KR200339260Y1 - 열전도를 향상시킨 방열패널을 이용한 난방시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 조립식 패널을 이용한 난방 시스템에 관한 것으로, 상, 하부 패널 사이에 온수 파이프를 손쉽게 밀착 설치할 수 있도록 양 패널에 원형의 홈을 형성하며, 상부 패널은 열전도도가 높은 열가소성 수지(일례: CoolPolymer사의 D5108)를 이용하거나, 이와 동일한 열전도도를 갖도록 일반 플라스틱 수지에 열전도도가 높은 금속격자를 삽입하여, 상부 방열패널의 방열능력(열효율)을 향상시킨 상부 방열 패널, 온수 파이프, 하부 배관 패널로 구성된 조립식 난방시스템을 제공한다.

본 고안은 하부 패널을 빠르고 용이하게 시공하고, 각 하부 패널에 파인 반원형 홈에 온수 파이프를 설치하여, 기존의 습식공법과 같이 용이하게 배관하며, 습식공법과 달리 공기를 단축할 수 있도록 한 간단한 건식공법으로 동일한 형태의 반원형 홈을 갖는 상부 패널을 덮고, 바닥 마감재를 상부 패널 위에 시공하는 조립식 난방 시스템으로, 기존의 온수 파이프를 사용하므로 파이프에 대한 누수, 내압성능, 내구성에 대한 우려가 없고, 용이하게 시공할 수 있는 조립식 난방 시스템을 제공한다.

Description

열전도를 향상시킨 방열패널을 이용한 난방시스템{Heating System Using the Enhanced Thermally Conductive Plastic Panel}

본 고안은 조립식 난방 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상, 하부 패널과 그 중간에 온수 파이프를 시공하는 구조로서, 기존의 온수 파이프를 사용하므로 파이프에 대한 누수, 내압성능, 내구성에 대한 우려가 없고, 용이하게 시공할 수 있으며, 열전도를 개선한 조립식 난방 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 주거용 건축물의 난방 시스템으로는 콘크리트 슬라브 상부에 온수 파이프가 배치되고, 그 위에 시멘트 모르타르가 타설되는 구조로, 매몰된 온수 파이프에 온수를 공급하는 난방구조가 대분분이다.

그러나, 이와 같은 습식공법은 모르타르 시공시간이 길고, 보수가 어려운 단점이 있으며, 이러한 단점을 보완하기 위한 건식방식의 난방시스템이 도입되고 있다. 이러한 난방 시스템은 온수 파이프를 설치할 수 있도록 홈이 형성되어 있는 배관패널과 상부 방열판을 설치하는 구조로, 시멘트 모르타르가 불필요하고 건식공법으로 시공하는 것으로, 시공이 용이하고 빠르며 보수가 간편한 장점이 있다.

기 출원된 대한민국 실용신안등록 제279315호에 개시된 난방 시스템은 합성수지재를 프레스 압출하여 배관패널을 성형하되, 가로 또는 세로 어느 한 방향에 평행하게 온수 파이프의 직경을 수용할 수 있는 규격의 띠형으로 형성된 돌출부재가 있고 양 끝단부에 온수 파이프를 U턴시킬 수 있도록 원호형 배관 안내홈을 교호로 형성한 특징을 지니고 있다(도 6 참조).

그러나, 상기의 건식 난방 시스템은 일반 합성수지재를 사용하므로 열전도도가 매우 낮으며, 배관시에 핀형의 돌출부재 사이에 온수 파이프를 설치하고 그 위에 방열판을 설치하는 방식이므로 파이프가 방열판과 접촉하지 않는 상태로 존재하여 열전달이 잘 이루어지지 않는 단점이 있다.

본 고안은 이러한 종래의 조립식 난방 시스템의 단점을 해결하기 위한 것으로서, 본 고안의 목적은 상부 패널에 열전도도가 높은 엔지니어링 플라스틱을 사용하거나, 일반 플라스틱의 열전도도를 향상시키기 위하여 열전도가 높은 금속격자를 사용하여 열전달이 잘 이루어지도록 함으로써, 선발열에 의하여 발생하는 온수 파이프 배관 사이에 온도차를 최소로 줄이고, 온수 파이프에서 방열되는 열이 선발열 형태지만 실제 효과는 면발열 효과를 낼 수 있도록 하며, 쾌속난방할 수 있도록 상부 방열 패널의 성능을 향상시키며, 난방 시스템의 제작 및 시공을 용이하게 하고, 시공시 완전 건식공법을 사용하여 공기단축과 유지보수를 용이하게 만든 조립식 난방 시스템을 제공하는 것이다.

