KR20130011849A - 에너지 절약을 위한 보급형 저탄소 주택의 계획 방법 및 이에 의하여 생산된 보급형 저탄소 주택 - Google Patents

에너지 절약을 위한 보급형 저탄소 주택의 계획 방법 및 이에 의하여 생산된 보급형 저탄소 주택 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주택의 에너지 사용량에 가장 큰 영향을 미치는 지역 기후 조건에 대한 데이터를 토대로 경제성 및 에너지 성능을 극대화할 수 있는 에너지 절약을 위한 보급형 저탄소 주택의 계획 방법 및 이에 의하여 생산된 보급형 저탄소 주택에 대한 것이다.
본 발명의 에너지 절약을 위한 보급형 저탄소 주택의 계획 방법은 (a) 주택을 시공하고자 하는 지역의 기상데이터 및 위치데이터를 수집하는 단계; (b) 주택의 규모를 산정하고, 실내 구획을 계획하는 단계; (c) 상기 기상데이터와 주택의 외피조건, 내부조건, 프로파일을 고려하여 주택의 에너지 사용량에 대한 해석을 수행하고, 월별 냉난방 부하를 분석하는 단계; (d) 상기 냉난방 부하를 대상으로 주택의 에너지 절감 성능 목표를 설정하는 단계; (e) 주택을 구성하는 구조체의 성능을 조절하여, 선정된 주택의 에너지 절감 성능 목표의 달성 여부를 평가하는 단계; (f) 상기 에너지 절감 성능 목표에 달성되지 않은 경우, 상기 구조체의 성능을 수정하여, 수정된 주택이 에너지 절감 성능 목표에 도달할 때까지 (e) 단계를 반복 시행하는 단계; 및 (g) 상기 에너지 절감 성능 목표에 달성된 경우, 보급형 저탄소 주택 모델의 개발을 완료하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 보급형 저탄소 주택은 상기 에너지 절약을 위한 보급형 저탄소 주택의 계획 방법에 의하여 도출된 것으로, 해양성 기후 지역에 시공되는 경우, 주택형상은 남쪽이 개방된 ㄷ자 형이고, 지붕경사각은 50~65°이며, 지붕은 아스팔트슁글, 외벽은 벽돌재와 스플릿블럭에 외장재로 드라이비트를 이용한 것을 특징으로 하며, 대륙성 기후 지역에 시공되는 경우, 주택형상은 ㅡ자 형이고, 지붕경사각은 20~25°이며, 지붕은 아스팔트슁글, 외벽은 벽돌재와 적삼목에 외장재로 드라이비트를 이용한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따라 보급형 저탄소 주택을 시공할 경우, 해당 지역의 기후 조건에 대한 데이터를 반영하므로, 건축물의 경제성 및 에너지 성능을 극대화할 수 있다. 또한, 본 발명은 강원도 지역에 적용 가능한 것으로, 태백산맥을 기준으로 구분되는 영동·영서 지역의 뚜렷한 기상조건 및 지역 정서를 반영한 지역 맞춤형 저탄소 주택의 제공이 가능하다.

Description

에너지 절약을 위한 보급형 저탄소 주택의 계획 방법 및 이에 의하여 생산된 보급형 저탄소 주택{METHOD FOR EXTRACTING LOW CARBON EMISSION HOUSING FOR ENERGY SAVING AND LOW CARBON EMISSION HOUSING USING THE SAME}
본 발명은 주택의 에너지 사용량에 가장 큰 영향을 미치는 지역 기후 조건에 대한 데이터를 토대로 경제성 및 에너지 성능을 극대화할 수 있는 에너지 절약을 위한 보급형 저탄소 주택의 계획 방법 및 이에 의하여 생산된 보급형 저탄소 주택에 대한 것이다.
우리나라는 1993년 기후변화협약에 가입하였으며, 2007년 발리로드맵, 2010년 저탄소 녹색성장 기본법의 내용에 따라 지구온난화 방지를 위하여 온실가스를 감축하려는 노력을 하고 있다.
특히, 건축물 부문의 에너지소비량은 국가 전체의 20% 이상, 국가 온실가스 배출량의 25% 이상을 차지하므로, 국가 온실가스 감축목표를 이행하여 저탄소 녹색성장을 구현하기 위해서는 건축물 분야의 역할이 크다.
