KR100835231B1 - 단열재 및 이를 이용한 바닥 난방 시스템 - Google Patents

단열재 및 이를 이용한 바닥 난방 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 단열재 및 이를 이용한 바닥 난방 시스템에 관한 것으로서, 상측에 설치되는 방열체를 수용하며 방열체의 반경 보다 더 큰 곡률 반경을 갖는 배관홈이 형성되는 판상형의 단열체와, 단열체 위에서 적어도 상기 배관홈을 같은 곡률 반경으로 덮으며 상기 방열체로부터 복사된 열을 반사시키는 열 반사 시트를 포함한다.
단열재, 방열체, 배관홈, 열 반사 시트.

Description

단열재 및 이를 이용한 바닥 난방 시스템{HEAT INSULATOR AND FLOOR HEATING SYSTEM USING THE SAME}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 바닥 난방 시스템을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라서 본 측단면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 본 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단열재의 배관홈을 도시한 단면도이다.
도5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 바닥 난방 시스템의 부분 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 바닥 난방 시스템이 부분 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 바닥 난방 시스템의 부분 측단면도이다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 바닥 난방 시스템의 부분 측단면도이다.
본 발명은 단열재 및 이를 이용한 바닥 난방 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방열체로부 전달된 열이 복사되며 손실되는 것을 최소화하여 난방에 필요한 상부 방열량을 최대 확보할 수 있도록 하는 단열재 및 이를 이용한 바닥 난방 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 주택은 인간이 주거할 수 있도록 인간 생활에 적절한 환경을 제공하며, 이를 위하여 냉방 또는 난방 시스템을 구비하게 된다.
바닥 난방 시스템은 저렴한 연료비를 들이고도 신속하게 난방을 할 수 있고, 이 난방 상태를 장시간 동안 추가 연료의 사용 없이 유지할 수 있는 높은 축열 기능을 가질 필요가 있다.
이처럼 난방 시스템을 적용하는 바닥 시스템에는, 난방 시스템이 콘크리트 슬라브에 직접 시공되는 통상의 바닥 시스템(이하, 단일 바닥 구조라 함)과, 난방 시스템이 콘크리트 슬라브에 뜬 상태로 시공되는 뜬 바닥 시스템(floating floor system, 이하, 이중 바닥 구조라 함)이 있다.
그리고, 바닥 난방 시스템을 시공하는 공법으로는 콘크리트 슬라브 상에 모르타르를 이용하여 방열체를 직접 매립하는 습식 공법과, 콘크리트 슬라브 상에 단열재를 놓고 이 단열재에 방열체를 결합하는 건식 공법 등이 있다.
그러나, 종래 바닥 난방 시스템은 대부분 콘크리트 슬라브 위에 가설된 단열체 위에 방열체인 온수 파이프를 가설하고, 온수 파이프로부터 공급된 열량의 대부분은 열 전도성 시트를 매개로 전달되는 전도열을 이용해 바닥 난방을 수행하였다.
이때, 열 전도성 시트를 통해 전달되는 전도열은 상측 바닥면으로 전달되어 바닥 난방을 수행할 뿐만 아니라 상측 바닥면 이외의 다른 부분으로 열을 전달하여 열의 손실을 초래하였다.
또한, 열 전도성 시트 하부에 깔리는 단열재는 하부로 전달되는 열의 손실을 방지할 수는 있으나, 방열체로부터 복사되는 복사열의 손실을 방지할 수는 없는 문 제점을 갖는다.
본 발명은 상기한 바와 같은 필요에 의하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 단열재에 방열체를 가설할 수 있는 배관홈을 형성하되, 배관홈은 방열체로부터 전달된 대부분의 복사열을 열 반사 시트로 반사시켜 난방 효율을 향상시키도록 하는 바닥 난방 시스템을 제공하는데 있다.
또한, 열 반사 시트를 벽면과 접하는 측면에 수직 연장시켜 복사 및 전도에 의해 벽면으로 손실되는 열을 방지하여 난방 효율을 향상시키도록 하는 바닥 난방 시스템을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 단열재는 상측에 설치되는 방열체를 수용하며, 방열체의 반경 보다 더 큰 곡률 반경을 갖는 배관홈이 형성되는 판상형의 단열체와, 단열체 위에서 적어도 배관홈을 같은 곡률 반경으로 덮으며 방열체로부터 복사된 열을 반사시키는 열 반사 시트를 포함한다.
