HIMPEL ZERO ENERGY FACTORY

ⓒ HIMPEL Co., Ltd Public relations team

The first zero energy factory in Korea In February 2019, the excavation process for a general factory design was already underway. Meanwhile, the owner was strongly encouraged to redesign it as a “zero energy plant”. The first reason was because of the company motto: “Contributing to human health through air and energy technology,” hanging on the wall of the executive office of Kim Jung-hwan, the client of this project and CEO of Himpel Co., Ltd. Himpel is a domestic ventilation specialist and is known for its fans and ventilation systems. If its building is built as a zero-energy building certified building, it would be certain that it can provide a pleasant and healthy working environment for its factory workers. Second, the product manufactured by Himpel is a “heat recovery ventilator” that is required to be installed in zero-energy buildings. If we complete the nation’s first zero-energy plant with a heat recovery ventilation system, its effects can be experienced firsthand in the factory, and it is possible to naturally witness the supply of many zero-energy buildings.

ⓒ HIMPEL Co., Ltd Public relations team

With respect to the layout and plan of the previously delivered general plant design, we designed changes and additions to the facade, the outer layer of the factory, mechanical and electrical equipment, and the monitoring system as a whole. In this process, the building had to receive a building energy efficiency rating of 1++, meet level 5 of a zero energy building standards, and the effects needed to be felt and acknowledged by the executive and staff members. It was also important that the motto be conveyed in the facade. First, in order to incorporate the motto into the facade design, the solar panels and the aluminum composite panels were modularized in the same size. Then, dark solar panels were placed in the lower part, and white aluminum composite panels were placed densely above, visualizing the rise of fresh air. As the site is open all around, aluminum composite panels of similar color to solar panels are installed on the north side, where there is no photovoltaic effect, creating a uniform facade design. It also expresses Himpel’s motto that air produced through clean energy contributes to human health and was designed to look like a giant air purifier that releases fresh air into the city.

ⓒ MasilWIDE(Yongsu Kim)

Lastly, in order to really see the advantages of a zero energy factory, we reinforced the insulation and airtightness of the floors, roofs and walls, and applied technology of securing natural ventilation and light by expanding the surface of windows. Furthermore, in order to save energy for cooling in the summer and heating in the winter, we used triple glazing system windows with excellent insulation and airtight performance. The heat recovery ventilation system not only saves energy but also improves indoor air quality. In addition, solar panels were installed on the rooftop and exterior walls for energy production.

ⓒ MasilWIDE(Yongsu Kim)

With this, the Himpel Zero Energy Factory was able to reduce energy consumption by 35% through a passive design, and with the installation of solar panels the total amount of energy saved is 53%. In January 2020, the Himpel Zero Energy Factory was recognized for its excellent energy performance and was the first to obtain a building energy efficiency rating of 1++ and grade 5 of zero energy building standards. The total construction cost is about 5,200 million won, where approximately 700 million won (15% increase) was added to upgrade it from a general factory (grade 1) to a zero energy plant (1++ & grade 5). Since 767 million won was subsidized by the Korea Energy Agency and the province of Gyeonggi, the actual private surcharge was increased by 13.7% compared to the initial construction cost of 4,500 million won.

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(주)힘펠 제로에너지공장

이미 공장 설계가 완료되어 터파기가 시작되고 있던 2019년 2월 어느 날, 우연한 기회로 건축주를 만나 제로에너지공장으로 재설계할 것을 강력하게 권하게 된 계기는 두 가지였다. 그 중 한 가지는 건축주인 (주)힘펠 기업 김정환 대표실에 걸려있던 사훈 “공기, 에너지기술을 통하여 인류 건강에 기여한다” 때문이었다. 일반공장이 제로에너지건축물 인증을 받을 수 있는 공장으로 재설계된다면 공장 내 사무실에서 근무하는 근로자의 업무환경이 더욱 더 쾌적해질 것이며, 그로 인해 건강을 증진시킬 수 있을 것이라는 확신이 있었다. 두 번째 이유는 (주)힘펠에서 제작하고 있는 제품이 제로에너지건축물에 꼭 들어가야 하는 열회수형 환기장치였기 때문이다. 열회수형 환기장치가 들어간 국내 최초 제로에너지공장이 완공되고 그 효과를 직접 체험할 수 있다면 더욱 더 많은 제로에너지건축물이 확대 보급될 것이라는 확신이 있었다.

