건물 태양에너지 활용

한 줄 정의

태양에너지 건축활용은 건축물의 외피, 구조, 설비에 태양에너지를 이용하는 기술이다.

냉난방, 조명, 전력 수요를 줄여 건물의 에너지 자립을 돕는다.

이용 방식은 광전변환, 열변환, 채광의 세 가지로 나뉜다.

광전변환과 집열

먼저 태양광과 태양열은 빛을 바꾸는 대상이 서로 다르다.

태양광은 광전효과로 직류를 만들고, 인버터가 교류로 바꾼다.

태양열은 집열기가 복사에너지를 흡수해 열매체의 온도를 올린다.

같은 외피라도 설치 방식에 따라 BAPV와 BIPV로 나뉜다.

태양광 모듈 효율

모듈 효율은 출력을 면적과 일사강도의 곱으로 나눈 비율이다.

P_out은 모듈 출력, A는 모듈 면적, G는 일사강도다.

표준 일사강도 1,000W/m²에서 면적 1.6m² 모듈이 320W를 내면 효율은 20%다.

이 값은 결정계 모듈의 상용 효율 범위와 맞는다.

자연형과 설비형 태양열

태양열은 열을 옮기는 방식에 따라 자연형과 설비형으로 나뉜다.

자연형은 열매체가 자연 순환하므로 기계 장치가 없다.

설비형은 펌프로 열매체를 강제 순환시키고, 집열기와 축열조를 분리한다.

직접획득형은 직사광을 받는 축열재를 둬야 효과가 난다.

평판형 집열기

평판형 집열기는 구조가 단순해 보급이 가장 많은 형식이다.

구성은 투명덮개, 흡수판, 단열재, 케이스로 이루어진다.

투명덮개 유리는 흡수판의 장파복사 손실을 줄이는 역할을 한다.

활용 온도가 100℃ 이하라서 급탕 목적에 적합하다.

헷갈리는 점: BIPV와 BAPV

가장 흔한 실수는 BIPV와 BAPV를 같은 개념으로 쓰는 것이다.

BAPV는 기존 외피 위에 밀착 설치하며, 외피 기능을 대신하지 않는다.

BIPV는 모듈을 제거하면 외피 핵심 기능이 상실되므로 건축 자재를 대체한다고 적는다.

두 개념의 차이를 설치 위치와 외피 기능 기준으로 분명하게 적어야 한다.

정리

지금까지 내용을 네 가지로 정리한다.

건축에서는 발전, 열, 채광을 함께 다루는 통합 접근이 필요하다.