KR20020079251A - Ｐｃｍ을 이용한 축열식 온돌용 패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축열식 온돌용 패널구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 성형된 본체의 내부에 축열재로서 PCM을 충진한 열전도성이 있는 지지체를 적어도 하나 이상 매설한 축열수단과, 본체 상면은 발열체를 안착하기 위한 수납홈을 구비하고, 하면은 단열 및 흡음패드를 부착한 구조를 포함한다. 이러한 구성에 의한 본 발명의 온돌용 패널은 단시간내의 축열과 상당시간 동안 지속적으로 일정온도의 열을 방출하는 특성이 우수할 뿐만 아니라, 저렴한 심야전력을 이용할 수 있는 장점과 구조체의 전체 층고를 낮추어 시공 비용의 획기적인 절감이 가능함과 동시 상하로 전달되는 소음을 차단하는 방음 효과가 우수하다.

Description

ＰＣＭ을 이용한 축열식 온돌용 패널{Heat-accumulating Ondol Panel Using PCM}

본 발명은 축열식 온돌용 패널구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 성형된 본체의 내부에 축열재로서 PCM을 충진한 열전도성이 있는 지지체를 적어도 하나 이상 매설한 축열수단과, 본체 상면은 발열체를 안착하기 위한 수납홈을 구비하고, 하면은 단열 및 흡음패드를 부착한 구조를 포함하여 형성함으로써 단시간내의 축열과 상당시간 동안 지속적으로 일정온도의 열을 방출하는 특성이 우수할 뿐만 아니라, 저렴한 심야전력을 이용할 수 있는 효과가 우수하고, 시공두께를 50%이상 얇게 하여 건물 전체의 층고를 낮추어 획기적인 시공비용의 절감이 가능하며, 간편한 시공과 동시에, 방음효과가 있는 축열식 온돌용 패널구조에 관한 것이다.

종래의 온돌시스템으로는 전기 또는 온수를 이용한 시스템이 개시되어 있으며, 이중 전기온돌시스템은 두 종류로 구분되어지는데 주로 상가, 업소, 원룸 등에 사용되는 성형 아연도금강판의 내부에 발열전기선과 과열방지센서를 내장한 후 뒷면을 발포 폴리우레탄을 이용하여 단열하고 하면을 알루미늄포일로 마감한 형태의 것이 있고, 다른 하나로는 통상적으로 심야전기온돌이라 불리우며 주로 단독주택이나 상가의 난방에 사용되는 것으로 도 1에서와 같이 기저표면(10) 위에 압축 스티로폼과 아트론, 보온층을 보강한 하부단열층(11)을 두고, 그 상부에 축열층(12)으로 70∼80mm정도의 기포콘크리트를 타설하고, 중간부에 발열체(13)를 내장한 10mm의 유리관을 매설하고 그 상부에 보호덮게(14)를 덮은 후 40∼50mm 정도의 미장몰탈로 마감하여 방열층(15)을 형성한 시스템이 존재한다.

하지만 전자의 시스템은 두께가 15mm 정도로 매우 얇아 시공성이 우수한 장점이 있음에도 불구하고 축열기능이 없어 심야시간대의 저렴한 전기를 사용할 수 없고 난방시간대에는 연속적인 전기공급이 요구되어 에너지 소비가 과다한 문제점을 내포하고 있다.

또한 후자의 시스템은 축열을 위해 과다한 콘크리트를 타설해야 하고 총 시공높이가 230∼260mm 정도로 층고가 높아져 기존주택의 시공 시에는 거주공간의 높이가 낮아져 쾌적한 주거환경을 형성하는데 많은 문제점을 내포하고 있을 뿐만 아니라 콘크리트 양생기간이 길어 시공에 많은 시간이 소요된다.

온수를 이용한 온돌시스템의 경우 콘크리트 구조체 위에 두께 60∼70mm의 경량기포 콘크리트를 타설하고 18∼25일 정도 양생한 후 온수가 통과할 수 있는 직경 15mm정도의 PPC 또는 엑셀파이프를 매설한 후 두께 20∼24mm 정도의 고름몰탈로 양생한 후 다시 두께 24mm 정도의 미장몰탈로 마감하여 양생이 완료되면 그 위에 장판으로 마감하는 방법을 취하고 있다.

하지만 상기 경우에도 전체적인 구조물의 높이가 높아지는 문제가 발생하고 또한 구조체의 하중이 증대되어 더 많은 보강을 위한 시공비의 지출이 요구되어지는 근본적인 한계가 존재한다.

