5. 초 저에너지주택의 구성
저에너지 설계는 항상 우수한 열적 및 시각적 편안함을 보장해야합니다. 난방 수요와 냉각 필요성을 줄이려면 다음 매개 변수가 중요합니다.
① 건물의 부지와 구조
② 단열 외피
③ 태양광 차폐
④ 기밀
⑤ 환기
⑥ 난방
저에너지 구성은 위에서 언급한 매개 변수 모두가 중요합니다.
1) 주요 구성
에너지소비가 매우 낮은 주거용 건물을 설계하고 건축하려면 다음 제품 중 다수 또는 전부가 필요합니다. 열 손실을 줄이고 냉각을 위해 필요한 외치 구성 요소는
① 열전도율이 0.05W/mK를 초과하지 않아야하는 단열
② 고품질의 기밀 제품
③ U-값이 ≤0.8W/m²K인 창문
④ g-값(태양 투과율)이 0.4(40%)보다 높고 일광 투과율이 0.5(50%)보다 높아야 하는 유리. 이러한 값은 전면 및 바닥 면적과 관련된 유리 영역에 따라 달라집니다.
⑤ 태양광 차폐
⑥ U-값이 1.0W/m²K보다 낮아야하는 도어
⑦ 열교를 최소화하는 구조 프레임 및 구성 요소
[기존 방법과 비교하여 I-빔을 사용한 저에너지 벽 구조의 예]
(1) 열 손실을 줄이고 전력 소비를 줄이는 환기 구성요소:
① 특정 팬 전력이 1.0k/W(m³/s) 미만이어야 하는 팬이 있는 균형 환기시스템(공급 및 배기시스템). 특정 팬 전력 값은 전체 환기 설계에 따라 달라집니다. 환기시스템에서 압력 손실은 최소화해야합니다.
② 에너지효율이 80%보다 높아야하는 공기 대 공기 열 회수 기능이 있는 균형있는 환기시스템
(2) 에너지소비량을 표시하고 제어하는 난방 구성요소:
① 성능 계수가 3.0보다 높아야하는 지면, 배기 또는 실외 공기를 공급원으로 하는 열 펌프
② 초 저에너지주택에 적합한 열 분배시스템
③ 전기를 적게 사용하는 순환 펌프는 효율이 1세대 주택의 경우 25% 이상, 아파트 건물의 경우 50% 이사이어야합니다.
④ 대기 손실이 적은 가정용 온수기
⑤ 초 저에너지 주거용 건물에 적합한 제어시스템
⑥ 에너지효율이 높은 온수 부품
(3) 전기 소비를 줄이는 다른 구성요소:
① 적어도 Class A이상인 가전제품
(4) 재생 가능한 에너지를 위한 구성요소:
① 태양열 집열기
② 태양광전지
③ 바이오매스 보일러
이러한 구성요소의 대부분은 주거용 건물에 필요합니다. 초 저에너지 건물의 경우, 최소한 위에서 제시한 수준 이상의 높은 에너지성능 요건을 추가로 충족해야합니다.
2) 외피 구성요소
(1) 단열재
가장 일반적인 재료는 미네랄울입니다. 그라스울과 셀룰로오스는 모두 저에너지 주거용 건물에 사용됩니다. 이들은 모두 권장 열전도율 0.05W/m·K를 충족하며, 열 손실을 줄이기 위해 필요합니다. 단열재는 충전 단열재로도 적용됩니다. 폴리스티렌과 폴리우레탄은 초 저에너지주택에 주로 사용되지만 대부분의 지상 단열재로 때로는 지붕 단열재로서만 사용됩니다.
또한 벽 단열재로 사용하는 예가 있으며, 때로는 단독 또는 미네랄울과 함께 사용합니다. 투명 단열재는 거의 적용되지 않습니다. 일부 초 저에너지 개량 프로젝트에서 열전도율이 매우 낮은 진공 단열재 패널을 시험하고 있습니다. 이러한 패널은 매우 낮은 열전도율의 이점을 가지고 있으며, 그 결과 벽이 얇아집니다.
