에너지/열교해석관련 질문
에너지 해석관련 질문드립니다.
안재상
9
4,951
2011.05.23 14:48
안녕하세요. 이 사이트에서 많은 정보를 얻어가고 있는 건축공학과 학생입니다.
다름이 아니라 소장님께서 [03. 기술요소-배치] 3-1. 패시브하우스의 배치와 형태 에서 하신 CE3관련 실험을 직접 해보았는데 궁금한 점이 있어 질문드립니다.
1. 소장님의 설명에 따르면 단위면적당 난방에너지 요구량의 합계가 38.952 kWh/(㎡∙a) 인 건축물은 약 3.9리터 주택으로 기록된다 라고 하셨는데, 그렇다면 흔히 말하는 1.5리터 주택이라는말은 난방에너지 소모량을 기준으로 하는것인가요?
제로에너지 하우스의 개념으로 보면 난방에너지 뿐만아니라 냉방, 조명, 급탕에너지 요구량까지 다 합친량이 되어야 총 에너지 소모량을 의미할수 있지 않나 하는 의문점이 들었습니다. 제가 간단하게 시뮬레이션 해본 결과치에서도 난방에너지 요구량은 모든에너지요구량(난방,냉방, 조명, 급탕)의 40%정도였기 때문입니다. 삼성Green Tomorrow나 대림 3리터하우스의 사례를 살펴보아도 x리터 하우스라는 개념에 대해서는 정확히 의미를 찾을수없어 질문을 드립니다.
2. 그리고 위 실험에서 언급하신 AV값(바닥면적대 입면적비)는 계산식으로 직접 산출하신것인지요?
시뮬레이션의 건축물 설계정보를 보면 A/Ve(형태지수)라고 언급되어 있는데 이 값은 체적:외피면적이라 S/V값을 말하는것 같아 비교가 어렵고, AV값에 대한 계산은 입면적에서 창호면적을 뺀 값으로 수계산을 하면 되는것인지 궁금합니다.(아니면 창호면적도 포함하여야 하는지)
3. 그리고 우리나라 일반적인 주택의 A/V값이나 S/V값의 일반적인 수치를 대략적으로나마 알 수 있을까요? 제가 시뮬레이션 한 실험값이 일반적인 사례기준대비 어느정도의 차이를 보이는지 비교를 해 보아야 중요성을 알 수 있을것 같기때문입니다.
4. 그리고 건축물 배치에서 향에따른 에너지소모량을 비교하기 위해 한번더 실험을 해 보았는데요.
동일한 모델을 가지고 건물의 향을 바꿔가면서 실험했는데 남향이 가장 에너지 소모량이 적고 서향이 가장 소모량이 많았습니다. 남동향 15도정도가 가장 일사량이 많다고 배운거 같아 남동향으로 적용해 보았는데도 남향의 소모량이 더 적었구요, 북향이 가장 소모량이 클것이라는 생각과 다르게 서향이 다소 소모량이 많았습니다.
물론 건물의 조닝에 따라 에너지 요구량이 조절 가능하고, 제가 적용한 모델과 일반적인 수치와의 오차가 있겠지만 단순히 건물의 향 만을 고려했을때(기본적으로 건물의 남측에 창과 거실을 배치했습니다. 그런 후 방위조절) 에너지 소모량이 북향이 가장 크지 않다는것과 남동향이 가장 적지 않다는것은 궁금증이 듭니다. 이 부분에서 코멘트를 해 주실수 있으실까요? 실험자체가 기준이 모호해 무의미한 실험이라면 그것에 대한 코멘트라도 부탁드리겠습니다.
5. 마지막으로 질문이 아니라 실험관련 부탁을 하나 드릴 수 있을까 해서 말씀드립니다.
건물의 배치, 형태선택이 에너지효율에 어떤 결과를 미치는지 시뮬레이션을 해보았는데 이제는 외피의 자재선택이 어떤 효율을 보이는지 시뮬레이션을 해 보고싶습니다. 하지만 그러기 위해서는 실제 건물을 모델링해보아야 하는데, CM3의 특성상 Revit같은 설계프로그램으로 단순히 디자인 하는는것이 아니라 다양한 수치들을 입력해야 하기 때문에 학생의 입장에서 실험해 보기가 많이 까다로운것 같습니다.
