냉난방 최적설계 가능여부
패시브 주택설계시 PHPP나 Energy#같은 S/W로 기후데이터, 창호정보, 하절기 실내평균온도 이상 빈도수, 환기장치 및 기타 열손실 등등을 감안하여 주택의 에너지 요구량을 계산하게 되는데요.
주택을 하나의 단위로 보고 집의 전체 에너지 요구량을 계산하는 개념 같습니다. 그런데 한편으론, 실제 냉난방 설비를 시공할때는 설비들이 그 이상의 성능을 갖고 있는 경우가 대부분이라, 실제 필요 이상의 규모를 설치하는 비경제성을 갖고 있다고도 생각이 들어요.
"전체 요구 에너지량"을 오버하는 스펙의 설비 문제와는 별개로, 또 다른 이슈를 생각해 본 건, 설비 계획단계시 상황이나 장소등등을 고려한 최적의 설계가 되는지의 문제입니다.
예를 들어,
난방의 경우, 일사에너지가 충분히 들어오는 남향 공간과 그 외 공간의 난방에너지 요구량은 다름에도 불구, 전체 공간을 균일한 밀도로 난방배관을 하게 되는 나머지, 남향공간은 오히려 과난방으로 인한 불쾌감 유발과 더불어, 요구량이 남향공간보다 더 필요한 북향공간은 남향공간 난방에 할당된 열량으로 인해 오히려 요구량 대비 부족할 수 있게 되겠죠.
냉방의 경우, 외부차양/셔터 장치 및 실내축열이 좋은 자재, 그리고 성능좋은 잠열교환기 등이 조합된 패시브주택이라면 일반 주택의 에어컨 구입시 용량 계산과는 달라야 할 것이며, 거주자의 거주 메커니즘과 실내 장소별로 제습이나 냉방의 요구 에너지량도 달라질 것입니다.
이러한 상황을 고려했을때, 일례일 뿐이지만, 난방은 일사에너지를 유입차를 고려하여 남향 공간은 엑셀 배치의 밀도를 줄이고 북향쪽은 늘린다던지, 분배기에서 장소별 별도 제어가 된다든지, 시간별 공간별로 가동강도와 용량의 차별화를 둔다든지 하는 계획설계가 필요할텐데요. 냉방또한 제습이나 냉방의 장소별 가동비율이나 용량을 달리 한다던지 하는 디테일한 설계가 실제로 이루어 지나요?
설계문의 게시판이라,,,문득 궁금하여 질문드립니다. 패시브주택 건축사라면, 전체주택의 전체에너지 요구량을 PHPP로 정확하게 도출해 내는 것에 더해, 위에 언급한 예의 상황들까지 감안한 최적의 계획이 설계단계에 진행이 되는지 궁금해졌네요. 이 최적설계도 정성적 판단에 근거한 것이 아닌, 정량적 계산에 의해서 말이죠. 위는 예로 든 사항일 뿐 사실 고려할 만한 요소는 이것 보다 더 많겠지요.
감사합니다.
패시브하우스는 각 향별로의 온도편차가 일반 주택에 비해 현저히 적습니다. 그래서 말씀하신 방식의 설계가 필요로 하지는 않으며, 국내 설비 들이 부분부하에 대응이 어렵기에.. 전체 용량의 감소폭도 한계가 있으며, 유럽처럼 설비비가 고가의 장비도 아니기에.. 공사비 측면에서도 특별히 유리한 것도 없습니다.
예를 들어..
난방의 경우 50평에 18평 보일러, 20평 에어컨 용량이면 되는데...
보일러의 경우 내부 펌프의 규격이 18평에 맞추어져 있어서, 용량을 줄이기 어렵고.. 에어컨의 경우 풍속이 20평에 맞추어져 있기에.. 그 역시 변경이 어렵습니다.
그러므로 용량을 다소 줄이는 것은 상관없으나.. 부하 계산 만큼 줄이는 것은 어렵기도 하고, 실효도 없습니다.
실효가 없다는 것은.. 그 정도의 디테일한 설비설계를 하는데 있어서, 추가되는 설계비 만큼의 이득을 보기가 어렵다는 의미입니다.
각 방 혹은 각 위치별 온도편차가 거의 없다보니.. 에너지샵이나, PHPP 모두 집 전체의 계산을 할 뿐, 각 방별 계산을 하고 있지 않은 이유이기도 합니다.
