1. 플러스에너지하우스의 정의

플러스에너지하우스의 수준은 1차에너지소비량이 0kWh/㎡․yr보다 적은 것을 뿐만 아니라 연간 에너지요구량이 0kWh/㎡․yr보다 적을 것을 말한다. 그 밖에 2009년 차열법률(EnEV)을 모두 준수하는 것을 뜻한다. 평가방법은 DIN V 18599(2011 버전)에 의한 확장된 차열법률에 따른다. 신재생에너지사용은 대지면적에 한하여 설치해야 인정이 된다. 에너지생산량은 EnEV 평가에 의거하여 월단위로 종합계산하는 것으로 한다. 그 밖에 가정에 사용되는 기기들은 최고 에너지성능 인증제품을 사용하도록 되어있다.

 

플러스에너지하우스의 3가지 원칙

1) 건물의 에너지효율을 가능한 최대 향상

2) 가정의 프로세스에너지요구량 최대 절감

3) 나머지 필요한 에너지 충족을 위해 신재생에너지의 사용

 

에너지효율은 콤팩트한 건물체적, 최적의 방위, 건물외피를 위해 고효율 창호, 고효율 단열, 열교차단, 기밀한 구조와 접합, 에너지절약 인식(이용 비쥬얼화, 스마트 미터링)을 통해 향상된다. 그리고 낮은 시스템온도를 통해서도 향상된다. 난방장치에서 난방, 급탕, 공조장치의 짧은 동선은 이와 연관된 열손실의 감소와 펌프, 환기를 위한 운영에너지 절감을 노릴 수 있다. 그 밖에 폐열회수장치, 고효율기기, 개별 난방, 공조 제어 등이 있다.

 

그리고 신재생에너지의 사용을 들 수 있다. 창호를 통한 태양에너지획득, 주광의 사용, 태양열 집열판, 연료전지, 지열과 대기열, 폐열회수환기장치, 태양광에너지, 풍력에너지를 이용하여 필요한 에너지를 자연을 통해 적극적으로 획득해야한다.

 

2. 건물설계의 파라미터

콤팩트: 단독주택의 경우 공동주택보다 평균적으로 주거면적과 관련하여 난방공간을 많이 차지한다. 이것은 겉면적 대비 부피 (A/V-대비)의 비율을 통해 건물의 난방공간을 콤팩트하게 해야한다. 그리고 지붕의 형태는 콤팩트한 형태를 고려하여 선택해야한다.

방위: 창호를 통한 태양에너지의 최적사용은 남쪽, 남쪽지붕의 30도의 경사도는 태양열이나 태양광의 효율을 최적화한다. 평지붕일 경우 북쪽을 태양광시스템으로 사용하도록 한다.

조닝: 난방공간과 비난방공간 사이 간벽을 최대한 적게 유지시켜 평면에 조닝하도록 하여 열손실을 줄이도록 한다.

 

3. 건물외피의 파라미터

평균적으로 열손실의 50-75%는 건물외피를 통한 결과이다. 그래서 외피부분의 단열성능 강화는 매우 큰 에너지절약 잠재성이 있다. 고효율의 단열성능이 없이는 플러스에너지하우스를 실현시킬 수 없다.

 

지붕: 건축부위 중 단열성능이 가장 필요한 곳이다. 특히 여름에 가장 온도가 높아지는 곳이고 겨울에 실내외 온도차에 의해 복사열을 많이 빼앗기는 부위다.

외피: 외피는 다양한 부재를 사용하여 발전시키고 유지시켰다. 지난 50년과 비교에 외피의 열보호성능은 같은 벽체두께로 비교할 때 10배 향상되었다. 혁신적인 단순한 외피뿐만 아니라 복층의 외피가 에너지플러스하우스에 도입되고 있다.

창호: 창호는 외피에서 가장 낮은 열보호성능을 갖고 있다. 패시브적으로 태양에너지를 얻지만 그와 동시에 열손실도 크다. 현대 3중 유리를 사용하며 열관류율은 0,9W/㎡K이하로 사용한다.

바닥판: 외부에 맞닿는 외피와 비교에 지면과 만나는 바닥판은 외부와 50%의 온도차를 보인다. 그래서 대책을 강구할 때 상대적으로 효율이 높지 않다.

열교차단: 열교현상에 의해 추가적으로 에너지손실이 생긴다. (열교의 영향은 열교계수를 통해 쉽게 판단할 수 있다.) 종종 에너지 설계를 했을에도 불구하고 불성실한 시공으로 에너지 취약점이 생기기 때문에 시공시 엄격한 열교검사가 요구된다.

기밀성: 창호와 공조설비를 통한 환기를 제외하고 미세틈을 통해 제어할 수 없는 공기순환이 이루어진다. 이것은 열교현상과 비교될 수 있다. 그래서 가능한 주택의 경우 계단실과 샤프트를 걸쳐 모든 외피를 기밀하게 해서 난방성능을 강화해줄 필요가 있다.

 

4. 건물설비의 파라미터

난방: 열생산시 열손실을 줄일 수 있다. 그래서 에너지요구량을 적게 유지하기 위해 명확한 계획이 매우 중요하다. 분배온도는 가능한 작게( 〈 35℃)한다. 난방을 위해 주로 사용하는 형태는 히트펌프를 사용하여 지중, 지하수, 대기에 보유한 열을 사용가능하게 하는 것이다. 바이오 에너지를 사용한 난방에너지 대체, 중요한 것은 요구되는 운영에너지의 최소화이다.