혹시 CM3로 에너지 해석을 했던 사례들 몇가지의 프로젝트들을 복사해 주실수 있을까요? 패시브하우스의 단열기준에 맞는 단열재와 일반주택에서 주로 사용되는 단열재를 바꿔가며 에너지 소모량을 비교해 보고싶습니다.
CM3의 특성상 도면입력이 없기때문에 설계도서 관련 문제는 없지 않을까 하는 생각에 귀찮은 부탁들 드립니다.
아직 학부생이라 전반적인 질문의 수준이 많이 미흡한것 같습니다. 부족한 부분은 과감히 코멘트 해 주시면 감사드리겠습니다.
긴글 읽어주셔서 감사드립니다.
우선 CM3 가 아니고, CE3입니다.
1. 소장님의 설명에 따르면 단위면적당 난방에너지 요구량의 합계가 38.952 kWh/(㎡∙a) 인 건축물은 약 3.9리터 주택으로 기록된다 라고 하셨는데, 그렇다면 흔히 말하는 1.5리터 주택이라는말은 난방에너지 소모량을 기준으로 하는것인가요?
제로에너지 하우스의 개념으로 보면 난방에너지 뿐만아니라 냉방, 조명, 급탕에너지 요구량까지 다 합친량이 되어야 총 에너지 소모량을 의미할수 있지 않나 하는 의문점이 들었습니다. 제가 간단하게 시뮬레이션 해본 결과치에서도 난방에너지 요구량은 모든에너지요구량(난방,냉방, 조명, 급탕)의 40%정도였기 때문입니다. 삼성Green Tomorrow나 대림 3리터하우스의 사례를 살펴보아도 x리터 하우스라는 개념에 대해서는 정확히 의미를 찾을수없어 질문을 드립니다.
-> 난방에너지요구량입니다. 우리나라는 공식적으로 소모량이라는 용어는 사용하지 않습니다.
제로에너지는 말씀하신데로 콘센트전력을 제외한 모든 에너지를 계산하여 제로가 되어야 합니다. 그러나 특별히 난방에너지요구량을 따지는 것은 건축적요소(패시브요소)의 비중을 크게 잡기 때문입니다. 근본적인 것은 패시브요소가 실내 쾌적성과 직접적으로 맞물리는 이유이기도 합니다.
패시브하우스에서는 우선적으로 난방에너지요구량을 고려하고, 그외의 냉방, 조명, 급탕, 환기 부분의 에너지를 위해 1차에너지소요량도 따집니다. 즉, 패시브요소 우선, 액티브요소 적용의 등식으로 진행을 한다고 보시면 됩니다.
왜 난방만 보는 가는 협회내의 많은 글에 반복적으로 적었듯이, 주거시설에서 실제 에너지사용량은 난방이 훨씬 크게 나타나기 때문입니다.
2. 그리고 위 실험에서 언급하신 AV값(바닥면적대 입면적비)는 계산식으로 직접 산출하신것인지요?
시뮬레이션의 건축물 설계정보를 보면 A/Ve(형태지수)라고 언급되어 있는데 이 값은 체적:외피면적이라 S/V값을 말하는것 같아 비교가 어렵고, AV값에 대한 계산은 입면적에서 창호면적을 뺀 값으로 수계산을 하면 되는것인지 궁금합니다.(아니면 창호면적도 포함하여야 하는지)
->A/V값은 창호면적도 포함하여, 입면적과 체적의 관계식입니다. CE3를 입력하면 자동으로 계산해 줍니다. 말씀하신 S/V값은 무엇을 말하고 있는 것인지 잘 이해를 못하겠습니다.
3. 그리고 우리나라 일반적인 주택의 A/V값이나 S/V값의 일반적인 수치를 대략적으로나마 알 수 있을까요? 제가 시뮬레이션 한 실험값이 일반적인 사례기준대비 어느정도의 차이를 보이는지 비교를 해 보아야 중요성을 알 수 있을것 같기때문입니다.
->우리나라는 보통 0.9 에서 1.4 사이 값을 가집니다.
4. 그리고 건축물 배치에서 향에따른 에너지소모량을 비교하기 위해 한번더 실험을 해 보았는데요.
동일한 모델을 가지고 건물의 향을 바꿔가면서 실험했는데 남향이 가장 에너지 소모량이 적고 서향이 가장 소모량이 많았습니다. 남동향 15도정도가 가장 일사량이 많다고 배운거 같아 남동향으로 적용해 보았는데도 남향의 소모량이 더 적었구요, 북향이 가장 소모량이 클것이라는 생각과 다르게 서향이 다소 소모량이 많았습니다.
