다양한 기후에서 패시브 하우스 원칙 적용하기

독일에서 전 세계로 퍼져나간 국제 패시브 하우스 기준에 따라, 독일의 시원하고 온화한 기후와 다른 기후에 이 기준이 얼마나 잘 적용되는지에 대한 질문이 불가피하게 제기되었습니다. 패시브 하우스 연구소(PHI)는 이 질문에 대해 상당한 연구를 수행하였고, 필요할 경우 조정을 해왔습니다. 예를 들어, 습한 기후에서의 추가적인 제습 수요를 고려하여 고전적인 PH 기준을 조정하는 등의 작업이 있었습니다. 여러 다른 기관과 조직들도 다양한 기후 유형을 위한 매우 저에너지 건물의 설계 및 건설에 대한 광범위한 연구에 기여했습니다. 여러 국가에서는 국제 PH 기준의 기후 특수성에 대한 우려에 대응하여 맞춤형 패시브 하우스 요구 사항이 개발되었습니다.

이러한 우려에도 불구하고, 건축 물리학에 확고히 뿌리를 두고 있는 패시브 하우스 원칙에 대한 이해는 고성능 건물의 건설 또는 개조에 필수적입니다. 실제로 PH 접근 방식이 전 세계로 퍼짐에 따라, 고성능 외피로 달성할 수 있는 것에 대한 대화가 변화했습니다. 다양한 기후 유형에서 건설된 패시브 하우스 건물—특히 모니터링이 이루어지고 그 결과가 발표된 건물들—은 이 접근 방식의 성공에 대한 반박할 수 없는 증거를 제공합니다. 그렇다고 하더라도, 거의 모든 PH 프로젝트—특히 초보 PH 실무자에 의해 설계된 프로젝트—는 어느 정도 건축 과학 실험으로 볼 수 있으며, 특정 기후에서 가장 많은 경험을 가진 실무자들은 새로운 설계자에게 귀중한 통찰력을 제공합니다.

지중해 기후 솔루션

스페인 바르셀로나 출신의 인증된 패시브 하우스(PH) 디자이너인 미셸 와수프(Micheel Wassouf)는 2015 국제 패시브 하우스 컨퍼런스에서 지중해 여름에 대한 패시브 하우스의 적합성에 대한 의구심을 해소하기 위해 그의 지역 내 두 개의 PH 주택의 모니터링 결과를 발표했습니다. 한 프로젝트는 1918년에 원래 건축된 북부 바르셀로나의 작은 연립 주택을 리모델링한 것이었습니다. 이 리모델링은 칼데론 폴흐 사르사네다스(Calderon Folch Sarsanedas)의 건축가들이 계획하고 주도했으며, 벽, 지붕 및 바닥 슬래브에 단열재를 추가하고, 겨울철 태양열 이득을 증가시키기 위해 남서쪽 방향의 스카이라이트를 포함한 고성능 저방사율 창문을 새로 설치하는 작업이 포함되었습니다. 난방 수요는 171 kWh/m²a에서 단 17.5 kWh/m²a로 급격히 감소했으며, 놀랍게도 이 집은 에어컨 없이도 쾌적한 온도를 유지했습니다.

유사한 쾌적성 결과는 2015 PHI 컨퍼런스에서 건축가 호세프 부녜스크(Josep Bunyesc)와 실비아 프리토(Silvia Prieto)가 발표한 바 있으며, 이들은 스페인 북동부의 다섯 개 PH 주택(레이다에 두 개, 피레네에 세 개)의 모니터링 결과를 기반으로 했습니다. 그들은 새로운 건축물과 리모델링 모두에 대해 패시브 하우스가 의무화되어야 하며, 최소한 고객이 쾌적함, 경제적 이익 및 지구의 복지를 위해 요구하는 기준이 되어야 한다고 결론지었습니다. 2009년부터 PH 방법을 사용해 온 건축가로서 그들은 그 결과의 인상적인 성과를 목격했으며, 다른 설계 접근 방식으로 돌아가는 것은 도덕적으로 불가능하다고 밝혔습니다.

