연돌효과에 대한 질문 및 조언 부탁드립니다.

1. 전열교환기의 구동에서 휀을 사용하지 않고 연돌효과로 인한 자연스러운 흡,배기가 가능할까요?

불가능합니다. 165m^2의 층고를 2.7m라고 볼때 대략 450m^3의 체적입니다.
환기량을 0.3회/h만 잡아도 150CMH의 풍량이 필요합니다.

150CMH에서 필터와 전열교환기와 덕트배관의 압력손실은 (필터와 전열교환기와 배관의 규격에 따라 달라지지만) 아무리 작아도 100Pa(이것도 말도 안됩니다) 이상입니다.
그런대 실내 30도 실외가 0도라고 생각하고 중성대로부터의 높이를 6m라고 잡아도
여기서 생기는 압력차는 7.5Pa 정도입니다.

팬없이 연돌효과로 생기는 자연통기력만으로는 바람이 안 통한다고 보시면 됩니다.

2. 외부 창 없이 중정으로만 창을 내면 환기, 채광등에 문제가 있을까요?

평면도에서 어디가 중정인지 모르겠습니다만 동지와 하지, 아침과 점심 저녁으로 구분하여 태양의 고도를 생각해보면 채광이 잘 안될 것 같습니다. 

환기 또한 중정을 통해서만 이뤄어진다면 공기의 밀도 차에 의한 환기만 가능하기 때문에 환기창으로서의 기능을 못할 것 같습니다.

3. 냉, 난방을 제외하고 300kwh 가량 사용하고 있습니다. 6kw 태양광을 설치하면 (남서향 / 경사 30도)

환기장치가 들어가면 전력소비량이 상당히 올라가게 됩니다. 거기에 에어컨도 켜야하고 인덕션도 사용하고 해야하다보니 누진세라는 요금제 때문에 전기요금이 매우 많이 올라가게 됩니다.

그 요금구조상 태양광을 설치하고 요금을 많이 내야 손익분기점이 빨라집니다.

6kw 설치해서 전기요금 0원을 만드시는 것보다 3kw태양광만 설치하시고 요금을 많이 내시는게 더 경제적입니다. (말이 좀 이상하지만 사실입니다.)

전기시스템보일러는 히트펌프인 것 같은대요. 전기요금제에 따라 다르지만

주택용 저압이 200kwh이하는 kwh당 93.3원 200kwh~400kwh는 187.9원 400kwh 초과는 280.6원입니다  전기 1kwh가 860kcal의 열량을 냅니다. 
도시가스는 1000원에 대략 10000kcal정도로 보시면 됩니다.

전기로 10000kcal를 내려면 200~400kwh일때 2184원 400kwh초과의 경우 3262원입니다.
200~400kwh 구간까지는 실질적으로 전열기구에 사용되니 실질적으로 400kwh 초과구간을 난방과 급탕에 사용하게 됩니다.

전기히트펌프의 효율이 COP3.26 이상 나오지 않으면 가스 보일러가 더 저렴한게 됩니다.
문제는 기온이 떨어지면 히트펌프의 효율이 COP3.26가 안나옵니다.
판매회사에 히트펌프의 외기온도별 난방성능계수를 문의하시고 기상청에서 작년 거주지역의 겨울철 온도를 확인해보시면 어느정도의 효율로 운영가능한지 확인하실 수 있을겁니다.