벽 두께는 두꺼운 벽이 중요한 영역, 실내 또는 실외를 “강철”로 보강하기 때문에 중요한 주제입니다. 2~3cm 두께의 진공 단열 패널은 10~15cm의 미네랄울에 해당합니다. 패널은 현재 다소 비쌉니다. 열전도율이 낮고 비용이 높은 또 다른 단열재는 PIR(polyisocyanurate) 단열재입니다.
(2) 기밀제품
기밀성 해법 및 고품질 제품은 증기/공기 장벽, 창문/도어, 형성된 증기 결합/공기 장벽, 문턱 및 기초, 문턱 및 벽, 바닥 구조 관통, 콘크리트 관통 파이프, 전기 콘센트, 조명, 작은 파이프, 내부 파이프와 외부 사이, 환기 덕트, 난로 및 다른 제품과 연결부에 사용해야합니다.
[저에너지주택의 두꺼운 다층 구조의 예와 단열 외피 내부의 기밀성 문제가 존재하는 전형적인 위치]
이 제품은 통풍, 습기 문제를 방지하고, 모든 환기 공기가 열 회수시스템을 통과하도록 하기 위해 필요한 건물 외피의 우수한 기밀성을 보장하기 위해 필요합니다. 기밀 제품의 가용성에 대한 최근 연구가 이루어졌습니다. 이 연구는 이용 가능한 여러 제품과 해법이 있지만 찾기가 어렵다는 결론을 내렸습니다. 새롭고 예전에 사용하는 기밀 제품이 있습니다. 신제품은 종종 기밀성이 뛰어나지만 신뢰성이나 내구성이 항상 알려진 것은 아닙니다. 작업은 최종 결과에 중요하므로, 기밀 해법은 현장에서 쉽게 적용할 수 있어야합니다.
(3) 창문
패시브하우스의 도입으로 저에너지 창문(U-값 0.8W/m²·K 미만)의 가용성이 향성되었습니다. 저에너지주택의 창문 아래에 라디에이터가 없는 경우에도 낮은 열 손실을 보장하고 열적 편안함을 보장하기 위해 저에너지 창문이 필요합니다. U-값 0.6W/m²·K, g-값 0.45 및 일사투과율 0.59의 4중 유리창을 사용할 수 있습니다. U-값 0.7W/m²·K, g-값 0.50 및 일사투과율 0.59의 3중 유리창을 사용할 수 있습니다. 저에너지주택에서 4중 유리창이 거의 사용되지 않으며, 거의 3중 유리 창문을 사용합니다.
(4) 일사 차폐
봄, 여름 및 가을에 높은 실내 온도를 피하기 위해 동쪽, 남쪽 및 서쪽을 향한 창문을 위한 일사 차폐시스템이 종종 필요합니다. 예를 들어 시스템은 패널 내부, 외부 또는 사이에 설치하기 위한 블라인드입니다. 외부에 설치하면 일사 차폐가 가장 효율적입니다. 일부 저에너지주택에서 일사 차폐는 돌출부 및 태양광 제어 유리로 해결됩니다.
[저에너지주택에서 일사 차폐로 사용되는 돌출부]
(5) 도어
열 손실을 줄이려면 도어의 U-값이 1.0W/m²·K보다 낮아야합니다. 몇몇 도어 제조업체는 0.9W/m²·K보다 높은 U-값을 가진 도어를 판매합니다. 이것은 일반적으로 저에너지주택에 사용됩니다. 구조 프레임 구성요소는 건물 외피의 여교를 최소화해야하며 전체적으로 낮은 U-값에 도달해야합니다. 열교를 최소화하는 구조 프레임 구성요소는 I-빔의 목재입니다. 그렇지 않으면 저에너지주택에서 매우 일반적인 해법은 다층 구조입니다.
