에너지 플러스 빌딩

독일의 프로토타입

태양선을 배경으로 한 태양열 정착지: Freiburg에 있는 두 개의 PlusEnergy 프로젝트.

에너지 플러스 건물(플러스 에너지 하우스, 효율성 플러스 하우스라고도 함)은 1년 동안 재생 에너지원에서 외부 공급원에서 수입하는 에너지보다 더 많은 에너지를 생산한다. 이는 패시브 솔라 빌딩 설계, 단열 및 신중한 부지 선택 및 배치와 같은 마이크로 발전 기술과 저 에너지 빌딩 기법의 조합을 사용해 달성된다. 현대적인 편리성의 감소는 에너지 절약에도 기여할 수 있다. 그러나 많은 에너지 플러스 주택들은 전통적인 주택과 거의 구별할 수 없다. 대신 집 전체에 에너지 효율이 높은 가전제품, 설비 등을 사용하는 것을 선호한다.

PlusEnergy는 사용량보다 더 많은 에너지를 생산하는 구조를 설명하기 위해 건물 설계에 사용되는 용어다. 이 용어는 롤프 디쉬가 1994년 세계 최초의 플러스 에너지 주택으로 개인 거주지인 헬리오트로프를 지을 때 만들어졌다. 그리고 나서 디스치는 주거, 상업 및 소매 공간에서 더 넓은 채택을 위해 PlusEnergy를 홍보하기 위해 그의 회사인 Rolf Disch Solar Architecture에 의해 구축된 몇 가지 더 많은 프로젝트와 관련된 개념을 다듬었다. 디쉬는 플러스에너지는 단순한 친환경 주택 생산 방법 이상의 것이 아니라 생태학적, 건축적 개념의 통합이라고 주장한다. 이와 같이, PlusEnergy는 Passivhaus의 설계와 같은 저에너지 또는 제로 에너지 설계보다 우수하도록 의도되었다.

기술적 접근법

PlusEnergy 접근방식은 다양한 기법을 사용하여 그것이 소비하는 것보다 더 많은 에너지를 생성하는 건물을 생산한다. 전형적인 예로는 밤에 열을 발생시킬 필요성을 줄이기 위해 낮 동안 열을 포착하는 것이다. 이는 햇빛을 통해 구조물을 관통할 수 있도록 남북을 향한 넓은 창구 영역을 사용하여 달성되어 전구의 에너지 사용 필요성이 감소된다. 트리플 팬 또는 쿼드러플 패인 창(U-값 = 0.4~0.7W(mK²)))은 이 열을 내부에 가두는데, 이때 중절연이 가해진다는 것은 구조물이 이미 저녁 무렵에 따뜻하기 때문에 난방이 덜 필요하다는 것을 의미한다. Sun Ship에서는 상업용, 소매용 및 주거용 PlusEnergy 구조인 60,000평방피트(5,600m²)의 Sun Ship에서도 벽면의 상변화 물질, 진공 단열재 등의 기법이 사용된다. 이를 통해 효율적인 단열재를 손상시키지 않고 바닥 공간의 가용성을 극대화할 수 있다.

사회 및 공동체 측면

유사한 개념과 구별되는 PlusEnergy 접근방식의 중요한 부분은 PlusEnergy 건물의 소유자 또는 임차인이 라이프스타일이나 정상적인 생활수준을 희생하지 않고 편안하게 생활하고 일할 수 있어야 한다는 것이다. 예를 들어, 태양 전지판은 구조물의 전면으로 통합될 수 있도록 미적으로 쾌적하게 만들어진다. 이는 PlusEnergy가 지역사회 계획과 통합을 강조했음을 반영하며, 교통, 물 관리 및 커뮤니케이션 측면도 설계의 일부로 간주된다.

PlusEnergy 설계는 또한 지역사회에서 일반적으로 지속가능한 발전의 중요성을 강조한다. 에너지 효율적인 공동체는 긍정적인 정체성과 공동체 자긍심을 불러일으키는 것으로 여겨진다. Rolf Disch는 자신의 디자인을 통해 높은 품질의 세입자, 혁신적인 언더테이킹, 창의적인 작업 공간을 끌어들이고 있다고 말한다. 넓고 매력적인 보행로, 자전거 도로, 대중교통 연결과 같은 생태학적 도시 계획 기법들은 모두 플러스에너지의 이상적인 부분이다. 예를 들어 태양열 정착지에서는 세입자와 차주가 자전거와 차량공유제를 통합하고 있으며, 인근에는 대중교통 연결이 많은 자동차 없는 넓은 지역이 있다.