도시가스가 들어오는 지역이라면 맘편히 가스보일러를 추천하고 싶습니다.^^


이상하게 쓰고 다시보면 계산이 계속 틀리내요.ㅜㅜ 1. 전열교환기의 구동에서 휀을 사용하지 않고 연돌효과로 인한 자연스러운 흡,배기가 가능할까요? 불가능합니다. 165m^2의 층고를 2.7m라고 볼때 대략 450m^3의 체적입니다. 환기량을 0.3회/h만 잡아도 150CMH의 풍량이 필요합니다. 150CMH에서 필터와 전열교환기와 덕트배관의 압력손실은 (필터와 전열교환기와 배관의 규격에 따라 달라지지만) 아무리 작아도 100Pa(이것도 말도 안됩니다) 이상입니다. 그런대 실내 30도 실외가 0도라고 생각하고 중성대로부터의 높이를 6m라고 잡아도 여기서 생기는 압력차는 7.5Pa 정도입니다. 팬없이 연돌효과로 생기는 자연통기력만으로는 바람이 안 통한다고 보시면 됩니다. 2. 외부 창 없이 중정으로만 창을 내면 환기, 채광등에 문제가 있을까요? 평면도에서 어디가 중정인지 모르겠습니다만 동지와 하지, 아침과 점심 저녁으로 구분하여 태양의 고도를 생각해보면 채광이 잘 안될 것 같습니다. 환기 또한 중정을 통해서만 이뤄어진다면 공기의 밀도 차에 의한 환기만 가능하기 때문에 환기창으로서의 기능을 못할 것 같습니다. 3. 냉, 난방을 제외하고 300kwh 가량 사용하고 있습니다. 6kw 태양광을 설치하면 (남서향 / 경사 30도) 환기장치가 들어가면 전력소비량이 상당히 올라가게 됩니다. 거기에 에어컨도 켜야하고 인덕션도 사용하고 해야하다보니 누진세라는 요금제 때문에 전기요금이 매우 많이 올라가게 됩니다. 그 요금구조상 태양광을 설치하고 요금을 많이 내야 손익분기점이 빨라집니다. 6kw 설치해서 전기요금 0원을 만드시는 것보다 3kw태양광만 설치하시고 요금을 많이 내시는게 더 경제적입니다. (말이 좀 이상하지만 사실입니다.) 전기시스템보일러는 히트펌프인 것 같은대요. 전기요금제에 따라 다르지만 주택용 저압이 200kwh이하는 kwh당 93.3원 200kwh~400kwh는 187.9원 400kwh 초과는 280.6원입니다 전기 1kwh가 860kcal의 열량을 냅니다. 도시가스는 1000원에 대략 10000kcal정도로 보시면 됩니다. 전기로 10000kcal를 내려면 200~400kwh일때 2184원 400kwh초과의 경우 3262원입니다. 200~400kwh 구간까지는 실질적으로 전열기구에 사용되니 실질적으로 400kwh 초과구간을 난방과 급탕에 사용하게 됩니다. 전기히트펌프의 효율이 COP3.26 이상 나오지 않으면 가스 보일러가 더 저렴한게 됩니다. 문제는 기온이 떨어지면 히트펌프의 효율이 COP3.26가 안나옵니다. 판매회사에 히트펌프의 외기온도별 난방성능계수를 문의하시고 기상청에서 작년 거주지역의 겨울철 온도를 확인해보시면 어느정도의 효율로 운영가능한지 확인하실 수 있을겁니다. 도시가스가 들어오는 지역이라면 맘편히 가스보일러를 추천하고 싶습니다.^^ 이상하게 쓰고 다시보면 계산이 계속 틀리내요.ㅜㅜ

정선생님이 거의 다 답변을 하셨기에.. 숟가락만 얹겠습니다.

가. 팬으로 구동되어야 한다는 것을 떠나서.. 이 시스템의 문제는 지중 파이프 내에 여름의 고온다습한 공기에서 생긴 응축수가 고일 수 있다는 점입니다. 우리나라 여름 외기의 노점온도는 거의 26℃ 에 달하기 때문입니다. 이는 유럽의 전문가는 전혀 경험해 보지 못한 양이어요. (그래서 유럽의 지중 공기 열교환 방식의 그림이 우리나라에서 무의미합니다.)

하지만, 팬을 멈추지 않고 계속 가동하고, 응축수를 원할히 배출 할 수 있는 시스템을 만들면 가능은 합니다.

나. 중정만으로의 채광은... 지금 보다 중정의 면적이 더 커져야 할 것 같습니다. 하지만 이를 떠나서 외부창이 없을 경우의 모든 약점은.. 결국 취향이라고 생각합니다.
물론 맞통풍이 되지 않는 여러가지 예상 가능한 문제점은 기계적으로 해소를 하셔야 하는 형식임에는 분명하구요.