이러한 건축물 분야는 녹색건축물 보급을 통한 온실가스 감축여력이 큰 편으로, 선진국에서는 에너지 제로 하우스의 개발을 통하여 건축물 부문의 온실가스를 감축하려는 계획을 실행 중에 있다.
이에 따라 우리나라도 에너지 제로 하우스 개발을 가속화하고 있으나, 현재 국내에서 개발된 에너지 제로 하우스는 고가의 신재생 에너지와 자재를 이용하여 단위면적당 건축비용이 상당하고, 건축물을 시공하고자 하는 해당 지역의 생활습관, 거주인원의 연령대 등 지역의 사회·경제적 측면의 특성을 반영한 차별화된 지역 맞춤형 설계가 부족한 실정이다.
또한, 일사량이나 외기온 등 건축물의 에너지 사용량에 영향을 미치는 지역 기후 조건에 대한 고려가 미흡하여, 지역에 따라 에너지 사용량에 대한 부족 또는 과다 설계로 이어질 수 있다.
따라서 지역 기후 조건에 대한 데이터를 토대로 해당 지역 건축물의 에너지 사용량 및 냉난방 부하에 대하여 분석하여 건축물의 경제성 및 에너지 성능을 극대화할 수 있는 보급형 저탄소 주택이 필요하다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 해당 지역의 기후 조건에 대한 데이터를 반영하여, 건축물의 경제성 및 에너지 성능을 극대화할 수 있는 에너지 절약을 위한 보급형 저탄소 주택의 계획 방법 및 이에 의하여 생산된 보급형 저탄소 주택을 제공하고자 한다.
따라서 해당 지역 건축물의 에너지 사용량 및 냉난방 부하에 대하여 분석하고, 설정된 에너지 절감 성능 목표에 따라 에너지 저감 요소 기술의 최적 설계 방안을 시뮬레이션을 통한 정량 분석을 통하여 도출하는 에너지 절약을 위한 보급형 저탄소 주택의 계획 방법 및 이에 의하여 생산된 보급형 저탄소 주택을 제공하고자 한다.
특히, 본 발명은 강원도 지역에 적용 가능한 것으로, 태백산맥을 기준으로 구분되는 영동·영서 지역의 뚜렷한 기상조건 및 지역 정서를 반영한 보급형 저탄소 주택을 제공하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 (a) 주택을 시공하고자 하는 지역의 기상데이터 및 위치데이터를 수집하는 단계; (b) 주택의 규모를 산정하고, 실내 구획을 계획하는 단계; (c) 상기 기상데이터와 주택의 외피조건, 내부조건, 프로파일을 고려하여 주택의 에너지 사용량에 대한 해석을 수행하고, 월별 냉난방 부하를 분석하는 단계; (d) 상기 냉난방 부하를 대상으로 주택의 에너지 절감 성능 목표를 설정하는 단계; (e) 주택을 구성하는 구조체의 성능을 조절하여, 선정된 주택의 에너지 절감 성능 목표의 달성 여부를 평가하는 단계; (f) 상기 에너지 절감 성능 목표에 달성되지 않은 경우, 상기 구조체의 성능을 수정하여, 수정된 주택이 에너지 절감 성능 목표에 도달할 때까지 (e) 단계를 반복 시행하는 단계; 및 (g) 상기 에너지 절감 성능 목표에 달성된 경우, 보급형 저탄소 주택 모델의 개발을 완료하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에너지 절약을 위한 보급형 저탄소 주택의 계획 방법을 제공한다.
아울러 본 발명은 에너지 절약을 위한 보급형 저탄소 주택의 계획 방법에 의하여 도출된 보급형 저탄소 주택에 대한 것으로, 해양성 기후 지역에 시공되는 경우, 주택형상은 남쪽이 개방된 ㄷ자 형이고, 지붕경사각은 50~65°이며, 지붕은 아스팔트슁글, 외벽은 벽돌재와 스플릿블럭에 외장재로 드라이비트를 이용한 것을 특징으로 하는 보급형 저탄소 주택을 제공하며, 대륙성 기후 지역에 시공되는 경우, 주택형상은 ㅡ자 형이고, 지붕경사각은 20~25°이며, 지붕은 아스팔트슁글, 외벽은 벽돌재와 적삼목에 외장재로 드라이비트를 이용한 것을 특징으로 하는 보급형 저탄소 주택을 제공한다.
