KR100717203B1 - 열매체순환 에젝터펌프 이용 온돌시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한국전통의 온돌문화를 현대건축의 공간에 적합토록 한 조립식 건식공법의 열매체순환 에젝터펌프 이용 온돌시스템에 관한 것이다.

인체와 직접 접촉하는 온돌난방을 하는데 전열기 열을 바로 사용하지 않고, 전기히터에서 발생되는 열을 액체상태의 매개체에 전달하여 규격화된 온돌배관패널에 순환시켜서 바닥을 따뜻하게 하면서 공간 난방을 함에 있어;

온돌배관패널에 배관연결터미널을 2군데 두어 난방순환배관과 매체회수배관이나 바이패스 배관으로 선택하여 패널과 패널의 결합을 용이하게 하였고, 소용량의 순환펌프로 2배 용량의 난방수를 순환시키기 위해서 에젝터펌프배관을 응용하였으며, 열매체순환펌프모터의 작동온도를 보다 낮게 유지하기 위하여 매체회수배관에서 열을 방출하고 온도가 낮아진 열매체를 흡입하여, 열매체가열탱크로 공급하면서 연속으로 순환하는 배관계통을 구성하였다.

바닥의 온돌난방을 하는데 전열기의 열을 인체와 바로 접촉토록 하지 않고, 전열기에서 발생되는 열을 액체상태의 난방수에 전달하여 온돌배관패널로 바닥을 따뜻하게 하는 열매체순환 에젝터펌프 이용 온돌시스템을 제공한다.

온돌난방, 건식공법, 열매체 난방수, 에젝터펌프,

Description

열매체순환 에젝터펌프 이용 온돌시스템 { Korean Floor Heater System Using Heat Transfer Fluid A-Ject Pump }

제 1도는 본 발명의 열매체순환 에젝터펌프 이용 온돌시스템을 구성하는데 중요 부분품의 배치와 열매체순환 배관을 표기한 전체계통도.

제 2도는 제 1도에서 가로 세로의 방향으로 배치된 4개의 온돌배관패널 중 하나만을 분리하여 구성특성을 알기 쉽게 표기한 참고 사시도.

제 3도는 제 1도에서 열매체가열탱크 부분만을 분리하여 부품의 조립구성과 특성을 표기한 정면절개단면 확대도.

제 4도는 제 1도에서 열매체순환 에젝터펌프 이용 온돌시스템을 구성하는데 펌프 용량을 2배로 증가시키는 에젝터배관 펌프의 원리 계통도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 온돌배관패널 (규격품; 3×6 또는 4×8)

101 : 난방순환배관 102 : 매체회수배관

103 : 난방입구 [T]연결구 104 : 매체출구 [T]연결구

105 : 배관연결터미널

200 : 열매체순환펌프모터

201 : 펌프흡입배관 202 : 펌프토출배관

300 : 열매체가열탱크

301 : 전기히터 302 : 온도센서

303 : 수위센서

400 : 에젝터파이프

500 : 전자제어기

본 발명 열매체순환 에젝터펌프 이용 온돌시스템은 한국전통의 온돌문화가 인체의 건강에 유익하고, 주택이나 건물 등의 격실에서 바닥을 효과적으로 활용할 수 있어서, 한국전통의 온돌이 웰빙난방장치로 각광을 받고 있다.

기존 건축물에서 바닥 난방의 시공방법을 습식공법으로 콘크리트의 슬라브 위에 스치로폼이나 발포 폴리우레탄 또는 발포 폴리프로필렌 재료를 써서, 단열재, 방음재, 충격흡수재로서의 역할을 하도록 일차 시공을 하고 그 위에 난방용 온수가 순환되는 통로로 가열부재로 온수파이프를 배관 설치하고서 다시 그 위에 몰탈 층으로 고정하고, 시멘트로 바닥을 시공하는 방법이다.

이러한 습식공법은 콘크리트, 부자재, 시멘트 등의 작업공정별로 양생기간이 길고, 시멘트미장전문가의 작업이나 온수배관전문가의 현장작업으로 인하여 작업 공수가 많고 각 분야의 현장전문가들의 시공설치비용이 과도하게 들며, 특히 시공 이후에 배관의 손상으로 누수 되거나, 배관에 고장이 발생할 때는 상부 시멘트로 마감된 외벽을 파괴하고 보수를 해야 하는 문제점이 있으며. 습식공법에 사용되는 시멘트는 무겁기 때문에 고층건물의 하중을 크게 하며 시멘트의 유독성가스로 새집 증후군이나 환경호르몬의 문제점이 있다.