50평에 18평형 보일러, 20평형 에어컨이라 말씀하신 부분요. 50평에 그 용량이 정량인데, 그게 각 설비의 최저용량이라 계산부하가 작아도 그 용량을 선택할 수 밖에 없다는 말씀이죠?
냉방의 경우 지난 여름 2층 7평형 에어컨을 24시간 거의 2달간 집 전체 냉방을 위해 연속 사용했고 쾌적하게 지냈습니다. 차가운 공기는 아래로 내려 오므로 1층도 시원해지고, 상시 가동되므로 집 안 전체 온도 편차도 크지 않았습니다. 1층 거실 에어컨은 주방 열기 등으로 더울 경우 간혹 사용하구요.
난방의 경우 아직 영하의 날씨를 경험하진 못했지만, 바닥온도가 차가울 때 집 안 전체를 난방수 온도 기준으로 같은 시간 간격 만큼 돌립니다.
에어컨 상시 가동시엔 인버터 방식에서 최저 냉방 능력으로 가동되게 조절합니다. 저희 집 2층 에어컨의 경우 최저 냉방시 소비전력이 300W인데 이렇게 24시간 가동된다고 보면 됩니다. 조금 더 좋은 에어컨의 경우 최저 소비전력이 100W 대 까지 내려가는 모델도 있는데 건축주 입장에선 이런 에어컨을 선택하시는 것이 더 좋습니다. 왜냐하면 여름의 경우 에어컨으로 습기도 제거해야 되는데 냉방능력이 큰 에어컨은 수시로 압축기가 돌지 않고 정지하게 되어 습기 제거가 제대로 되지 않기 때문입니다. 덤으로 당연히 전기값도 줄어 들겠죠.
난방의 경우도 마찬가지로 최저 난방능력이 낮은 것을 선택하는 것이 유리합니다. 그러나, 국내 출시 되는 가스 보일러를 보면 최저 난방 능력이 4kW 대로 용량이 큽니다. 가장 작은 사이즈의 보일러로 난방해도 되지만 난방수 순환 모터 용량 문제도 있고, 특히 온수 때문에 불편해져서 엄청 큰 용량의 가스 보일러를 사용할 수 밖에 없는 것이 현실입니다. 저희 집 보일러도 온수 때문에 최저 난방 능력 7kW 급을 선택했습니다. 집에 비해 최저 난방능력 조차 큰 용량입니다. 난방 능력을 조절하는 범위가 커지면 보일러가 비싸지고 이것은 인버터 에어컨 개념과 동일합니다.
결론은 고단열 고기밀 주택의 경우 가장 간단한 방식, 가장 비용이 낮은 시설로 쾌적하게 냉난방할 수 있다는 것이고, 디테일하게 고민하게 되면 불필요하게 건축비 만 상승하게 될 것 같습니다.
1. 의외로 하절기 냉방전력소모가 매우 작네요. 제습을 말씀하셨는데, 공조기 습기교환은 안되는 상황에서 말씀하시는 건지요
2. 태양발전판으로 온수를 커버하고, 난방은 최저용량으로 선택하는게 나을 듯 하다는 생각이 드네요. 시중판매 보일러의 최저용량 4kw가 어느 정도의 용량인지 감이 오지 않지만, 태양발전 활용시를 감안하면 이 마저도 42평에 큰 용량일까요?
감사합니다.
보일러도 카탈로그 보시면 최대 난방능력이 있고 최저 난방능력이 있습니다. 태우는 가스량을 조절하는 기능이 있습니다. 통상적으로 많이 사용하는 국내 가스 보일러의 경우 최대:최소가 5:1 입니다. 수백만원 하는 고급 가스 보일러의 경우 10:1도 있긴 있습니다. 4kW 급이란 말은 가장 적게 가스를 태울 때의 난방 능력을 일컫습니다. 카탈로그 보시면 보입니다.
말씀하시는 난방/온수 설비는 제가 직접적으로 경험한 적이 없으므로 모르겠습니다.
ERV가 HRV보다 잠열부하를 상대적으로 많이 줄일 수는 있으나 어디까지나 상대적인 것일 뿐 실내 습도는 올라가게 됩니다. 하지만 실내 냉방시 높은 냉방열교환효율로 환기기 발생하는 잠열부하는 낮춰집니다. HRV 사용시보다 환기로 인해 발생하는 잠열부하는 현저하게 줄어들게 됩니다.
ERV가 제습기는 아니지만 제습기의 사용시간을 현저하게 줄여줄 수 있다는게 맞는 표현인 것 같습니다.