패시브 하우스에서 태양열을 가장 효율적으로 활용하기 위한 방법은 건축 초기 단계부터 신중하게 설계하고 시공하는 것이 중요합니다. 결국 별도 외부전력 없이 에너지 자립도를 높이기 위해서는 사계절 햇빛을 가장 효율적으로 활용할 수 있어야 합니다.
햇빛을 효율적으로 활용하는 방법
건축과 시공 설계 중요성
건물의 단열과 기밀
건물의 열회수 환기 시스템
건물의 축열 시스템
태양열 온수기
태양광 발전 시스템
건축과 시공 설계
남향 배치
건물을 남향으로 배치하여 겨울철에는 태양열을 최대한 많이 받아들이고, 여름철에는 태양열 유입을 최소해야 합니다.
창호 설계
창호설계는 건물 전체의 에너지 효율을 결정짓는데 매우 중요한 역할을 하죠. 겨울철 햇빛을 집안에 가두어서 따뜻하게 만들고 여름철에는 최대한 햇빛을 막아서 온도 상승을 막아줘야 합니다. 그렇게 되면 난방에 필요한 에너지, 냉방에 필요한 에너지를 최소한만 사용할 수 있게 됩니다. 결국 전체적인 에너지 소비를 줄일 수 있으며, 탄소배출이 적은 친환경 하우스가 될 수 있습니다.
남향에 위치하여 겨울철 햇빛이 남향 창에 잘 들며, 옆에는 낙엽수가 있어 여름에 그늘을 만들어주고, 깊은 처마를 가지고 있는 지붕이어서 보조적인 그늘을 만들어주고 지붕에 태양광 패널을 설치해서 보조 전력을 통해 건물이 지속가능하게 만들어주며, 축열재를 활용하여 태양열을 저장할 수 있는 개념이 패시브 하우스의 목표입니다.
- 남향 창 : 겨울철 태양열을 최대한 많이 받아들이기 위해 남향 창을 크게 설치하고, 고단열 유리를 사용하여 열 손실을 줄일 수 있습니다.
- 북향 창 : 단열성이 우수한 창호를 사용하여 실내 열 손실을 최소화합니다.
- 동서향 창 : 햇빛 차단을 위한 외벽이나 지붕 돌출부를 설치하여 여름철 과도한 태양열 유입을 막습니다.
지붕 설계
- 깊은 처마 : 여름철 태양광선을 차단하고, 겨울철에는 태양관선이 실내로 잘 들어오도록 깊이를 조절합니다.
- 태양광 패널 설치 : 지붕에 태양광 패널을 설치하여 전기를 생산하고, 이를 난방이나 급탕에 활용할 수 있습니다.
단열과 기밀
고성능 단열재 : 백, 천장, 바닥 등 건물 전체에 고성능 단열재를 사용하여 열 손실을 최소화합니다.
기밀 시공 : 건물의 틈새를 최소화하여 열방출 혹은 열 교환을 방지하고, 실내외 공기 유출입을 차단합니다. 따라서 환기 시스템도 필요합니다.
열회수 환기 시스템
- 신선한 공기 공급 : 환기 시스템은 실내 공기를 정화하고 쾌적한 환경을 유지하면서, 동시에 열을 회수하여 에너지 효율을 높입니다.
- 외부에서 들어오는 신선한 공기와 실내에서 배출되는 공기가 열교환기를 통해 간접적으로 맞닿으면서 서로 교환되는 원리 입니다. 결국 외부의 찬 공기는 실내의 따뜻한 공기로 인해 따뜻해지고, 실내에서 나가는 따뜻한 공기는 외부의 찬 공기에 의해 차가워집니다. 이렇게 해서 난 방과 냉방 시 에너지 손실을 최소화 하면서 실내 공기를 환기 시킬 수 있습니다.
- 이러한 환기 시스템은 필터, 팬, 센서, 덕트 등으로 구성되어 온도, 습도 등을 감지하여 환기향을 자동으로 조절할 수 있습니다.
- 콘크리트 벽 : 콘크리트 벽은 낮 동안 흡수한 태양열을 밤에 서서히 방출하여 실내 온도를 유지하는 축열 기능을 합니다.
- 축열재 : 축열재를 활용하여 태양열을 저장하고, 필요한 시간에 사용합니다. 예를 들면, 콘크리트, 벽돌, 축열 블록, 축열 석고보드 등이 있죠. 낮 동안에 햇빛이 건물 내부로 들어오면 축열재가 이 열을 흡수하고, 밤 동안에는 열을 방출하여 실내 온도를 유지하는데 도움을 줍니다. 내벽에 축열재를 적용한다거나 바닥 난방 시스템과 연계하여 효율적으로 활용할 수도 있습니다.
태양열 온수기
태양열 온수기를 설치하여 난방에 필요한 온수를 생산하고, 난방 부담을 줄입니다. 결국 보조 난방 역할을 할 수 있죠. 패시브 하우스에서 태양열 온수기의 작동 원리는 태양열 집열판에 햇빛이 흡수되어 집열판 내부에 있는 물과 같은 액체를 따뜻하게 데워줍니다. 이 물은 저장탱크로 이동하게 되고 필ㅇ에 따라서 저장된 온수를 사용할 수 있게 되는 원리입니다.
따라서 연료를 통해 물을 데우는 것이 아니라 햇빛을 이용하기 때문에 친환경적이며, 건물의 에너지 자립도를 향상시킬 수 있습니다. 이때 주의사항은 집열판 설치 위치를 남향으로 경사지게 설치하여 햇빛을 최대한 많이 받을 수 있도록 해야 합니다. 또한 가족 구성원을 고려하여 온수 탱크 용량을 잘 선정해야 하죠.
태양광 발전 시스템
태양광 발전 시스템을 추가하면 외부 전력 의존도를 낮출 수 있기 때문에 더욱 에너지 소비를 줄일 수 있습니다. 또한 생산한 전기를 직접 사용하거나 전력망에 판매하여 전기 요금을 절감할 수 있죠. 이러한 과정에서 태양 에너지라는 신재생 에너지를 사용하기 때문에 탄소 배출량을 감소시키는데 기여할 수 있습니다.
이러한 장점으로 인해 장기적으로 봤을 때는 건물의 가치가 상대적으로 올라가지만, 초기 비용이 높이 다소 비용 부담이 될 수는 있습니다.
효율적인 햇빛 활용에도 주의사항은 있습니다.
- 설치환경 : 건물의 구조, 일조량, 지붕 경사 등을 고려하여 최적의 설치 위치와 용량을 결정해야 합니다.
- 정부 지원 정책 : 정부 지원 정책을 꼼꼼히 확인해서 정부 혜택을 받을 수 있도록 노력해야 합니다.