[패시브하우스 재인식③] 패시브하우스의 병기兵器, 전열 교환기

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[패시브하우스 재인식③] 패시브하우스의 병기兵器, 전열 교환기 - 집 안 공기의 질, 과연 안전할까

2013년 1월 21일 (월) 16:15:16 | 지면 발행 ( 2013년 1월호 - 전체 보기 )

거주자가실내공기의질을원하는만큼맞춰사용하도록하는장치가전열교환기이다. 새로지은주택은 휘발성 유기 화합물로 눈·코·목이 따갑고, 낡은 집은 단열과 기밀이 되지 않아 결로結걠로 곰팡이가 슬고, 빌딩은 각종 사무기기와 냉난방 기기로 휘발성 유기 화합물과 박테리아가 발생한다. 이러한새집증후군, 헌집증후군, 빌딩증후군을억제하려면환기장치를설치해야한다. 또한, 패시브하우스의기밀시험요건인50Pa에서0.6회/h를일반환기율로환산하면약0.04회/h이므로 건강을위한최소환기율0.3회/h를충족하지못한다. 즉, 전열환기장치를사용한강제환기가필요하다. 고기밀, 고단열로 높은 쾌적성을 제공하는 패시브하우스는 기후를 고려한 전열 환기 장치를 적용함으로써거주자의건강과쾌적성을증대시켜야한다. 다음은전열환기장치설치시효과이다.

·실내 공기 질 개선: (오염된)실내 공기는 실외보다 최대 100배 오염.
·실내 수분 제거: 높은 수분은 박테리아, 진드기, 곰팡이 등의 번식을 증대.

·박테리아 감소: 적정한 환기는 1㎛(미크론; 0.001㎜) 크기의 미립자를 80% 배출.

·휘발성 유기 화합물 감소: 가구당 연평균 8ℓ의 유기 화합물을 사용(눈, 코, 목 등이 따가운 이유).
·미연소 물질(CO2) 제거: 화로, 흡연, 연소 기구 등에서 발생하며 미국에서만 연간 약 1000명 사망.
·라돈가스 제거: 지하에서 발생하며 미국에서만 연간 약 2만 명 사망(지하수에도 존재함).
·습도의 유지 관리: 동절기 가습, 하절기 제습 시잠열 부하 회수로 에너지 절감 및 습도 조절 용이.
·외부 유입 유해 물질 제거: 화분花粉, 황사, 먼지 등유해 물질을 필터로 여과.

전열 교환기 주요 원리
전열 교환기(HRV; Heat Recoverable Ventilation)는 실내의 오염된 공기를 배출하고 신선한 외부 공기를 받아들이는 과정에서 열기와 습기를 회수해 신선한 공기에 전달하는 장치다. 패시브하우스용 전열 교환기는 크게 판형과 로터리형으로 구분한다. 우리나라에서 생산·판매하는 전열 교환기는 대부분 판형이다. 전열 교환기 소자로 종이 및 멤브레인Membrane형 알루미늄, 플라스틱 등을 사용하는 데모두필터와열회수기능을한다.
판형 전열 교환기: 열 회수 소자가 종이다. 겨울철에 종이를 둘둘 말아 입김을 불어넣으면 열기뿐만 아니라습기도느낄수있다. 습기가종이를통과하기때문이다. 판형은얇은종이막이실내·외공기와접촉하는과정에서열기와습기를회수한다. 로터리형 전열 교환기: 열 회수 소자로 멤브레인형 알루미늄, 플라스틱 등을 사용한다. 열을 저장하고 배출하는원형소자가회전하며1/2 구간에서실내공기가통과할때저장된열기와습기를나머지1/2 구간에서들어오는신선한공기에전달한다.

패시브하우스 환기 규정

·침실, 거실: 거주자가 항시 신선한 공기를 취함. 예) 부부 침실 40㎥/h, 자녀 침실 30㎥/h
·주방, 욕실, 다용도실: 항시 배기해 습기, 냄새, 오염 물질을 배출함.
·급기량 규정: 30㎥/h 이상
·배기량 규정: 주방 60㎥/h, 욕실 40㎥/h, 화장실 및 기타 20㎥/h 이상
·환기율 규정: 표준 0.4회/h, 최소 0.3회/h 이상.