다. 지금의 설계의도를 모르는 상태에서.. 외람된 표현일 수도 있어서.. 미리 양해를 구합니다만...  지역의 주변 조건에 따라서... 이 정도 규모의 외부 무창 주택은 지역 경관에 좋지 않은 영향을 줄 수도 있습니다. 그러므로 매우 유의하여 섬세한 디자인이 되어야 합니다. 정선생님이 거의 다 답변을 하셨기에.. 숟가락만 얹겠습니다. 가. 팬으로 구동되어야 한다는 것을 떠나서.. 이 시스템의 문제는 지중 파이프 내에 여름의 고온다습한 공기에서 생긴 응축수가 고일 수 있다는 점입니다. 우리나라 여름 외기의 노점온도는 거의 26℃ 에 달하기 때문입니다. 이는 유럽의 전문가는 전혀 경험해 보지 못한 양이어요. (그래서 유럽의 지중 공기 열교환 방식의 그림이 우리나라에서 무의미합니다.) 하지만, 팬을 멈추지 않고 계속 가동하고, 응축수를 원할히 배출 할 수 있는 시스템을 만들면 가능은 합니다. 나. 중정만으로의 채광은... 지금 보다 중정의 면적이 더 커져야 할 것 같습니다. 하지만 이를 떠나서 외부창이 없을 경우의 모든 약점은.. 결국 취향이라고 생각합니다. 물론 맞통풍이 되지 않는 여러가지 예상 가능한 문제점은 기계적으로 해소를 하셔야 하는 형식임에는 분명하구요. 다. 지금의 설계의도를 모르는 상태에서.. 외람된 표현일 수도 있어서.. 미리 양해를 구합니다만... 지역의 주변 조건에 따라서... 이 정도 규모의 외부 무창 주택은 지역 경관에 좋지 않은 영향을 줄 수도 있습니다. 그러므로 매우 유의하여 섬세한 디자인이 되어야 합니다.

정광호님, 관리자님 고견 감사드립니다.

작성해주신 답변을 확인해보니 전체적으로 수정이 필요한 것 같습니다.
말씀해주신 답변에 대해 추가로 궁금한 점이 생겨 한번 더 질문 여쭙습니다.

질문 1
실제로 해당 면적에 전열교환기를 사용하면 전기 사용량이 얼마나 될까요?
휀을 사용하지 않고 연돌 효과에 의한 자연스러운 전열교환기 사용은 불가한 것으로 정하고 일반적이 방법으로 사용하도록 하겠습니다.

질문 2
현재 중정의 크기는 3mx3m이고 높이는 약 7m정도 입니다. 중정의 크기가 어느정도 되어야 채광, 환기에 문제가 없을까요?
외부로 통하는 창을 가급적 줄이고 싶은 마음에 거실창을 제외한 창들을 중정으로 모았습니다. 해당 설계의 컨셉으로써 가급적이면 포기하고 싶지 않은 사항입니다.
미관에 대해서는 크게 의식하지 않아 지적해 주시기 전까지는 전혀 의문을 느끼지 않았습니다. 지적 감사합니다.

질문 3
'6kw 설치해서 전기요금 0원을 만드시는 것보다 3kw태양광만 설치하시고 요금을 많이 내시는게 더 경제적입니다. (말이 좀 이상하지만 사실입니다.)' 에대하여, 부족한 배움으로는 내용이 이해가 가질 않습니다. 수고스러우시겠지만 한번만 더 설명 부탁드리겠습니다.

