4. 북유럽에서 초 저에너지주택을 건축하는 방법
북유럽에소 초 저에너지주택 설계의 과제는 중부 유럽과 비교하여 추운 겨울 온도와 겨울철 태양이 적다는 것입니다. 북유럽에서 초 저에너지주택을 건설하는 원칙은 매우 간단하게 정의할 수 있습니다. 열 손실을 줄이고 열 이득에 의한 나머지 손실을 가능한 많이 대체하는 것입니다. 이 모든 것은 건물 부지, 건물 배치, 건물 외피 및 건물 사용을 최적화하여 실현됩니다. 새 건물에서 에너지소비를 줄이기 위해 ‘비용 효율적인 저에너지 건물’ 프로젝트에서 개발된 저에너지 설계를 위한 5단계 방법이 권장됩니다.
1) 열 손실 감소(및 냉각 필요)
2) 전력 소비 감소
3) 일광을 포함한 패시스 태양에너지 활용
4) 에너지 사용 통제와 조절
5) 나머지 에너지수요에 재생 가능한 에너지원 공급
저에너지 설계는 원칙적으로 모든 저에너지 건물에 적용할 수 있습니다. 물론 이 과정은 어느 정도 반복적입니다.
저에너지 설계의 출발점 전략은 에너지 수요를 줄이기 위한 에너지효율적인 조치를 적용한 다음 재생 에너지원을 활용하는 에너지 공급시스템으로 나머지 수요를 공급하는 것입니다.
1) 건물 부지 및 창 위치
가능하면 주거용 건물은 태양에너지 시스템과 태양열 이득 시스템의 통합할 수 있도록 태양이 비치는 남쪽 경계면에 위치해야 합니다. 넓은 잎의 나무와 건물의 입구에 식물을 심는 것은 여름에 과열을 줄이는 것을 도울 수 있습니다. 건물 사이의 거리는 서로 가리지 않도록 최적화해야합니다.
남동쪽에서 남서쪽으로 향하는 주 창문 방향은 효과적으로 겨울 시간에 태양 활용을 가능하게합니다. 유리 크기와 유형은 기후, 장소 및 방향에 따라 선택해야합니다.
여름에는 넓은 창문 영역을 통한 태양열 이득은 과열의 위험을 증가시키며, 이는 발코니, 지붕 구조물의 최적화된 돌출부 및 외부 태양 그늘과 같은 적절한 수동 조치로 방지할 수 있습니다.
[최적의 건물 부지를 선택하면 초 저에너지주택을 쉽게 설계할 수 있음]
2) 건물 모양
건물 규모의 소형화는 초 저에너지주택의 주요 특징 중 하나입니다. 소형화는 다음 중 하나로 주어집니다.
① 건물 부피에 대한 열 외피 영역의 비율, A/V[m²/m³] 또는
② 바닥 면적에 대한 열 외피 영역의 비율, A/A[m²/m²]
건물이 더 소형화할수록 전송 열 손실을 일으키는 열 외피의 면적이 줄어듭니다. 또한 소형 건물은 일반적으로 미래에 투자되고 및 유지 보수 비용이 적게드는 열 외피를 의미합니다. 소형 건물에는 일반적으로 열교가 적습니다. 높은 A/V 비율은 외피에서 단열성을 높이거나 더 좋은 창문 및 높은 열회수 효율과 같은 개선 사항으로 보완해야합니다.
3) 잘 단열되고 기밀한 건물 외피
추운 기후를 위한 초 저에너지주택은 높은 단열 수준을 요구합니다. 주택은 다른 건물 시스템으로 지어질 수 있으며, 특별히 재료 의존성이 없습니다. 두꺼운 단열 층은 구조물의 성능에 주의를 기울여야합니다. 기초의 결빙 보호, 단열된 구조물의 건조 용량, 열교 영향의 방지 및 기밀층의 장기 성능을 고려해야합니다.
초 저에너지주택 설계는 건물 구성 요소의 특성에 대한 정확한 지식이 필요합니다. 열교의 영향은 기존 건물보다 초 저에너지 건물에서 더 중요하며, 이는 건축의 열 저항이 증가할 때 열교의 상대적 영향이 증가하기 때문입니다.
열교의 영향은 건물 외피를 통한 투과 열 손실이 계산에 포함되어야합니다. 따라서 설계는 예를 들어, 건축법에 필요한 것보다 더 정확한 U-값 계산을 기초로합니다. 건물 요소의 단열에 대한 다음과 같은 표시 요구 사항은 주택의 에너지 설계에 도움이 될 수 있습니다.
① 벽 ≤ 0.12W/m²K
② 바닥 ≤ 0.12W/m²K
③ 지붕 ≤ 0.12W/m²K
④ 창문 ≤ 0.8W/m²K
⑤ 도어 ≤ 1.0W/m²K
[초 저에너지주택 구조의 예]
특히 다른 요소(창문, 문) 사이의 연결부에서 건물 외피의 기밀성은 에너지소비, 수분 대류 및 응축으로 인해 매우 중요합니다. 50Pa(n50 값)의 주택 공기 누출은 블로어 도어테스트를 통해 측정할 수 있습니다. n50 기밀성 값은 0.6 1/h보다 높아야합니다.
[블로어 도어테스트]
4) 에너지효율적인 HVAC 시스템
건물 단열 외피의 단열성능이 우수할뿐만 아니라, 환기율 및 가정용 온수 및 열의 분포로 인한 열 손실 감소에 주의를 기울여야합니다. 환기율은 일반적으로 건축법에 따라 주어지며 좋은 실내공기 품질을 제공해야합니다. 일반적으로 공기 교환율은 n=0.5 h⁻¹입니다. 환기율의 감소는 일반적으로 권장되지 않으므로 환기 열손실을 줄이는 유일한 방법은 환기 열 회수를 도입하는 것입니다. 기밀한 건물의 여과/배출 속도는 매우 낮기 때문에 대부분의 환기 및 손실도 제어할 수 있습니다. 환기 손실은 따라서 열이므로, 이는 공기조절장치에 의해 회수되지 않습니다.
따라서 초 저에너지주택에서 효율적인 설치의 기본 원칙은 다음과 같습니다.
① 환기 공기의 효율적인 열 회수
② 짧은 분배 거리
③ 잘 단열된 파이프, 펌프 및 밸브
④ 저온
⑤ 보조 전력을 줄이기 위한 고효율시스템
[간단한 라디에이터를 거실에 배치. 욕실은 욕실은 바닥 난방]
5) 열 질량 및 온도 구역
난방시스템 슬라이딩 설정점과 결합된 건물 구조의 열 질량은 패시브 이득을 활용하는 데 도움이 됩니다. 실내 온도는 슬라이딩 범위 내에서 자유롭게 변할 수 있으며, 구조는 실내 온도에 따라 열을 저장하거나 공급할 수 있습니다. 열량의 요구량은 높지 않습니다. 경량 건물에서 크고 중량인 바닥이면 충분합니다. 그러나 건물의 에너지수요에 대한 열 질량의 영향은 그리 크지 않습니다.
주거지 배치를 설계할 때, 열을 생성하는 기능은 태양열 이득이 큰 실내에서 멀리 떨어진 곳에 배치하는 것이 좋습니다. 같은 방법으로, 더 높은 온도의 거실은 태양 이득이 있는 중앙구역과 건물의 외부(북쪽) 구역보다 더 낮은 온도를 가진 지역에 위치해야합니다.