여기서, 배관홈은 열 반사 시트가 방열체로부터 복사된 열을 상부 마감재 쪽으로 반사할 수 있는 곡률 반경을 갖는다. 배관홈은 방열체와 길이 방향을 따라 선접촉하는 곡률 반경을 갖는다.
또한, 배관홈은 방열체가 내접하는 제1 홈부, 및 제1 홈부와 연통되며 방열체와의 사이에 공간을 갖는 제2 홈부를 포함할 수 있다. 제2 홈부는 제1 홈부보다 더 큰 곡률 반경을 갖는다. 또한, 제2 홈부는 상기 제1 홈부로부터 적어도 하나 이상의 경사각을 가지고 굴절되며 열 반사 가능하게 확대될 수 있다.
본 발명의 바닥 난방 시스템은 콘크리트 슬라브 위에 설치되는 단열재와, 단열재에 설치되며 난방수가 순환하는 파이프 형상의 방열체, 및 방열체 및 단열재 위에 배치되는 상부 마감재를 포함하며, 단열재는 방열체를 수용하며, 방열체의 반경 보다 더 큰 곡률 반경을 갖는 배관홈이 상측에 형성되는 판상형의 단열체와, 단열체 위에서 적어도 배관홈을 같은 곡률 반경으로 덮으며 상기 방열체로부터 복사된 열을 반사시키는 열 반사 시트를 포함한다.
또 다른 본 발명의 바닥 난방 시스템은 콘크리트 슬라브 상에 설치되는 지지대와, 지지대 상에 설치되어, 지지대를 조작함으로써 콘크리트 슬라브 바닥으로부터 소정 높이의 뜬 상태를 유지하는 상판과, 상판 위에 설치되는 단열재와, 단열재에 설치되며 난방수가 순환하는 파이프 형상의 방열체 및, 방열체 및 단열재 상에 구비되는 상부 마감재를 포함하고, 단열재는 방열체를 수용하며, 방열체의 반경 보다 더 큰 곡률 반경을 갖는 배관홈이 형성되는 판상형의 단열체와, 단열체 위에서 적어도 상기 배관홈을 동일 곡률로 덮으며 상기 방열체로부터 복사된 열을 반사시키는 열 반사 시트를 포함한다.
열 반사 시트는 구리 또는 알루미늄 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 열 반사 시트는 단열재의 위를 모두 덮도록 연결될 수 있다. 열 반사 시트는 상기 벽면과 접하는 측면에 수직 연장되는 측면 시트를 더 구비될 수 있다. 측면 시트는 상부 마감재와 같은 높이로 형성될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열 반사형 바닥 난방 시스템을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 바닥 난방 시스템을 도시한 사시도이고, 도 2는 도1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라서 본 측단면도이다.
이들 도면을 참조하여 설명하면, 본 실시예의 바닥 난방 시스템은 콘크리트 슬라브(10) 바닥 위에 직접 시공되는 통상의 바닥 시스템(이하 단일 바닥 구조라 함)을 예시하고 있으며, 단열재(20), 방열체(30), 및 상부 마감재(50)를 포함한다.
단일 바닥 구조에서 단열재(20)는 방열체(30)로부터 전달되는 열의 불필요한 소비를 방지하기 위하여 콘크리트 슬라브(10) 바닥 위에 설치된다. 콘크리트 슬라브(10) 바닥은 일례로써 공동주택에서 상층의 바닥으로써 하층의 천장으로써 공유되면서 층을 구획할 수 있다.
방열체(30)는 파이프 형상, 일례로써 엑셀 파이프로 형성되고, 그 내부 공간을 따라 고온의 난방수를 순환시켜 난방에 필요한 열을 공급한다. 이 방열체(30)는 단열재(20)의 길이 방향(도면의 y 방향)을 따라 설치된다.
여기서, 방열체(30)는 습식 공법 또는 건식 공법으로 콘크리트 슬라브(10)에 설치될 수 있다. 습식 공법의 경우, 상기 단열재(20)는 방열체(30)를 매립하는 콘크리트 모르타르로 형성될 수 있다. 건식 공법의 경우, 단열재(20)는 방열체(30)를 조립할 수 있는 구조로 형성된다. 따라서 도2는 습식 공법과 건식 공법 양자를 모두 나타낼 있다.