질문 4
도시가스가 들어오지 않아 차선책으로 전기보일러를 선택했습니다. 지열보일러는 중정으로 지중 열교환 방식을 사용, 초기 투자비용이 많다고 판단되어 제외하게 되었습니다. 그외에 좀더 효율적인 냉, 난방 방법이 있을까요? 정광호님, 관리자님 고견 감사드립니다. 작성해주신 답변을 확인해보니 전체적으로 수정이 필요한 것 같습니다. 말씀해주신 답변에 대해 추가로 궁금한 점이 생겨 한번 더 질문 여쭙습니다. 질문 1 실제로 해당 면적에 전열교환기를 사용하면 전기 사용량이 얼마나 될까요? 휀을 사용하지 않고 연돌 효과에 의한 자연스러운 전열교환기 사용은 불가한 것으로 정하고 일반적이 방법으로 사용하도록 하겠습니다. 질문 2 현재 중정의 크기는 3mx3m이고 높이는 약 7m정도 입니다. 중정의 크기가 어느정도 되어야 채광, 환기에 문제가 없을까요? 외부로 통하는 창을 가급적 줄이고 싶은 마음에 거실창을 제외한 창들을 중정으로 모았습니다. 해당 설계의 컨셉으로써 가급적이면 포기하고 싶지 않은 사항입니다. 미관에 대해서는 크게 의식하지 않아 지적해 주시기 전까지는 전혀 의문을 느끼지 않았습니다. 지적 감사합니다. 질문 3 '6kw 설치해서 전기요금 0원을 만드시는 것보다 3kw태양광만 설치하시고 요금을 많이 내시는게 더 경제적입니다. (말이 좀 이상하지만 사실입니다.)' 에대하여, 부족한 배움으로는 내용이 이해가 가질 않습니다. 수고스러우시겠지만 한번만 더 설명 부탁드리겠습니다. 질문 4 도시가스가 들어오지 않아 차선책으로 전기보일러를 선택했습니다. 지열보일러는 중정으로 지중 열교환 방식을 사용, 초기 투자비용이 많다고 판단되어 제외하게 되었습니다. 그외에 좀더 효율적인 냉, 난방 방법이 있을까요?

이런 혁신적인 선택은 누굴 가르칠만한 고수가 실험적으로 하면 모를까 질문하시는 정도의 지식가지고 전문가의 개입없이 하시면 큰코 다칠것 같습니다.
"그림같은 집이 되면 좋겠지만 집이 그림이 돼서는 안 되겠죠" 이런 혁신적인 선택은 누굴 가르칠만한 고수가 실험적으로 하면 모를까 질문하시는 정도의 지식가지고 전문가의 개입없이 하시면 큰코 다칠것 같습니다. "그림같은 집이 되면 좋겠지만 집이 그림이 돼서는 안 되겠죠"

질문 1
실제로 해당 면적에 전열교환기를 사용하면 전기 사용량이 얼마나 될까요?
환기량이 얼마냐와 기계의 효율에 따라 달라지지만 200CMH안밖이었을때 대략 100~120W 쯤 되지 않을까 싶습니다.

질문 2
현재 중정의 크기는 3mx3m이고 높이는 약 7m정도 입니다. 중정의 크기가 어느정도 되어야 채광, 환기에 문제가 없을까요?
이건 중정의 크기가 정말 많이 커져야 할 것 같습니다.
동지기준 1층 남향창에 직사광선이 들어오기 위해서는 12미터정도의 거리가 이격되어야 합니다.
현 상태에서는 7미터중 1.7미터정도 하부까지만 직사광선이 들어오게 됩니다.
이 부분은 설계를 의뢰하시고 설계사무소와 논의하셔서 득과 실을 따져보셔야 할 것 같습니다.
환기는 기계환기로 어떻게던 가능하다고 생각합니다.

'6kw 설치해서 전기요금 0원을 만드시는 것보다 3kw태양광만 설치하시고 요금을 많이 내시는게 더 경제적입니다. (말이 좀 이상하지만 사실입니다.)' 에대하여, 부족한 배움으로는 내용이 이해가 가질 않습니다. 수고스러우시겠지만 한번만 더 설명 부탁드리겠습니다.

