KR101099215B1 - 온돌구조의 난방시스템 및 이를 이용한 온수의 가열방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 온돌구조에 있어서 필수적 핵심 구성부분인 구들장의 사용을 배제하여 구들장의 확보 및 내구성 열화에 의한 파손 등에 따른 제반 문제를 해결하고 또한 시공이 보다 용이한 온돌구조의 난방시스템 및 이를 이용한 온수의 가열방법에 관한 것으로, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 온돌구조의 난방시스템은 재래식 아궁이, 벽난로 또는 화덕과 같은 발열 장소와, 방바닥 하부에 형성된 온돌구조의 난방수단 및 상기 방바닥의 하부의 난방수단으로부터 연기를 외부로 배출하는 굴뚝으로 구성되는 온돌구조의 난방시스템에 있어서, 상기 시스템의 난방수단은 난방대상 방바닥에 일정한 지름의 강관을 설치하고 그 주위에 일정한 크기의 자연석을 채운 후 상부를 평탄하게 마감처리하여 형성되고, 상기 강관의 일단은 상기 발열 장소의 열과 연기가 배출되는 배출구와 연결되고, 타단은 상기 굴뚝에 연결됨을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 온돌 구조 난방시스템은 구들장의 사용을 배제하고 일정한 형상의 강관과 자연석을 사용하므로 파손의 염려가 없어 반영구적으로 사용할 수 있을 뿐 아니라, 방바닥에 균열이 생겨도 열기나 연기가 누출되지 않고 종래의 구들장 방식에 비하여 더 장시간 축열이 가능한 이점이 있을 뿐 아니라, 또한 도심의 주택에서도 벽난로 등에 의해 연결사용이 가능하여 실용성이 높으며, 열효율을 증가하므로 사용되는 화목을 절감할 수 있어 난방비가 현저하게 절감될 수 있고, 주변에 흔한 크기의 자연석을 사용하므로 시설재료의 확보가 용이하여 시공이 간편하다.

온돌, 구들장, 난방시스템, 온수, 자연석.

Description

온돌구조의 난방시스템 및 이를 이용한 온수의 가열방법{Heating system of ondol structure and a method for heating a water}

본 발명은 온돌구조의 난방시스템 및 이를 이용한 온수의 가열방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 종래의 온돌구조에 있어서 필수적 핵심 구성부분인 구들장의 사용을 배제하여 구들장의 확보 및 내구성 열화에 의한 파손 등에 따른 제반 문제를 해결하고 또한 시공이 보다 용이한 온돌구조의 난방시스템 및 이를 이용한 온수의 가열방법에 관한 것이다.

일반적으로, 우리나라의 주거문화로 선조들이 옛날부터 전통적으로 사용하면서 전수되어오고 있는 가옥의 난방방법으로 구들장을 이용한 온돌 난방 방식이 주로 선호되고 있다. 이러한 우리나라의 전통적인 구들을 이용한 온돌 난방 방식은 아궁이에서 불을 때면 그 열이 구들장을 가열하고 축열시킨 후 그 축열된 구들장의 열에 의해 방바닥이 일정시간 동안 적정온도로 유지되는 축열식 난방시스템이라 할 수 있는데, 이러한 온돌 구조의 난방방식은 그 우수한 이점이 속속 밝혀지고 있어, 도시화와 더불어 사라졌던 것이 근년에 들어서면서 건강에 유익한 온돌 황토방 등으로 인기가 꾸준하게 늘어나고 있는 실정이다.

또한, 한편으로는 공업화 등에 따라 삶의 수준이 향상되면서 시골의 주택에서도 일반적으로 기름 보일러를 사용하는 것이 보편적인 일이 되었으며, 이에 따라 화목을 하는 일이 거의 없어 국토의 야산에는 잡목들이 너무 우거져 길이 아니면 접근하기조차 쉽지 않아 화재가 발생하여도 진화하기 어렵다는 문제가 있을 정도여서 잡목을 화목으로 이용하기가 용이할 뿐 아니라, 산림청 등에서도 육림의 경제성 등의 목적으로 간벌한 나무가 많이 발생하여 이를 구입하여 사용할 수 있으므로, 현재는 나무가 가장 싼 연료로서 이용될 수 있다는 이점이 있다.