상기와 같은 본 발명에 따라 보급형 저탄소 주택을 시공할 경우, 해당 지역의 기후 조건에 대한 데이터를 반영하므로, 건축물의 경제성 및 에너지 성능을 극대화할 수 있다.
특히, 본 발명은 강원도 지역에 적용 가능한 것으로, 태백산맥을 기준으로 구분되는 영동·영서 지역의 뚜렷한 기상조건 및 지역 정서를 반영한 지역 맞춤형 저탄소 주택의 제공이 가능하다.
도 1은 본 발명의 에너지 절약을 위한 보급형 저탄소 주택의 계획 방법에 대한 순서도이다.
도 2는 본 발명에서 에너지 절감 요소기술을 도출하기 위하여 사용되는 주택 규모별 실내 구획에 대한 실시예이다.
도 3a 및 도 3b는 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 분석한 영동, 영서 지역의 주택 규모에 따른 월별 냉난방 부하의 분석 결과를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 각각 영동 및 영서 지역을 대상으로 한 본 발명의 보급형 저탄소 주택의 실시예를 도시하는 평면도이다.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 에너지 절약을 위한 보급형 저탄소 주택의 계획 방법에 대한 순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 에너지 절약을 위한 보급형 저탄소 주택의 계획 방법은 (a) 주택을 시공하고자 하는 지역의 기상데이터 및 위치데이터를 수집하는 단계; (b) 주택의 규모를 산정하고, 실내 구획을 계획하는 단계; (c) 상기 기상데이터와 주택의 외피조건, 내부조건, 프로파일을 고려하여 주택의 에너지 사용량에 대한 해석을 수행하고, 월별 냉난방 부하를 분석하는 단계; (d) 상기 냉난방 부하를 대상으로 주택의 에너지 절감 성능 목표를 설정하는 단계; (e) 주택을 구성하는 구조체의 성능을 조절하여, 선정된 주택의 에너지 절감 성능 목표의 달성 여부를 평가하는 단계; (f) 상기 에너지 절감 성능 목표에 달성되지 않은 경우, 상기 구조체의 성능을 수정하여, 수정된 주택이 에너지 절감 성능 목표에 도달할 때까지 (e) 단계를 반복 시행하는 단계; 및 (g) 상기 에너지 절감 성능 목표에 달성된 경우, 보급형 저탄소 주택 모델의 개발을 완료하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 (a) 주택을 시공하고자 하는 지역의 기상데이터 및 위치데이터를 수집하는 단계에서, 본 발명은 실시예로 지리적으로 태백산맥을 중심으로 영동 지역의 강릉과 영서 지역의 춘천을 주택 시공 지역으로 선택하고, 이에 대한 기상데이터를 수집하였다. 이 밖에, 세대당 인구, 주택 면적, 방 개수 등 인구 및 주거 데이터에 대한 조사도 부가적으로 할 수 있다.
수집된 데이터를 토대로 고려해야 할 기상데이터를 요약하면 아래 표 1과 같다. 또한, 해당 지역의 위도, 경도, 고도 등 위치데이터를 수집한다.
항목 영동지역 영서지역
기온 연평균 △ △
여름철 최고 × ◎
겨울철 최저 × ◎
풍속 연평균 ◎ ×
최대 ◎ ×
강수량 연평균 ○ △
일최대 △ ◎
적설량 연평균 ◎ △
일최대 ◎ △
상대습도 × ○
수평면 일사량 여름철 ○ ◎
겨울철 ◎ ○
일평균 일조시간 ◎ ○
황사발생일수 × △
염분 ◎ ×
* 고려 정도: ◎-상, ○-중상, △-중, ×-하
다음으로, (b) 주택의 규모를 산정하고, 실내 구획을 계획한다.
본 발명에서는 실시예로, 단독 주택의 에너지 사용량에 대한 유형을 파악하고, 향후 주택의 규모에 대한 적합한 신재생 에너지를 선정할 수 있도록 주택의 건축 연면적을 84㎡(소형 주택), 114㎡(중형 주택), 150㎡(대형 주택)으로 세분화하였다. 이들 주택의 냉난방 면적은 각각 76.4㎡, 105㎡, 139.1㎡이다.