어려운게 아닌대 제가 말해놓고도 뭔가 이상했습니다.^^
일반적으로 3kw를 설치하는대 500만원 안밖의 비용이 듭니다. 300kwh를 사용하였을 때의 전기요금이 45000원정도입니다. 그냥 퉁쳐서 5만원잡으면 일년에 60만원입니다.
8년을 써도 본전도 안됩니다. ^^
그런대 본래 전기를 500kwh씩 쓴다고 가정하면 원래는 104000원의 요금인대 태양광 3kw를 설치하여 300kwh를 생산했으니 200kwh의 요금인 18000원만 내시게됩니다. 1년에 100만원정도의 요금을 안내게 되셔요. 그럼 5년만 쓰면 본전입니다. ㅎㅎㅎㅎ

질문 4
도시가스가 들어오지 않아 차선책으로 전기보일러를 선택했습니다. 지열보일러는 중정으로 지중 열교환 방식을 사용, 초기 투자비용이 많다고 판단되어 제외하게 되었습니다. 그외에 좀더 효율적인 냉, 난방 방법이 있을까요?

구상하셨던 수평형 지열을 좀 더 깊이 그리고 넓게 깔아 부동액을 열교환기와 순환시켜서 공조냉난방에 사용하면 관리자님이 말씀하신 결로로 인한 공기의 오염을 막을 수 있습니다.
난방에는 태양광보다 태양열이 훨씬 효율적입니다. 상시 거주자의 인원수와 옥상의 면적에 따라 태양열을 설치하셔서 급탕과 난방에 보조열원으로 사용하시고 여기에 히트펌프방식의 보일러를 묶으면 히트펌프의 부하를 현저하게 줄이실 수 있습니다.

그 모든 설비시스템 이전에 건물의 냉난방부하를 감안한 설계가 먼저 이뤄져야한다고 생각합니다.

어디까지나 가정입니다만 구상하신대로 중정을 만들었을 때 겨울철 난방비가 30만원 나온다면 중정을 포기하고 남향으로 큰 창을 만들어 일사량을 늘렸을 때는 난방비가 10만원으로 줄어든다고 생각하시면 이해가 편하실 것 같습니다. (꼭 30만원이 10만원이 되는 것은 아닙니다.^^;)
 중정도 만들고 난방비도 10만원으로 만들기 위해서는 비용을 들여 태양광 태양열 지열 등의 설비를 갖추어야 합니다.

요약하자면
1. 건물의 외피면적과 일사획득량을 계산하여 냉난방부하와 설비투자비를 최소화한다.(비용최소화)
2. 일단 내 집이니까 하고 싶은 것을 한다.(냉난방비추가)-->하고 싶을 걸 하고 그담에 다시 비용을 들여 고효율 장비를 추가 설치한다(설비비용추가)