상부 마감재(50)는, 단열재(20)의 배관홈(22)을 따라 방열체(30)를 조립하고, 이 방열체(30)와 단열재(20) 위에 판 형상으로 구비되며, 종 방향(도면의 y방 향)과 횡 방향(도면의 x방향)으로 연속적으로 나란하게 배치된다.
그리고, 바닥재(60)는 상부 마감재들(50) 위에 펼쳐져 실내 공간의 바닥을 형성하게 된다. 실질적으로 재실자의 활동은 이 바닥재(60) 위에서 이루어진다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 본 평면도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단열재의 배관홈을 도시한 단면도이다.
이 도면을 참조하여 설명하면, 단열재(20)는 상측에 설치되는 방열체(30)를 수용하는 배관홈(22)이 형성되는 판상형의 단열체(21)와, 이 단열체(21) 위에서 적어도 배관홈(22)을 같은 곡률 반경으로 덮으며 방열체(30)로부터 복사된 열을 반사시키는 열 반사 시트(25)를 포함한다.
배관홈(22)은 방열체(30)로부터 공급된 대부분을 열을 복사 형태로 공급하여 난방을 수행하도록 방열체(30)의 반경(α)보다 더 큰 곡률 반경(ρ)을 갖도록 요홈지게 형성된다.
그리고, 배관홈(22)의 내주면에는 방열체(30)로부터 공급되는 복사열을 반사시켜 단열체(21)의 상측으로 전달하기 위한 열 반사 시트(25)가 구비된다.
열 반사 시트(25)는 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al)과 같은 열 전도성 금속 필름(film)으로 형성되며, 방열체(30)로부터 공급되는 복사열을 반사시킬 수 있도록 대략 1.0㎛이하의 표면 거칠기를 갖는 것이 바람직하다.
열 반사 시트(25)의 곡률 반경은 배관홈(22)의 곡률 반경에 따라 결정된다. 따라서, 배관홈(22)의 곡률 반경(ρ)은 열 반사 시트(25)가 방열체(30)로부터 복사된 열을 단열재(20)의 상측으로 모두 반사할 수 있는 곡률 반경을 갖는 것이 바람 직하다.
또한, 배관홈(22)의 곡률 반경(ρ)은 방열체(30)가 열 반사 시트(25)와 접하며 전도에 의해 손실될 수 있는 열을 최소화하도록 방열체(40)가 가설되는 길이 방향(도면에서 y 방향)을 따라 열 반사 시트(25)와 선접촉하도록 형성하는 것이 바람직하다.
본 실시예에서 단열재(20)는 열 반사 시트(25)가 단열체(21) 위를 모두 덮도록 형성되는 것을 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니면 단열체(21)의 배관홈(22) 및 그 주위를 부분적으로 형성할 수 있음을 모두 포함한다.
이와 같은 구성을 갖는 바닥 난방 시스템은 방열체(30)를 통해 공급되어 열 반사 시트(25)를 매개로 반사되는 대부분의 복사열과, 열 반사 시트(25)를 매개로 전도되는 나머지 전도열에 의해 난방이 이루어진다.
방열체(30)로부터 배관홈(22) 내부 공간으로 복사된 열은 배관홈(22) 내주면을 감싸는 열 반사 시트(25)에 의해 상부 마감재(50)쪽으로 반사되어 복사열에 의한 바닥 난방을 수행하게 된다.
아울러, 방열체(30)와 길이 방향을 따라 선접촉하며 열 반사 시트(25)로 전도된 나머지 열은 단열체(21)에 의해 열손실이 최소화된 상태로 열 반사 시트(25)를 따라 상부 마감재(50)쪽으로 전달되어 전도에 의한 바닥 난방을 수행하게 된다.
따라서, 방열체(30)로부터 공급된 열 중, 전도에 의해 외부로 손실되는 열을 최소화하고, 복사에 의한 열 전달 효율을 향상시킴으로써 바닥 난방 효율을 향상시킬 수 있도록 한다.
이하 본 발명의 다른 실시예들에 따른 바닥 난방 시스템을 첨부한 도면을 참조하여 설명하고, 전술된 제1 실시예와 동일 및 상당한 부분은 같은 참조부호를 사용하고 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 바닥 난방 시스템의 부분 측단면도이다.
