패시브 하우스는 태양열을 최대한 활용하여 에너지 효율을 극대화하는 것이 목표입니다. 건축 설계 단계부터 태양의 움직임과 계절 변화를 고려하여 수동적으로 사용하는 방법과 능동적으로 사용하는 방식으로 태양열을 활용하고 있죠.
태양열을 수동적으로 활용하는 방법
태양열을 능동적으로 활용하는 방법
가장 효율적인 태양열 활용 방법이 있을까?
태양열을 수동적으로 활용하는 방법
1. 창호 설계
- 남향 창문 : 겨울철 태양열을 최대한 받아들이기 위해 남향에 큰 창을 설치할 수 있습니다.
- 여름철 태양열 차단 : 여름철에는 햇빛이 남향으로 강하게 들어오기 때문에 열을 막을 필요가 있어서, 차양막 설치 및 처마가 깊은 지붕, 돌출된 지붕 등을 설치하여 과열을 방지할 수 있습니다.
- 고효율 단열 유리 : 태양열은 최대한 받아들이면서 열이 밖으로 나가는 열 손실을 최소화하기 위해 고효율 단열 유리를 사용하여 실내 난방 관리를 효과적으로 할 수 있습니다.
2. 건물 방향 및 배치
- 남향 배치 : 건물을 남향으로 설계, 배치하여 겨울철 태양열을 최대한 활용할 수 있습니다. 즉, 겨울철 실내 난방을 위해 최대한 햇빛을 이용하는 것이죠
- 그늘 조성 : 남향으로 설계된 건물은 여름에는 많은 햇빛으로 인해 실내 온도가 높아질 수 있기 때문에 지붕 처마 길이를 길게 설계한다던지 건물 주변에 나무 등을 통해 그늘을 만들어 실내 온도 상승을 낮출 수 있습니다.
- 가변형 차양 : 날씨와 시간대에 따라 차양이 각도를 조절하여 햇빛을 효과적으로 차단할 수 있습니다.
- 고정형 차양 : 지붕 처마 길이, 발코니 등을 이용하여 차양을 만들 수 있습니다.
- 외부 블라인드 : 창문 외부에 외부 블라인드를 설치하여 직사광선을 차단할 수 있습니다.
- 내부 블라인드 : 커튼, 블라인드, 롤스크린 등을 활용하여 프라이버시 보호와 직사광선을 차단할 수 있습니다.
- 나무 활용 : 나뭇잎이 무성한 낙엽수를 활용하여 그늘을 만들어 겨울철에는 잎이 떨어져 햇빛을 투과시켜 난방 효과를 높일 수 있습니다.
- 덩굴식물 : 벽면이나 울타리에 덩굴식물을 심어 자연스러운 그늘도 만들 수 있죠.
3. 열 흡수 및 저장
- 외벽 색깔 : 어두운 색의 외벽은 태양열을 잘 흡수하기 때문에 겨울철 실내 온도 유지에 효율적입니다. 지붕의 색깔도 일부 역할을 할 수 있습니다. 녹색 지붕은 여름철 태양열을 흡수하여 건물 내부 온도 상승을 억제하고 겨울철에는 단열 효과를 높일 수 있습니다. 여름이 무더운 지역은 밝은 색을 이용하여 태양빛을 반사시킬 수 있으며, 겨울이 혹독한 지역은 어두운 색깔을 활용하여 태양열을 흡수시켜 실내 온도를 높일 수 있습니다.
- 콘크리트 마감 : 콘크리트는 태양열을 흡수하여 저장하는 성질이 있기 때문에 야간에도 온기를 유지하는데 유리하죠.
태양열을 능동적으로 활용하는 방법
태양열 집열판
지붕이나 벽면에 태양열 집열판을 설치하여 난방이나 온수를 얻을 수 있습니다.
태양열 집열판의 원리는 집의 지붕이나 벽면에 설치된 집열판은 햇빛을 받아 열로 만들 수 있습니다. 집열판 내부에는 열을 잘 흡수하는 적색의 흡수체가 있어서 햇빛을 효과적으로 모을 수 있습니다. 이후 흡수된 열은 물이나 부동액에 전달되어 따뜻해지며, 펌프에 의해 축열조로 이동합니다. 축열조는 대형 물탱크와 같이서 따뜻해진 물이나 부동액을 저장해 두고, 밤이나 햇빛이 부족한 날에도 따뜻한 물을 사용할 수 있습니다. 따라서 축열조의 용량에 따라 사용량이 달라질 수 있죠.
즉, 태양열 집열판을 통해 열을 저장한 다음, 필요할 때 온수로 데우거나 공기를 데울 수 있는 방식이죠. 온수난방, 공기난방, 바닥난방 등에 활용할 수 있습니다.
태양광 발전
태양광 패널을 설치하여 전기를 생산하고, 가전제품을 사용하거나 전기차 충전 등에 활용할 수 있습니다. 즉, 냉장고, 스마트폰 충전 등 필수적으로 전기가 필요한 부분에 태양광 발전을 이용하여 자체 전력을 얻을 수 있는 방식입니다.
- 태양광발전 : 태양고아 패널이 햇빛을 받아 전기를 생산
- 전력 저장 : 만들어진 전기는 배터리에 저장되거나 바로 사용할 수 있죠.
그 외에 태양열 활용
- 지열 히트 펌프 : 지중 열교환기를 통해 땅속의 열을 흡수하여 난방에 활용할 수 있습니다. 땅속의 일정한 온도를 이용하여 냉난방을 하는 시스템으로 패시브 하우스에서는 매우 효과적이죠. 즉, 땅속에는 깊이에 따라 온도가 일정하게 유지되는 층이 있으며, 지열 히트펌프는 땅속에 매설된 관을 통해 이열을 흡수하여 냉매를 통해 열이 증폭되어 실내 공기를 데우거나 난방수를 데워 사용할 수 있습니다.
- 지붕 눈 녹임 : 지붕에 설치된 히팅 케이블을 통해 겨울철에 눈을 녹일 수 있으며, 태양열을 활용하여 지붕 온도를 높여줌으로써 외부 전력이 없이 패시브 하우스 자체적으로 해결할 수 있습니다.
가장 효율적인 태양열 활용 방법이 있을까?
태양열 활용을 가장 효율적으로 할 수 있는 방법은 건물의 특성과 주변 환경을 고려하여 설계하는 방법입니다. 즉, 겨울이 춥고 긴 지역은 태양열 집열판을 활용한 난방 시스템이 효과적일 수 있으며, 여름이 길고 강한 햇빛이 있는 지역은 다양한 차양 설비를 활용하여 과열 방지를 하는 것이 중요하죠.
따라서 가장 효율적인 태양열 활용 방법을 고려할 때는 여러 가지를 확인해야 합니다.
- 건물의 위치 : 위도, 경도, 건물 배치 등
- 건물의 방향 : 남향, 동향, 서향 등
- 기후 조건 : 겨울철 최저 온도, 여름 최고 온도, 강수량 등
- 에너지 사용 패턴 : 난방을 많이 쓰는지, 온수 사용량이 어느 정도 인지 여부
패시브 하우스는 건축 설계 단계부터 태양열을 최대한 활용하여 최대한 에너지 자립을 할 수 있도록 꼼꼼해야 합니다. 다양한 방법으로 태양열을 활용하여 난방, 냉방, 온수 등 필요한 에너지를 얻을 수 있으면, 성공적인 패시브 하우스가 될 것입니다.