그리고 도 2에서와 같이, 주택 규모별로 실내 공간을 구획하였다. 도 2는 에너지 절감 요소 기술을 도출하기 위하여 사용되는 주택 규모별 실내 구획에 대한 실시예이다.
그리고 (c) 상기 기상데이터와 주택의 외피조건, 내부조건, 프로파일을 고려하여 주택의 에너지 사용량에 대한 해석을 수행하고, 월별 냉난방 부하를 분석한다.
이때, 상기 에너지 사용량은 ENERGYPLUS, TRNSYS16라는 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 분석하였으며, 조명, 환기, 난방, 냉방, 급탕, 기타의 6개 항목으로 분류하였다.
상기 외피조건은 외벽, 지붕, 바닥, 창호의 열관류율을 입력하여 제어되며, 창호는 Low-E 이중창을 적용하였다.
상기 내부조건으로 냉난방 운전시 실내의 설정온도를 각각 20℃와 26℃로 설정하였으며, 상기 프로파일은 주택 거주자의 외출 여부 및 냉난방 장치의 가동 여부를 입력하여 제어되는 것으로, 주5일 근무, 9시 출근, 6시 퇴근에 따라 냉난방이 가동되도록 하여 시뮬레이션을 수행하였다.
그 결과, 영동지역과 영서지역의 주택 규모별 에너지 사용량 분석은 각각 표 2, 표 3과 같으며, 주택 규모에 따른 월별 냉난방 부하는 도 3a, 도 3b와 같다.
종류 조명(kW) 환기(kW) 난방(kW) 냉방(kW) 급탕(kW) 기타(kW)
84㎡ 1107.40 649.70 1051.17 394.23 2109.39 1517.68
114㎡ 1571.37 919.08 1778.05 577.42 3055.68 2130.70
150㎡ 2209.53 1227.23 2414.29 856.28 3769.59 3337.73
종류 조명(kW) 환기(kW) 난방(kW) 냉방(kW) 급탕(kW) 기타(kW)
84㎡ 1107.40 649.70 1434.74 372.40 2109.39 1517.67
114㎡ 1573.79 919.08 2665.56 542.79 3055.68 2132.96
150㎡ 2213.19 1227.23 3555.32 798.26 3769.59 3341.43
그리고 (d) 상기 냉난방 부하를 대상으로 주택의 에너지 절감 성능 목표를 설정한다.
이때, 주택 내 에너지 이용 설비인 조명, 가전기기, 보일러, 사용연료 등에 대하여는 사용자의 다양성으로 인하여 정확한 에너지 절감량을 평가하기 어려우므로 권고사항으로 하고, 구조체의 성능으로써 냉난방 부하를 대상으로 주택의 에너지 절감 성능 목표를 설정할 수 있다.
전문가의 의견, 지역주민의 설문조사, 구조체의 요소별 성능을 분석한 결과, 에너지 절감 성능 목표는 농림수산부의 농촌형 표준주택 설계 모델의 에너지 사용량 대비 50% 내외가 적당한 것으로 나타났다.
따라서 이에 대한 실시예로, 가정에서 사용되는 주택의 경우 에너지 절감 성능 목표를 난방 54%, 냉방 3%, 가전 19%, 급탕 14%, 취사 7%, 조명 3%로 하였다.
다음으로, (e) 주택을 구성하는 구조체의 성능을 조절하여, 선정된 주택의 에너지 절감 성능 목표의 달성 여부를 평가한다.
상기 구조체의 성능은 지역특성요건, 친환경설계요건, 사용자권고요건 중 어느 하나 이상에 의한 것으로, 상기 지역특성요건은 주택형상, 배치계획, 지붕경사, 외장재료에 대한 것이고, 상기 친환경설계요건은 주택의 향, 단열재의 종류와 두께, 외단열 구조 여부, 창호의 종류, 재질 및 두께, 기밀시공 여부, 실내 차양장치, 자연채광 여부, 덧창 설치 여부, 자연환기 여부, 옥상녹화 여부, 현관문 재질, 콘크리트 종류에 대한 것이며, 상기 사용자권고요건은 신재생 에너지 기술의 적용 여부, 보일러 연료, 조명의 종류, 절전조명 및 절수장치 사용 여부, 조경 여부에 대한 것이 포함된다.
상기 에너지 절감 성능 목표의 달성 여부는 시뮬레이션을 통한 정량 평가를 통하여 실시한다.