상기의 문제점을 개선하기 위한 건식공법은 건축물 슬라브에 단열판과 함께 온수배관 지지판을 깔고 온수배관 파이프를 바닥의 특성에 따라 배치하며, 그 위에 열전도판과 방음 및 충격흡수제를 깔고 상부마감재를 시공하거나, 이러한 구성요소를 일체형으로 조립한 바닥 난방 단위체를 제품화 하여서 현장에는 전체적으로 상호 결합하는 시공방법이 기존의 건식공법이었다.

이러한 건식공법은 습식공법에 비하여 과다한 시공비 및 시멘트 독성으로 인한 문제점 등은 개선하였으나, 본 바닥이 수평상태로 고르지 않은 평면에 여러 개의 지지판이 연결되는 부분에서 비틀림으로 삐걱거려서 금속재질의 열전도판이나 상판이 지지판에서 탈락되거나 변형되는 문제점이 있었다.

격실공간의 바닥을 따뜻하게 하는 황토방이나 찜질방 등의 장점이 알려지고 한국전통의 온돌이 인체에 유익한 웰빙 난방장치로 각광을 받으면서 온돌용 판넬을 이용한 난방 시공방법의 연구개발들이 다양하게 이루어지고 있으나, 건식공법의 온돌난방은 체계적인 현장 설비기술로 개발되지 못한 실정이다.

본 발명은 건식공법의 온돌난방장치가 내포하고 있는 기술적인 문제점을 해결하기 위해 개발된 [실용신안등록 : 20-0413481] '다공성 격실 구조를 가진 배관 판넬 및 그 배관 판넬을 적용한 패키지 온돌 시스템' 을 개선하여 폴리프로필렌 소재로 제작된 규격제품의 온돌배관패널을 설치 시공함에 있어;

온돌배관패널에 배관연결터미널을 2군데 두어 난방순환배관과 매체회수배관이나 바이패스 배관으로 현장에 따라 방향을 설정하여 시공을 용이케 하고, 전열기에서 발생된 열을 매개체를 통해서 난방순환배관으로 전달함에 있어, 소용량의 순환펌프로 2배 용량의 난방수를 순환시키기 위해서 에젝터펌프 배관을 응용하고, 열매체순환펌프모터를 열매체회수배관에 설치하여 운전 시 난방열을 방출하여 온도가 낮아진 열매체를 환원하는 배관계통을 구성하여 열매체가열탱크에서 가열된 고온의 열매체를 온돌배관패널에 순환시키면서 바닥을 따뜻케 하는 난방으로 온돌시스템을 구성하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 열매체순환 에젝터펌프 이용 온돌시스템을 제작하고, 설치한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명 시스템을 구성하는 중요부분품으로 [실용신안등록번호 : 20-0413481] 다공성 격실 구조를 가진 배관패널 및 그 배관패널을 적용한 패키지 온돌시스템' 을 개선하여 폴리프로필렌소재로 제작된 온돌배관패널(100)을 사용하여 건식공법으로 설치 시공하는 방법과, 전체적으로 열매체순환시스템의 배관계통을 구성하는 방법을 설명코자 한다.

제 1도는 본 발명의 열매체순환 에젝터펌프 이용 온돌시스템을 구성하는데 중요 부분품의 배치와 열매체순환 배관을 표기한 전체계통도이며,

제 2도는 제 1도에서 가로 세로의 방향으로 배치된 4개의 온돌배관패널 중 하나만을 분리하여 구성특성을 알기 쉽게 표기한 참고 사시도로서,

건축물바닥 난방시공에 적용되는 온돌배관패널(100) 몸체는 폴리프로필렌 소재의 재질로 구성하여 일정간격으로 패널의 몸체를 관통하는 수많은 공기격실이 벌집구조로 형성되었으며, 오목한 요홈부(

)에 난방순환배관(101)과 매체회수배관(102)이 관통되어 있고, 상부에는 열매체의 난방열을 균일하게 전달하는 방열철판이 삽입되며, 하부에는 열을 차단하는 단열재를 삽입하여 열손실을 방지하도록 표면 처리된 온돌배관패널(100)로 바닥을 시공한다.

제 1도 전체계통의 배관과 같이 열매체순환 에젝터펌프 이용 온돌시스템을 전체적으로 설치하는데, 격실 면적에 맞추어 규격화된 온돌배관패널(100)을 배관연결터미널(105)이 연결되기 쉽도록 한쪽으로 격실공간의 바닥에 깔고, 순환되는 배관을 연결하기 좋은 위치를 선정하여, 열매체순환펌프모터(200) - 열매체가열탱크(300) - 에젝터파이프(400) - 전자제어기(500)를 고정시킨 다음에 온돌배관패널(100)의 배관연결터미널(105)에서, 난방순환수배관(101)은 난방순환수배관(101)으로 연결하여 난방입구[T]연결구(103)로 결합하고, 매체회수배관(102)은 매체회수배관(102)으로 직렬과 병렬 개소를 설정하여 매체출구[T]연결구(104)로 결합하는데, 배관연결구의 결합에 관해서는 온수배관의 엑셀파이프나 스팀파이프 또는 냉동배관에 동튜브의 립블 작업들은 기밀을 유지하는 일반적인 작업이므로 배관방법에 대한 설명을 생략한다.

