KR100622951B1 - 온수관 포설용 난방패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축물의 바닥난방을 위하여 사용되는 온수관 포설용 난방패널에 관한 것으로, 그 중앙부가 하부로 절곡되어 온수관이 포설되기 위한 온수관 삽입부가 온수관의 배치방향을 따라 형성되는 방열판 ; 상기 방열판의 하부에 마련되는 단열재 ; 및 상기 방열판과 상기 단열재 사이에 마련되며, 상기 방열판의 하면 전체에 걸쳐 사행되는 히트파이프 ; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

히트파이프, 난방, 패널, 온수관, 삽입부

Description

온수관 포설용 난방패널{HEATING PANEL FOR LAYING DOWN HEATING PIPE}

도 1은 본 발명의 실시례에 의한 난방패널의 분해사시도,

도 2는 도 1의 A부위의 확대도,

도 3은 도 1의 방열판을 하부에서 바라본 사시도,

도 4는 도 1의 방열판과 히트파이프가 조립된 상태를 하부에서 바라본 사시도,

도 5는 도 1의 난방패널의 사용시의 정면도,

도 6은 도 1의 난방패널의 사용시의 평면도,

도 7은 도 6의 B-B선의 종단면도,

도 8은 도 1의 난방패널을 복수로 배열한 상태에서 온수관을 시공하는 상태의 평면도,

도 9는 진동 세관형 히트파이프의 작동 개념도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 방열판 110 : 온수관 삽입부

111 : 히트파이프 통과공

200 : 단열재

300 : 히트파이프 310 : 접촉부

400 : 온수관

본 발명은 건축물의 바닥난방을 위하여 사용되는 온수관 포설용 난방패널에 관한 것으로, 상술하면 히트파이프를 높은 열전달율을 이용하기 위한 난방패널에 있어서 온수관이 포설되기 위한 온수관 삽입부를 형성한 온수관 포설용 난방패널에 관한 것이다.

일반적으로 히트파이프는 밀폐용기 내부의 작동유체가 연속적으로 기-액간의 상변화 과정을 통하여 용기 양단 사이에 열을 전달하는 장치로서, 잠열(latent heat)를 이용하여 열을 이동시킴으로써 단일상의 작동유체를 이용하는 통상적인 열전달 기기에 비해 매우 큰 열전달 성능을 발휘하는 것으로 알려져 있다.

이러한 장점으로 인하여 히트파이프를 주택, 아파트 등의 건축물의 바닥난방에 적용하기 위한 기술이 알려져 있다.

본 명세서에 일체화된 종래의 기술로서, 본 출원인에 의해 출원된 대한민국 등록실용신안 제170402호 "온수온돌판넬"은 패널을 가로질러 배치되는 온수관과 상기 패널의 전면에 대하여 연속적으로 배치되며 상기 온수관에 접하는 사형 세관형 히트 파이프를 포함하여 이루어지는 난방패널에 관하여 공개하고 있다.

상기의 종래의 기술로 인하여 온수관의 전체 길이가 짧아지며 따라서 필요한 관수량이 줄어들며, 이에 따라 난방비의 절감과 온수순환펌프의 용량 및 동력 절감을 기대할 수 있다.

그러나 상기의 종래의 기술은 온수관과 난방패널이 일체로 형성되는 관계로, 각 난방패널마다 온수관의 접합점이 양단에 형성되며, 이러한 온수관의 접합을 위하여는 별도의 온수관 접합 시공을 하여야 한다.

또한 온수관 접합 시공을 하는 관계로, 그 접합 부위는 온수관의 다른 부분에 비하여 누수의 위험이 발생할 가능성이 높으며 이러한 누수를 대비하여 위하여 접합 작업을 매우 신중하게 진행하여야 하며, 혹여 누수가 발생할 경우 누수 지점을 찾아내고 복구하는 작업이 필요하게 된다.

따라서 본 발명은 히트파이프를 이용한 난방패널에서 온수관의 접합 지점이 발생하지 않는 난방패널을 제공하고자 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 건축물의 바닥난방을 위한 난방패널에 있어서 : 그 중앙부가 하부로 절곡되어 온수관이 포설되기 위한 온수관 삽입부가 온수관의 배치방향을 따라 형성되는 방열판 ; 상기 방열판의 하부에 마련되 는 단열재 ; 및 상기 방열판과 상기 단열재 사이에 마련되며, 상기 방열판의 하면 전체에 걸쳐 사행되는 히트파이프 ; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 상기 온수관 삽입부에 상기 온수관의 진행방향과 직교하는 복수의 히트파이프 통과공이 소정의 간격을 두고 형성되며, 상기 사행되는 히트파이프의 일부는 상기 히트파이프 통과공을 지나면서 상기 온수관 삽입부를 가로지르는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 일 실시례에 따라 그 구성과 작용을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시례에 의한 난방패널의 분해사시도이며, 도 2는 도 1의 A부위의 확대도이며, 도 3은 도 1의 방열판을 하부에서 바라본 사시도이며, 도 4는 도 1의 방열판과 히트파이프가 조립된 상태를 하부에서 바라본 사시도이다.