급탕: 축열조에서 사용목적지까지 이동하는 관의 길이가 되도록 짧게 하거나 시간제어시스템으로 순환을 설정하게 한다. 그와 함께 태양열에 의해 2/3의 급탕을 공급되도록 한다.

냉방: 적합한 차양장치와 결합하여 기후에 맞는 설계를 통해 주거건물에 기계적인 냉방에너지량을 절감시킬 수 있다. 적합한 패시브적인 요소(밤환기, 에너지건축요소, 지붕층에 단계변화재료(Phasenwechselmaterialien)의 사용)사용은 여름의 온도를 또한 안락하게 만든다.

환기: 폐열회수환기장치로 제어되는 환기장치로 열손실을 줄일 수 있다. 요즘 폐열회수환기장치의 성능은 80%이상이 되고 있다. 또한 환기장치를 위한 전기사용이 효율증가로 늘어나고 있다. 그래서 기계적인 환기는 정확하게 설치가 되어야 에너지절약을 할 수 있다.

조명: 백열전구나 할로겐램프보다 효율적인 것은 통합적인 LED램프이다. 백열전구는 전기를 사용하여 5%의 빛과 95%의 열을 발산하지만 LED램프는 4-5배 빛을 더 발산한다. 밝은 실내마감은 어두운 것보다 향상된 실내조명과 이로 인해 감소된 에너지요구량을 갖게 된다.

건물자동화/스마트 미터기: 지능형 미터기는 향상된 정보와 사용자에게 에너지비용을 미리 보게 하여 가정에서 스스로 전기사용을 제어하게 만든다. 그래서 주택 안에서 네트워크는 가전제품을 중앙에서 제어와 연결시켜 지능적인 난방조절이 가능하도록 한다.

 

5. 가전기기의 파라미터

가정에서 쓰는 콘센트전기의 33%는 요리, 건조, 다리미 등 프로세스를 통해 사용되고 10%는 조명에 의해 그리고 나머지 57%는 가전기기나 통신장치를 통해 사용된다. 이 중에 약 13%는 대기전력으로 특히 가전제품이나 통신장치에서 발생한다.

 

가전기기: 고효율의 에너지사용과 수자원사용의 가전제품을 선택하는 것이 중요하다. 특히 에너지라벨이 붙어 있는 제품으로 세탁 건조기, 냉장고, 냉동기 순으로 에너지절약 잠재성이 있다.

대기전력: 대기전력으로서 운영상 전기사용을 줄일 수 있다. 대기전력을 줄이면 가정에서 년간 350kWh의 전기를 절약할 수 있다.

 

6. 플러스에너지하우스의 지속가능성

에너지플러스하우스가 실현되려면 신재생에너지시스템이 결합되어야한다. 일반적으로는 태양광, 소형 풍력발전장치가 있다. 대안적으로 폐열을 쓰거나 태양열장치의 이용이고 근원거리 지역난방을 사용하여 결합시키는 것이 중요하다.

 

독일의 지속가능한 평가에서 다음과 같은 항목이 요구된다.

- 자원보호

- 자연환경의 유지

- 가치의 보장과 유지

- 환경의 향상과 공공시설의 보호

- 건물사용자의 건강과 안락함

 

지속가능성의 평가를 위한 주요항목

- 생태적인 품질

- 경제적인 품질

- 사회문화적이고 기능적인 품질

 

추가로 다음과 같은 항목이 인증에서 포함한다.

- 기계적인 실행의 품질

- 프로세스품질

- 현장품질

 

7. 플러스에너지하우스의 사례

사례로, 평균적인 단독주택이 표현되고 1990년 이래 독일에서 시공된 단독주택 크기를 가져왔다. 건물의 형태와 공간분절은 샘플로써 선택했다.

주거면적: 108㎡, 지붕면적: 71㎡

열관류율

외벽: 0,11W/㎡K

지붕: 0,11W/㎡K

상층 천장 바닥판: 0,11W/㎡K

지하실 천장 바닥판: 0,12W/㎡K

창호: 0,80W/㎡K

지붕창호: 1,20W/㎡K

 

 

 

비교계산은 태양광시스템이 추가로 플러스에너지하우스를 실현시키기 위하여 에너지효율적인 건물이 요구하는 요소를 나타내고 있다. 태양광에너지시스템의 설치만으로 충분히 목표치에 도달할 수 있다. 우선 모든 대책을 결합시켜 희망하는 플러스에너지하우스를 달성할 수 있다.

대안	태양광 설치 않음					필요한 태양광면적(㎡)	태양광 설치
	에너지요구량(kWh/㎡a)				1차에너지소요량(kWh/㎡a)		에너지소요량(kWh/㎡a)	1차에너지소요량(kWh/㎡a)
	난방	보조에너지	가전과 조명	전체
0	65.2	3.4	20.0	85.7	134.6	91	-0.1	-100
1	48.6	5.7	20.0	74.3	122.6	79	-0.2	-79.4
2	30.2	6.0	20.0	56.2	103.2	60	-0.4	-48.7
3	12.5	6.8	20.0	39.4	104.6	42	-2.1	-1.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

▣ 원문제목 : Wege zum Effizienzhaus-Plus

   

▣ 원문의 주요목차********************************************************************

1. 플러스에너지하우스의 정의

2. 건물설계의 파라미터

3. 건물외피의 파라미터

4. 건물설비의 파라미터

5. 가전기기의 파라미터

6. 플러스에너지하우스의 지속가능성

7. 플러스에너지하우스의 사례