그리고 (f) 상기 에너지 절감 성능 목표에 달성되지 않은 경우, 상기 구조체의 성능을 수정하여, 수정된 주택이 에너지 절감 성능 목표에 도달할 때까지 (e) 단계를 반복 시행하고, (g) 상기 에너지 절감 성능 목표에 달성된 경우, 보급형 저탄소 주택 모델의 개발을 완료한다.
본 발명에서, 상기 (e) 단계에서는 선정된 주택의 에너지 절감 성능 목표를 달성하기 위한 구조체의 성능 조절시, 신재생 에너지를 고려할 수 있다.
고려되는 신재생 에너지의 양은 (1) 해당 지역의 신재생 에너지원의 월별 생산량을 분석하는 단계; (2) 주택의 전력 요금 체계 및 신재생 에너지원별로 투자비에 대한 연간 회수금액의 비율인 연간회수율을 고려하여, 신재생 에너지원 별로 경제성을 분석하는 단계; (3) 연간회수율이 한계치 범위에 해당하는 신재생 에너지를 산출하는 단계; 를 통하여 획득할 수 있다.
상기 (1) 단계에서는 ENERGYPLUS 등 동적 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 해당 지역의 태양열 생산량, 태양광 발전량, 풍력발전량 등 신재생 에너지원의 월별 생산량을 분석한다.
상기 (2) 단계에서는 주택의 전력 요금 체계가 월간 사용량이 증가함에 따라 100kWh마다 요금체계가 바뀌는 것을 고려하여야 한다.
이에 대한 실시예로, 3.5kW 용량의 지열 히트펌프 유닛, 집열판 각도가 정남 방향으로 45°이고, 집열판 면적이 3㎡인 태양열 생산량, 태양광 모듈의 각도가 정남 방향으로 30°인 3kW 태양광 모듈의 태양광 발전량, 10kW급 풍력 발전기를 이용한 풍력발전량을 시뮬레이션하여 영동, 영서 지역에 대하여 월별로 산출한 다음, 지열 히트펌프 유닛의 용량별, 집열판 면적별, 태양광 모듈의 용량별, 풍력 발전기의 용량별로 연간회수율을 구하여, 연간회수율 한계치가 10% 이상인 경우, 연간회수율 한계치가 5~10%인 경우 신재생 에너지의 조합을 표 4, 표 5에 나타냈다.
에너지원 단위 영동 영서
84㎡ 114㎡ 150㎡ 84㎡ 114㎡ 150㎡
지열 kW 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 7.0
태양열 ㎡ 1 2 2 0 0 0
태양광 kW 0 0 1 0 0 1
풍력 kW 0 0 0 0 0 0
표 4, 표 5에서와 같이, 대형 주택의 경우, 투자 회수율이 높아 신재생 에너지를 적용할 경우 경제성이 높은 편이다.
지열의 경우, 영동 지역은 3.5kW 용량으로 설치시, 투자 회수 기간이 10년 이내이며, 영서 지역은 150㎡의 면적에서 7kW의 용량까지 투자 회수 기간이 10년 이내로 분석된다.
영서 지역은 태양열의 경우, 10년 이내에 투자 회수가 발생치 않는 것으로 분석되었다. 표 5에서와 같이, 연간회수율을 낮추면 지열, 태양열, 태양광 모두 10년 이내에 투자 회수가 발생하나, 풍력은 경제성이 낮은 것으로 판단되었다.
에너지원 단위 영동 영서
84㎡ 114㎡ 150㎡ 84㎡ 114㎡ 150㎡
지열 kW 3.5 3.5 7.0 3.5 3.5 7.0
태양열 ㎡ 2 3 3 2 3 4
태양광 kW 0 1 3 0 1 3
풍력 kW 0 0 0 0 0 0
따라서 상기 (2) 단계 이후에는 (3) 연간회수율이 한계치 범위에 해당하는 신재생 에너지를 산출하여, 상기 (e) 단계의 에너지 절감 성능 목표에 적용한다.
도 4a 및 도 4b는 각각 영동 및 영서 지역을 대상으로 한 본 발명의 보급형 저탄소 주택의 실시예를 도시하는 평면도이다.
본 발명은 상기 에너지 절약을 위한 보급형 저탄소 주택의 계획 방법에 의하여 도출된 보급형 저탄소 주택을 포함한다.