그런데, 상기한 종래의 온돌 구조의 난방시스템은 자세하게는 재래식 아궁이, 벽난로 또는 화덕과 같은 발열 장소와, 상기 발열 장소에서 화목 등을 연소시켜 발생된 열기 및 연기가 이동하는 통로로 방바닥을 가열하는 역할을 하는 구들장에 의해 형성된 고래와 상기 고래로부터 연기를 외부로 배출하는 굴뚝으로 구성되는데, 상기 고래를 형성하고 열을 축열하여 방바닥을 따뜻하게 하기 위해서는 필수적으로 구들장이라고 하는 얇고 평평한 돌을 필요로 하고, 이러한 구들장을 사용하여 방바닥을 난방하므로 열에 의해 가열된 구들장이 열을 장시간 유지하므로 난방지속 시간이 길다는 장점은 있으나, 구들장으로 사용할 수 있는 돌을 구하기가 쉽지 않을 뿐 아니라, 구들장은 온도변화를 심하게 받을 뿐 아니라 외부의 충격도 자주 받으므로 내구성이 약하여 시간이 경과함에 따라 구들장이 깨어지는 경우가 다반사여서 이들 틈으로 열기나 연기가 새어나오는 문제점이 발생하기도 한다.

따라서, 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 변형된 온돌구조가 제안되었는데, 예를 들어 대한민국 특허출원 제2005-0099540호는 "조립식 온돌블럭"이라 는 명칭으로 "기존의 돌로 된 구들장과 구들장을 받치는 동시에 불이 지나가는 통로역할을 하는 고래의 두둑을 쌓는데 쓰이는 벽돌 등을, 조립식 블럭으로 단일화하여 제공함으로써 누구나 쉽게 조립하여 시공할 수 있도록 한 것으로, 그 재질이 돌이나 시멘트가 아닌, 건강에 좋은 황토 등의 흙으로 된 블럭(Block)으로, 통상의 벽돌처럼 압축, 성형한 후, 다시 고온으로 소성(燒成)하여 건조한 것으로서 견고성과 축열, 보온성이 뛰어난 온돌 블럭"을 개시하고 있으며, 대한민국 특허출원 제2006-0115196호의 "구들장 마감재"는 "사각프레임의 측면에는 연결부와 연결홈부가 형성되며 중심부에는 끼움홈부가 형성된 패널과; 상기 패널의 끼움홈부에 연결되도록 길이 방향으로 상측에는 끼움돌기가 형성되며 하부에는 하부가 개방된 반원이 형성되고 양측면에는 일정한 간격으로 다수의 돌기가 형성된 연결프레임과; 상기 연결프레임의 삽입결합되도록 길이방향으로 형성된 프레임의 상부가 개방된 "U"자형 배관홈이 형성하되 배관홈과 연장선에는 단턱부가 형성되고 상기 단턱부에 따라 가이드홈이 형성되며 상기 개방된 프레임의 중심내측면에는 연결프레임의 돌기가 끼워 결합할 수 있도록 삽입공과 걸림돌기가 일정한 간격으로 형성된 배관연결부와;상기 배관홈에 냉온파이프가 삽입되어 이루어진 것을 특징으로 하는 냉온열파이프가 구비된 구들장마감재"를 개시하고 있다.

그러나, 상기한 종래의 온돌 구조의 난방시스템에 사용되는 구들장의 개량 발명들은 상기 종래의 구들장에 관련된 문제점을 용이하게 해결하는 이점은 있으나 그 제조가 용이하지 않고 제조원가가 비싸다는 단점이 있어 실용적이지 않다.