열매체순환펌프 모터(200)의 펌프흡입배관(201)은 매체출구[T]연결구(104)에 결합되어서 난방열을 방출하고 온도가 낮아진 열매체를 흡입/토출하는데; 열매체순환펌프 모터(200)의 펌프토출배관(202)에는 에젝터파이프(400)가 설치되어 열매체순환펌프 모터(200)가 순환시키는 열매체의 용량을 2배로 증가하는 에젝터펌프의 원리를 응용하여 열매체가열탱크(300)에 토출하므로 열매체순환펌프 모터(200)의 냉각이 용이하고, 부하감소로 전력소모가 적다.

제 3도는 제 1도에서 열매체가열탱크 부분만을 분리하여 부품의 조립구성과 특성을 표기한 정면절개단면 확대도이며, 전기히터(301)에서 발생되는 열은 모두다 100％ 열매체에 전달되도록 열매체가열탱크(300)는 완전 기밀상태로 조립되어 하부의 열매체 흡입연결구와 배출연결구로 순환배관이 연결된다. 열매체가열탱크(300)의 내부에는 열매체온도를 감지하는 온도센서(302)와 열매체가 누수 되어 수위가 낮아지는 것을 감지하는 수위센서(303)가 있고 센서에서 감지되는 신호를 받아서 전체시스템을 안전하게 운전하기 위해서 전자제어기(500)가 설치되어 있는데, 본 시스템의 제어기능이나 회로구성은 일반 온수기나 보일러에 비해 단순하고 간단한 구조이므로 설명을 생략하며, 이러한 전자제어기능은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본질적인 기술특성을 유지하면서 다양한 안전기능의 수정이 가능할 것이다.

제 4도는 제 1도에서 열매체순환 에젝터펌프 이용 온돌시스템을 구성하는데 펌프 용량을 2배로 증가시키는 에젝터배관 펌프의 원리를 응용한 것이다. 열매체순환펌프 모터(200)의 펌프토출배관(202)에는 1ℓ의 액체(열매체)를 토출하는데 에젝터파이프(400)의 또 다른 흡입관으로 1ℓ의 액체(열매체)를 흡입하여, 열매체순환펌프 모터(200)의 전체 용량을 2ℓ로 확장시킬 수 있는 에젝터 원리를 응용하므로 열매체순환펌프 모터(200)의 부하를 감소시켰다.

즉 소용량의 열매체순환펌프 모터(200)로 2배 용량의 열매체 난방수를 순환 시키는 에젝터원리로 배관계통을 구성함으로, 설치비와 소음, 진동을 줄이고 특히 고온으로 가열된 열매체 난방수가 1/2만 열매체순환펌프 모터(200)를 통과하게 됨으로 모터과열을 방지할 수 있으며, 냉각을 쉽게 할 수 있다.

한편 기존의 배관 설치방법으로 열매체순환펌프 모터(200)가 흡입/토출하는 열매체 난방수를 열매체가열탱크(300)에서 40 - 80˚C로 가열된 상태에서 펌핑을 하였을 때는 고온의 난방수가 증발하면서 기포가 발생하는 부작용에 의해 열매체순환펌프 모터(200)가 작동 할 때 불안정한 상태로 불규칙적인 소음 진동이 발생하였고, 가열된 난방수의 열로 인하여 전기모터의 냉각을 어렵게 하여 열매체순환펌프 모터(200)에 과열로 고장을 유발하고 모터의 절연체를 파괴하여 장치수명을 감소시키는 원인이 되고 있음을 발견하였다.

