본문내용
1. 건물 시뮬레이션
1.1. 건물 정보
1.1.1. 건물 크기
건물 크기는 단독주택의 면적이 100m²로 설정되어 있다. 이는 시뮬레이션 설계 시 조건 기준에 따른 것으로, 단독주택의 표준적인 규모로 볼 수 있다. 100m²의 건물 크기는 일반적인 국내 주거 건물의 평균 면적에 해당하며, 이는 가족 구성원 수와 생활 패턴을 고려하여 적정한 수준으로 설계된 것으로 판단된다. 이처럼 건물의 크기는 시뮬레이션 분석을 위한 기본 조건으로 설정되어 있으며, 이를 바탕으로 다양한 설계 변수들에 대한 분석이 진행되었다고 볼 수 있다.
1.1.2. 향(南向) 기준
향(南向) 기준은 건물의 주된 창문이나 출입구가 남쪽을 향하도록 배치하는 것을 의미한다. 이는 태양열 획득을 극대화하여 난방 부하를 줄이고자 하는 목적으로 이용되는 방식이다.
남향 기준을 적용하면 겨울철에는 태양복사열을 최대한 획득할 수 있어 난방 에너지를 절감할 수 있다. 반면 여름철에는 일사열 차단이 필요하므로 차양 장치 등의 설치가 필요하다. 따라서 남향 기준은 겨울철 난방 에너지 절감에 효과적이나, 여름철 냉방 에너지 증가에 대한 대책이 함께 고려되어야 한다.
건물의 향은 설계 초기 단계부터 고려되어야 하며, 건물의 용도, 지역 기후, 배치 등 다양한 요소들을 종합적으로 검토한 후 결정되어야 한다. 단일한 향 기준보다는 건물 전체의 에너지 성능을 최적화할 수 있는 설계가 중요할 것이다.
1.1.3. 건축물 부위의 열관류율
건축물의 부위별 열관류율은 건축물의 에너지 성능을 결정하는 주요 요소이다. 열관류율은 건축물 부위를 통해 열이 이동하는 정도를 나타내는 값으로, 열관류율이 낮을수록 단열 성능이 우수하다고 볼 수 있다.
건축물의 에너지절약 기준에 따르면 지역별로 건축물 부위의 열관류율이 다르게 설정되어 있다. 중부지역, 남부지역, 제주도 등 세 개의 지역으로 구분하여 건축물 부위별로 열관류율 기준을 제시하고 있다.
거실의 외벽의 경우, 중부지역은 0.210 W/㎡·K 이하, 남부지역은 0.260 W/㎡·K 이하, 제주도는 0.360 W/㎡·K 이하로 규정되어 있다. 최상층 거실의 반자 또는 지붕은 중부지역 0.150 W/㎡·K 이하, 남부지역 0.180 W/㎡·K 이하, 제주도 0.250 W/㎡·K 이하이다.
최하층 거실의 바닥은 열전달 특성에 따라 바닥난방인 경우와 아닌 경우로 구분되며, 중부지역은 각각 0.180 W/㎡·K, 0.220 W/㎡·K 이하, 남부지역은 0.220 W/㎡·K, 0.250 W/㎡·K 이하, 제주도는 0.290 W/㎡·K, 0.330 W/㎡·K 이하이다.
창 및 문의 경우, 외기에 직접 면하는 경우 중부지역 공동주택 1.200 W/㎡·K 이하, 공동주택 외 1.500 W/㎡·K 이하이며, 남부지역은 각각 1.400 W/㎡·K, 1.800 W/㎡·K 이하, 제주도는 2.000 W/㎡·K, 2.400 W/㎡·K 이하이다.
즉, 지역에 따라 건축물 부위별 열관류율 기준이 다르게 설정되어 있으며, 이는 기후 조건의 차이를 반영한 것이라 할 수 있다. 해당 지역의 기후 특성을 고려하여 건축물의 단열 성능을 강화해야 에너지 효율을 높일 수 있음을 의미한다.
1.2. 공간 관리
1.2.1. 재실 스케줄
재실 스케줄은 건물 내 공간별 재실자의 활동 및 사용 패턴을 나타내는 것으로, 에너지 사용량과 실내 환경에 큰 영향을 미치는 중요한 요소이다.
단독주택의 경우, 오피스 건물과 달리 낮 시간대 재실자가 없고 밤 시간대에 재실자가 존재하는 특징이 있다. 이에 따라 본 시뮬레이션에서는 거실, 부엌, 다용도실, 아들방, 딸방, 큰방 등 각 실의 재실 스케줄을 다음과 같이 설정하였다.
거실과 부엌의 경우 평일에는 오전 6시부터 오후 9시까지 재실자가 있는 것으로 가정하였다. 이는 대부분의 가족들이 아침에 일어나 거실과 부엌을 이용하고, 퇴근 후에도 이 공간에 머무르는 것을 반영한 것이다. 주말에는 오전 9시부터 오후 10시까지 재실자가 있는 것으로 설정하였는데, 이는 주말에 가족들이 집에 머물면서 휴식을 취하는 생활 패턴을 고려한 것이다.
다용도실의 경우, 평일과 주말 모두 오전 7시부터 오후 9시까지 재실자가 있는 것으로 가정하였다. 이는 다용도실이 세탁, 건조 등의 가사 활동이 이루어지는 공간이므로 일상적으로 사용되는 것을 반영한 것이다.
아들방과 딸방은 학생들의 생활 패턴을 고려하여 평일에는 오전 6시부터 오후 4시까지, 주말에는 오전 9시부터 오후 10시까지 재실자가 있는 것으로 설정하였다. 이는 학생들이 주중에는 학교에 가고 주말에는 주로 집에 머무르는 것을 반영한 것이다.
큰방의 경우 평일과 주말 모두 오전 6시부터 오후 10시까지 재실자가 있는 것으로 가정하였다. 이는 부모님이나 가족들이 주로 이용하는 공간이므로 상대적으로 긴 재실 시간을 설정한 것이다.
이와 같이 건물의 용도와 거주자의 생활 패턴을 고려하여 각 실의 재실 스케줄을 구체적으로 설정하였다. 이를 통해 건물의 에너지 사용량과 실내 환경을 보다 정확하게 예측할 수 있을 것이다.
1.2.2. 전기 사용 스케줄
거실, 부엌의 전기사용 스케줄은 다음과 같다.
거실과 부엌은 주간에 더 많은 전기를 사용하는데, 이는 주간에 주로 거주자가 활동하는 공간이기 때문이다. 특히 아침과 저녁 시간에 가장 많은 전기 사용량을 보인다. 아침에는 조명, TV, 주방기기 등을 사용하고 저녁에는 조명, TV, 취사 등의 전기 사용이 많기 때문이다. 야간에는 거주자가...
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