냉방에서 가장 중요한 것은 냉방의 필요성을 최소화 하는 것입니다.
다시 말해, 기계적인 냉방 시스템의 가동시간과 크기를 감소시켜 에너지를 절감하는 전략으로, 건물의 외피설계를 외부환경에 영향이 최소화 될 수 있도록 하는 것입니다.
이에는 맞통풍, 굴뚝환기, 증기냉각탑, 축열재 야간환기, 지중쿨튜브, 지중복토, 흡수식 냉동기가 있습니다.
건물의 냉방전략의 적용가능성은 건물의 유형에 따라 다르게 나타나겠지만, 다음 그래프와 같이 나타낼수 있습니다.
대부분의 주택과 소형상업용건물은 외피부하가 지배적인 건물로 많은 실내열을 발생시키지는 않습니다. 따라서 냉방 요구사항은 대체로 외부온도와 건물 외피설계에 의해 결정됩니다. 이와는 달리 내부부하가 지배적인 대형업무용 건물 등은 외부환경에 의해 구축되지 않는 거주자 난방부하, 조명부하 및 설비부하 등이 있습니다.
맞통풍은 공기를 순환시켜 보다 시원한 공기의 흐름을 만드는 것입니다. 이를 통해 열을 바깥으로 배출시키는 것으로, 적절한 기후조건이 충족된다면 기계적인 냉방을 사용하지 않고도 현실성있고 효율적인 방법이 됩니다.
설계목표는 공기속도가 빨라지고 공기온도가 낮아지는데에 따른 직접적인 거주자 냉각이나 간접적인 쾌적냉방을 제공하기 위한 건물표면 냉각입니다. 공기의 속도는 쾌적냉방에서 매우 중요하며 공기흐름율이 구조적 냉방의 키포인트가 됩니다.
다음 그림은 스탠포드대학교 지구생태연구센터에서 맞통풍을 극대화하기 위한 전략을 나타낸 그림입니다.
맞통풍냉방 전략의 성공여부는 기본적으로 실내공기와 실외공기간 온도차에 달여있습니다.
맞통풍냉방은 오로지 실외공기가 실내공기보다 1.7도이상 시원할 경우에만 현실성이 있습니다. 이보다 작은 온도차에서는 냉방효과가 거의 없습니다. 또한 공기흐름이 많을수록 냉방성능이 개선된 것으로 볼 수 있습니다.
풍압은 맞통풍의 원동력입니다. 풍향은 계절에 따라 달라지기도 하며, 하루중에도 달라집니다. 계절마다 달라지기도하겠지만, 태양에 의한 지반가열이 없는 밤에는 풍압이 매우 약해집니다.
가장 자연적인 건물 통풍의 전형적인 경우는 미풍을 잘 받아들이면서 태양 직달복사를 차단하는 것입니다.
전형적인 사례로 태국의 한 초가집이 있습니다. 차양을 위해 짚으로 엮고 지붕의 처마를 내물림하여 맞통풍을 일으키는 것입니다.
성공적인 맞통풍을 제공하기 위해서는 풍향을 최대한 적합화 하고, 유입 및 배출구가 충분하며, 내부 장애물이 최소화된 건물형태가 요구됩니다. 맞통풍으로 거주자들을 가로질러 공기흐름이 유도된다면 비록 실외 공기온도가 높을지라도 현설성있는 쾌적전략이 될 수 있을 것입니다.
야간 구조냉방을 위한 맞통풍은 축열재 표면과의 접촉을 극대화하도록 유도되어야 하며, 실내습도가 높다면 거주가의 쾌적수준이 현저히 떨어질 것입니다.
다음 그림은 맞통풍의 개념도로 높은 지점의 유입구와 배출구로 거주자 높이에서 공기흐름이 없을 수 있는 잘못된 사례입니다.
고창은 거주자 거주높이의 공기흐름에 도움을 주지 못합니다. 따라서 낮게 설치된 유입구를 통한 맞통풍은 거주자에게 공기흐름을 느낄수 있도록하여 쾌적성을 제공할 것입니다.
다음 그림이 풍향추세에 맞춘 공기흐름을 극대화한 사례를 나타낸 것입니다.
냉방을 위해 실외 공기를 건물 속으로 끌어들일 때는 공기중에 있는 각종 이물질들도 함께 받아들이게 되므로 유입구의 위치와 주변 공기질에 대한 세심한 고려가 중요합니다. 이 전략은 또한 건물 속으로 소음을 손쉽게 침투시킬 수 있으며, 거주공간에 인접한 곳에 소음원이 있다면 이를 주의해야 합니다.
냉방의 맞통풍 설계절차는 다음과 같습니다.
맞통풍은 일반적으로 공간대 공간을 기준으로 분석됩니다. 유입구 크기는 배출구 크기와 같아야 합니다.
