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문제 정의
- 본 연구에서는 소규모 사무소 건물의 에너지효율등급 인증제도의 현황과 인증사례 분석을 통하여 연간 단위면적당 1차에너지소요량(1차E소요량)절감을 위한 요소별 에너지 소요량 및 저감효과를 제시하고자 한다.
제안 방법
- 3) 대표건물의 외피 성능 강화에 따른 요소별 1차E소요량과 절감율을 분석한다.
- 3.1절의 분석 결과를 토대로 대표건물의 벽체, 지붕, 바닥의 단열성능과 창호의 단열성능 및 차폐계수를 10% 단위로 강화하여 각 요소별 1차E소요량에 미치는 영향을 세부적으로 분석하였다. 급탕, 조명, 환기에너지의 경우 외피성능 강화에 따른 변화가 없으므로 난방, 냉방의 1차E소요량과 합계 1차E소요량 및 기준대비 절감량을 분석하였다.
- 1절의 분석 결과를 토대로 대표건물의 벽체, 지붕, 바닥의 단열성능과 창호의 단열성능 및 차폐계수를 10% 단위로 강화하여 각 요소별 1차E소요량에 미치는 영향을 세부적으로 분석하였다. 급탕, 조명, 환기에너지의 경우 외피성능 강화에 따른 변화가 없으므로 난방, 냉방의 1차E소요량과 합계 1차E소요량 및 기준대비 절감량을 분석하였다.
- 녹색성장 5개년 계획에서 에너지절약 설계기준, 에너지소비총량제 등 관련 규제를 강화하였고, 건축물 에너지효율등급 및 친환경건축물 인증제도의 적용대상을 단계적으로 확대하였다. 또한 건물 에너지관리시스템 확대를 통해 에너지절약을 추진하고, 신재생 에너지 설비를 지원하여 그린홈, 그린빌딩을 확대하고자 하는 계획을 수립하였다.
- 본 연구에서는 건축물 에너지효율등급 평가 프로그램인 ECO2를 사용하여 소규모 사무소 건물의 외피 성능에 따른 1차E소요량과 절감율을 산출하여 분석하였다. 사무소 건물의 규모 구분은 현재 따로 규정되어있는 내용이 없으므로 본 연구에서는 연면적 1,000~3,000㎡의 건물을 소규모로 정하였다.
- 본 연구에서는 소규모 업무용 건물의 에너지효율등급 인증사례의 인증현황울 분석하고 인증제도의 평가 프로그램을 사용하여 외피 성능에 따른 1차E소요량과 절감율을 분석하였다.
- 본 연구에서는 건축물 에너지효율등급 평가 프로그램인 ECO2를 사용하여 소규모 사무소 건물의 외피 성능에 따른 1차E소요량과 절감율을 산출하여 분석하였다. 사무소 건물의 규모 구분은 현재 따로 규정되어있는 내용이 없으므로 본 연구에서는 연면적 1,000~3,000㎡의 건물을 소규모로 정하였다.
- 앞의 결과를 통해 업무용 건축물의 경우 단열성능 향상에 따라 냉방 부하가 크게 증가하여 합계 1차E소요량 저감효과는 크지 않음을 알 수 있었다. 이처럼 업무용 건물의 경우 용도특성상 냉방부하 저감을 위한 적절한 방안이 함께 요구되며, 이에 본 연구에서는 냉방부하 저감 방안으로 창호의 차폐 성능을 강화하여 1차E소요량 및 저감효과를 추가적으로 분석하였다. 창호 차폐계수는 0.
대상 데이터
- 건축물 에너지효율등급 인증을 받은 소규모 건물의 현황 분석을 통해 대표건물을 선정하였다. 건축부문의 외피 열관류율, 창면적비, 창호의 차폐계수, S/F, S/V를 최소, 최빈, 최대, 평균값으로 구분하여 정리한 결과는 Table.
- 24kWh/㎡·년으로 나타났다. 시뮬레이션에 사용된 실내 설정조건 및 기상데이터는 ECO2에서 제공되는 데이터를 활용하였다.
이론/모형
- 업무용 건축물의 에너지소요량은 ISO-13790 등의 국제규격에 따라 난방, 냉방, 탕,조명, 환기에너지 소요량을 산정하며, 산정된 에너지소요량에 1차 에너지환산계수를 곱하여 산출된 1차E소요량 기준으로 등급을 평가한다.
성능/효과
- 4와 같다. 1차E소요량이 클수록 요소별 평균값이 증가하는 것으로 나타났다. 또한 벽체와 지붕의 열관류율, S/F의 경우 A등급 기준 평균값 증가율이 비교적 일정한 것으로 나타났다.
