<특별기획> 일반 전원주택,저에너지하우스,패시브하우스의 연간 에너지 수요 분석
1.일반 전원주택의 에너지 효율은 얼마나 될까?
지구 온난화의 여파로 올 겨울은 유난히도 강추위가 기승을 부렸다. 난방비가 싸다는 아파트(60평 기준)에서도 난방 가스연료비가 50-60만원을 넘어서기 일쑤였고 특히 전원주택(60평 기준)에 사시는 분들의 에너지비용이 석유4-5드럼을 훌쩍 뒤어넘었다. 석유 한 드럼이 30만원이니 한달간 150만여원이 한 달 난방비로 지출된 셈이다. 년간 평균 5개월을 난방 한다면 온수 비용을 포함하여 연간 750만원에 이르는 비용이다. 10년간이면 무려 7500만원에 이르는 비용이며 20년간이면 1억5천만원이므로 난방비로만 집 한채값을 날리는 셈이다. 한편 올 겨울 모니터링 결과 일반 전원주택에 비해 단열비용으로 3000여만원을 더 투자했던 저에너지하우스는 일반 전원주택의 에너지 비용은 1/2 선이었으며 1억 정도가 더 투자되었던 패시브하우스는 1/12 정도 소비되는 것으로 분석되었다. 분석 대상은 60평에 이르는 일반 전원주택과 4년전 건축된 저에너지하우스 그리고 작년에 완공된 패시브하우스였다. 이에 대한 에너지 분석은 패시브하우스 전용 에너지 분석 프로그램인 PHPP 툴을 사용하였음을 밝혀둔다.
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1. 일반 전원주택에서의 열에너지 수요 계산
적 요 |
내 용 |
면적 및 U-value 산출근거 |
면적 & U-value |
1. 건축면적(연면적) |
1층-40평,2층-20평(60평) |
199m2 | |
2. 벽체면적 |
(60m+45m)*2.7m |
284m2 | |
3. 지붕(천정면적) |
(40+20)m3.3m |
|
199m2 |
4. 창호(유리)면적 |
|
|
60m2(40m2) |
4. 기초바닥구조 |
50m/m 스치로폴 (4호) |
1/(0.17 +0.05/0.042+0) |
0.735 W/(m2K) |
5. 벽체단열구조 |
O.S.B+ R-19 글라스울+9.5T석고2P |
1/(0.13+0.012/0.140+0.14/0.040+0.019/0.18+0.04) |
0.2590 W/(m2K) |
6. 지붕(천정)단열구조 |
R-19 글라스울+9.5T석고2PLY |
1/(0.17+0.14/0.040+0.019/0.18+0.04) |
0.2554 W/(m2K) |
7. 창호시스템 |
미국식창호 (Uw=2.4W/m2K) |
|
2.4W/m2K |
8. 유리 g값 |
|
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0.35 |
9. 열회수 환기장치 |
없음 |
없음 |
- |
10. 벽체기밀시공 |
없음 |
없음 |
- |
11. 콘센트기밀시공 |
없음 |
없음 |
- |
12. 기밀테스트값 |
|
|
n50=10h-1 |
|
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A. 일반 전원주택의 연간 총열전도 손실량
1. 기초바닥 열전도손실량 ( Foundation Transmission Heat losses)
<v:f eqn="if lineDrawn pixelLineWidth 0"></v:f><v:f eqn="sum @0 1 0"></v:f><v:f eqn="sum 0 0 @1"></v:f><v:f eqn="prod @2 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @0 0 1"></v:f><v:f eqn="prod @6 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="sum @8 21600 0"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @10 21600 0"></v:f><o:lock v:ext="edit" aspectratio="t"></o:lock> Qt = 기초바닥 U-value * 기초바닥 면적(Area) * ft * 난방도일(Gt)
= 0.735 W/(m2K)* 132m2 * 1 * 74kWh/a
= 7179.2kWh/a
= 석유 718리터
2. 벽체 열전도손실율 ( Wall Transmission Heat losses)
Qt = 벽체 U-value * 벽체면적(Area) * ft * 난방도일(Gt)
= 0.2590W/(m2K)* 284m2 * 1 * 74kWh/a
= 5443kWh/a
= 석유 544리터