※유럽 0.3회/h, 미국 0.35회/h, 일본 0.5회/h, 한국 0.7회/h
·동력 효율: 0.45W/㎥ 이하
※한국 0.6W/㎥ 이하
·필터 성능 규정: 1㎛ 크기의 먼지를 90% 여과하는 필터를 급기에 설치. 10㎛ 크기의 먼지를 여과

하는 필터를 배기에 설치해 배기 덕트 내에 침적되는 먼지를 제거.
·열 회수율: 75% 이상
·환기량 조정: 환기시스템 설치 후 시운전, 풍량 조절, 밸런스를 시행.

패시브하우스 환기와 건강
패스브하우스에서환기하는목적은쾌적성, 위생성, 건강성그리고에너지절감이다. 화장실의경우일반주택의 환기 장치는 대부분 필요할 때만 켜고 끄는 배풍기로, 작동하지 않을 땐 오염된 공기를 가둬 놓는 방식이다. 반면, 패시브하우스는유효바닥면적으로잡힌공간이면'급기'하든,' 배기'하든, 급기와배기 사이에서'통기'하든 항상 공기가 흘러야 한다. 이를 통해 실내 공기의 질을 늘 청정하고 쾌적하게 유지해거주자의건강에도움을줘야한다. 침실과거실등엔신선한외기를공급하고, 복도엔공기가항상통과하도록하고, 주방·욕실·다용도실등엔오염된공기가잠기지않도록하는것이다.

패시브하우스 환기와 쾌적
전열 교환기를 선택할 땐 쾌적한 생활환경을 고려해 외풍, 거주 공간과 기계실의 소음, 실 간 전달 소음,결빙, 하절기바이패스, 기밀도등을고려해야한다. 외부 온도가 -10℃이고 실내 온도가 20℃일 때, 급기되는 온도가 16.5℃ 이상이어야 거주자가 외풍을 느끼지않는다. 이를만족시키려면환기장치의효율이매우높아야한다. 새로 지은 아파트는 전열 교환기를 설치했음에도 대부분 사용하지 않는다. 바로 소음 때문이다. 전열 교환기를설치할때거주공간소음은25㏈(데시벨) 이하여야한다(기계실소음35㏈이하유지). 방과방사이에 전화기 효과에 의한 소음 전달을 차단하고 소음기 또는 소음 차단 구조를 설치해야 한다. 참고로 전열 교환기를 설치한 후 소음을 측정해 문서화해야 한다. ※25㏈은 외부 소음이 전혀 없는 곳에서 측정할때나오는수치다. 전열 교환기는 겨울철에 제 기능을 발휘하려면 -15℃에서도 결빙되지 않아야 한다. 유럽의 전열 교환기는-8℃이하에서결빙이발생하곤한다. 전열 교환기는 오염된 실내 공기를 방출하고 신선한 실외 공기를 받아들여야 한다. 그런데 전열 교환기자체의 기밀도가 나쁘면 오염된 실내 공기가 신선한 공기에 섞여 되들어온다. 그 비율이 최대 25%에 이르기도한다. 전열교환기는급기와배기의공기가섞이는비율이3% 이하여야한다. 주택에서에너지절감보다더중요한게건강과쾌적성이다. 따라서주거환경의건강성과쾌적성을좌우하는전열교환기를 잘 선택해야한다.田

Zehnder Comfoair ERV

Zehnder Comfoair는 세계 최초로 패시브하우스연구소로부터ERV(Energy Recovery Ventilator: 폐열 회수 환기 장치) 인정을 받은 제품이다. Zehnder사 고유 기술인 폴리머 멤브레인PolymerMembrane으로 제조해 현열(85%), 잠열(64%) 회수 효과를 극대화했다. 특징은 세척해 재사용할 수 있으며 배기 중 냄새나 유해 물질이 엔탈피 교환 시 급기 측으로 전이되지 않는다. 즉, 습기만 회수되며 유해물질의 회수는 없다. 멤브레인에 박테리아와 곰팡이 형성이 불가능하고 결빙에 내성이 있으며 결로수가 발생하지 않는다. 압력 손실을 최소화하도록 설계돼 소음과 동력 소모가 적다. 또한, 매우 낮은 수준의 누기 성능을 유지한다(내부 1.9%, 외부 1.4%).하절기 냉방 기구는 평균적으로 에너지의 30%를 온도 조절에, 70%를 습도 조절에 사용한다. Zehnder사의 ERV는 64%의 습기를 회수하므로 하절기 에너지 절감에 매우 유리하다.