1. 건물 거주자들이 배출구 근처보다는 유입구(실외공기) 근처를 더 시원하다고 느낄수 있도록 공간배치를 조정한다. 다시 말해 거주자들이 머무는 공간을 유입구(바람이 들어오는 측)에 배치한다.
2. . 모든 외피 및 내부부하를 포함한 설계냉방 감지부하를 추정한다.
3. 단위 바닥면적 기준 설계냉방부하를 구한다.
4. 통풍유입면적과 냉방될 공간의 바닥면적을 결정하고, 유입면적은 다른 설계결정(조망 등)과 종합고려한다.
5. 바닥면적에 대한 백분율로 유입면적을 결정한다.
6. 유입면적 배분율과 설계풍속이 교차하는 지점을 확인하고, 실내외 기온차 1.7도C라는 가정하에서 맞통풍 냉방성능에 관한 정보를 분석한다.
7. 추정된 냉방성능과 유구되는 냉방성능을 비교한다.
8. 필요한 성능을 달성하기 위해 제안된 유입면적을 조정하면서 냉방성능을 조정한다.
맞통풍 냉방성능은 단위바닥면적당 제거된 열을 유입개구부 크기와 풍속의 함수로 나타내면 다음 표와 같습니다. (Kathy Beners, 건물의 기계 및 전기설비 중)
** 사례
아래 사진(좌측)은 워싱턴주 Bainbridge섬에 위치한 Islandwood 캠퍼스의 복도를 따라 운용식 창문으로 교실에 공기을 유입시키는 시스템입니다. 우측사례는 하와이 Kauai의 한 Dog-trot 주택으로 실내외 생활공간으로 사용되는 랩 어라운(Wrap-around) 현관을 통해 맞통풍을 공급받는 사례입니다.
다음 사례는 하와이섬 호노룰루시, 호노룰루 예술학교에 있는 한 까페에 공기흐름을 개선하기 위해 천정높이의 접힘식 미닫이문과 천정환풍기를 사용하는 사례입니다.
마지막으로 맞통풍이 이우러지는 주거환경 연구개발센터(나미비아의 Windhoek 소재)의 오픈플랜 사무소 공간입니다.
- Co2 배출 줄이는 그린빌딩(Green Building)설계 (0) 프롤로그
- Co2 배출 줄이는 그린빌딩(Green Building)설계 (1) 외피 : 부지분석
- Co2 배출 줄이는 그린빌딩(Green Building)설계 (2) 외피 : 단열재
- Co2 배출 줄이는 그린빌딩(Green Building)설계 (3) 외피 : 스트로베일공법
- Co2 배출 줄이는 그린빌딩(Green Building)설계 (4) 외피 : 단열패널
- Co2 배출 줄이는 그린빌딩(Green Building)설계 (5) 외피 : 글레이징
- Co2 배출 줄이는 그린빌딩(Green Building)설계 (6) 외피 : 이중외피
- Co2 배출 줄이는 그린빌딩(Green Building)설계 (7) 외피 : 옥상녹화
- Co2 배출 줄이는 그린빌딩(Green Building)설계 (8) 조명 : 주광율
- Co2 배출 줄이는 그린빌딩(Green Building)설계 (9) 조명 : 자연채광 조닝
- Co2 배출 줄이는 그린빌딩(Green Building)설계 (10) 조명 : 천창채광
- Co2 배출 줄이는 그린빌딩(Green Building)설계 (11) 조명 : 측창채광
- Co2 배출 줄이는 그린빌딩(Green Building)설계 (12) 조명 : 광선반
- Co2 배출 줄이는 그린빌딩(Green Building)설계 (13) 조명 : 실내반사율
- Co2 배출 줄이는 그린빌딩(Green Building)설계 (14) 조명 : 차양장치
- Co2배출 줄이는 그린빌딩(Green Building)설계(15) 조명 : 전기조명
- Co2배출 줄이는 그린빌딩(Green Building)설계(16) 난방 : 직접획득
- Co2배출 줄이는 그린빌딩(Green Building)설계(17) 난방 : 간접획득
- Co2배출 줄이는 그린빌딩(Green Building)설계(18)난방 : 독립획득
'배우는 도시이야기' 카테고리의 다른 글
| 미디어로 본 특별한 집 (2) (1) | 2012.06.13 |
|---|---|
| Co2배출 줄이는 그린빌딩(Green Building)설계(22)냉방 : 굴뚝환기 (0) | 2012.06.08 |
| 미디어로 본 특별한 집 (1) (0) | 2012.05.23 |
| Co2배출 줄이는 그린빌딩(Green Building)설계(20)난방 : 지열원 열펌프 (0) | 2012.05.18 |
| 건축의 진화 - 2012세계여수박람회 주제관 (1) | 2012.05.09 |