3) 환기 구성요소
(1) 열 회수 기능이 있는 균형있는 환기시스템
환기를 위한 열 손실을 줄이기 위해 공기 대 공기 열 회수의 에너지효율은 80%보다 높아야합니다. 패시브하우스의 일반적인 공랭식 열교환기는 역류 열교환기입니다. 저에너지 아파트 건물에서는 회전식 재생 열교환기가 가끔 사용됩니다. 저에너지건물에서 환기는 열 회수가 설치되지 않는 한 열 손실의 중요한 부분이 될 수 있습니다.
(2) 균형 환기시스템, 팬
기계식 환기시스템(공급 및 배기시스템)은 환기를 위해 과도한 전기를 사용하지 않도록 SFP(특정 팬 전력)가 1.0kW(m³/s)미만이어야합니다. 이것은 효율적인 팬을 사용해야한다는 것을 의미합니다. 전기 사용은 팬의 선택뿐만 아니라 전체 환기시스템의 설계에 달려있습니다. 전체 시스템의 압력 손실을 최소화해야합니다. 팬은 바람직하게 DC-EC 팬입니다. EC는 전자 정류를 나타내며 AC와 DC 전압을 결합하여 모터가 DC 전압으로 작동하지만 정상적인 AC 전원으로 작동합니다. DC 모터는 이미 낮은 전력 소비를 가지고 있지만 AC 적용에 사용될 경우, 부피가 크고 비효율적인 변압기를 사용하여 AC를 DC로 변환해야합니다. EC 모터는 모터 내에서 전압 변환을 통합합니다.
[저에너지주택에서 열 회수가 가능한 환기장치]
4) 난방 구성요소
(1) 열 펌프(Heat pumps)
이것은 3.0보다 높은 COP(성능 계수)를 갖는 것이 좋습니다. 열 펌프는 지하수, 공기 대 공기 또는 공기 대 물 열 펌프입니다. 지하수 및 공기 대 물 열 펌프는 가정용 온수 또는 공간 난방으로 또는 둘 다 사용할 수 있습니다. 공랭식 열 펌프는 공간 나방을 제공할 수 있습니다. 저에너지 건물의 경우 히트 펌프의 크기가 크거나 작아서는 안됩니다. 외부 공기를 열원으로 사용하는 열 펌프는 추운 외부 공기에서 얻을 수 있는 열이 거의 없기 때문에 북유럽 국가의 추운 기후에서는 불충분할 수 있습니다.
(2) 열 분배시스템
이 시스템은 초 저에너지 건물에 적합해야하며, 이는 저에너지 건물에서 요구되는 소량의 열을 공급하고 분배할 수 있어야한다는 것을 의미합니다. 대부분의 패시브하우스는 공급 공기에 의해 가열되며, 이는 환기 목적에 필요한 공기도 열 운반체라는 것을 의미합니다. 일부 저에너지 건물은 아파트당 하나 또는 두 개의 라디에이터에 의해 가열됩니다.
전력을 적게 사용하는 순환 펌프를 설치해야합니다. 온수 중앙 난방시스템을 갖춘 초 저에너지 주거용 건물에서는 순환 펌프가 필요하며, 전기 사용량이 적어야합니다. 단독 주택의 경우 25%, 아파트 건물의 역우 50%보다 효율이 좋아야합니다. 대기 손실이 적은 가정용 온수 히터를 설치해야합니다. 여름철 대기 열 손실은 거의 없습니다.
초 저에너지 주거용 건물에 적합한 제어시스템을 사용해야합니다. 이 시스템은 저에너지 주거용 건물에 필요한 소량의 공간 난방을 제어할 수 있습니다. 건물 외피가 잘 단열되고 밀폐되어 있다고 가정할 때, 열 손실없이 열적 편안함이 보장되어야합니다. 사용자와 결합은 사용자 친화적이어야합니다. 에너지효율이 높은 온수 설비를 설치해야합니다. 이러한 설비는 온수 사용을 줄일 수 있습니다.