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「건축물 에너지효율등급 인증 및 제로에너지건축물 인증에 관한 규칙」에 따른 제로에너지 건축물의 공조계획 설계 시 고려해야 할 사항을 패시브(Passive) 기술과 액티브(Active) 기술 관점에서 각각 설명하겠습니다.
1) 패시브(Passive) 기술 관점
패시브 기술은 기계적인 시스템 사용을 최소화하고, 건축물의 설계 자체를 통해 에너지 부하를 줄이는 기술을 의미합니다. 제로에너지 건축물의 공조계획 설계 시 패시브 기술 관점에서 고려해야 할 주요 사항은 다음과 같습니다.
- 건축물의 배치 및 형태 최적화:
- 일사량 조절: 건물의 장축 방향을 남향으로 배치하여 겨울철 일사 획득을 최대화하고, 여름철 직사광선 유입을 최소화합니다.
- 풍향 활용: 지역별 주 풍향을 고려하여 자연 환기가 용이하도록 건물의 형태와 개구부(창문, 문 등)를 설계합니다. 맞통풍 구조를 적용하여 실내 공기질을 개선하고 냉방 부하를 줄일 수 있습니다.
- 외부 환경 고려: 주변 건물, 지형 등을 고려하여 일조 방해를 최소화하고, 바람길을 확보하여 자연 환기를 유도합니다.
- 고성능 단열:
- 외피 단열 강화: 벽체, 지붕, 바닥 등 건축물 외피의 단열 성능을 극대화하여 외부 온도 변화에 대한 영향을 최소화하고, 냉난방 에너지 손실을 줄입니다.
- 열교 차단: 창호 주변, 벽체 이음부 등 열교 발생 부위를 꼼꼼하게 처리하여 열 손실을 방지합니다.
- 고성능 창호:
- 단열 성능 향상: 로이(Low-E) 코팅 유리, 다중 유리 등을 적용하여 창호의 단열 성능을 높여 열 손실을 최소화합니다.
- 기밀 성능 확보: 창호의 기밀성을 강화하여 외부 공기 유입을 차단하고, 에너지 손실을 줄이며 쾌적한 실내 환경을 유지합니다.
- 차양 장치 설치: 여름철 과도한 일사 유입을 막기 위해 처마, 외부 블라인드, 루버 등 차양 장치를 설치하여 냉방 부하를 줄입니다.
- 자연 환기 극대화:
- 개폐 가능한 창호 설계: 필요시 자연 환기가 가능하도록 창문의 개폐 방식 및 크기를 적절하게 설계합니다.
- 통풍 경로 확보: 실내 공기가 원활하게 흐르도록 가구 배치 및 내부 공간 설계를 고려합니다.
- 굴뚝 효과 활용: 건물 상부에 환기구를 설치하여 온도차에 의한 공기 흐름을 유도합니다.
- 축열 성능 활용:
- 내부 마감재 선정: 열용량이 큰 재료(콘크리트, 벽돌 등)를 내부 마감재로 사용하여 낮 동안 축적된 열을 밤에 방출하거나, 여름철 외부 열기를 차단하는 효과를 얻습니다.
2) 액티브(Active) 기술 관점
액티브 기술은 기계적인 시스템을 활용하여 에너지 효율을 높이고 실내 환경을 쾌적하게 유지하는 기술을 의미합니다. 제로에너지 건축물의 공조계획 설계 시 액티브 기술 관점에서 고려해야 할 주요 사항은 다음과 같습니다.
- 고효율 냉난방 시스템 적용:
- 고효율 냉난방 기기 선정: 에너지 소비 효율 등급이 높은 냉난방 기기(예: 고효율 히트펌프)를 선정하여 에너지 사용량을 최소화합니다.
- 시스템 용량 최적화: 건물 부하 계산을 통해 적절한 용량의 냉난방 시스템을 설계하여 불필요한 에너지 소비를 줄입니다.
- 지역 냉난방 시스템 연계: 주변 지역에 지역 냉난방 시스템이 구축되어 있다면 이를 활용하여 에너지 효율을 높일 수 있습니다.
- 고효율 환기 시스템 적용:
- 전열교환기(ERV) 또는 현열교환기(HRV) 설치: 실내외 공기 교환 시 열에너지를 회수하여 냉난방 에너지 손실을 최소화하고, 쾌적한 실내 공기질을 유지합니다.
- CO2 센서 연동 환기: 실내 CO2 농도에 따라 환기량을 자동 조절하는 시스템을 적용하여 불필요한 환기 에너지 소비를 줄입니다.
- 자동 제어 시스템 구축:
- 실별 온도 제어: 각 실별로 독립적인 온도 제어가 가능하도록 시스템을 구축하여 사용자의 쾌적성을 높이고 에너지 낭비를 줄입니다.
- 스케줄 제어: 사용 패턴에 따라 냉난방 및 환기 시스템 작동 시간을 자동 제어하여 불필요한 에너지 소비를 줄입니다.
- 건물 에너지 관리 시스템(BEMS) 연동: 건물 전체의 에너지 사용량을 모니터링하고 제어하여 효율적인 에너지 관리를 가능하게 합니다.
- 신재생에너지 시스템 연계:
- 태양열 시스템 활용: 태양열 집열기를 이용하여 난방, 급탕 등에 활용하여 화석 에너지 사용량을 줄입니다.
- 지열 시스템 활용: 지열 에너지를 이용하여 냉난방에 활용하여 에너지 효율을 높입니다.
이처럼 제로에너지 건축물의 공조계획은 패시브 기술을 우선적으로 고려하여 에너지 부하를 최소화하고, 액티브 기술을 통해 효율적인 에너지 공급 및 관리를 구현하는 방향으로 설계되어야 합니다. 두 가지 기술의 유기적인 통합을 통해 에너지 소비를 최소화하고 쾌적한 실내 환경을 조성하는 것이 제로에너지 건축물의 핵심 목표입니다.
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