상하고는 있지만 계절별 외부 환경에 따라 증감을 할 것이고 이제 어느정도는 안정화 단계에 접어든 것으로 판단된다.

준공 후 3년차 겨울 보내면서 관찰한 결과로는 RC조 패시브하우스의 첫 겨울 이후로 점차 난방에너지가 감소하고 있는데, 이를 한가지 이유로 단정할 수는 없지만 RC조 골조내 수분의 건조와 이에따른 실내 상대습도의 변이와 상당한 정도 관련이 있는 것으로 추정하고 있다.