1. 측정 안내서 전략

이 보고서에서는 미국의 신재생에너지연구소에서 2012년 작성한 내용이며, 기존주택 또는 건물을 보수, 보강하면서 주택의 기밀성능을 좀 더 손쉽고, 경제적으로 수행할 수 있는 행동강령을 제시하고 있다. 이 측정지침서를 통해 혜택을 받는 수혜자들은 주택소유자, 보수작업수행자, 기계설비 계약자, 그리고 장비제작자 등이 될 것이다. 이 기술자료는 공기조화기와 관련된 부분의 기밀성능과 에너지 효율화에 관련된 가장 성공적인 실제 사례를 통해 기밀성능에 대한 결과를 증명하고 토의내용을 담고 있다.

2. 일반적인 실례와 근본적인 리스크 주제

시설투자비용이 증가함에 따라, 주택보유자들은 주택내 쾌적성 수준을 높이거나, 유지하려는 동시에 에너지 효율을 높이려고 애쓰고 있다. 이러한 주택의 물리적인 성능개선은 주택전체 에너지효율 개선으로 확대할 수 있으며, 실내공기 기밀성과 열적 외피에 관한 단열수준을 개선하고 기계장치 시스템은 제거하거나 교체하고 있다. 또는 새로운 창호시스템 또는 새로운 기기로 단일 컴포넌트 개선과 같은 최소한의 행위를 수행하고 있다.

많은 나라에서 지하층이 없는 단층주택은 천정높이에서 단열이 되고, 천정위 상부슬래브와 보 하부로 환기덕트가 통과하는 다락공간은 냉난방이 안되는 공간이다. 이러한 형태의 주택에서 공기조화시스템은 보통 냉난방이 되지않는 다락공간에 위치하거나, 주거공간내부 다용도실 창고에 위치하게 된다. 또 하나의 시나리오를 살펴보면, 공급덕트작업은 다락공간을 통해 연결되어, 천정을 통해 각방으로 제어된 공기가 전달되고 있다. 배기덕트작업은 각각의 배기구 또는 중앙배기구로부터 공기조화기에 연결되거나, 각방에서 연결된 덕트를 통해 공기조화기에 연결되고 있다. 다락공간에 설치된 공기조화기는 배기용 그릴이나 천정면에 설치된 그릴을 통해 거실공간에서 배기공기를 빨아들인다. 보통, 천정을 통해 다락공간에 도달하는 공급관을 위한 천정개구부는 매우 거칠게 작업이 되어서 밀실하게 처리되지도 않으며, 유리섬유로 틈새를 막는다. 천정과 공급관 틈새를 유리섬유나 미네랄울로 막는 방법은 공조 창고와 다락공간사이를 밀실하게 기밀하는 효과적인 방법은 아니다. 공기조화기가 가동 중일 때, 다락공간에 커다란 틈새, 공조 창고로부터 배기관에 이르는 공기누설통로를 통해 무덥고 습한 다락공기가 냉난방중인 실내로 유입된다. 천정을 관통하는 공급관사이의 틈새를 적절하게 기밀처리하고, 배기관 주변 틈새를 발포형 폼, 코킹으로 밀봉처리하면 장비효율도 전반적으로 개선되고, 실내 쾌적성 조건들이 개선될 것으로 판단된다.

다락공간의 극단적인 온도와 환경조건 때문에, 장비와 덕트작업이 냉난방공간에서처럼 효율적으로 이뤄지지 못한다. Building America의 에너지 저감성능 목표를 달성하도록 설계된 주택의 경우, 주로 모든 장비와 덕트를 냉난방 공간 범위내에 설치하고 있다.

그러나, 냉난방 주거공간내에 덕트 설치하는 것이 에너지를 더욱 효율적으로 저감하고, 또한 위와같은 설치방법이 가능할지라도, 대부분의 주택보수프로젝트에서는 위와 같은 형태의 전략으로 이상적인 조건으로 실현이 되지 못하고 있다. 그 이유는 보수작업도중에, 주거공간내에 덕트작업을 수행하기에는 여러 가지 장애요인으로 비현실적이기 때문이다. 가령 다락공간 상부 지붕하부를 단열하는 방법은 값이 비쌀뿐더러, 주택 천정에 단열을 하고, 덕트작업을 수행하기 때문에 천정고를 낮춰야하는 상황이 요구되기 때문이다.