본 난방패널은 방열판(100), 히트파이프(300), 단열재(200)로 구성된다.

방열판(100)은 난방패널의 상면 전체를 덮어 하부의 히트파이프(300)로부터 전달받는 열이 빠르게 골고루 퍼져, 전체적으로 균일한 온도 분포를 형성하여 열골현상이 방지될 수 있도록 한다. 방열판(100)으로서 열전도율이 우수한 철판, 알루미늄판, 스테인레스판 등을 사용할 수 있다.

방열판(100)의 중앙부에는 하부로 절곡되어 그 단면이 "∪"형태를 이루는 온수관 삽입부(110)가 형성되어 있다. 온수관 삽입부(110)의 "∪"단면은 상부에서 온수관(400)을 용이하게 포설하기 위함이나, 이러한 형상에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

온수관 삽입부(110)는 온수관의 배치방향을 따라 하부로 절곡 형성되어 개방된 상면으로 온수관(400)이 삽입되어 포설될 수 있다.

온수관 삽입부(110)에는 복수의 히트파이프 통과공(111)이 소정의 간격을 두고 형성되어 있다.

히트파이프 통과공(111)은 온수관(400)의 진행방향, 즉 포설방향과 직교하도록 형성된다. 이는 후술하는 히트파이프(300)의 접촉부(310)가 히트파이프 통과공(111)을 지나도록 하여 히트파이프(300)가 온수관 삽입부(110)를 가로지르면서 사행될 수 있을 뿐만 아니라 히트파이프(300)의 접촉부(310)가 온수관(400)과 접촉하여 온수관(400)으로부터 보다 많은 열을 전달받을 수 있도록 하기 위함이다.

본 실시례의 히트파이프(300)는 진동 세관형 히트파이프를 사용하였다.

도 9는 진동 세관형 히트파이프의 작동 개념도이다.

진동 세관형 히트파이프는 윅(wick)에 의한 증발부로의 작동액 환원 없이, 유체의 진동에 의하여 열을 수송하는 열전달 기구로서, 도 9와 같이 세관을 사행(serpentine)시킨 밀폐 구조로서, 세관을 진공 상태로 만든 후 임의의 비율로 작동유체를 충전시킨 매우 단순한 구조로 되어 있다.

기본적인 작동은 작동액 및 증기포의 불규칙적인 루프내 순환 또는 축방향 진동에 의한 것이며, 가열부에 주어진 열량 만큼의 핵비등을 일으키고, 핵비등에 의해 발생된 기포는 합쳐진 후 기액 슬러그류(slug flow)의 형태로 된다. 슬러그류는 압력파를 발생시킴과 동시에 축방향 진동을 동반하는 유동으로 되어 순환하고, 증기의 기포가 대류 열전달과 잠열 수송을 하며, 이러한 작동을 위하여는 세관형 튜브의 내경이 충분히 작아야 된다.

일반적으로 히트파이프는 밀폐된 용기내에 작동유체를 주입한 후 진공배기한 것으로 작동유체의 증발과 응축에 의하여 별도의 외부동력없이 열을 전달하는 기구로서, 통상적으로 사용되는 히트파이프의 경우 증발부로부터 응축부로의 기체의 이동은 압력차에 의하여 발생하며, 응축부에서 증발부로의 이동은 용기내에 형성된 다공성 윅을 이용한다.

히트파이프의 특수한 형태로서, 서모사이폰(thermosyphon)은 별도의 윅구조를 가지지 않으면서 중력에 의하여 액체가 증발부로 이동하는 구조이며, 서모사이폰은 반드시 수직의 형태로 설치되어야 한다.

이와 같이 일반적인 히트파이프 내지 서모사이폰과는 달리 진동 세관형 히트파이프는 충분히 작은 내경으로 인한 표면장력과 축방향 진동에 의한 순환운동을 이용하므로 그 길이에 있어서 거의 제한이 없다.

본 실시례의 히트파이프(300)는 방열판(100)의 하면과 접촉하면서 방열판(100)의 하면 전체에 걸쳐 사행된다.

또한 히트파이프(300)의 접촉부(310)는 방열판(100)의 온수관 삽입부(110)에 형성된 히트파이프 통과공(111)의 모양과 어울리도록 형성되어, 접촉부(310)를 제외한 나머지 부분은 방열판(100)의 하면과 접촉하여 열전달을 일으키며, 접촉부(310)는 온수관(400)과 접촉하여 열전달을 일으킨다.