도 5를 참조하여 설명하면, 본 실시예의 바닥 난방 시스템에 사용되는 단열재(120)는 열 반사 시트(125)가 벽면(15)과 접하는 측면에 수직 연장되는 측면 시트(127)가 더 구비된다. 측면 시트(127)는 상부 마감재(40)와 같은 높이로 형성하는 것이 바람직하다.
따라서, 방열체(30)로부터 공급된 열이 복사 및 전도되어 벽면(15)을 통해 손실되는 것을 방지할 수 있도록 하여, 난방 효율을 향상시킬 수 있도록 한다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 바닥 난방 시스템이 부분 측단면도이다.
도 6를 참조하여 설명하면, 본 실시예의 바닥 난방 시스템은 단열재(220)의 배관홈(222)이 방열체(30)가 내접하는 제1 홈부(223)와, 제1 홈부(223)와 연통되며 방열체(30)와의 사이에 공간을 갖는 제2 홈부(224)로 구성된다. 여기서, 제2 홈부(224)는 제1 홈부(223)보다 더 큰 곡률 반경을 갖는 것이 보다 바람직하다.
또한, 제1 홈부(223)는 전술한 바와 같이 제1 홈부(223)를 덮는 열 반사형 전도시트(225)가 방열체(30)의 길이 방향을 따라 선접촉하는 곡률 반경을 갖도록 형성되는 것도 바람직하다.
따라서, 배관홈(222)의 제1 홈부(223)는 방열체(30)와 접하면 열 반사 시트(225)를 따라 전도되는 전도열에 의해 바닥 난방을 수행하도록 하고, 배관홈(222) 의 제2 홈부(224)는 방열체로부터 공급되는 복사열을 방사하고, 반사된 복사열에 의해 바닥 난방을 수행하도록 한다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 바닥 난방 시스템의 부분 측단면도이다.
도 7을 참조하여 설명하면, 본 실시예의 바닥 난방 시스템에 사용되는 단열재(320)는 전술된 제3 실시에의 단열재(220)와 마찬가지로 배관홈(322)이 방열체(30)가 접하는 제1 홈부(323)와, 제1 홈부(323)와 연통되며 방열체(30)와의 사이에 공간을 갖는 제2 홈부(324)로 이루어지되, 제2 홈부(324)는 방열체(30)와 동일 반경을 갖는 제1 홈부(323)로부터 적어도 하나 이상의 경사각을 가지고 굴절되며 폭이 확대되는 형태로 이루어진다.
따라서, 제2 홈부(234)를 감싸는 열 반사 시트(325)의 경사각를 조절하여 방열체(30)로부터 복사된 열이 반사되는 위치를 조절하여, 복사된 열을 보다 균일하게 분산시키거나 또는 어느 한 곳에 집중시켜 보다 효과적으로 난방을 수행할 수 있도록 한다.
전술된 제1 내지 제4 실시예는 단일 바닥 구조를 갖는 바닥 난방 시스템을 적용하고 있다. 그러나, 본 발명의 바닥 난방 시스템은 뜬 바닥 구조(이하, 이중 바닥 구조라 함)를 가지는 바닥 시스템에 적용될 수 있다. 이하에서는 이중 바닥 구조에 대하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 바닥 난방 시스템의 부분 측단면도이다.
도 8를 참조하여 설명하면, 본 실시예의 바닥 난방 시스템은 이중 바닥 구조를 형성하기 위하여, 지지대(70)와 상판(60)을 더 구비하고 있다. 이중 바닥 구조 는 콘크리트 슬라브(10)와 상판(60) 사이에 공기층을 형성하므로 통상의 바닥 구조에 비하여 단열 및 층간 소음을 차단하는데 효과적이다.
지지대(70)는 콘크리트 슬라브(10) 상에 설치되고, 높이 조절 가능한 구조로 형성된다. 이 지지대(70)는 일례로써, 암 나사를 형성하는 지지판(71)과, 이 지지판(71)에 나사 결합되는 볼트(72)로 형성될 수 있다. 이 경우, 지지대(70)의 상방에서 볼트(72)를 회전 조작함으로써 지지판(71)의 높이를 조절하게 된다.