물론 건물의 조닝에 따라 에너지 요구량이 조절 가능하고, 제가 적용한 모델과 일반적인 수치와의 오차가 있겠지만 단순히 건물의 향 만을 고려했을때(기본적으로 건물의 남측에 창과 거실을 배치했습니다. 그런 후 방위조절) 에너지 소모량이 북향이 가장 크지 않다는것과 남동향이 가장 적지 않다는것은 궁금증이 듭니다. 이 부분에서 코멘트를 해 주실수 있으실까요? 실험자체가 기준이 모호해 무의미한 실험이라면 그것에 대한 코멘트라도 부탁드리겠습니다.
-> 무의미한 실험은 아닙니다만, 팩트를 다 담기에는 부족한 실험입니다. 외피성능에 따라 향별 에너지요구량이 변하기 때문입니다. 특히 창호의 성능(U값,G값)의 변화에 따라 향/면적 등과 메트릭스를 이루어야 하는데.. 그 가짓수가 무척 많이 나오기 때문입니다. 일사량은 서향이 가장 많습니다. 그러므로 외피성능이 떨어질 경우 서향의 배치가 가장 비효율적으로 나옵니다.
참고로 말씀드리면, 외피의 성능이 고도화되면 향에 영향을 거의 받지 않게 됩니다. 즉, 향이 에너지요구량미치는 영향이 최소화될 수 있습니다. (물론 미세한 변화는 합니다.)
5. 마지막으로 질문이 아니라 실험관련 부탁을 하나 드릴 수 있을까 해서 말씀드립니다.
건물의 배치, 형태선택이 에너지효율에 어떤 결과를 미치는지 시뮬레이션을 해보았는데 이제는 외피의 자재선택이 어떤 효율을 보이는지 시뮬레이션을 해 보고싶습니다. 하지만 그러기 위해서는 실제 건물을 모델링해보아야 하는데, CM3의 특성상 Revit같은 설계프로그램으로 단순히 디자인 하는는것이 아니라 다양한 수치들을 입력해야 하기 때문에 학생의 입장에서 실험해 보기가 많이 까다로운것 같습니다.
혹시 CM3로 에너지 해석을 했던 사례들 몇가지의 프로젝트들을 복사해 주실수 있을까요? 패시브하우스의 단열기준에 맞는 단열재와 일반주택에서 주로 사용되는 단열재를 바꿔가며 에너지 소모량을 비교해 보고싶습니다.
CM3의 특성상 도면입력이 없기때문에 설계도서 관련 문제는 없지 않을까 하는 생각에 귀찮은 부탁들 드립니다.
->드릴 수는 있겠습니다만, 이 역시 도면이 없기 때문에 실험은 무의미합니다. 도면과 숫자를 같이 검토해야하기 때문입니다. 재미는 있겠습니다만, 남는 것은 없을 것입니다.
도면없이 숫자만 다루면 형태와 에너지에 대한 감이 떨어지고, 변경하는 숫자가 과연 어디에 있는 벽체/창인지 전혀 알 수 없기 때문입니다.
--
추가 질문있으시면 언제든 올려주십시요. 감사합니다.
우선 프로그램명을 잘못언급한것 죄송합니다. 처음에는 CE3라고 적었다가 저도모르게 바꿔썻네요..
CM이라는 단어가 입에 익숙해서 그런가 봅니다.
추가질문을 조금 부탁드리겠습니다.
1. 협회내 패시브 이름의 정의를 보고 의미를 조금더 이해할 수 있었습니다. 감사드립니다.
2,3. 언급한 S/V값은 표면적(Surface)과 체적(Volume)의 비를 말씀드린것으로 소장님께서 말씀하신 개념과 동일한것 같습니다. 다만
[03. 기술요소-배치] 3-1. 패시브하우스의 배치와 형태 에서 AV값이 바닥면적대 입면적이라고 언급되어있어 의문점을 느껴 질문을 드렸습니다. 그렇다면 우리나라의 값은 0.9~1.4의 값을 가진다고 하셨는데 입면적 규제라는 항목과 관련해서 어떤 연관이 있을까요? 공동주택의 재건축관련 뉴스에서 본 개념인데 이 항목이 AV값의 한계에 영향을 갖는것인지요? 아니면 단독주택에는 전혀 신경쓸 필요가 없는 개념인지요?