예제 프로젝트

헬리오트로프

1994년 프라이부르크에 있는 롤프 디쉬의 개인 거주지 및 특별 프로젝트로 지어진 헬리오트로프는 설계자로부터 사용량보다 더 많은 에너지를 창출하는 세계 최초의 건물이며, 완전히 재생 가능한 전력에 의존하고 있으며, 배출이 자유롭고 CO₂ 중립적인 건물이라고 주장되고 있다. 이 구조물은 태양을 추적하기 위해 회전하는데, 이것은 낮 동안 많은 양의 자연적인 햇빛과 따뜻함을 사용할 수 있게 해준다. 건물에는 603평방피트(56.0m²)의 이중축 태양광 추적 패널, 지열 열교환기, 열과 온수를 제공하기 위한 복합열발전장치(CHP), 태양열 발코니 난간 등 여러 가지 에너지 발전 기술이 사용된다. 이것들은 대량의 단열재와 결합하여 헬리오트로프는 연간 에너지 사용량의 4~6배 정도를 생산할 수 있다. 이 건물에는 그레이 워터 클렌징 시스템과 내장형 폐기물 퇴비화 기능도 갖춰져 있다.

프리부르크의 헬리오트로프의 성공 이후 한스그로는 롤프 디쉬 태양 건축과 계약을 맺고 독일 오펜버그의 방문객 센터와 전시장으로 사용될 또 다른 헬리오트로프를 건설했다. 그 후 세 번째 헬리오트로프가 바이에른주 힐폴트슈타인에 건설되어 기술 치과 실험실로 사용되었다.

프리부르크의 헬리오트로프
프리부르크의 헬리오트로프 조감도
헬리오트로프-호텔 슐로스 웨어텐슈타인

태양열 정착지

헬리오트로프의 성공으로, 롤프 디스치 솔라 아키텍처는 50개의 플러스 에너지 주택의 커뮤니티 개발의 형태로 그들의 플러스 에너지 개념을 대량 주택 생산에 적용했다. 태양열 정착이라고 불리는 이 프로젝트는 2002년 올해의 하우스, 2002년 주거용 PV 태양 통합상, 2006년 독일의 가장 아름다운 주택 커뮤니티를 수상했다. 2000년에서 2005년 사이에 프라이부르크의 바우반 분기에 건설된 태양계 정착지는 디쉬의 "근본적인 환경 의무화"에 대한 비전의 예로서 의도되었다. 2011년 현재, 이 주택들은 8년 이상의 완전 점유 기간을 가지고 있으며, 각 주택은 연간 5,000유로 이상의 잉여 에너지를 생산하고 있으며, 이 에너지로부터 주택 소유자들은 혜택을 받았다.

블랙 포레스트 목재로 만들어진 목재 내부와 자연 조명은 밝은 공간과 실내에서 실내로 자연스럽게 흘러갈 수 있는 공간을 제공한다. 태양열 정착지의 세입자들은 그들의 생활수준에서 어떠한 타협도 하지 않았고, 그들이 환경적으로나 경제적으로 이익을 보았다고 주장한다.

선선

프라이부르크의 태양계 정착지 옆에 위치한 선선은 소매, 상업, 주거 공간에 6만 평방피트(5600m²)를 사용한다. 선선은 1층 슈퍼마켓과 편의점, 카페, 2층과 4층 사무실과 업무 공간, 옥상에는 펜트하우스 9채가 입주해 있다. 건물의 주목할 만한 점은 진공 단열벽, 95% 열회수 환기, 3중 창호, 태양열 판넬 파사이드 등이다.

선선은 세계 최초의 양에너지 오피스 빌딩으로 높은 에너지 효율은 물론 쾌적한 근무환경을 자랑한다. 사무실 공간은 남북 양쪽 끝에 모두 창문으로 되어 있어 자연 햇빛을 포착하고 인공 빛으로 낭비되는 에너지를 최소화한다. 사무실과 소매 공간 외에도 두 개의 회의실이 강의와 회의, 전시장을 위한 공간을 제공한다.