본 발명자는 상기와 같이 종래의 온돌 시스템이 지니는 한계에 대하여 이에대한 해결방안을 강구하여 오던 중 상변환 물질을 적용하여 잠열특성을 이용하면 축열을 위한 막대한 콘크리트의 타설량을 획기적으로 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 구조체의 높이를 낮출 수 있어 쾌적한 주거환경을 조성할 수 있고, 기존 주택이나 아파트의 상,하층 소음 문제를 해소할 수 있음을 발견하고서 본 발명을 완성하게 되었다.

이에 따라 본 발명의 목적은 단시간내의 축열과 상당시간 동안 지속적으로 일정온도의 열을 방출하는 특성이 우수한 온돌용 패널을 제공함에 있다.

도 1은 종래의 온돌시스템

도 2(a)는 본 발명에 의한 온돌용 패널의 사시도이고,

도 2(b)는 본 발명에 의한 온돌용 패널 단면도

도 3은 본 발명에 의한 온돌용 패널의 설치예

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 본체 2: 축열층

3: 지지체 4: 축열재

5: 발열체 6: 수납홈

7: 기능성 패드 8: 주입구

본 발명은 종래의 축열식 온돌용 패널구조의 축열특성을 개선하기 위한 수단으로서, 종래의 축열식 온돌용 패널구조 중에서 성형된 본체의 내부에 축열재로서 PCM을 충진한 열전도성이 있는 지지체를 적어도 하나 이상 매설한 축열수단과, 상기 본체 상면은 발열체를 안착하기 위한 수납홈을 구비하고, 하면은 단열 및 흡음패드를 부착한 구조를 포함한다.

상기 구성의 본 발명의 축열식 온돌용 패널구조는 소정의 상변화물질을 적용함으로써 단시간내의 축열과 상당시간 동안 지속적으로 일정온도의 열을 방출하는 특성이 우수할 뿐만 아니라, 시공두께를 50%이상 얇게 하여 건물 전체의 층고를 낮추어 획기적인 시공비용의 절감이 가능하고, 간편한 시공과 동시에, 저렴한 심야전력을 이용할 수 있도록 하는 것이 가능하다.

이하 본 발명의 내용을 도면을 통해 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 2(a)는 본 발명의 패널의 사시도이고, 도 2(b)는 A-A단면도를 나타낸다.

본체(1)의 내부는 축열층(2)으로서 발열체로부터 전달된 열을 저장하는 기능을 수행한다. 상기 축열층의 내부에는 소정방향으로 적어도 하나 이상의 지지체(3)가 설치되고, 상기 지지체의 내부에는 축열재로 PCM(4)이 충진된다.

상기 축열층(2)은 통상의 축열을 위한 재료로서 바람직하기로는 기포콘크리트층을 포함한다. 지지체(3)는 본체내부에 소정의 방향으로 설치되며, 요구하는 축열효과를 얻기 위한 소정의 개수로서 설치되어질 수 있다. 이러한 지지체의 설치방향 및 개수에 관한 것은 당업자의 수준에서 필요에 따라 선택하여 실시하면 족하다 할 것으로 본 발명의 권리범위를 제한하지는 아니한다. 다만 상기 지지체는 내부로 축열재의 주입이 가능하고 또한 내부로부터 축열재가 유출되지 아니하도록 소정의 주입구(8)를 구비하도록 함이 바람직하다.

또한 상기 지지체(3)는 외부 축열층(2)과 내부의 축열재(4)와의 열전달을 가능하게 하는 소정의 재질로서 구성된다. 이러한 재질로서는 열전달 특성이 있는 PVC, PE 등을 포함하는 플라스틱을 포함한다.

상기 축열재(4)는 좁은 온도범위에서도 잠열저장능력이 우수한 물질로서 바람직하기로는 파라핀 왁스, 무기수화염(Inorganic Hydrated salt)를 포함한다. 상기 축열재는 발열체(5)에 의한 열을 흡수하여 상변환과정을 통해 잠열의 형태로 열을 축적하게 된다. 이러한 축열재 중에서도 파라핀 왁스는 통상적으로 비열이 2.1KJ/Kg·K 이고, 용융엔탈피가 180∼250KJ/Kg으로서 열저장 능력에 있어 매우 우수함을 알 수 있다. 다만 열전도도면에서는 다소 불리한 면(0.18W/(mK))이 있긴 하지만 적용되는 파라핀 왁스의 표면적을 넓게 하면 이러한 한계는 극복할 수 있다. 따라서 열전도특성을 개선하기 위하여는 바람직하기로는 표면적인 넓은 그라뉼(granule), 파우더(powder), 페이스트(paste) 등의 형태로 적용함이 좋다.