상기 보급형 저탄소 주택은 해양성 기후 지역에 시공되는 경우, 주택형상은 남쪽이 개방된 ㄷ자 형이고, 지붕경사각은 50~65°이며, 지붕은 아스팔트슁글, 외벽은 벽돌재와 스플릿블럭에 외장재로 드라이비트를 이용하는 것을 특징으로 한다.
여기에서 해양성 기후 지역은 연중 온도 변화가 크지 않고, 비교적 따뜻한 지역을 뜻하며, 이에 대한 실시예로 영동 지역을 살펴본다. 다만, 영동 지역은 풍속의 크기가 크고, 겨울철 적설량과 해안의 비래 염분량에 대한 영향을 고려하여야 한다.
따라서 이 지역에서는 높은 풍속에 따른 영향을 최소화하기 위하여, 주택형상을 ㄷ자 형으로 하고, 높은 적설량에 대하여 지붕경사각이 높도록 하며, 해풍을 고려하여 목재의 사용을 배제하고, 스플릿 블럭을 이용한다.
또한, 냉난방을 위하여 주택의 향은 남향으로 하고, 외벽, 바닥, 지붕 단열재는 EPS로 하며, 두께는 각각 130~170㎜, 130~170㎜, 180~220㎜로 하였다. 상기 단열재 두께는 단열재 두께를 늘려가서 에너지 해석을 수행한 결과, 성능강화대비 에너지 절감률을 최적화할 수 있는 수준으로, 단열재 표준 두께인 50㎜에 비하여, 최대 19.7%까지 냉난방 에너지를 절약할 수 있다. 그리고 쾌적한 온도를 위하여 처마의 길이를 깊게 하면, 주택 내부의 채광을 조절할 수 있다. 나아가 마당에 마사토를 깔아 마당에서 반사된 태양빛을 주택 내부로 끌어들이는 간접조명을 취한다.
창호는 표면이 저반사 코팅되고, 대면하는 유리 사이에 아르곤과 크립톤이 충진된 두께 22~28㎜의 복층유리와 PVC 소재의 프레임으로 구성되며, 구조체로 염해 저항성 콘크리트를 사용한다.
이 밖에, 주택 외피의 단열 부위 접합부, 창호 또는 문, 배관과 구조체 사이의 틈은 가스켓, 기밀테이프 등으로 실링하여 열손실을 최소화하고, 창호는 서로 대면하게 설치되는 것으로, 창호 외측 덧창, 창호 내측 차양 장치가 구비되며, 천창, 옥상 녹화, 유리섬유강화 플라스틱 소재의 현관문이 구비되도록 할 수 있다.
그리고 신재생 에너지원으로 3.0~4.0kW 용량의 지열, 목재 팰릿을 연료로 하는 우드팰릿 보일러, LED조명, 조명 밝기와 자동 소등이 가능한 절전 조명, 절수 장치 및 외부 조경을 통한 미기후 조정, 우수 저장조를 이용한 조경수 등으로의 활용, 지렁이를 이용한 음식물 쓰레기 처리 등을 활용할 수 있다.
또한, 상기 보급형 저탄소 주택은 대륙성 기후 지역에 시공되는 경우, 주택형상은 ㅡ자 형이고, 지붕경사각은 20~25°이며, 지붕은 아스팔트슁글, 외벽은 벽돌재와 적삼목에 외장재로 드라이비트를 이용한 것을 특징으로 한다.
여기에서 대륙성 기후 지역은 계절에 따라 온도차가 크고, 혹한과 혹서가 많은 지역으로, 이에 대한 실시예로 영서 지역을 살펴본다. 다만, 영서 지역은 집중호우와 습기에 대한 고려가 필요하다.
따라서 이 지역에서는 여름철 높은 일사량을 수용하고, 다습한 특성을 고려하여 통풍에 유리하도록 ㅡ자 형상의 주택형상을 채용하며, 습기, 부식, 충해에 강한 적삼목을 이용한다.
또한, 주택의 향은 남향이고, 외벽, 바닥, 지붕 단열재의 두께는 각각 180~220㎜, 180~220㎜, 230~270㎜이며, 창호는 표면이 저반사 코팅되고, 대면하는 유리 사이에 아르곤과 크립톤이 충진된 두께 38~46㎜의 3중 유리와 PVC 소재의 프레임으로 구성할 수 있으며, 천창을 이용한 실채 채광을 한다.