본 발명의 목적은 온돌구조의 난방시스템에 있어서 종래의 구들장의 확보 및 내구성 열화에 의한 파손 등에 따른 제반 문제점을 해결하고 또한 시공이 보다 용이한 온돌구조의 난방시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 온돌 구조의 난방시스템을 이용한 온수의 가열방법을 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 온돌구조의 난방시스템은;

재래식 아궁이, 벽난로 또는 화덕과 같은 발열 장소와, 방바닥 하부에 형성된 온돌구조의 난방수단 및 상기 방바닥의 하부의 난방수단으로부터 연기를 외부로 배출하는 굴뚝으로 구성되는 온돌구조의 난방시스템에 있어서,

상기 시스템의 난방수단은 난방대상 방바닥에 일정한 지름의 강관을 설치하고 그 주위에 일정한 크기의 자연석을 채운 후 상부를 평탄하게 마감처리하여 형성되고, 상기 강관의 일단은 상기 발열 장소의 열과 연기가 배출되는 배출구와 연결되고, 타단은 상기 굴뚝에 연결됨을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 발열장소에서 열기 및 연기가 배출되는 배출구와 강관은 소정의 형상으로 된 연결관으로 연결되어 발생된 열기 및 연기를 소통시킴을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 강관의 지름은 20 내지 30cm임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 강관 주위에 매립되는 자연석은 그 지름이 15 내지 20cm임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 강관이 설치되는 갯 수는 난방되는 방의 면적에 비례하지만 바람직하기로는 강관과의 사이가 강관 지름의 5 내지 10배 이격되도록 함을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 온돌구조의 난방시스템을 이용한 온수의 가열방법은;

재래식 아궁이, 벽난로 또는 화덕과 같은 발열 장소와, 방바닥 하부에 형성된 온돌구조의 난방수단 및 상기 방바닥의 하부의 난방수단으로부터 연기를 외부로 배출하는 굴뚝으로 구성되는 온돌구조의 난방시스템으로,

상기 시스템의 난방수단이 난방대상 방바닥에 일정한 지름의 강관을 설치하고 그 주위에 일정한 크기의 자연석을 채운 후 상부를 평탄하게 마감처리하여 형성되고, 상기 강관의 일단은 상기 발열 장소의 열과 연기가 배출되는 배출구와 연결되고, 타단은 상기 굴뚝에 연결되며,

여기서, 보일러의 유출구로부터 신장하는 온수용 파이프를 상기 강관에 일정한 횟수로 감아 설치하고 그 타단이 상기 보일러의 유입구로 연결되도록 하여, 불기가 강관을 통과하는 동안 보일러의 난방수를 가열함을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 온돌 구조 난방시스템은 구들장의 사용을 배제하고 일정한 형상의 강관과 자연석을 사용하므로 파손의 염려가 없어 반영구적 으로 사용할 수 있을 뿐 아니라, 방바닥에 균열이 생겨도 열기나 연기가 누출되지 않고 종래의 구들장 방식에 비하여 더 장시간 축열이 가능한 이점이 있을 뿐 아니라, 또한 도심의 주택에서도 벽난로 등에 의해 연결사용이 가능하여 실용성이 높으며, 열효율을 증가하므로 사용되는 화목을 절감할 수 있어 난방비가 현저하게 절감될 수 있고, 주변에 흔한 크기의 자연석을 사용하므로 시설재료의 확보가 용이하여 시공이 간편하다.

또한, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 온돌구조의 난방시스템을 이용한 온수의 가열방법은 강관 주위에 금속관을 설치하여 이 관으로 물을 순환시킴으로서, 온수를 얻을 수 있고, 이를 다른 방의 보일러용 순환 온수 또는 기타 온수로 사용할 수 있어, 열을 더욱 효율적으로 이용할 수 있는 방법을 제공한다.

더욱이, 본 발명의 온돌구조 난방시스템은 이미 기존에 통상적인 구조의 보일러가 설치된 가옥에 있어서도 방 한 칸만을 간단하게 수리하여 설치하여 사용하므로 보일러의 사용을 회피할 수 있으므로 연료비를 대폭 절감할 수 있을 뿐 아니라 온돌구조의 난방시스템에 의한 온돌방은 상부가 황토로 마감처리되어 황토 찜질방의 효과를 얻을 수 있어 건강에 도움을 주는 효과를 가진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 첨부도면을 참고로 하여 보다 자세하게 설명하지만, 본 발명의 범주가 여기에 한정되는 것이 아님은 물론이다.