4. 향별 외피면적에 따른 외피성능의 변화가 이루어져야한다는 말씀에 충분히 이해가 되었습니다. 그리고 외피성능의 향상에 따른 향별 에너지 요구량이 최소화 되는것도 시뮬레이션 해보는것도 좋을것 같습니다.
말씀중에 서향의 일사량이 많기때문에 서향의 배치가 가장 비효율적이라는 말씀은 여름철을 말씀하시는것인지요? 조금 더 자세한 설명을 부탁드려도 될까요? 태양의 고도를 고려하였을때 북향과 서향이 모두 에너지요구량이 상대적으로 높을것 같았고 계절풍의 영향등까지 고려하면 단독주택에서는 북향이 가장 부적절할것이라 생각되었기 때문입니다.
5. CE3를 이용해서 해석한 프로젝트 사례에서 그 외피와 창호의 관류율을 수정한다면 외피성능에 따른 에너지요구량이 달라지므로 효율을 비교해 볼 수 있지 않을까 하는 생각이 들었기 때문입니다. 위에서 언급하신 향에따른 성능까지 고려한다면 조금 부족할수도 있겠으나 CE3로 단순히 부재의 열관류율을 수정하는것은 가능하지 않을까 조언을 구해봅니다.
미숙한 질문에도 불구하고 성의있는 답변 달아주셔서 감사드립니다.
2,3. 언급한 S/V값은 표면적(Surface)과 체적(Volume)의 비를 말씀드린것으로 소장님께서 말씀하신 개념과 동일한것 같습니다. 다만
[03. 기술요소-배치] 3-1. 패시브하우스의 배치와 형태 에서 AV값이 바닥면적대 입면적이라고 언급되어있어 의문점을 느껴 질문을 드렸습니다. 그렇다면 우리나라의 값은 0.9~1.4의 값을 가진다고 하셨는데 입면적 규제라는 항목과 관련해서 어떤 연관이 있을까요? 공동주택의 재건축관련 뉴스에서 본 개념인데 이 항목이 AV값의 한계에 영향을 갖는것인지요? 아니면 단독주택에는 전혀 신경쓸 필요가 없는 개념인지요?
-> 죄송합니다. 오타입니다. 지금 수정해 놓았습니다. 혼란을 드려 죄송합니다.
입면적규제는 기사를 살펴봐야 겠습니다만, 에너지관련으로 나왔다면 같은 맥락일 듯 합니다. 단독주택이 오히려 AV값에 영향을 더 많이 받습니다. 다만 신축주택의 대부분이 공동주택이라 정책의 대부분이 공동주택에 촛점이 맞추어지고 있고, 또한 규제를 하기에도 공동주택이 쉽고, 반응도 빠르기 때문입니다.
4. 향별 외피면적에 따른 외피성능의 변화가 이루어져야한다는 말씀에 충분히 이해가 되었습니다. 그리고 외피성능의 향상에 따른 향별 에너지 요구량이 최소화 되는것도 시뮬레이션 해보는것도 좋을것 같습니다.
말씀중에 서향의 일사량이 많기때문에 서향의 배치가 가장 비효율적이라는 말씀은 여름철을 말씀하시는것인지요? 조금 더 자세한 설명을 부탁드려도 될까요? 태양의 고도를 고려하였을때 북향과 서향이 모두 에너지요구량이 상대적으로 높을것 같았고 계절풍의 영향등까지 고려하면 단독주택에서는 북향이 가장 부적절할것이라 생각되었기 때문입니다.
-> 이 질문에 대한 답은 매우 모호함을 가집니다. 향과 외벽/창호/형태/차양 등이 어우러져 나오는 결과이기 때문입니다. 경우에 따라서는 북향보다 서향이 불리할 때가 있습니다. (향별 창호크기 고려).
이런 복잡한 상황으로 인해 건축물의 에너지를 일반화하기가 거의 불가능합니다. 노파심에 말씀드리면 질문자께서도 몇가지 예를 가지고 일반화하는 오류를 범하지 않으셨으면 합니다.
