소형 주택의 창면적비에 따른 냉방 및 난방 에너지 소요량과 시공비용 연구 (Study of Cooling and Heating Energy Consumption and Construction Cost of a Small House with Respect to Window Wall Ratio)

서지정보

· 발행기관 : 대한설비공학회
· 수록지 정보 : 설비공학 논문집 / 34권 / 1호 / 29 ~ 41페이지
· 저자명 : 방재웅, 김영일

초록

본 연구는 소형 주택의 건축 입면 디자인(창 면적)의 변화에 따른 공조 에너지 및 시공 비용 절감 효과를 분석하기 위하여 경기도 양평 소재 소형 주택에 PHPP 분석이 적용되었다. 동측 면의 창 높이를 3.89 m로 고정하고 폭에 변화를 주어 Base(창 면적 18 m2), ALT-1(창 면적 12 m2), ALT-2(창 면적 6 m2)의 3가지 조건에 대한 에너지소요량, 에너지 및 시공비용이 비교되었다.
(1) 에너지 관점에서 창 면적을 감소시킬 경우, 단위면적당 냉․난방 에너지소요량이 절감되었다. 난방의 경우, Base 조건 대비 ALT-1은 0.34%, ALT-2는 0.68% 감소되었다. 냉방의 경우, ALT-1은 0.24%, ALT-2는 0.48% 감소되었다. 건물의 창 면적 중 한 입면의 창 면적을 33%, 67% 감소시켰을 경우, 냉․난방 에너지소요량 절감율은 크지 않았다.
(2) Base 조건과 비교하여 단위면적당 연간에너지비용 절감 효과를 분석한 결과, 난방은 가스를 사용하며 ALT-1은 0.34%(85원), ALT-2은 0.68%(175원) 감소되었다. 냉방은 전기를 사용하며 ALT-1은 0.24%(19원), ALT-2는 0.49%(38원) 절약되었다.
(3) 입면의 창 면적 변화는 에너지 비용 저감뿐만 아니라, 초기 시공비용에도 영향을 미치므로 단위면적당 시공비용을 비교하였다. 창 면적이 감소할수록 초기 시공비용이 감소하였으며, ALT-2는 Base 대비 8.5%(7,764천 원) 절감되었다. 이는 에너지 비용 절감량보다 상당히 높은 절감량으로 건축 초기 설계단계에서 건축주의 입면 디자인 선정 시 중대한 영향을 미칠 것으로 판단된다.
소규모 주택 설계 시, 건축주의 디자인적 요구사항 및 열 쾌적으로 의해 입면의 창호를 크게 내는 경향이 있다. 이러한 입면 디자인에 대해 에너지 및 비용적인 측면에서 분석을 진행하였으며, 입면 창호 면적 변화(감소)는 연간 에너지 비용보다는 초기 시공 비용의 절감이 크다는 결론이 도출되었다. 이러한 연구 내용은 건축가 및 건축주에게 소규모 주택 설계 시, 초기 예산 범위에 따른 창 입면 디자인 선정에 참고자료로 활용될 수 있을 것으로 예측된다. 그러나 창호 크기 조정에 따른 시공비용만 고려되었으며 건축주의 예산 범위를 고려한 창의 면적에 따른 초기비용과 유지비용에 대한 초기 설계방향 설정을 위한 설계패키지가 제안되지 못했다는 점과 창 크기에 따른 채광면적 증가로 인한 조명부하 감소 및 개방감 고려가 이루어지지 못한 한계성이 있다. 또한, 건물에너지 분석 툴의 한계성으로 인해 특정 실에 대해서는 분석이 어려운 한계성이 있다. 이에 향후 진행될 연구에서 해당 내용 및 남측 창호의 일사획득량과 건물 전체의 기밀성능을 추가적으로 확인하여 연구를 진행하고자 한다.

영어초록

As the global warming problem becomes more serious, the Korean government is putting considerable effort to reduce primary energy consumption and carbon generation by implementing relevant policies. In this study, a small-scale house with a floor area of 114.51 m2 located in Yangpyeong, Gyeonggido, Korea was selected to study the effect of window wall ratio on cooling and heating energy consumption, energy cost, and construction cost. Cooling and heating loads and energy consumption in consideration of the window design were analyzed using PHPP, an energy balance, and a passive house planning tool. The height of the east side window was fixed at 3.89 m, while the width was changed to the present Base and two alternative designs. The window areas were 18, 12, and 6 m2 for Base, ALT-1, and ALT-2, respectively. Temperature, humidity, and infiltration were measured for PHPP input values. When the window areas were reduced by 33% and 67% relative to the Base, cooling and heating energy per unit floor area were reduced by only a small amount. Similar results were obtained for heating and cooling energy costs. Our findings indicated that adopting ALT-2, the design with the least window area can reduce the construction cost by 8.5% or 7.764 million won. Therefore, unlike for the energy consumption, much higher construction cost reduction can be achieved with a small window area. This is expected to have a significant impact on the facade design according to the client's budget in the initial design stage.

참고자료

· 없음