3. 전반적인 기기교체를 통한 기밀화

첫 번째 보수전략에서, 주택소유자들은 주거공간 범주내에 위치한 냉난방기계 설비용 창고에 설치된 기존 공기조화시스템을 제거하고, 동일한 기계실에 효율이 좋은 설비로 교체하려고 한다. 그리고 가능하다면, 새로운 설비의 설치, 교체, 유지관리를 용이하게 하도록 창고문을 설치하는 방법까지 고려하고 있다. 그림 1~4은 공기조화기 설치공간을 재배치하고 교체하는 개략적인 과정을 보여주고 있다.

4. 기존 공기조화기기의 기밀화

앞에서 언급한 내용은 기존 공기조화기기를 교체하면서 공조기계실을 기밀성능을 높이는 전략인데 반하여, 두 번째 보수전략은 기존장비를 현재위치에 그대로 두고, 천정을 통해 배기관 주변을 밀봉하는 방법이다. 이 보수작업의 목표는 가능한한 최대한 다락공간에서 기계실로 이르는 모든 틈새를 밀봉하고, 다락공간에서 배기관 주변까지를 기밀화하는 작업이다.

그림 5~8은 기존 설비 주변을 기밀하는 방법의 개략적인 과정을 보여준다.

5. 검증시험

주택의 기밀성능은 blower door 시험으로 수행하고 덕트의 압력시험 진단은 기밀

성능을 위한 노력이 효과적이었는지, 아니면 추가적인 기밀작업이 필요한 것인지를

결정하는데 도움이 될 것이다. 이러한 시험들은 누설량, 누설위치를 확인하는데 도움이 된다.

6. 에너지 효율화를 극대화하기위한 기준 선정

6.1 성능

- 기계장치와 공기회수관의 기밀성능 개선은 주거공간의 쾌적성을 개선.

- 다락공간의 무덥고 습한 공기가 스며드는 것을 제거하여 공기조화시스템 부하 저감

- 공조시스템으로 회수되는 설계공기량을 확보하고 유지함으로써 공기조화시스템 효율 증가

- 공기회수 덕트박스에 섬유질 단열재를 설치하여 소음 감소

6.2 시스템 상호작용

- 열적 외피의 기밀성능 개선

- 공기조화시스템의 부하감소에 따른 에너지비용 감소

- 거주자의 쾌적성을 향상하는 실내공기의 제습효과 개선

6.3 비용효과

첫 번째 보수시나리오에 따른 작업과 관련된 재료에 소요되는 개략적인 비용은 1,200$ 소요되었는데, 교체작업에 투입된 항목들은 다음과 같다. 공기조화기계실 가로*세로 (4‘ * 4’) 높이 8‘ 의 기존 선반지지대 제거와 집섬보드판 설치, 새로운 섬유질계 덕트보드와 기밀을 위한 코킹, 발포성 폼 등이다. 그리고 두 번째 보수 시나리오에 따른 작업과 관련된 자재에 투입된 비용은 대략 500$이 소요되었는데, 항목은 집섬보드판, 기밀성능을 위한 코킹, 발포성 폼 자재등이다. 건축에 소요되는 직접비용이외, 기밀성능 시험과 기계장치에 안전검사등에 소요되는 비용이 일반적으로 시험용으로 300$, 안전검사에 100$ 이다.

6.4 관련 코드와 표준

신축용 기밀성능에 필요한 요구조건은 2009 International Energy Conservation Code (IECC) and the 2009 International Residential Code (IRC) 이다. 일반적으로 보수작업에서는 신축과 같은 요구조건이 필요치 않지만, Building America의 에너지 저감성능 목표를 달성하기 위해 수행되었다.

7. 효율, 거주자의 의식, 교육/ 결론

공기조화 기계장치의 기밀성능에 관한 계측 지침서는 주택 소유자, 주택거주자가 보수작업을 위해 계약상대자를 상대하거나, 직접 보수작업을 수행할 때 보다 쉽고 비용효과적인 보수행동강령을 제시하고 있다. 위와 같은 주택의 성능개선을 위한 보수작업을 통해서, 건물의 내구성도 향상하고, 에너지도 저감하고, 추가적으로 거주자의 쾌적성이 향상되는 효과가 있을 것으로 판단된다.