아래 표 6 및 표 7은 상기 기술들을 적용하여 도출된 도 4a, 도 4b의 본 발명의 보급형 저탄소 주택의 종합성능을 나타낸다. 표 6은 영동 지역의 보급형 저탄소 주택 종합성능에 대한 것이고, 표 7은 영서 지역의 보급형 저탄소 주택 종합성능에 대한 것이다.
구분 단위 표준주택 보급형 저탄소 주택
구조체 단열 외벽 ㎜ 50 150
바닥 ㎜ 50 150
지붕 ㎜ 95 200
창호 ㎜ 24(AL) 24L(PVC)
보일러 효율 % 80 87
환기 회/h 0.7 0.7
냉난방 부하 총부하량 Mcal/㎡y 104.0 58.6
냉방부하 Mcal/㎡y 11.5 13.6
난방부하 Mcal/㎡y 92.5 45.0
에너지 사용량 Mcal/㎡y 115.6 51.7
에너지 절감률 % 0.0 55.3
투자 회수 기간 0.0 0.0 13.0
구분 단위 표준주택 보급형 저탄소 주택
구조체 단열 외벽 ㎜ 50 200
바닥 ㎜ 50 200
지붕 ㎜ 95 250
창호 ㎜ 24(AL) 42T(PVC)
보일러 효율 % 80 87
환기 회/h 0.7 0.7
냉난방 부하 총부하량 Mcal/㎡y 133.0 68.7
냉방부하 Mcal/㎡y 17.1 14.9
난방부하 Mcal/㎡y 115.9 53.8
에너지 사용량 Mcal/㎡y 144.9 61.8
에너지 절감률 % 0.0 57.3
투자 회수 기간 0.0 0.0 19.0
본 발명의 에너지 절약을 위한 보급형 저탄소 주택의 계획 방법에 의하여 생산된 보급형 저탄소 주택의 경우, 영동 지역과 영서 지역의 주택은 에너지 사용량이 표준주택 대비 각각 55.3%, 57.3% 절감된 것을 알 수 있다.
따라서 해당 지역의 특성을 반영하여, 지역별 에너지 절감 주택의 설계가 가능하다.
본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.

Claims (11)

  1. (a) 주택을 시공하고자 하는 지역의 기상데이터 및 위치데이터를 수집하는 단계;
    (b) 주택의 규모를 산정하고, 실내 구획을 계획하는 단계;
    (c) 상기 기상데이터와 주택의 외피조건, 내부조건, 프로파일을 고려하여 주택의 에너지 사용량에 대한 해석을 수행하고, 월별 냉난방 부하를 분석하는 단계;
    (d) 상기 냉난방 부하를 대상으로 주택의 에너지 절감 성능 목표를 설정하는 단계;
    (e) 주택을 구성하는 구조체의 성능을 조절하여, 선정된 주택의 에너지 절감 성능 목표의 달성 여부를 평가하는 단계;
    (f) 상기 에너지 절감 성능 목표에 달성되지 않은 경우, 상기 구조체의 성능을 수정하여, 수정된 주택이 에너지 절감 성능 목표에 도달할 때까지 (e) 단계를 반복 시행하는 단계; 및
    (g) 상기 에너지 절감 성능 목표에 달성된 경우, 보급형 저탄소 주택 모델의 개발을 완료하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에너지 절약을 위한 보급형 저탄소 주택의 계획 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 (e) 단계에서는 선정된 주택의 에너지 절감 성능 목표를 달성하기 위한 구조체의 성능 조절시, 신재생 에너지를 조합하는 것으로,
    상기 신재생 에너지의 양은
    (1) 해당 지역의 신재생 에너지원의 월별 생산량을 분석하는 단계;
    (2) 주택의 전력 요금 체계 및 신재생 에너지원별로 투자비에 대한 연간 회수금액의 비율인 연간회수율을 고려하여, 신재생 에너지원 별로 경제성을 분석하는 단계; 및
    (3) 연간회수율이 한계치 범위에 해당하는 신재생 에너지를 산출하는 단계; 를 통하여 산출되는 것을 특징으로 하는 에너지 절약을 위한 보급형 저탄소 주택의 계획 방법.
