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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