혼합 습윤 기후에 적응하기

버지니아의 경험 많은 PH 디자이너이자 건축가인 아담 코헨은 혼합 습윤 기후에 패시브 하우스 원칙을 적용하는 데 앞장서 왔습니다. 그는 미국에서 상업 주방이 열적 외피 안에 있는 대형 조립 건물의 설계 및 건설을 포함하여 많은 PH 최초의 성과를 달성했으며, 최근에는 치과 클리닉을 설계했습니다.

코헨에 따르면, 이러한 기후에서 가장 중요한 고려 사항은 직접적인 태양열 이득을 제한하는 것입니다. 특히 과열이 심각한 문제가 될 수 있는 전환기에는 더욱 그렇습니다. 건물에 들어오는 습기를 줄이기 위해 에너지 회수 환기 장치(ERV)가 필수적이며, ERV에 사전 냉각 및 사전 탈습 루프를 설치하여 들어오는 잠재적 및 감각적 하중을 낮추는 것도 중요합니다. 마지막으로, 건물 거주자는 가장 더운 달 동안 비자동 차양 시스템을 활성화하고, 장기간 요리나 플러그 부하를 제한하는 방법에 대해 교육을 받아야 합니다. 패시브 하우스 건물은 열을 보유하고 있으며, 습한 기후에서는 야간 냉각이 실용적이지 않은 경우가 많습니다.

온화한 기후 고려사항

온화한 기후에서는 패시브 하우스 외피를 통해 공간 조절 부하를 최소화할 수 있는 반면, 다양한 도전 과제가 나타납니다. 환기와 공간 조절 분배 시스템을 결합하면 공간 절약의 이점을 창출할 수 있습니다. 그러나 공간 조절은 일반적으로 환기보다 더 높은 공기 흐름을 요구하기 때문에 이 전략은 고유한 도전 과제를 제시합니다.

캘리포니아의 디자인/건축 회사인 One Sky Homes는 혁신적인 솔루션을 실험해왔습니다. 그들의 써니베일 주택 개조 프로젝트에서는 열 회수 환기 장치(HRV)와 미니 스플릿 열 펌프를 설치하여 공용 공간에 신선한 공기와 조절된 공기를 공급합니다. 두 기기를 덕트로 연결하기보다는, 복도는 침실로 공기를 운반하는 공급 플레넘으로 기능합니다. 효율적인 전자 통신 모터(ECM)를 갖춘 지속적으로 작동하는 저용량 배기 팬이 신선하고 조절된 공기를 침실로 끌어오는 데 도움을 줍니다. 실내 공기 질 및 에너지 사용 모니터링을 통해 이 전략의 효과가 확인되었습니다.

비 오는 지역의 수분 관리

미국의 태평양 북서부와 같은 비 오는 지역에서는 대량 수분 관리가 모든 건물, 특히 패시브 하우스에 있어 중요한 문제로 떠오릅니다. 대량 수분이 배수되거나 증발할 수 있는 통로를 제공하는 통풍이 있는 비막이, 외부 사이딩 바로 안쪽에 위치한 이 세부 사항은 이러한 지역에서 핵심적인 역할을 합니다. 패시브 하우스 실무자들은 이 기능을 필수 외부 단열재와 결합하는 데 능숙해졌습니다.

이 지역에서 일반적인 외부 벽 조립은 외부에서 내부로, 외부 사이딩, 외부 단열재 위에 기상 저항 장벽을 고정하는 배트로 생성된 통풍이 있는 비막이 간격, 그리고 마지막으로 스터드 벽이 포함됩니다. 일부 건축업자는 왁스가 침투된 외부 외장재를 사용했는데, 이는 조인트가 철저히 밀봉되면 기상 저항 장벽과 공기 장벽으로 모두 기능할 수 있습니다.