도 1은 본 발명에 따른 온돌구조의 난방시스템의 구성을 개략적으로 도시한 개략 구성도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.

상술한 바와 같이 종래의 우리나라 고유의 난방시스템인 온돌구조는 방바닥 밑에 형성된 얇은 구들장이 발열 장소(1)에서 발생된 불길 및 연기로부터 열을 직접 받아 이 열을 축열하고, 또한 상기 구들장은 열의 보유력이 우수하여 장시간 열기를 제공할 수 있어 방바닥이 일정 시간 동안 적정한 온도를 유지할 수 있도록 하는 효과를 제공하는 장점이 있었으며, 본 발명에서는 이러한 장점을 그대로 계수한 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 온돌구조의 난방시스템은 재래식 아궁이, 벽난로 또는 화덕과 같은 발열 장소(1)와, 방바닥(B) 하부에 형성된 온돌구조의 난방수단 및 상기 방바닥의 하부의 난방수단으로부터 연기를 외부로 배출하는 굴뚝(4)으로 구성된다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 온돌구조의 시스템을 구성하는 상기 난방수단은 난방대상 방바닥(B)의 하부에 설치되는 일정한 지름의 강관(3)과, 그 주위에 채워지는 일정한 크기의 자연석(8)과, 평탄하게 마감처리되는 상부미장(6)으로 구성된다.

또한, 상기 강관(3)의 일단은 상기 발열 장소(1)의 열과 연기가 배출되는 배출구(11)와 연결관(2)에 의해 연결되고, 타단은 상기 굴뚝(4)에 연결된다.

본 발명에 따른 온돌구조의 난방시스템에서는 지름이 약 20 내지 30cm인 강관(3)을 사용하는 것이 바람직하다. 지름이 20cm 미만이면 열의 효율적인 이동이 저해되어 발열장소(1)에서 발생된 열이 효율적으로 이용되지 않고 낭비되어 바람직하지 않고, 반대로 30cm을 초과하면 제조비용이 상승하고 시공 방바닥이 높아지는 단점이 있어 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 온돌구조의 난방시스템에서 사용되는 축열기능을 갖는 자연석(8)은 지름 약 20cm 이하의 자연석 돌덩어리를 사용하는 것이 바람직한데, 20cm를 넘으면 시공상의 불편함 뿐 아니라 효과적인 축열을 하지 못하여 바람직하지 않다. 특히, 지름이 25cm 이상인 돌을 사용하였을 경우 열효율성이 20cm 이하인 돌을 사용한 경우에 비하여 30% 이상 저하하는 것으로 나타났다. 상기 자연석(8)은 시공의 편리성 및 열효율에 의존하여 변화될 수 있으나, 바람직하기로는 지름이 15 내지 20cm인 것을 사용하는 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 강관(3)의 주위, 즉 아래ㆍ위ㆍ옆에는 축열용 자연석(8)이 채워지고, 그 상부는 황토로 평탄하게 미장마감(6)된다. 또한, 벽면(7)은 황토 벽돌을 포함하는 통상적인 벽돌을 이용하여 형성된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 온돌구조의 난방시스템의 구성을 개략적으로 도시한 개략 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 온돌 구조의 난방시스템에 의한 열을 효율적으로 이용하기 위한 방법으로, 보일러(9)의 유출구로부터 신장하는 온수용 파이프(10)를 상기 강관(3)에 일정한 횟수로 감아 설치하고 그 타단이 상기 보일러(9)의 유입구로 연결되도록 하여, 불기가 강관(3)을 통과하는 동안 보일러(9)의 난방수를 데우고 나머지 열기는 자연석(8)을 가열하는데 사용하므로, 열을 보다 효율적으로 이용할 수 있게 한다. 자세하게는, 강관(3)에 감긴 파이프(10)를 통해 온수 탱크(도시 생략)에 뜨거운 물을 채우거나, 보일러의 순환수로 사용하여 다른 방들을 따뜻하게 하는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 따르면, 상기 온수용 파이프(10)를 상기 강관(3)에 감는 횟수는 강관(3)과 온수용 파이프(10)의 용적 및 열 이용 목적에 의존하여 변할 수 있으며, 바람직하기로는 강관(3) 용적:온수용 파이프(10) 용적이 10:1 내지 10:3으로 되도록 한다.

