<특별기획>2. 저에너지하우스의 연간 열에너지 수요량 계산

C<특별기획> 일반 전원주택,저에너지하우스,패시브하우스의 연간 에너지 수요 분석

2.저에너지 스틸하우스의 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 1/3 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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. 저에너지하우스의 연간 열에너지 수요량 계산

   (저에너지하우스에선 난방과 온수에 필요한 연간 어느 정도의 석유를 필요로 할까?)

 

 

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		미국식창호 &  LG이중창호	60m2(10m2&30m2)
5. 기초바닥구조	200m/m 스치로폴 (1호)	1/(0.17 +0.20/0.033+0)	0.164 W/(m2K)
6. 벽체단열구조	O.S.B+ 75mmE.P.S + R-19 글라스울+9.5T석고2P	1/(0.13+0.075/0.038+0.14/0.040+0.019/0.18+0.04)	0.174 W/(m2K)
7. 지붕(천정)단열구조	R-19+R-11 글라스울+9.5T석고2PLY	1/(0.17+0.23/0.040+0.019/0.18+0.04)	0.164 W/(m2K)
8. 창호시스템	미국식창호 (Uw=1.95W/m2K)		1.95W/m2K
9. LG 이중창호	LG이중창호(Uw=1.20W/m2K),로이페어		1.20W/m2K
10. 유리 g값(미국/LG)			0.35/0.28
11. 열회수 환기장치	없음	없음	-
12. 벽체기밀시공	없음	없음	-
13. 콘센트기밀시공		콘센트 기밀시공	-
14. 기밀테스트값	n50 < 2.5 h-1	없음	n50<2.5h-1
15. 선열교 pis값&길이			0.038/120M

 

 

A. 저에너지하우스의 연간 총열전도 손실량

 

1. 기초바닥 열전도손실량 ( Foundation Transmission Heat losses)

 

 Qt =   기초바닥 U-value * 기초바닥 면적(Area) * ft * 난방도일(Gt)

       =   0.164 W/(m2K)* 132m2 * 1 * 74kWh/a

       =   1,601kWh/a

       =   석유 160리터 

 

2. 벽체 열전도손실율 ( Wall Transmission Heat losses)

 

    Qt =   벽체  U-value * 벽체면적(Area) * ft * 난방도일(Gt)

       =   0.1740W/(m2K)* 284m2 * 1 * 74kWh/a

       =   3656Wh/a

       =   석유 3657리터 

 

 

3. 지붕(천정) 열전도손실율 ( Roof Transmission Heat losses)

 

    Qt =   천정  U-value * 벽체면적(Area) * ft * 난방도일(Gt)

       =   0.1640W/(m2K)* 199m2 * 1 * 74kWh/a

       =   2415Wh/a

       =   석유 242리터

 

4. 창호 열전도손실율 ( Window  Transmission Heat losses)

 

 

   Qt1 =   창호  U-value  * 창호면적(Area) * ft * 난방도일(Gt)

       =   1.95W/(m2K)* 15m2 * 1 * 74kKh/a

       =   2164Wh/a

       =   석유 216리터 

 

   Qt2 =   창호  U-value  * 창호면적(Area) * ft * 난방도일(Gt)

       =   1.2W/(m2K)* 45m2 * 1 * 74kKh/a

       =   3996Wh/a

       =   석유 40리터 

 

   Qt1 +  Qt2 = 2164Wh/a + 3996Wh/a = 6,160Wh/a

 

 

 5.  누기에  의한 열전도손실율 ( Leakage  Transmission Heat losses)

 

 

   nvres (누기율)= n50  * e * Vn50/Vphpp

        = 2.5h-1  *  0.07   *  495/495

        = 0.245

 

   Qv =   체적    *   누기율(Nvres)    *   Cair   *    난방도일(Gt)

       =   199m *   2.5m   *   0.336 h-1  *   0.33Wh/m3   *   74kKh/a

       =   2126Wh/a

       =   석유 217리터 

 

 

6.   열교에  의한 열전도손실율 ( Thermal  bridge  transmission Heat losses)

 

 

   Qh=   선열교값   *     길이 (L)   *   84kKh/a

       =   0.251W/mK   *  180m   *  74kKh/a       

       =   3.343KWh/a

       =   석유 343 리터 

 

 

 

B. 저에너지하우스의 연간 태양열에너지 획득량

 

1. 창호 열획득량 ( Solar  Gain)

 

 

   Qs1 =   <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  *  0.40 *  10m2 *  530 kWh/a

         =   1198kWh/a

         =   석유 120 리터 

 

   Qs2  =   <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  *  0.28 *  35m2 *  530 kWh/a

          =   2935kWh/a

          =   석유 294 리터 

 

    Qs1+Qs2 =  1198kWh/a  +  2935kWh/a  =  4,143kWh/a

 

 

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. 광주 신현리 저에너지하우스의 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. 지붕(천정) 열손실율 +  4. 창호 열손실율  +  5. 누기에  의한 열손실율  + 6. 열교에  의한 열손실    )   

      -    (  1. 창호 열획득량  +  2. 내부열원 열획득량 )

      =   (1601kWh/a  +   3656kWh/a  +  2415kWh/a  + 6160kWh/a  +  2126kWh/a  +  3.343KWh/a )  -  ( 4,143kWh/a + 1504kWh/a )

      =   (19,301 kWh/a   -  5,647 kWh/a )

      =   13,654 kWh/a

      =   13,654 kWh/a/199m2 = 6.7리터하우스

      =   등유  1,365리터  *  1500원 

      =   2,047,500원

 

 

D. 가정용 온수 에너지 수요 (DHW)

 

     DHW=   35Wh/a  *  199m2   

      =   6965 kWh/a  

      =  등유  697리터  *  1500원  =  1,0447,000 원

 

 

 

E. 일반 전원주택에서의   연간 총에너지 수요량

 

 

     C.난방을 위한  연간 열에너지 수요량  +  D. 가정용 온수 에너지 수요량

     =  13,654 kWh/a   +  6965 kWh/a   

      =  20,619

kWh/a   =  3,0928,500원

 

 

 

**결론  

 

1000여만원의 예산 투자로 저에너지하우스의 콘센트 기밀시공과 열교방지디테일의 적용했을때 전체 열손실량의 30%정도가  감소됨을 알수 있다. 창호와  벽체 천정의 U값 상승  역시 30% 이상의 열손실이 감소된다. 그러나 상대적으로 이 부분에는 2000여만원의 투자가 있었으로 투자대비의 효과는 콘센트 기밀시공과 열교방지솔루션보다는 적다고 결론 지을 수 있다.  우리기 여기서 알 수 있는 사실은  큰 돈 들이지 않고 에너지를 아끼는 방법은 콘센트 기밀 시공과 열교 차단 솔루션의 적용에 있다는 것이다.

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