8-00. 열회수형 환기장치의 이해

- 열회수형 환기장치의 의미

주택이 기밀해지면 에너지절감과 벽체내 결로현상 감소라는 순기능이 있지만, 사람에게 필요한 환기량이 부족해 질 수 밖에 없다. 그래서 기밀성을 고도화한 패시브하우스에서는 기계식환기장치를 사용하게 되며, 환기를 기계식으로 하다보니 좀 더 기술을 덧붙혀서 나가는 공기와 들어오는 공기의 열을 서로 기계 내에서 교환하는 열회수형 환기장치(폐열회수환기장치)를 사용하는 것이다. 그러나 앞서 이야기했듯이 이 환기장치는 패시브하우스 뿐만 아니라 과거에 비해 환기량이 문제가 될 수준으로 기밀화 되어진 현대 주택에서는 꼭 필요한 장치인 것이다.

가. 열회수형 환기장치의 작동원리

열회수형 환기장치는 내부에서 열을 발생시키는 것이 아니다.

오로지 열교환소자라는 부분에서 실내외의 공기를 섞이지 않게 교차시키면서 열만 교환하는 것이다. 시중에 판매되는 열회수형 환기장치의 효율은 난방기준으로 대부분 75% (현열 난방기준)를 넘는다. 즉 75%이상 열을 교환한다는 의미이다. 최근 제품은 거의 80% 초반대의 효율을 보이고 있다.

아래 그림은 겨울을 기준으로 실내의 공기가 어떻게 열교환이 되는지를 설명한 것이다.

그러나, 일부 제품 중에는 효율이 90%를 넘는 제품도 있지만 내부적으로 실내외의 공기가 직접 섞어서 효율을 올린 제품도 있다. 이런한 경우는 정상적으로 효율을 높힌 제품이 아니기 때문에 잘 살펴보아야 한다.

- 열회수형 환기장치의 이용

열회수형 환기장치는 별다른 열의 생산없이 외기의 온도를 실내의 공기온도에 가깝게 맞추어서 공급한다는데 큰 장점이 있다. 즉 환기를 위해 창문을 열었을 경우에 그냥 버려지는 에너지 손실을 최소화 한다는데 큰 의미가 있는 것이다.

그러나 이 역시 잘못 사용하면 오히려 에너지가 낭비될 수도 있다. 이는 열회수형 환기장치에 환기를 위한 모터가 들어가는데 이 모터의 전력사용량이 만만치 않다는데 있다.

대게의 가정용 열교환환기장치의 전력소비량은 시간당 약 50W~100W 정도 이다. 이는 물론 풍량에 따라 가변적이긴 하나 하루 24시간을 연속적으로 가동하면 대형 냉장고(고효율)의 전력소비량과 거의 맞먹는 전력이 소모된다. 자연환기로 인해 소모되는 에너지보다 환기장치를 운영하는 에너지가 더 많을 수도 있다. 그러므로 환기장치는 하루종일 사용한다고 능사는 아닌 것이다.

환기는 가급적 자연환기를 이용해 하루 시간을 정해서 짧게 강하게 하는 것이 좋다. 즉 창문을 여는 자연환기로 아침, 저녁으로 아주 짧은 시간동안 창문을 최대한 활짝 열어서 환기를 충분히 시키고 사람이 거의 없는 낮에 열교환환기장치를 꺼두는 것이 이 장치의 경제적 가치를 극대화할 수 있는 방법이다.

환기를 짧고 강하게 하는 이유는 실내의 물체나 벽이 완전히 식기전에 필요환기량을 얻기 위함이다. 식으면 온도를 다시 올리는 에너지가 과하게 들어갈 뿐더러 실내 결로의 위험도 있고 또한 강한 환기가 집안 전체 구석구석 공기를 교체해 줄 수 있기 때문이다.

물론 실내 오염도를 자동 감지하여 작동을 하는 제품도 있으나 너무 믿을 것은 못된다. 결국 센서주변의 오염도만으로 작동을 판단하기 때문이다.

아래 그림은 천정 내부에 설치되는 열회수형 환기장치의 덕트 모습이다. 사진과 같은 플랫덕트를 사용해도 되고 주름관형식의 덕트를 사용해도 무방하나, 층고의 여유가 있다면 원형의 덕트가 더 흐름이 좋다.

또한 각 실(방, 욕실, 주방)마다 필요 환기량이 다르다. 통상적인 경우 주방의 필요환기량이 가장 큰데 제품중에는 가장 큰 환기량에 전체 방을 다 맞추는 제품도 있다. 이 경우 다른 방은 불필요하게 환기가 더 많이 되는 꼴이니 이 역시 낭비의 요인이다.

한가지 더 고려해야 할 사항은 우리나라의 겨울철 습도가 무척 낮다. 겨울에 열교환환기장치를 가동할 경우 저습도의 문제점에 노출될 수 있다. 즉, 외기의 습도가 낮은데 열교환환기장치는 외기를 온도만 변화해서 그대로 들여오다보니 가동할 수록 실내습도가 점점 더 낮아 질 수 있는 것이다. 통상적으로 실내습도가 30%이하로 내려가지 않도록 가습기나 빨래 등을 이용한 조치가 필요하다.

최근 환기장치의 실내 콘트롤 부분에 실내습도를 표기해 주는 제품도 있다.

- 패시브하우스와 열회수형 환기장치

패시브하우스는 열회수형 환기장치없이 년간 단위면적당 난방에너지요구량이 결코 1.5리터이하로 떨이지지 않는다. 즉, 열회수형 환기장치없이 1.5리터의 하우스는 불가능하다. 이는 주택에서 환기로 인해 소모되는 에너지가 전체 소비량의 20%를 넘기 때문이다. 열회수형 환기장치를 빼놓고는 패시브하우스를 이야기할 수 없는 이유인 것이다.

이러한 에너지절감 외에 앞서 이야기 했듯이 창문을 열지 않아도 신선한 외기를 실내에 지속적으로 가져올 수 있으므로 실내공기질이 오히려 일반 집보다 훨씬 우수해진다. 그러므로 기밀성이 높은 패시브하우스에 공기질이 나쁘다는 편견은 사실무근인 것이다. 물론 "기계에의한 환기" 자체를 비판한다면 기꺼이 인정하고, 또 받아드릴 수 있다. 그렇기 때문에 한옥이 주는 아름다움은 변치 않는 듯 하다.

패시브하우스에서 항상 이야기하는 두가지 쾌적감인 열적쾌적과 공기질적 쾌적감을 동시에 얻을 수 있는 이유인 것이다. 열회수형 환기장치를 “취침”모드에 두고 잠을 잔 후 아침에 느껴지는 상쾌한 가벼움과 황사나 미세먼지가 많은 날 쾌적한 실내공기질을 유지할 수 있는 것은 패시브하우스에서 느낄 수 있는 또 다른 즐거움인 것이다.