 가장 효율이 높고 가성비가 좋은 것은 자연을 그대로 활용하는 것이 아닐까 싶습니다. ^^;
1번과 2번 사이의 조율이 필요하신 것 같습니다. 질문 1 실제로 해당 면적에 전열교환기를 사용하면 전기 사용량이 얼마나 될까요? 환기량이 얼마냐와 기계의 효율에 따라 달라지지만 200CMH안밖이었을때 대략 100~120W 쯤 되지 않을까 싶습니다. 질문 2 현재 중정의 크기는 3mx3m이고 높이는 약 7m정도 입니다. 중정의 크기가 어느정도 되어야 채광, 환기에 문제가 없을까요? 이건 중정의 크기가 정말 많이 커져야 할 것 같습니다. 동지기준 1층 남향창에 직사광선이 들어오기 위해서는 12미터정도의 거리가 이격되어야 합니다. 현 상태에서는 7미터중 1.7미터정도 하부까지만 직사광선이 들어오게 됩니다. 이 부분은 설계를 의뢰하시고 설계사무소와 논의하셔서 득과 실을 따져보셔야 할 것 같습니다. 환기는 기계환기로 어떻게던 가능하다고 생각합니다. '6kw 설치해서 전기요금 0원을 만드시는 것보다 3kw태양광만 설치하시고 요금을 많이 내시는게 더 경제적입니다. (말이 좀 이상하지만 사실입니다.)' 에대하여, 부족한 배움으로는 내용이 이해가 가질 않습니다. 수고스러우시겠지만 한번만 더 설명 부탁드리겠습니다. 어려운게 아닌대 제가 말해놓고도 뭔가 이상했습니다.^^ 일반적으로 3kw를 설치하는대 500만원 안밖의 비용이 듭니다. 300kwh를 사용하였을 때의 전기요금이 45000원정도입니다. 그냥 퉁쳐서 5만원잡으면 일년에 60만원입니다. 8년을 써도 본전도 안됩니다. ^^ 그런대 본래 전기를 500kwh씩 쓴다고 가정하면 원래는 104000원의 요금인대 태양광 3kw를 설치하여 300kwh를 생산했으니 200kwh의 요금인 18000원만 내시게됩니다. 1년에 100만원정도의 요금을 안내게 되셔요. 그럼 5년만 쓰면 본전입니다. ㅎㅎㅎㅎ 질문 4 도시가스가 들어오지 않아 차선책으로 전기보일러를 선택했습니다. 지열보일러는 중정으로 지중 열교환 방식을 사용, 초기 투자비용이 많다고 판단되어 제외하게 되었습니다. 그외에 좀더 효율적인 냉, 난방 방법이 있을까요? 구상하셨던 수평형 지열을 좀 더 깊이 그리고 넓게 깔아 부동액을 열교환기와 순환시켜서 공조냉난방에 사용하면 관리자님이 말씀하신 결로로 인한 공기의 오염을 막을 수 있습니다. 난방에는 태양광보다 태양열이 훨씬 효율적입니다. 상시 거주자의 인원수와 옥상의 면적에 따라 태양열을 설치하셔서 급탕과 난방에 보조열원으로 사용하시고 여기에 히트펌프방식의 보일러를 묶으면 히트펌프의 부하를 현저하게 줄이실 수 있습니다. 그 모든 설비시스템 이전에 건물의 냉난방부하를 감안한 설계가 먼저 이뤄져야한다고 생각합니다. 어디까지나 가정입니다만 구상하신대로 중정을 만들었을 때 겨울철 난방비가 30만원 나온다면 중정을 포기하고 남향으로 큰 창을 만들어 일사량을 늘렸을 때는 난방비가 10만원으로 줄어든다고 생각하시면 이해가 편하실 것 같습니다. (꼭 30만원이 10만원이 되는 것은 아닙니다.^^;) 중정도 만들고 난방비도 10만원으로 만들기 위해서는 비용을 들여 태양광 태양열 지열 등의 설비를 갖추어야 합니다. 요약하자면 1. 건물의 외피면적과 일사획득량을 계산하여 냉난방부하와 설비투자비를 최소화한다.(비용최소화) 2. 일단 내 집이니까 하고 싶은 것을 한다.(냉난방비추가)-->하고 싶을 걸 하고 그담에 다시 비용을 들여 고효율 장비를 추가 설치한다(설비비용추가) 가장 효율이 높고 가성비가 좋은 것은 자연을 그대로 활용하는 것이 아닐까 싶습니다. ^^; 1번과 2번 사이의 조율이 필요하신 것 같습니다.

저도 Ifree님 말씀에 동감합니다.
개인적으로 비슷한 일을 제가 해봤지만...
다음에는 표준주택 지을 겁니다.^^ 저도 Ifree님 말씀에 동감합니다. 개인적으로 비슷한 일을 제가 해봤지만... 다음에는 표준주택 지을 겁니다.^^

정광호님, ifree님 답변 감사드립니다.
궁금했던 사항들이 해결되어 한걸음 더 내딛을 수 있게 되었습니다.
저 또한 꾸준히 공부하여 가르침 주신 분들처럼 후발주자분들에게 도움을 주는 사람이 되도록 노력하겠습니다. 정광호님, ifree님 답변 감사드립니다. 궁금했던 사항들이 해결되어 한걸음 더 내딛을 수 있게 되었습니다. 저 또한 꾸준히 공부하여 가르침 주신 분들처럼 후발주자분들에게 도움을 주는 사람이 되도록 노력하겠습니다.