  3. 제1항에서,
    상기 주택의 에너지 사용량은 조명, 환기, 난방, 냉방, 급탕, 기타의 항목에 대한 것을 특징으로 하는 에너지 절약을 위한 보급형 저탄소 주택의 계획 방법.
  4. 제1항에서,
    상기 외피조건은 외벽, 지붕, 바닥, 창호의 열관류율을 입력하여 제어되고,
    상기 프로파일은 주택 거주자의 외출 재택 및 냉난방 장치의 가동 여부를 입력하여 제어되는 것을 특징으로 하는 에너지 절약을 위한 보급형 저탄소 주택의 계획 방법.
  5. 제2항에서,
    상기 구조체의 성능은 지역특성요건, 친환경설계요건, 사용자권고요건 중 어느 하나 이상에 의한 것으로,
    상기 지역특성요건은 주택형상, 배치계획, 지붕경사, 외장재료에 대한 것이고,
    상기 친환경설계요건은 주택의 향, 단열재의 종류와 두께, 외단열 구조 여부, 창호의 종류, 재질 및 두께, 기밀시공 여부, 실내 차양장치, 자연채광 여부, 덧창 설치 여부, 자연환기 여부, 옥상녹화 여부, 현관문 재질, 콘크리트 종류에 대한 것이며,
    상기 사용자권고요건은 신재생 에너지 기술의 적용 여부, 보일러 연료, 조명의 종류, 절전조명 및 절수장치 사용 여부, 조경 여부에 대한 것을 특징으로 하는 에너지 절약을 위한 보급형 저탄소 주택의 계획 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 방법에 의하여 도출된 보급형 저탄소 주택에 대한 것으로,
    해양성 기후 지역에 시공되는 경우, 주택형상은 남쪽이 개방된 ㄷ자 형이고, 지붕경사각은 50~65°이며, 지붕은 아스팔트슁글, 외벽은 벽돌재와 스플릿블럭에 외장재로 드라이비트를 이용한 것을 특징으로 하는 보급형 저탄소 주택.
  7. 제6항에서,
    주택의 향은 남향이고, 외벽, 바닥, 지붕 단열재의 두께는 각각 130~170㎜, 130~170㎜, 180~220㎜이며, 창호는 표면이 저반사 코팅되고, 대면하는 유리 사이에 아르곤과 크립톤이 충진된 두께 22~28㎜의 복층유리와 PVC 소재의 프레임으로 구성되며, 구조체로 염해 저항성 콘크리트를 사용한 것을 특징으로 하는 보급형 저탄소 주택.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 방법에 의하여 도출된 보급형 저탄소 주택에 대한 것으로,
    대륙성 기후 지역에 시공되는 경우, 주택형상은 ㅡ자 형이고, 지붕경사각은 20~25°이며, 지붕은 아스팔트슁글, 외벽은 벽돌재와 적삼목에 외장재로 드라이비트를 이용한 것을 특징으로 하는 보급형 저탄소 주택.
  9. 제8항에서,
    주택의 향은 남향이고, 외벽, 바닥, 지붕 단열재의 두께는 각각 180~220㎜, 180~220㎜, 230~270㎜이며, 창호는 표면이 저반사 코팅되고, 대면하는 유리 사이에 아르곤과 크립톤이 충진된 두께 38~46㎜의 3중 유리와 PVC 소재의 프레임으로 구성되는 것을 특징으로 하는 보급형 저탄소 주택.
  10. 제7항 또는 제9항에서,
    주택 외피의 단열 부위 접합부, 창호 또는 문, 배관과 구조체 사이의 틈은 가스켓으로 실링하고, 창호는 서로 대면하게 설치되는 것으로, 창호 외측 덧창, 창호 내측 차양 장치가 구비되며, 천창, 옥상 녹화, 유리섬유강화 플라스틱 소재의 현관문이 구비되는 것을 특징으로 하는 보급형 저탄소 주택.
  11. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항의 방법에 의하여 도출된 보급형 저탄소 주택에 대한 것으로,
    신재생 에너지원으로 3.0~4.0kW의 지열, 목재 팰릿을 연료로 하는 우드팰릿 보일러, LED조명, 조명 밝기와 자동 소등이 가능한 절전 조명, 절수 장치 및 외부 조경이 구비되는 것을 특징으로 하는 보급형 저탄소 주택.
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