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패시브하우스의 정의와 기본조건
패시브하우스는 기존의 따뜻한 물을 이용하는 난방장치의 도움 없이 단지 유입되는 신선한 외부의 공기의 온도를 조금 올리는 정도로 난방부하가 적은 건물을 말한다고 볼 수가 있다. 이 것을 달성하기 위해서는 몇가지 기본조건이 먼저 필수적으로 이루어져야 한다. 물론 경우에 따라서 약간의 예외는 있을수 있다.
● 단열: 열관류율 U < 0,15 W/(㎡•K)
● 유리창: 열관류율 Uw < 0,08 W/(㎡•K), g > 0,5
● 창문틀: 열관류율 Uf < 0,08 W/(㎡•K)
● 열교가 거의 없는 외기와 그리고 땅과 면하는 구조체 ≤ 0,01 W/(m•K)
● 건물의 기밀성 n50 ≤ 0,6/h
● 전기 소모가 적은(< 0,45 W/㎥/h) 성능이 좋은 열교환기 > 75%
● 온수를 만들 때와 공급하는 배관의 열손실 최소화
● 가정에서 사용되는 전기제품의 효율성이 높아야 됨
온수의 경우는 보통 바로 뜨거운 물이 나올수 있도록 순환장치가 있지만 일반 단독주택의 경우는 이 온수관의 길이가 짧으므로 에너지 절약의 효율성이 더 높다. 즉 온수관의 총 길이가 8미터 정도까지는 별도의 순환장치가 필요없다. 건물의 기밀성이 높아짐으로 인해 공기 조화기를 통한 실내공기의 순환이 무엇보다도 위생상이나 건강상의 이유로 절대적으로 필요하고 더불어 성능이 좋은 필터 설치의 경우는 요즘 피부 나 호흡기 계통의 질환을 예방하는데 더불어 소음이나 도심지의 미세먼지로 인한 오염이 심한곳에 많은 도움이 된다.
위생상 필요한 실내공기의 양은 다음과 같다.
ν = 1㎥/(h•㎡실용면적) = 0,000278㎥/(s•㎡실용면적)
독일의 경우 DIN 1946에 따르면 한명당 필요한 신선한 공기의 양은 30㎥/h 이다.
일인당 평균 필요한 면적이 30㎡실용면적 를 기본조건으로 놓았을때 1㎥/(h•㎡실용면적)의 값이 나오게 된다. 이 값은 실내의 이산화 탄소의 농도와 (최대 0,1)직접적인 관계가 있다. 일반도심의 외기의 이산화 탄소의 농도는 0,08이며 공기 좋은 시골은 0,03이 보통이다. 물론 이 값의 근거는 독일을 기준으로 해서 현 한국의 도심이나 시골의 평균 농도라고는 볼수가 없다.
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(출처: Ruhrgas 1988)
여기서 실용면적은 계단실이나 발코니 등등의 서비스 면적이 포함되지 않은 순수한 난방면적으로 이해하면 쉽다.
θ유입공기 < 50℃이며 이는 유입공기를 데우기 위해 설치된 조그마한 register의 최고온도인 55℃에서 유입공기의 최고 온도가 정해지는데 이는 50℃이상이 될 경우에는 그동안 실내에 있던 먼지가 소위 활동을 시작하는 온도라고 보면된다. 즉 가구나 기타 바닥재에 붙어있는 것이 아니라 공기중에 확산된다. 실내의 온도를 20℃ 실외를 -10℃ 로 보았을 때 외부와의 온도차이는 ∆θ= 30K 이를 근거로 해서 소위 말하는 패시브하우스의 난방부하을 계산해 낸다.
PHZ = ν • ρL • CL • ∆θ
PHZ 〔W/㎡실용면적〕최대한의 난방성능
ν 〔㎥/(s•㎡실용면적)〕면적으로 환산된 외부공기 유입양
ρL = 1,2 kg/㎥ 공기의 밀도
CL = 1000 J/(kg•K) 공기의 축열 능력
PHZ = 0,000278㎥/(s•㎡실용면적) • 1,2 kg/㎥ • 1000 J/(kg•K) • 30K
PHZ = 10 W/㎡실용면적
우리가 흔히 패시브하우스와 관계해서 자주 접하는 숫자인 10 W의 출처이다. 그 외에 난방을 위한 에너지의 상한선은 15 kWh/㎡실용면적 가 되고 이를 가스나 난방 기름으로 환산하면 대략 가스는 1,5 ㎥ 기름은 1,5 liter로 표현할 수가 있다.
패시브하우스의 난방부하 관계를 쉽게 이해하기 위한 예:
거실면적 30㎡
10 W/㎡ � 30㎡ = 300 Watt
우리가 생활중에 자주 쓰는 자그마한 납작한 촛불이 약 30 Watt 라고 보면 이 촛불 10개이면 거실 난방성능과 같다고 보면 된다. (아래의 그림 참조)
(출처:Energieinstitut Vorarlberg 오스트리아,www.energieinstitut.at
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