상판(60)은 지지대(70) 상에 구비되어 바닥 시스템의 다른 구성 요소들이 설치될 수 있는 자리를 형성한다. 지지대(70)는 상판(60)을 안정적으로 지지할 수 있도록 하나의 상판(60)에 대하여 다수로 구비된다. 또한 지지대(70)는 인접하는 상판들(60)을 같이 지지할 수 있도록 상판들(60) 연결부에 구비된다.
본 실시예의 바닥 난방 시스템은 이중 바닥 시스템의 상판(60) 위에 제1 실시예에서 예시한 단열재(20), 방열체(30), 상부 마감재(40) 및 바닥재(60)이 구비되는 것을 예시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 이중 바닥 구조의 상판 위에 제2, 제3, 및 제4 실시예에서 예시한 바닥 난방 시스템을 모두 적용할 수 있음은 당연하다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 바닥재 및 이를 이용한 바닥 난방 시스템은 단열재에 방열체를 가설할 수 있는 배관홈을 형성하되, 배관홈은 방열체로부터 전달된 대부분의 복사열을 열 반사 시트로 반사시켜 난방 효율을 향상시키는 효과를 갖는다.
또한, 열 반사 시트를 벽면과 접하는 측면에 측면 시트를 수직 연장시켜 복사 및 전도에 의해 벽면으로 손실되는 열을 방지하여 난방 효율을 향상시키는 효과를 갖는다.

Claims (16)

  1. 상측에 설치되는 방열체를 수용하며, 상기 방열체의 반경 보다 더 큰 곡률 반경을 갖는 배관홈이 형성되는 판상형의 단열체; 및
    상기 단열체 위에서 적어도 상기 배관홈의 내면에 부착되면서 상기 방열체로부터 복사된 열을 반사시키는 열 반사 시트;포함하고,
    상기 배관홈은 상기 열 반사 시트가 상기 방열체로부터 복사된 열을 상기 단열체의 반대로 쪽으로 반사하는 곡률 반경을 갖는 단열재.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배관홈은,
    상기 열 반사 시트가 상기 방열체와 길이 방향을 따라 선접촉하도록 곡률 반경을 갖는 단열재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배관홈은,
    상기 방열체와 접하는 제1 홈부, 및
    상기 제1 홈부와 연통되며 상기 방열체와의 사이에 공간을 갖는 제2 홈부를 포함하는 단열재.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 홈부는 상기 제1 홈부 보다 더 큰 곡률 반경을 갖는 단열재.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 홈부는 상기 제1 홈부로부터 적어도 하나 이상의 경사각을 가지고 굴절되며 폭이 확대되는 단열재.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열 반사 시트는,
    구리 또는 알루미늄 필름 중 어느 하나로 이루어지는 단열재.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 열 반사 시트는,
    상기 단열재의 위를 모두 덮도록 형성되는 단열재.
  9. 콘크리트 슬라브 위에 설치되는 단열재,
    상기 단열재에 설치되며 난방수가 순환하는 파이프 형상의 방열체, 및
    상기 방열체 및 상기 단열재 위에 배치되는 상부 마감재를 포함하며,
    상기 단열재는 청구항 1, 3 내지 8 중 어느 한 항에 기재된 단열재인 바닥 난방 시스템.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 열 반사 시트는,
    상기 벽면과 접하는 측면에 수직 연장되는 측면 시트를 더 구비되는 바닥 난방 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 측면 시트는,
    상기 상부 마감재와 같은 높이로 형성되는 바닥 난방 시스템.
  13. 콘크리트 슬라브 상에 설치되는 지지대;
    상기 지지대 상에 설치되어, 상기 지지대를 조작함으로써 상기 콘크리트 슬라브 바닥으로부터 소정 높이의 뜬 상태를 유지하는 상판;
    상기 상판 위에 설치되는 단열재;
    상기 단열재에 설치되며 난방수가 순환하는 파이프 형상의 방열체; 및
    상기 방열체 및 단열재 상에 구비되는 상부 마감재를 포함하고,
    상기 단열재는 청구항 1, 3 내지 8 중 어느 한 항에 기재된 단열재인 바닥 난방 시스템.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서,
    상기 열 반사 시트는,
    상기 벽면과 접하는 측면에 수직 연장되는 측면 시트를 더 구비되는 바닥 난방 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 측면 시트는,
    상기 상부 마감재와 같은 높이로 형성되는 바닥 난방 시스템.
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