이와 같이 하여 본 발명의 난방시스템은 방바닥 아래를 지나도록 위치된 강관(3)을 통하여 발열장소에서의 생성된 열이 상기 강관(3) 주위의 자연석(8)에 효율적으로 전달되며, 또한 이 자연석(8)은 흡수한 열을 장시간 축열이 가능하여 황토방을 오랜 시간 동안 따뜻하게 유지할 수 있을 뿐 아니라, 상기 온수용 파이프(10)를 이용하여 다른 방의 난방이 가능하게 설계될 수 있다.

본 발명에서는 상술한 바와 같이, 불과 연기가 강관(3)을 지나면서 강관(3)의 주위에 지름이 약 20cm 이하인 자연석(8) 돌덩어리를 달구는 원리를 이용하기 때문에 방바닥(B)에 균열이 생겨도 열기 및 연기의 방으로 누출되는 일이 없어, 방바닥을 황토만으로 간단하게 마감처리 할 수 있으므로, 황토의 유익한 기능에 의해 본 발명의 난방시스템 이용자의 건강증진에 유익한 남녀노소 누구나 선호하는 황토방을 용이하게 제공할 수 있다.

또한, 상기와 같이 본 발명에서 사용하는 자연석은 특정한 규격의 것을 요하는 것이 아니라 일반적으로 산야에 흩어져 있는 통상적인 사이즈의 것을 사용할 수 있으므로 원료의 공급이 용이하여 전국 어디서라도 용이하게 시공할 수 있다.

더욱이, 현재 일반적으로 사용되는 통상적인 벽난로는 축열 기능이 없이 거실 외벽에 설치되어 에너지가 낭비되는 단점이 있지만, 본 발명에서는 난방 벽난로 를 외벽이 아닌 방쪽으로 설치하므로 난로 연통처럼 강관으로 불기를 보내 벽난로 효과와 축열과 온돌 구조의 난방시스템을 설치할 수 있는 장점이 생긴다.

상기와 같이 본 발명의 온돌구조의 난방시스템은 그 구조상 한번 시공으로 하자가 발생할 일이 거의 없어 반영구적으로 보수 없이 사용할 수 있는 난방시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 온돌구조의 난방시스템의 구성을 개략적으로 도시한 개략 구성도이고,

도 2는 도 1의 A-A선 단면도이고,

도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 온돌구조의 난방시스템의 구성을 개략적으로 도시한 개략 구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 보호의 설명

1 --- 발열 장소 2 --- 연결관

3 --- 강관 4 --- 굴뚝

6 --- 마감면 7 --- 벽

8 --- 자연석 9 --- 보일러

10 --- 온수용 파이프 11 --- 배출구

B --- 방바닥

Claims (6)

1. 재래식 아궁이, 벽난로 또는 화덕과 같은 발열장소와, 방바닥 하부에 형성된 온돌구조의 난방수단 및 상기 방바닥의 하부의 난방수단으로 부터 연기를 외부로 배출하는 굴뚝으로 구성되는 온돌구조의 난방시스템에 있어서,

   상기 발열장소로 부터 굴뚝사이에는 직경이 20~30cm인 강관이 방바닥을 가로 지르도록 직선 배치되고, 상기 강관의 주위, 즉 상,하,좌,우에는 자연석이 고르게 배치되어지되, 상기 자연석은 간극에 의한 적절한 열전달 효과가 얻어질 수 있도록 지름이 15~20cm정도인 자연석이 사용되고, 상기 자연석의 상부에는 황토로 평탄하게 마감처리되고 그 주위의 벽에는 황토벽돌이 에워싸여져 있는 것을 특징으로 하는 온돌구조의 난방시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서, 상기 강관이 설치되는 갯 수는 강관과의 사이가 강관 지름의 5 내지 10배 이격되도록 함을 특징으로 하는 온돌구조의 난방시스템.
6. 삭제

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