따라서 본 발명에서는 열매체순환펌프 모터(200)의 펌프흡입배관(201)을 매체출구[T] 연결구(104)에 결합시키고, 펌프토출배관(202)에 에젝터파이프(400)를 통해서 열매체가열탱크(300)로 결합시키는 구성으로 개선함으로서, 열매체순환펌프 모터(200)는 온돌배관패널(100)에서 난방열을 방출한 후에 온도가 낮아진 열매체를 흡입/토출 펌핑하기 때문에 상기에서 기포의 발생으로 불규칙적인 소음 진동이 발생하던 부작용을 제거할 수 있게 되었으며, 가열된 난방수의 열로 인하여 전기모터의 냉각작용을 어렵게 하였고 열매체순환펌프 모터(200)의 절연체를 파괴했던 문제점을 개선할 수 있게 되었다. 인체와 직접 접촉하는 온돌난방을 하는데 전열기 열을 바로 사용하지 않고, 열매체가열탱크(300)내의 전기히터(301)에서 발생되는 열을 매개체에 전달하기 위하여 규격화된 온돌배관패널(100)에 순환시켜 격실 바닥을 따뜻케 하는 공간난방을 함에 있어;

온돌배관패널(100)에 배관연결터미널(105)을 2군데 배치하여 난방순환배관(101)과 매체회수배관(102)이나 바이패스 배관으로 선택하여 온돌배관패널(100)과 여러 장의 다른 온돌배관패널(100)의 결합을 용이하게 하였고,

소 용량의 열매체순환펌프 모터(200)로 2배 용량의 난방수를 순환시키기 위해서 에젝터파이프(400)의 원리를 순환배관계통에 응용하였으며,

열매체순환펌프 모터(200)의 정상 운전시에 작동온도를 보다 낮게 유지하기 위하여 매체회수배관(102)에서 열을 방출하고 온도가 낮아진 열매체를 펌프흡입배관(201)으로 흡입하여 펌프토출배관(202)으로 토출하게 설치하며, 에젝터파이프(400)를 통해서 열매체가열탱크(300)로 공급하면서 연속으로 온돌배관패널(100)에 열매체 난방수를 순환하는 배관계통으로 열매체순환 에젝터펌프 이용 온돌시스템을 구성하게 된 것이다.

이상의 설명은 본 발명 사상에 대한 단편적인 예로 설명한 것에 불과하며, 본 발명에 속한 기술 분야에서 종사하는 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않은 범위에서 다양하게 수정 및 변형이 가능한 것으로서, 본 발명에 개시된 실시 예는 기술을 한정하기 위한 것이 아니라 기술을 설명하기 위한 것이다. 본 발명의 기술에 대한 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석 되어야 할 것이며,

그와 동등한 원리를 응용하는 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석 되어야 할 것이다.

본 발명은 습식공법으로 시공이 복잡하고 경비가 많이 들었던 한국전통의 온돌난방을 기능상의 장점을 그대로 살려서 현대건축에 적합토록 한 조립식 건식공법으로 개선하여 규격화된 상품으로 패키지화시킨 제품을 생산한다.

전자파, 자기파가 나오는 전기히터의 열을 인체와 바로 접촉토록 하지 않고, 열에너지를 효율적으로 이용하여 에너지를 절감 하면서도 급속난방이 이루어 질 수 있고, 설치의 용이성, 소음진동 고장원인 감소로 수명이 긴 제품으로, 상기의 배관패널을 이용하여 건축물의 구조에 제한받지 아니하고 일반인도 쉽게 시공할 수 있는 열매체순환 예젝터펌프 이용 온돌시스템을 제공한다.

Claims (1)

1. 폴리프로필렌소재를 벌집구조로 구성된 다공성 격실구조 패널을 규격품으로 절단하여 열매체순환배관을 삽입하고, 한쪽의 모서리 양쪽에 2개소의 배관 연결터미널을 배치하여 입구/ 출구 배관과 바이패스 배관연결을 선택할 수 있는 구조로 제작된 온돌배관패널로 온돌난방과 순환배관계통을 설치함에;

   열매체순환펌프 모터 - 열매체가열탱크 - 에젝터파이프를 열매체 배관으로 결합시켜 열매체순환배관을 구성하고 전자제어기를 적당한 위치에 고정하며, 온돌배관패널의 2개소에 연결구가 배치되어 있는 배관연결터미널에서,

   난방순환수배관은 난방 순환수배관으로 연결하여 난방입구[T]연결구에 결합하고, 매체회수배관은 매체회수배관으로 연결하여 매체출구[T]연결구에 결합하여, 열매체순환펌프 모터는 온돌배관패널에서 난방열을 방출한 후 온도가 낮아진 열매체를 펌핑하도록 연결시킨 열매체 순환배관계통으로 구성되며;

   열매체순환펌프 모터의 펌프토출배관에는 에젝터파이프가 설치되어 열매체순환펌프 모터가 순환시키는 열매체의 용량을 2배로 증가시킨 배관구성으로, 순환펌프의 용량을 크게 이용하고, 열매체순환펌프모터의 온도를 낮추어서 운전하는 배관을 특징으로 하는 열매체순환 에젝터펌프 이용 온돌시스템.

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