또한 무기수화염은 통상적으로 액상의 형태로 존재하며 액상에서 고상으로, 고상에서 액상으로의 상변환을 일으키는 축열재이다. 상기 무기수화염은 잠열저장능력이 188KJ/Kg 이상 발휘하는 것이 가능하고, 또한 평균 열 전도율 면에서도 0.82W/mK 정도를 발휘함이 가능하다.

상기 파라핀왁스 및 무기수화염은 지지체내에 충진시 체적변화가 크지는 아니하나 약간의 여분을 두고 충진하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 형태의 축열재는 소정의 형태로 시판되는 것을 구입하여 원료로 이용하는 것으로 충분하다.

또한 상기와 같은 특성 이외에도 상기 파라핀 왁스와 무기수화염은 환경친화적이며, 화학적으로 다른 물질과 불활성이고, 부식에 강한 특성을 지니고 있어 매우 적합하다.

본 발명의 온돌용 패널 본체(1) 상면은 발열체(5)를 안착하기 위한 소정형상의 수납홈(6)이 구비된다. 발열체(5)는 통상적으로 사용되는 전열선, 히타선 또는 온수파이프를 포함한다. 상기 발열체를 안착시키기 위한 수납홈(6)은 복수의 패널 상호간에 연통되어 상기 발열체를 위한 설치라인을 형성하게 된다. 따라서 시공자의 입장에서는 시공 시 축열식 온돌용 패널을 기저 표면 위에 설치하면서 상기 수납홈(6)을 연결하는 방식으로 발열체 안착을 위한 라인을 완성하게 되고, 상기 형성된 라인상에 발열체를 안착하고 그 위에 통상의 방법으로 마감재로 마감함으로써 용이하게 시공할 수 있다.

도 3은 상기 본 발명의 온돌용 패널을 적용하여 기전표면에 시공한 실시 예로서, 수납 홈상에 발열체(5)가 안착되고 그 상면에 소정의 마감재(9)로 마감한 형태를 잘 보여주고 있다.

또한 기저면에 부착되는 하면층은 단열 및 흡음특성이 있는 기능성 패드(7)를 포함한다. 상기 단열 및 흡음특성이 우수한 패드의 재질로는 가교폴리에틸렌 폼, 폴리스티렌, 연질우레탄, 발포알루미늄, 미네랄 울 등이 있으며, 이들 기능성패드는 패널전체에 축적된 열을 하부 기저면으로 방출하는 것을 방지하며, 아래층 천정쪽으로 소음이나 충격이 전해지는 것이나, 아래층의 충격이나 소음이 전해오는 것을 차단할 수 있다.

본 발명은 이상 살핀 바와 같이 잠열을 이용한 축열특성이 우수하므로 가격이 저렴한 심야전기를 이용하는 것으로도 효율적인 열관리가 가능한 장점이 있다

본 발명의 축열식 온돌용 패널구조에 의하면 소정의 상변화물질을 적용함으로써 단시간내의 축열과 상당시간 동안 지속적으로 일정온도의 열을 방출하는 특성이 우수할 뿐만 아니라, 저렴한 심야전력을 이용할 수 있으며, 건물 전체의 층고를 낮추어 획기적인 시공비용의 절감이 가능하고, 간편한 시공과 동시에, 상하로 전달되는 소음을 차단하는 우수한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 보온층과 방열층을 구비하는 상면층과 발열체가 매설된 축열층 및 하부 단열층을 포함하는 축열식 온돌용 패널구조에 있어서,

   본체(1)의 내부에 축열재로서 PCM(4)을 충진한 열전도성이 있는 지지체(3)를 적어도 하나 이상 매설한 축열수단과, 상기 본체 상면은 발열체를 안착하기 위한 수납홈(6)을 구비하고, 하면은 단열 및 흡음을 위한 기능성패드(7)를 부착한 구조를 포함함을 특징으로 하는 축열식 온돌용 패널
2. 제 1항에 있어서, 상기 발열체는 전열선, 히타선 및 온수파이프에서 선택된 적어도 1종을 포함함을 특징으로 하는 축열식 온돌용 패널