In accordance with the effort to reduce greenhouse gas emission, various regulations or policies have been enacted for energy reduction in building sectors. A building sector comprising more than 40 percent of total energy consumption in the world also takes large portion of total energy consumption occupies highest portion of total energy load in Korea. Therefore, the Korean government is being faced with the necessity of energy reduction in residential parts and expects to construct sustainable apartment complexes.
To reduce building energy use, it is necessary to optimize building design for energy efficiency at the early design phase so as to have the greatest impact on a building’s thermal performance. Decisions made in the early design process, such as selection of a building’s architectural components, form, and orientation, can remarkably decrease or increase a building’s energy performance. Therefore, it is necessary to provide designers or architects with design decision support models to assist them with energy efficient design decisions in the early design phase.
This research shows an exploration of heuristic rules for validating sustainable apartment design in Korea based on energy sensitivity and life-cycle cost analysis (LCCA) promises to be an appropriate support solution for green apartment housing design decisions in the early design phase.
To that end, this study focuses on identifying and analyzing the effects of various parameters having different characteristics in various combinations and input parameters on building energy consumption in order to build a database that will inform a set of heuristic rules for energy effective green home design considering a building’s life-cycle cost (LCC) to facilitate the design of sustainable apartment housing.
This study could play a crucial role in providing valuable guidelines for developing energy and cost efficient residential housing in Korea by helping architects consider appropriate design schemes and by offering ready reference to generalized test cases for both architects and engineers that allow them to zero in on a set of effective design solutions.
건축물은 전 세계의 에너지 소비에서 가장 중요한 비중을 차지하고 있다. 이러한 건축물의 에너지를 줄이기 위해서는 설계단계에서부터 가장 큰 영향을 미치기 때문에, 설계 초기단계의 방향 설정이 가장 중요하다. 따라서 디자이너 혹은 건축가들의 초기 디자인 설계 시 에너지 저감형 건축물 디자인을 가이드라인 하는 의사결정 지원 시스템은 반드시 필요하다.
본 연구는 대한민국 공동주택 환경에서 사용자의 디자인 의도에 따라 에너지 저감, 및 비용 측면을 고려한 대한민국 공동주택의 효율을 극대화한 설계를 돕는 의사결정 시스템을 제안한다. 건물 설계에 있어서 매 설계 시마다 기존의 건물에너지 시뮬레이션을 사용하여 에너지 평가에 의한 설계는 불가능한 일일 뿐만 아니라, 기존의 과거 데이터에 의존하여 건물을 설계하는 방식으로는 최적의 설계안을 도출하는데 문제가 있다. 따라서 본 연구는 대한민국 공동주택 특성 연구를 통해 대한민국 공동주택의 에너지 소비에 영향을 미치는 주요 설계 파라미터 들을 선정하였고 이들을 센시티비티 분석을 수행하여 각 파라미터 별 영향인자들의 에너지 영향 계수를 분석하였다.
선정된 파라미터들의 민감도 계수 분석을 활용하여 구축한 최적화 모델은 의사결정 모델을 구축하는데 매우 적절한 평가 방법이며, 설계 의사결정을 위한 휴리스틱 규칙 도출에 있어서 매우 효과적인 분석 방법임을 공동주택 실제 평면을 모델링 한 건물에너지 시뮬레이션을 통해 증명하였다. 또한 이들간의 제한조건, 이들간의 결합 등에 따른 효과 분석을 고려한 디자인 휴리스틱 규칙을 제안하여 이를 의사결정에 활용하였다.
그러나 에너지 저감형 설계에 있어서 가격을 고려하지 않은 가이드라인 및 평가 모델을 실제 환경에 적용하기에는 적합하지 않다. 따라서 본 연구는 건물의 전 생애주기를 고려한 디자인 변수 별 에너지 성능 계수를 도출하여 보다 효과 있는 의사결정이 가능한 모델을 제시하고자 하였다.
우선 생애주기비용을 고려한 에너지 성능모델 도출을 위하여, 우선 다수의 시뮬레이션 및 사례분석을 통해 설계 변수의 가격 대비 에너지 성능에 미치는 요인들을 효과를 분석하고 이에 따른 설계우선순위를 도출하여 이들 조합에 의한 일차적인 솔루션을 도출하며, 에너지 성능 및 가격 요인의 유사도로 인한 선택이 어려운 변수들간의 생애주기비용을 고려한 에너지 성능 최적화 모델을 적용하여 최소의 비용으로 최대의 에너지 절감 효과를 가능케 하는 Two-stage 기법을 통한 설계 최적화 의사결정 모델을 도출하였다.
본 연구에서 제안하는 모델은 에너지 성능 및 가격을 함께 고려한 공동주택 평면의 사례 분석을 통해 에너지 절약형 공동주택 설계 의사결정지원 시스템의 핵심 알고리즘으로써 적합함을 보였으며 기존의 에너지 성능과 가격 요인의 상충되는 효과에 의한 의사 결정에 있어서 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