3. 지붕 열전도손실율 ( Wall Transmission Heat losses)
Qt = 지붕 U-value * 지붕(천정)면적(Area) * ft * 난방도일(Gt)
= 0.2554W/(m2K)* 132m2 * 1 * 74kWh/a
= 2494kWh/a
= 석유 249리터
4. 창호 열전도손실율 ( Window Transmission Heat losses)
Qt = 창호 U-value * 창호면적(Area) * ft * 난방도일(Gt)
= 2.4W/(m2K)* 60m2 * 1 * 74kKh/a
= 10656kWh/a
= 석유 1066리터
5. 누기에 의한 열전도손실율 ( Leakage Transmission Heat losses)
Qv = 체적 * 누기율 * 난방도일(Gt)
= 199m * 2.5.m * 0.7 h-1 * 0.33Wh/m3K * 74kKh/a
= 8504Wh/a
= 석유 850리터
6. 열교에 의한 열전도손실율 ( Thermal bridge transmission Heat losses)
Qh= 선열교값 * 길이 (L) * 74kKh/a
= 0.678W/mK * 120m * 74kKh/a
= 6021KWh/a
= 석유 602 리터
B. 일반 전원주택의 연간 태양열에너지 획득량
1. 창호 열획득량 ( Solar Gain)
Qs = <v:f eqn="if lineDrawn pixelLineWidth 0"></v:f><v:f eqn="sum @0 1 0"></v:f><v:f eqn="sum 0 0 @1"></v:f><v:f eqn="prod @2 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @0 0 1"></v:f><v:f eqn="prod @6 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="sum @8 21600 0"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @10 21600 0"></v:f><o:lock v:ext="edit" aspectratio="t"></o:lock><v></v> r (그림자율*먼지오염*비수직채광율) * g * 유리면적(Area) * 일사량(G)
= 0.7 * 0.95 * 0.85 * 0.38 * 45m2 * 530 kWh/a
= 5122 kWh/a
= 석유 512 리터
2. 내부열원 열획득량 ( Inner Gain)
Qi = 2.1 W/m2K * 바닥면적(Area) * tHEAT(난방일수)
= 2.1 (W/m2K) * 199m2 * 0.024kh/d * 150d
= 1504kWh/a
= 석유 150 리터
C. 주택의 연간 총열에너지 밸런스(난방을 위한 연간 열에너지 수요량)
(A.주택의 연간 총열에너지 손실량) - (B.주택의 연간 태양열에너지 획득량)
(1. 기초바닥 열손실량 + 2. 벽체 열손실율 + 3. 창호 열손실율 + 4 누기에 의한 열전도손실율 + 5. 열교에 의한 열전도손실율 )
- ( 1. 창호 열획득량 + 2. 내부열원 열획득량 )
= (7179kWh/a + 5443kWh/a + 2494kWh/a + 10656kWh/a + 8504Wh/a + 6021KWh/a ) - ( 5122kWh/a + 1504kWh/a )
= (51,498 kWh/a - 4,435 kWh/a )
= 44,872 kWh/a
= 44,872 kWh/a/199M2 = 22.5리터하우스
= 등유 4,487리터 * 1500원
= 6,730,500원
D. 가정용 온수 에너지 수요 (DHW)
50Wh/a * 199m2
= 9950 kWh/a
= 등유 995리터 * 1500원 = 1,4925,000 원
E. 일반 전원주택에서의 연간 총에너지 수요량
C.난방을 위한 연간 열에너지 수요량 + D. 가정용 온수 에너지 수요량
= 44,872 kWh/a + 9950 kWh/a
= 54,822
kWh/a = 8,223,950원
**결론
일반 전원주택에서의 열 전도손실은 벽체와 기초바닥 창호에서 상당량 발생되고 있음을 알 수 있다. 특히 여기에서 주의 할 점은 누기
에 의한 열손실과 열교에 의한 열손실량이 전체 손실량의 40%를 차지하고 있다는 점이다. 이 요소가 저에너지하우스와 패시브하우스
에서 어떻게 변화되고 있는지를 살펴 보는 것만으로도 주택에 있어서 누기 (특히 콘센트)에 의한 열손실과 결로에 의한 열손실을 해결
하는 것이야 말로 고효율 에너지 주택으로 가는 지름길임을 알 수 있다.
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