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기 납품된 일반공장 설계의 배치안과 평면적 기능을 존중한 상태에서 입면 디자인, 외피 디테일, 기계 및 전기설비 그리고 모니터링 시스템을 전체적으로 변경 및 추가하는 설계에 착수했다. 설계를 하는 과정에서 가장 중요하다고 생각한 두 가지 내용은 사훈이 입면에 표현될 수 있도록 디자인해야 한다는 점과 건축물에너지효율등급 1++등급 이상이며 제로에너지건축물 5등급 수준을 만족시키되, 그 효과를 꼭 체감할 수 있도록 설계해야 한다는 것이었다. 이를 위해 입면에 태양광 전지판과 알루미늄 복합패널을 동일한 사이즈로 모듈화 한 후, 하부에는 짙은 색의 태양광 패널을 밀도 높게 배치하고, 상승하면서 흰색 알루미늄 복합패널을 더 밀도 높게 배치함으로써 신선한 공기의 상승을 시각화했다. 또한, 사면이 개방된 부지의 특성상 태양광 발전 효과가 없는 북측은 태양광 전지판을 대신하여 유사한 색상의 알루미늄 복합패널을 계획함으로써 사면의 입면 디자인의 통일성을 확보하고, 힘펠의 사훈을 표현하는 역할 외에도 도시에 신선한 공기를 내뿜는 하나의 거대한 공기청정기처럼 보이도록 계획했다.

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마지막으로 제로에너지공장의 장점을 체감할 수 있도록 하기 위해 건축물 바닥, 지붕, 그리고 벽의 단열 및 기밀을 강화하고, 창호의 면적을 기존 면적보다 더 확대하여 자연환기 면적과 채광 면적을 확보하는 기술을 적용했다. 더 나아가 여름철 냉방과 겨울철 난방 에너지를 절감하기 위해 창호는 단열과 기밀성능이 뛰어난 3중유리 시스템 창호를 사용했으며, 열회수형 환기장치를 통해 에너지절감 뿐만 아니라 실내 공기질을 향상시켰다. 그럼에도 필요한 에너지를 생산하기 위하여 태양광 전지판을 옥상(35.77kW)과 외벽(46.62kW)에 설치했다.

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이로써 힘펠 제로에너지 공장에 적용한 패시브설계 요소 기술을 적용하여 35%의 에너지를 절감하고, 태양광 전지판까지 설치하여 총 53%의 에너지를 절감했다. 2020년 1월, 힘펠 제로에너지 공장은 우수한 에너지성능을 인정받아 국내 최초로 건축물에너지효율등급 1++등급과 제로에너지건축물 5등급 인증을 취득했다. 총 건축공사비는 약 52억 원으로, 일반공장 에너지효율등급(1등급) 수준에서 제로에너지공장(건축물에너지효율등급 1++ & 5등급, 제로에너지건축물 5등급) 수준으로 향상시키는데 약 7억 원(15% 상승)정도 추가됐으나, 그 중 약 7,670만 원은 한국에너지공단과 경기도에서 지원받았기에 실질적인 민간 추가 부담금은 기존 건축공사비 45억 원 대비 약 13.7%가 상승된 것으로 나타났다.

ⓒ MasilWIDE(Yongsu Kim)

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SECTION

2nd FLOOR PLAN

Architects   ZED Architects Co.,Ltd + Myoungju Lee Prof(Myongji Univ.)

Location   Annyeongnam-ro, Hwaseong-si, Gyeonggi-do, Republic of Korea 

Program   Factory 

Site area   2,903㎡ 

Building area   636.63㎡ 

Gross floor area   4,560.51㎡ 

Building scope   B1, 4F 

Building to land ratio   21.93% 

Floor area ratio   87.26% 

Completion   2019.12 

Principal architect   Myoungju Lee, Joongseok Cho, Chunggi Hong 

Construction   SEOBU CONSTRUCTION CO.,LTD, Changeng Co.,ltd

Client   HIMPEL Co.,Ltd President Jeong-Hwan Kim 

Photographer   HIMPEL Co., Ltd Public relations team, MasilWIDE(Yongsu Kim)

해당 프로젝트는 건축문화 2020년 4월호(Vol. 467)에 게재 되었습니다.

The project was published in the April, 2020 issue of the magazine(Vol. 467).