에너지해석은 자연환기를 인자로 고려하지 않습니다. (물론 EP+AirFlow Network 처럼 대응하는 것도 있습니다만) 이유는 그 인자가 너무 정성적일 수 있기 때문이며, 정량화하는 알고리즘도 맘만 먹으면 수천가지로 만들 수 있기 때문입니다.
한마디로 말씀드리면,, 과거 10년동안 불었던 바람이 내년에도 불 것인가? 하는 것입니다.
5. CE3를 이용해서 해석한 프로젝트 사례에서 그 외피와 창호의 관류율을 수정한다면 외피성능에 따른 에너지요구량이 달라지므로 효율을 비교해 볼 수 있지 않을까 하는 생각이 들었기 때문입니다. 위에서 언급하신 향에따른 성능까지 고려한다면 조금 부족할수도 있겠으나 CE3로 단순히 부재의 열관류율을 수정하는것은 가능하지 않을까 조언을 구해봅니다.
->우려하는 것은 가능여부가 아니라, 공부에 도움이 될 것이가? 하는 것입니다. 말씀드렸다시피 부재의 열관류율 수정도 건물의 형태에 따라서 그 결과의 편차가 나타납니다. 즉, 건축물의 에너지를 형태에 대한 이해없이 숫자로 이해하기 시작하면 전혀 공부가 되지 않기 때문입니다. 가장 좋은 것은 본인이 설계한 건물을 입력해 보는 것입니다. 아니면 주변의 친구가 그린 도면을 입력하는 것도 좋습니다. 결과에 대해 도면을 그린 친구와 성능에 대한 토론을 하시길 권해 드립니다. 그래야 우리나라 건축이 변합니다. 부재의 현실성 여부는 별로 중요하지 않습니다. 또한 각 부위별 부재 단면은 필요하시면 물어봐 주십시요. 자료실의 작품집에 있는 아무 건물이라도 단면 구성은 언제 든지 드릴 수 있습니다.
감사합니다.
정말 많은것을 배우고 갑니다. 그래야 우리나라 건축이 변한다는 말씀에 느끼는것이 많습니다.
다시한번 감사드립니다.
직접 설계한 건물을 입력해보라고 말씀해주신대로 설계전공의 친구에게 도면을 받아 시뮬레이션을 하려고 합니다.
처음 취지는 단독주택의 성능평가였지만, 단독주택 설계는 저학년때의 손도면 뿐이라 제대로 된 도면이 없는 관계로 다가구주택을 시뮬레이션 하려고 하는데요
자료실의 동탄 2리터 근린생활시설이 가장 비슷한것 같아 도움을 구하고 싶습니다. 외 내벽, 지붕, 바닥 자재들의 단면과 열관류율등에 관한 정보를 주신다면 정말 감사드리겠습니다.
메일로 정보를 주실수 있으시다면 sang2412@naver.com으로 부탁드리겠습니다.
그리고 CE3를 이용해 시뮬레이션할때, 건물내부에 중정이나 데크가 있으면 존 면 데이터 입력을 어떻게 하여야 하는지 알고싶습니다.
감사합니다.
내부의 중정이나 데크는 입력할 필요가 없습니다.
글로 설명하기가 무척 애매한데.. 주거시설은 원존원프로필 개념입니다. 집 전체를 하나의 실로 보고 입력합니다. 다만, 주의 할 것은 체적을 구하는 것인데.. 2층 집일 경우 면데이타는 전체 건물을 통으로 입력하지만, 체적은 별도로 입력합니다.
즉, 1층 바닥면적이 60㎡ 이고, 층고가 4미터, 2층은 40㎡, 층고가 역시 4미터라고 하면, 이 건물의 체적은 (60x4)+(40x4) 입니다. 바닥면적과 높이에 따라 에너지량이 달라지므로 오픈공간이 아니면 각 슬라브를 기점으로 높이를 산정하여 입력해야 합니다.
쉽게 다시 계산하자면,
1층, 2층 바닥면적이 각 30㎡ 이고, 층고가 각각 4미터라면, 바닥면적과 높이를 30x8로 하면 안되고, (30x4)+(30x4)=60x4=240㎥ 로 입력해야 합니다.
체적의 값은 같지만, 면적과 높이의 상관관계에 따라 에너지량이 달라지기 때문입니다.
http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z4_02&wr_id=5 를 읽어 보세요..
그런데 스팸메일로 처리되었는지 메일이 오지 않고 있네요.
혹시 다시 보내주실수 있으신지요?