이 자료는 IEE 프로젝트 NorthPass의 결과물 중 하나이며, 북유럽 국가에서 초 저에너지주택(low-energy house)의 시장 침투력을 증가시키는 것을 목표로 합니다. 이 프로젝트의 초점은 단독 주택과 아파트 모두 신축입니다.
이 자료의 목적은 건축 부문에서 상당한 에너지절약 잠재력, 에너지절약의 기술적 가능성 및 실내 환경 고려사항과 결합한 재생 가능한 기술에 대한 지식을 전달하는 것입니다. 그룹 목표는 계획자 및 생산자뿐만 아니라 건물 소유주이고, 미래에는 더 환경친화적인 주택 수요를 선호할 것입니다.
목차
1. 북유럽에서 초 저에너지주택은 무엇인가?
1) 정의 및 개념
2) 북유럽 주변 공간 난방수요
2. 초 저에너지주택을 건축하는 이유?
1) 기후 변화에 대한 조치 및 에너지소비 감소
2) 낮은 환경영향
3) 낮은 생애주기 비용
4) 정치적 합의 달성
3. 초 저에너지주택의 편안함과 실내 기후
1) 열 실내 기후
2) 대기 실내 기후
3) 청각적 실내 기후
4) 조명 조건
4. 북유럽에서 초 저에너지주택을 건축하는 방법
1) 건물 부지 및 창 위치
2) 건물 모양
3) 잘 단열되고 기밀한 건물 외피
4) 에너지효율적인 HVAC 시스템
5) 열 질량 및 온도 구역
5. 초 저에너지주택의 구성
1) 주요 구성
2) 외피 구성
3) 환기 구성
4) 난방 구성
5) 재생 가능한 에너지 구성
6) 다른 구성
7) 구성의 가용성
6. 초 저에너지주택의 사례
1) 덴마크– Komforthusene
2) 핀란드– Passive house in Hyvinkää, Finland
3) 노르웨이– Loevaashagen cooperative housing, Bergen
4) 스웨덴– Värnamo passive house
5) 에스토니아– Valga kindergarden ≪Kaseke≫
6) 라트비아– Gaujas 13, Valmiera
7) 리투아니아– Renovation project at Žirmūnų street 3 in Vilnius
8) 폴란드– Lipińscy Dom Pasywny 1, Worcław
1. 북유럽에서 초 저에너지주택은 무엇인가?
1) 정의 및 개념
저에너지 및 초 저에너지건물에 대한 여러 가지 정의 및 개념이 존재합니다. 그들 중 일부는 현장에서 재생 가능한 에너지생산에도 초점을 맞추고 있습니다. 이 모든 것들은 공통적(주거용 초 저에너지주택에 관한 것으로 저에너지수요를 가능하게 하는 설계를 가지고 있습니다.
① 최소한의 열 손실을 위한 잘 단열된 건물 외피
② 최소한의 열 손실을 위한 열교가 없고 간결한 외형
③ 환기를 제어하기 위한 좋은 기밀성 및 수분 손상과 열 손실의 감소
[에너지 효율적이고 지속 가능한 건물의 라벨링 및 인증을 위한 몇 가지 제도]
① 저에너지 주택(Low energy house)
의무적인 건축 규정을 충족하는 건물보다 에너지수요가 현저히 낮은 건물. 일반적인 기준은 최소 요구 사항보다 25~50% 우수합니다.
② 패시브하우스(Passive house)
공간 난방수요가 15kWh/m²/a 미만이거나 난방 부하가 10W/m² 미만인 건물, 총 1차 에너지수요가 120kWh/m²/a 미만, n₅₀이 0.6 1/h보다 나은 기밀성을 제공하는 건물. 1차 에너지기준은 주택 보유 전기 사용을 포함하여 건물의 모든 에너지사용과 관련이 있습니다. 또한 실내 열적 쾌적성 및 습기 안전에 대한 몇 가지 기본 요건이 정의되어 있습니다. 이것은 독일의 패시브하우스 연구소가 정의한 국제적 평가입니다. 스웨덴, 노르웨이 및 핀란드에서 이 용어는 다른 국가적 평가에도 사용됩니다.
③ 액티브하우스(Active house)
낮은 에너지수요, 일광 이용, 자연 환기 전략 및 재생에너지 공급에 맞춘 건물
④ 제로에너지 빌딩(Zero energy building)
연간 균형의 에너지수요와 동일한 재생 가능한 에너지공급이 있는 건물
⑤ 제로 배출 빌딩(Zero emission building)
연간 균형 에너지 수요와 동일한 재생에너지 공급이 있는 건물
⑥ 제로 배출 건물
현장에서 재생에너지 공급이 가능한 건물로서, 건물에서 소비되는 통상적으로 샌산되는 에너지와 자재 생산에 따른 배출량 상쇄
⑦ 플러스 에너지 건물
연간 균형 에너지 수요 이상으로 건물에서 재생에너지가 공급되는 건물
2) 북유럽 주변 공간 난방수요
북유럽 주변의 기후 조건은 남유럽의 거의 중심 유럽의 조건에서부터 북유럽의 북극 조건까지 매우 다릅니다. 조건에서 경도 차이는 온화하고 여름에 덥고 추운 대륙의 겨울에서 비가오는 대서양 날씨까지 매우 다양합니다. 따라서 이러한 매우 다른 조건에서 초 저에너지주택을 계획할 때, 다음 중 하나를 수용해야합니다.
① 공간 난방에너지 수요에 대한 다른 목표
② 동일한 에너지수요를 얻기 위해 U-값을 낮추는 것과 같은 조건에 대한 건물의 적응
아래 그림은 단독 주택에 대한 공간 난방 수요와 함께 두 가지 개념을 보여줍니다.