기후별 기계 환기

기계 환기 시스템은 지역 기후를 염두에 두고 설계되어야 합니다. 추운 기후에서는 HRV의 열 회수 효율이 최소 80% 이상이어야 하며, 시원한 온대 기후에서는 최소 효율이 75%로 떨어질 수 있습니다. 또한, 겨울철에 실내 습도 수준을 유지하기 위해 추운 기후에서는 ERV 사용이 필요할 수 있습니다. 신선한 외부 공기는 일반적으로 매우 낮은 습도를 가지고 있기 때문입니다.

창문을 거의 연중 내내 열어둘 수 있는 매우 온화한 기후에서는 기계 환기의 필요성에 대한 질문이 종종 제기됩니다. 뉴질랜드의 온화한 기후 지역에서 최근 실시된 연구는 세 개의 기후 구역에 걸쳐 15채의 주택에서 이 질문을 조사했습니다. 이 건물들은 기밀성과 실내 오염물질 수준에 대해 테스트되었습니다. 연구 결과, 매우 누수성이 있는 주택조차도 좋은 실내 공기 질을 보장하지 않는다는 것이 밝혀졌습니다. 오염물질 수준은 일일 바람 조건에 크게 의존했습니다. 이 연구는 많은 다른 연구들이 관찰한 바를 확인합니다: 건물 외피의 무작위 누수는 건강한 실내 공기 질을 보장하지 않습니다.

실내 공기 질 고려사항

모든 기후에서 실내 공기 질은 적극적으로 다루어져야 합니다. 패시브 하우스 구조에 신선한 공기를 지속적으로 공급하는 기계적 환기가 이루어지더라도, 모든 실내 공기 질 문제를 해결할 수는 없습니다. 기밀성이 높은 주택에서는 바닥재와 같이 실내 표면적이 가장 큰 자재에 대해 덜 독성인 건축 자재를 사용하는 것이 점점 더 중요해집니다.

엔지니어링 우드를 사용할 때는 바닥재와 캐비닛 모두에 대해 포름알데히드가 적거나 포름알데히드가 없는 제품을 고려하세요. 캘리포니아 공기 자원 위원회(CARB)는 준수하는 목재 제품 목록을 유지하고 있으며, 이러한 제품을 선택하면 실내 포름알데히드 수준을 40% 이상 줄일 수 있다는 연구 결과가 있습니다.

주방 환기는 패시브 하우스 주택에서 특히 도전 과제가 됩니다. PH 접근 방식은 주방 지역에서 공기를 추출하는 것을 가정하지만, 반드시 레인지 후드를 지정하지는 않습니다. 그러나 연구에 따르면 이 접근 방식은 기계 시스템 설계와 조리대가 가스 연료인지 전기인지 또는 유도인지에 따라 실내 공기 질이 저하될 수 있습니다.

조리와 관련된 오염물질—연소 부산물 및 조리 과정 중 생성되는 입자와 화학물질—의 최적 추출을 위해서는 모든 버너를 커버하고 분당 100에서 200 입방피트(2.83–5.66 m³)의 목표 환기를 제공하는 스토브 위에 중앙에 위치한 레인지 후드를 사용하는 것이 권장됩니다. 평평한 바닥의 후드는 더 원뿔형 디자인에 비해 오염물질 기류를 포착하는 데 덜 효과적입니다. 설치 후 환기 시스템을 커미셔닝하고 정기적인 유지보수를 수행하는 것은 적절한 기능을 보장하는 데 중요하며, 거주자는 종종 시스템 작동에 대한 교육이 필요합니다.

기후 유형에 관계없이, 현재 전 세계적으로 패시브 하우스 원칙의 성공적인 구현을 보여주는 사례가 존재합니다. 이러한 원칙의 전 세계적인 채택은 계속 증가하고 있으며, 적절한 적응과 지역 조건에 대한 이해를 통해 패시브 하우스 디자인이 지구상의 거의 모든 기후에서 뛰어난 편안함, 건강 혜택 및 에너지 효율성을 제공할 수 있음을 입증하고 있습니다.