또한 본 실시례의 히트파이프(300)는 루프형의 진동 세관형 히트파이프를 사용하였으며, 루프형 진동 세관형 히트파이프는 작동유체의 축방향 진동과 더불어 순환에 의해서도 열을 전달하기 때문에 비루프형 진동 세관형 히트파이프에 비하여 열전달율을 향상시킬 수 있다.

단열재(200)는 방열판(100)의 하면 전체에 마련되어 난방패널의 하부로 열이 누설되는 것을 방지하기 위한 것으로, 본 실시례의 단열재(200)는 방열판(100)과 히트파이프(300)가 조립된 상태에서 그 하면에 발포성형되는 스티로폼으로 제작되는 것으로, 방열판(100)과 히트파이프(300)를 지지하는 동시에 단열재로서 작용한다. 단열재(200)로서, 스티로폼뿐만 아니라, 스티로폼 입자와 무기재료의 혼합재, 골판지, 우레탄폼, PE 폼 등이 적용될 수 있다.

단열재(200)의 상면은 방열판(100)의 온수관 삽입부(110), 히트파이프(300)의 형상에 어울릴 수 있도록 온수관 삽입부 홈(220), 히트파이프 홈(210)이 형성되어 있다. 온수관 삽입부 홈(220), 히트파이프 홈(210)은 방열판(100)과 히트파이프(300)가 조립된 상태에서 방열판(100)의 하면에 발포체로서 발포성형할 경우 단열재(200)의 상면으로서 별도의 가공없이 자연스럽게 형성되는 것이다.

도 5는 도 1의 난방패널의 사용시의 정면도이다.

난방패널의 온수관 삽입부(110)에 온수관(400)이 포설되며, 온수관 상부에는 바 형태의 보조 단열재(500), 바 형태의 보조 방열판(600)이 각각 설치된다.

따라서 온수관(400)은 보조 단열재(500)로 인하여 그 상부로 열이 전달되는 것이 방지되어 온수관(400)이 지나는 부위만의 급격한 온도상승이 방지되며, 또한 보조 단열재(500)의 상면에는 다시 보조 방열판(600)이 설치되어 온수관(400)의 상면으로도 열이 골고루 전달될 수 있도록 한다.

도 6은 도 1의 난방패널의 사용시의 평면도이며, 도 7은 도 6의 B-B선의 종단면도이다.

도 6 내지 도 7에서 확인될 수 있는 바와 같이 방열판(100)의 상면과 그 높이가 일치하도록 보조 방열판(600)이 온수관 삽입부(110)에 마련되어 있다.

도 8은 도 1의 난방패널을 복수로 배열한 상태에서 온수관을 시공하는 상태의 평면도이다.

본 실시례의 난방패널은 복수의 난방패널 전체를 바닥에 미리 시공한 후 난방패널간에 연결 형성되는 온수관 삽입부에 전선을 포설하는 것과 마찬가지로 온수관을 포설하게 된다.

온수관을 포설한 후 보다 양호한 시공상태를 유지하기 위하여 온수관의 상부에 보조 단열재와 보조 방열판을 차례대로 설치한다.

이때 히트파이프 통과공(111)에는 히트파이프(300)의 접촉부(310), 온수관 삽입부(110), 및 온수관(400)간의 열전달율을 향상시키기 위하여 써멀 그리스(Thermal grease)를 충진하는 것이 바람직하다.

상기의 실시례는 본 발명의 바람직한 실시례에 불과하며 본 발명의 기술적 사상은 당업자에 의하여 다양하게 변형 내지 조정될 수 있다. 이러한 변형 내지 조정이 본 발명의 기술적 사상을 이용한다면 이는 본 발명의 범위에 속하는 것이다.

따라서 본 발명은 히트파이프를 이용한 난방패널에서 온수관의 접합 지점이 발생하지 않게 되어 온수관 자체의 접합부 연결 작업이 불필요하게 되며, 결과적으로 시공비의 절감을 유도하는 한편 온수관의 누수로 인한 난방패널의 시공 불량이 발생할 여지가 없게 된다.

Claims (2)

1. 건축물의 바닥난방을 위한 난방패널에 있어서 :

   그 중앙부가 하부로 절곡되어 온수관이 포설되기 위한 온수관 삽입부가 온수관의 배치방향을 따라 형성되는 방열판 ;

   상기 방열판의 하부에 마련되는 단열재 ; 및

   상기 방열판과 상기 단열재 사이에 마련되며, 상기 방열판의 하면 전체에 걸쳐 사행되는 히트파이프 ;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 온수관 포설용 난방패널.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 온수관 삽입부에 상기 온수관의 진행방향과 직교하는 복수의 히트파이프 통과공이 소정의 간격을 두고 형성되며,

   상기 사행되는 히트파이프의 일부는 상기 히트파이프 통과공을 지나면서 상기 온수관 삽입부를 가로지르는 것을 특징으로 하는 온수관 포설용 난방패널.

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