[단독주택]
개념1: 코펜하겐의 패시스하우스 기준을 충족하는 건물이 북유럽 기후지역으로 이동
개념2: 건물의 U-값은 각 기후 지역의 패시브하우스 기준을 충족하도록 수정되었습니다. 비투과성의 구성에 대한 U-값의 결과 범위는 0.04~0.12W/m²K이고, 창의 경우 0.56~0.78W/m²K입니다. 이 값은 총 면적 A=172m²인 소형 단독주택에 대해 계산됩니다.
2. 초 저에너지주택을 건설하는 이유?
초 저에너지주택을 건설하는 중요한 이유는 정치. 경제 및 생태적 등 여러 가지가 있습니다. 사회가 저에너지주택을 건설해야하는 이유는 다음과 같습니다.
① 에너지소비를 줄이고 기후변화에 대응하기 위한 조치
② 초 저에너지주택은 일반적으로 낮은 환경 영향을 가지고 있음
③ 일반적으로 높은 에너지가격으로 초 저에너지주택의 낮은 수명주기 비용
④ 행정 합의를 달성하기 위해
1) 기후변화에 대한 조치 및 에너지소비 절감
기후변화가 인간 활동에 의해 발생한다는 인식이 높아지고 있습니다. 유엔의 기후변화에 관한 정부간 패널(IPCC)은 기후변화에 대한 세계적 연구를 평가합니다. 2007년에 발간된 IPCC의 4차 평가보고서에서 지구온난화는 주로 인간 활동으로 인한 온실가스 배출에 의한 것이라고 평가합니다. 주요 배출원은 화석 연료의 연소 및 토지 이용 변화(삼림 벌채)입니다.
더 나아가 지구온난화를 피하려면 온실가스 배출량을 줄이는 것이 중요합니다. 오늘날의 에너지생산은 화석 연료를 기초로 합니다(IEA). 에너비소비를 줄이면, 화석연료 소비가 줄어들고 온실가스 배출을 피할 수 있습니다. 에너지소비를 줄이는 것이 중요한 또 다른 이유는 석유 및 가스 생산에 대한 자원 제한이 있기 때문이며, 자원에 이제 더 이상 쉽게 접근할 수 없기 때문입니다.
2) 낮은 환경영향
이 자료에서 “북유럽 국가에서 초 저에너지주택 개념에 대한 경제 및 환경영향평가”보고서는 32개 단독주택과 공동주택의 라이프사이클 비용 평가, 라이프사이클 평가, 비용 이익 분석 결과를 제공합니다. 이 자료는 IVL Swedish Research Institute에서 작성되었으며, NorthPass 프로젝트의 간행물 중 하나입니다.
이 연구의 라이프사이클 평가는 일반적으로 초 저에너지주택이 기존 주택보다 낮은 환경영향을 미친다는 것을 보여줍니다. 30년이라는 기간 동안 1차 에너지를덜 사용하고 온실가스 배출량을 줄입니다. 자료의 예는 아래 그림에서 볼 수 있습니다. 이 그래프는 전기와 지역 난방으로 가열된 2개의 리투아니아 다세대 건물의 평가를 보여줍니다. 그림에서와 같이, 지구온난화에 대한 잠재적 기여는 초 저에너지주택보다 기존의 다세대 건물의 경우 큽니다.
[리투아니아 다가구 건물 2곳의 지구온난화에 대한 잠재적 기여, 최초 30년 동안 축적된 양]
이 연구는 에너지소비로 인한 온실가스 배출이 건축 자재 생산의 온실 가스보다 더 중요하다는 것을 보여줍니다. 이 연구의 결론은 에너지소비를 줄이는 것뿐만 아니라 가능할 때마다 재생 가능 에너지를 사용하는 것이 중요하다는 것입니다.
3) 낮은 생애주기 절감
초 저에너지주택은 기존의 주택보다 에너지수요가 낮습니다. 이는 임차인의 에너지비용 절감을 의미합니다. NorthPass 보고서에서 “북유럽 국가의 초에너지주택 개념에 대한 경제적 및 환경적 영향평가”에서 초에너지 및 기존 건물에 대한 수명주기 비용 평가가 수행되었습니다. 에너지가격은 이러한 종류의 경제적 비교에 중요합니다. NorthPass 보고서의 계산은 30년 동안 수행되었으며, 다양한 에너지가격 추세 상황, 낮고 높은 에너지 가격 추세에 대해 수행되었습니다.
이 보고서는 일반적으로 초 저에너지주택은 높은 에너지가격 추세에 따라 기존 주택보다 수명주기 비용이 낮다는 것을 보여줍니다. 아래 그림은 리투아니아 다세대 건물에 대한 수명주기 비용 평가의 예를 보여줍니다. 그림에서와 같이 초 저에너지주택은 30년 후 기존 주택보다 총 비용이 낮습니다. 초에너지주택에 대한 투자 회수 기간은 약 15년입니다.
[에너지가격이 높은 상완의 리투아니아 다세대 건물 2개에 대한 수명주기 비용]
[건축법 최소 요건 대신 개념1을 적용함으로써 공간 난방수요 절감효과는 국가와 위치에 따라 30~90% 사이에서 달라집니다. 개념2를 적용함으로써 공간 난방수요의 절감효과는 60~93%입니다.]
4) 정치적 합의 달성
건축 부문은 EU에서 사용에너지의 40%를 차지합니다. 에너지 사용을 줄이고 온실가스 배출을 줄일 수 있는 큰 잠재력이 있습니다. 에너지효율을 향상시키고 온실가스 배출을 줄이기 위해 EU의 건물 에너지성능 지침과 같은 많은 정치적 합의가 있습니다. 에너지효율이 높은 건축부문으로 인해 국가는 수입에너지에 덜 의존하게 됩니다.