- 1차E소요량이 클수록 요소별 평균값이 증가하는 것으로 나타났다. 또한 벽체와 지붕의 열관류율, S/F의 경우 A등급 기준 평균값 증가율이 비교적 일정한 것으로 나타났다.
- 창호 단열성능을 강화할수록 난방 1차E소요량이 감소하고 냉방 1차E소요량이 증가하였다. 또한 창호 단열성능이 강화함에 따라 난방 1차E소요량 절감폭이 감소하는 반면 냉방 1차E소요량 증가폭이 증가하여 합계 1차E소요량의 경우 소폭 감소하다 다시 증가하는 추세를 보였다. 창호 단열성능을 90% 강화한 경우 난방 1차E소요량이 최대 33.
- 46%로 가장 크게 나타났다. 벽체의 경우 단열성능을 90%강화하여 난방 1차E소요량이 최대 16.59% 절감되었으나 냉방 1차E소요량이 최대 6.88%증가하여 합계 1차E소요량 절감율은 2.46%로 합계 1차E소요량 저감효과는 크지 않은 것으로 나타났다. 지붕, 바닥의 경우 또한 난방 1차E소요량은 절감되나 냉방 1차 E소요량이 증가하여 합계 1차E소요량의 저감효과는 크지 않은 유사한 양상을 보였다.
- 세 구조체 중 면적이 비교적 넓은 벽체의 합계 1차E소요량 절감율이 2.46%로 가장 크게 나타났다. 벽체의 경우 단열성능을 90%강화하여 난방 1차E소요량이 최대 16.
- 소규모 업무용 건축물의 경우 외피 단열성능 강화에 따른 난방 1차E소요량 저감효과는 있으나 일사 및 실내 발열로 인한 냉방 1차E소요량이 크게 증가하여 합계 1차E소요량 저감효과는 크지 않은 것으로 나타났다.
- 앞의 결과를 통해 업무용 건축물의 경우 단열성능 향상에 따라 냉방 부하가 크게 증가하여 합계 1차E소요량 저감효과는 크지 않음을 알 수 있었다. 이처럼 업무용 건물의 경우 용도특성상 냉방부하 저감을 위한 적절한 방안이 함께 요구되며, 이에 본 연구에서는 냉방부하 저감 방안으로 창호의 차폐 성능을 강화하여 1차E소요량 및 저감효과를 추가적으로 분석하였다.
- 인증사례 45건의 벽체 및 창호의 열관류율 평균은 각각 0.32W/㎡K, 2.36W/㎡K 으로 나타났다. 이는 2008년의 중부지역 열관류율 법 기준3)인 벽체 0.
- 또한 창호 단열성능이 강화함에 따라 난방 1차E소요량 절감폭이 감소하는 반면 냉방 1차E소요량 증가폭이 증가하여 합계 1차E소요량의 경우 소폭 감소하다 다시 증가하는 추세를 보였다. 창호 단열성능을 90% 강화한 경우 난방 1차E소요량이 최대 33.77% 절감되었고 냉방 1차E소요량이 최대 40.43% 증가하여 합계 1차E소요량이 1.93% 절감되었다. 합계 1차E소요량 절감율이 가장 큰 경우는 창호 단열성능을 70% 강화한 경우로 2.
- 창호 차폐성능 강화에 따른 합계 1차E소요량이 최대 4.89% 절감되었으며, 외피 단열성능에 비해 창호 차폐성능에 의한 1차E소요량 저감효과가 더욱 높은 것으로 나타났다.
- 창호의 차폐성능을 강화할수록 난방 1차 E소요량이 증가하고 냉방 1차E소요량이 감소하였으며, 난방 1차E소요량 증가폭이 증가하고 냉방 1차E소요량 절감폭이 감소하여 합계 1차E소요량이 감소하다 다시 증가하는 것으로 나타났다. 창호의 차폐성능을 90% 강화한 경우, 난방 1차E소요량이 최대 64.
- 93% 절감되었다. 합계 1차E소요량 절감율이 가장 큰 경우는 창호 단열성능을 70% 강화한 경우로 2.04%의 저감효과를 나타냈다.
후속연구
- 1) 에너지효율등급 인증제도는 현재 신축 공동주택 또는 사무용도로 사용하는 업무용 건축물을 대상으로 하고 있으나 정부 정책에 따라 단계적으로 인증대상이 확대될 예정이다.
- 이처럼 소규모 업무용 건축물은 외피의 단열과 더불어 냉방부하 저감을 위한 적절한 방안이 함께 고려되어야 하며, 추후 업무용 건축물의 냉방부하 저감을 위한 방안 및 에너지 저감효과에 대한 추가적인 연구가 이루어질 필요가 있다.
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