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배우는 도시이야기

Co2배출 줄이는 그린빌딩(Green Building)설계(14)조명: 차양장치

by urbandesign 2012. 2. 24.
차양장치는 태양복사로부터 건물 열획득을 감소시키기 위한 장치이면서도
자연채광, 조망 및 자연환기를 유지할 수 있는 장치이기도 합니다.

차양장치는 Passive건물 난방이 요구될 경우 연중 어느때라도 직달복사를 허용할 수 있습니다.
주로 창문에 차양장치를 설치하는 것이 대개의 경우지만, 매우 무더운 지역의 경우 벽과 지붕에도 건물 외부로부터 열획득을 감소시키기 위한 장치로 설치될 수 있습니다.

효과적인 차양설계는 태양의 궤적과 인근 장애물, 일시, 위도 등과 같은 수많은 요인들에 좌우됩니다.


 독일(베를린)의 덴마크 대사관건물은 가변형 차양장치가 사용된 대표적인 사례입니다.


태양열은 복사를 통해 지구에 도달하게 됩니다.
가시광선, 자외선, 적외선으로 구성되어 있으며, 태양복사열이 건물 표면에 부딪히면 반사 내지 흡수, 또는 투과됩니다.
예를 들어 일정한 비율의 태양복사는 창문을 통과하고, 통과된 태양복사는 일부는 바닥에 부딪혀 흡수되고(열), 또 일부는 반사되게 됩니다.
차양의 정도는 열의 차폐계수로 표현됩니다.
다시 말해 창문을 통해 복사열 흐름에 대해 차양으로 저감되는 비율을 말합니다.

블라인드와 같은 차양이 실내에 설치된다면 20%정도의 감소효과를 볼 수 있습니다.
하지만 차양이 외부에 설치되면 그 감소효과가 80%에 달합니다.

아래 사진은 잉글랜드 Arup Campus Solihull의 남동측 파사드에 이"ㅆ는 개폐용 창문들에 수평루버(차양장치)가 장착된 모습니다.
외부 목재 셔터로 설치된 것입니다.


아래 연속된 3장의 사진은 Arup Campus Solihull의 외부차양장치가 작동하는 모습입니다.
햇빛의 양에 따라 자동 제어 또는 수동으로 제어할 수 있는 첨단 차양장치입니다.


차양장치설계를 위해서는 연중 태양경로에 대한 정보가 필요합니다.
연중 조정되는 차양장치는
하루중 시간대, 계절 또는 방향에 따라 주광(햇빛)을 허용하거나 차단할수 있는 것입니다.

위도와 방위 및 1년 중 시점 등 다양한 상황하에서 특수한 차양의 범위와 패턴을 분석하기 위해 몇가지 도구가 이용될 수 있습니다.

** 어안렌즈로 촬영한 하늘 사진위에 겹쳐진 태양궤적의 사진입니다.


태양의 궤적도는 특수한 위도, 월, 일 및 하루 중 시간 등에서 태양의 고도와 방위각을 결정하기 위한 핵심적인 사항을 알 수 있고, 이에 따라 차양각도를 설절하면 됩니다.

아래 사진은 솔라 트랜짓(Sola Transit)로 하늘을 가로지르는 태양경로를 추정하고 특정지점을 위한 시계 차양 마스크를 도출하는데 사용하는 도구입니다.


이를 통해 인접한 건물이나 나무 등 태양에 장애가 될 수 있는 요소를 고려할 수 있으며, 건물 표면과 인접 부지상에서의 음영과 직달복사의 패턴을 분명하게 보여줄 수 있습니다.


차양장치에 대한 설계절차는 다음과 같습니다.

1. 차양요구사항을 결정한다. 
    건물 및 공간의 특이적이며, 기후, 건물 외피설계, 건물/공간기능, 시각적 쾌적함, 열적 편안함 등을 포함한
    많은 변수들에 의해 결정된다.
2 차양을 실내 또는 실외에 설치할 것인지,
   아니면 글레이징(유리)에 통합시킬것인지, 가변형으로 할 것인지를 결정한다.
   이는 프로젝트의 예산, 설계의도, 조망과 자연채광의 중요성 등에 따라 적절한 방식으로 결정한다.
3. 차양장치를 위한 시범설계를 개발한다.
    차양장치와 그 응용에 관한 예들을 통해 결정한다.
4. 차양마스크, 컴퓨터시뮬레이션, 또는 축열모형 등 프로젝트의 맥락과 설계자의 경험에 부합되는 기법을
    이용해 제안된 차양장치의 성능을 검사한다.
5. 요구된 수행이 달성되고 다른 요소들(자연채광, 환기, 미적가치 등)과 관련하여 적합한 차양장치 결정, 조정



아래 그림은 태양궤적상에 표시된 건물 차양 요구사항을 3차원 도표형식으로 나타낸 것입니다.

 

 

아래 사진은 차양장치의 성능을 모형으로 실험하는 사례입니다.


 

 다음은 차양장치를 이용한 다양한 사례들입니다.

* 애리조나 피닉스에 위치한 Burton Barr 중앙도서관 수평루버장치


* 중앙도서관 북쪽면은 여름철 이른 아침과 늦은 저녁 태양을 가리기 위한 '물고기 지느러미'모양의 수직형 차양장치를 갖고 있습니다.


* 영국 런던 핀스버리 스퀘어의 건물로 유리커튼월에 부착된 내물림 차양사례


* 말레이시아 쿠알라룸푸르 Menara Mesiniaga 건물에 부분에 적도방향 태양을 차단하기 위한 수평차양밴드 사례입니다.


* 캘리포니아 산타바바라시의 자치센터건물로 지느러미모양의 수직차양이 설치된 사례


* 이탈리아 베로나에 위치한 Mod 05 Living 호텔의 분절된 수직차양요소








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