도 1은 본 고안의 상, 하부 패널 평면도,

도 2는 본 고안의 상, 하부 패널 단면도,

도 3은 본 고안의 상, 하부 패널 조립도,

도 4는 본 고안에 따른 난방 패널의 파이프 배치도,

도 5는 본 고안의 다른 실시예에 따라 상부 패널에 금속격자가 삽입된 난방 패널의 단면도,

도 6은 종래 난방 패널의 분해사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 상부 패널

11: 금속격자판

20: 하부 패널

10a, 20a: 상, 하부 패널의 수직 배관 안내홈

10b, 20b: 상, 하부 패널의 수평 배관 안내홈

10c, 20c: 상, 하부 패널의 곡선형 배관 안내홈

10d, 20d: 상, 하부 패널의 곡선형 배관 안내홈

10e, 20e: 상, 하부 패널의 반원형 배관 안내홈

HP: 온수 파이프

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 일면에 난방용 배관을 수용하는 배관 안내홈이 각각 형성된 상부 및 하부 패널로 이루어진 조립식 난방용 패널에 있어서, 상기 상부 패널이 1.0 W/mK 이상의 열전도도를 갖는 열전도성 플라스틱 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 조립식 난방용 패널을 제공한다.

또한, 본 고안은 일면에 난방용 배관을 수용하는 배관 안내홈이 각각 형성된 상부 및 하부 패널로 이루어진 난방용 패널에 있어서, 상기 상부 패널에 적어도 하나의 수평판과 다수의 수직판으로 이루어진 금속 격자판이 삽입된 것을 특징으로 하는 조립식 난방용 패널을 제공한다.

본 고안에 따른 조립식 난방용 패널은 열전도 효율이 극대화되도록 배관 안내홈이 난방용 배관의 직경에 맞도록 형성되어 난방용 배관과 상하부 패널간 밀착구조를 갖는 것이 바람직하다.

본 고안에서 금속 격자판으로 사용 가능한 금속은 열전도성이 높아 플라스틱 수지에 삽입하여 제작하였을 때, 상부 방열패널의 열전도도가 1.0 W/mK 이상의 물성을 갖도록 하는 것으로, 예를 들면 알루미늄(Al)이나 구리(Cu)와 같은 열전도성이 우수한 금속이다.

본 고안은 상부 패널로서 가공성이 좋은 열전도도가 높은 플라스틱(열전도성 플라스틱)을 사용하거나 플라스틱 소재에 금속격자를 삽입하여 열전도도를 높여 상부 방열 패널의 열전달 성능을 향상시킨 것이다.

기존의 플라스틱 소재는 상온(300K)에서 대개 0.5 W/mK 이하의 열전도도를 갖는다. 대표적인 PVC(Polyvinylchloride)는 0.092 W/mK, PE(Polyethylene)은 0.33 W/mK 및 PP(Polypropylene)은 0.17 W/mK의 매우 낮은 열전도도를 갖는 반면에, 습식공법에서 사용하는 모르타르의 경우는 대략 1.3 내지 1.4 W/mK로서, 일반적인 플라스틱 소재보다도 3배 이상 높은 열전도도를 갖는다. 그러나, 습식공법으로 사용하는 모르타르의 경우는 모르타르의 양생시간이 길어 시공시간이 늘어나 공기를 단축하기 어려운 단점이 있다.

모르타르 이상의 열전도를 갖는 수지로는 일례로 든 Coolpolymer사의 D와 E 시리즈가 있으며, D2502는 열전도율이 1.5 W/mK로 모르타르보다 약간 높으며, D5108(10 W/mK)는 일반 플라스틱 소재보다 20배에서 100배 이상의 열전도도를 갖으며, 이 플라스틱의 경우는 사출성형(injection molding)이 가능한 고분자이다.

또한, 이러한 플라스틱 소재의 대안으로 인써트 사출이나 molding을 이용하여 일반 플라스틱 소재에 금속격자를 삽입하여 열전도성 수지와 동등한 효과를 낼 수 있는 상부 방열 패널을 구성할 수 있다.

따라서, 본 고안에서는 상부 방열 패널의 소재로 성형성이 좋은 플라스틱 소재를 사용하거나, 열전도성이 높은 금속격자를 삽입하여 대략 1.4 W/mK의 모르타르의 열전도도보다 높은 방열패널을 제작함으로써, 기존의 습식공법 또는 종래의 기술 이상의 열효율을 갖으면서도 습식공법이 갖는 시공시간 단축의 어려움 및 유지보수의 곤란함을 해소하고, 종래의 기술이 갖는 제작상의 불편함을 해소하면서 용이한 성형과 유지보수가 가능하도록 한 조립식 난방시스템을 제공한다.

반대로, 흔히 스티로폼이라 불리는 폴리스틸렌 폼은 0.032 kcal/mh℃ (0.037 W/mK)의 낮은 열전도도를 갖는다. 또 다른 소재로는 경질 우레탄 폼으로 열전도도가 0.023 kcal/mh℃ (0.027 W/mK)이다.

이러한 소재를 하부패널의 소재로 사용하여 가공이 용이하면서도 단열효과를 높일 수 있으며, 상부 패널은 높은 열전도도를 가지므로 열 흐름을 쉽게 하여 방열효과를 높여 난방효율을 높이고 쾌속 난방이 가능하게 하며, 더불어 온수 파이프의 선발열을 면발열과 같은 효과를 갖도록 하는 동시에, 하부패널의 높은 단열성은 열손실을 최소로 하여 난방시스템의 에너지 절약을 가능하게 한다.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 고안의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 상부 패널(10)과 하부 패널(20)의 평면도로서, 양 패널에는 온수 파이프를 설치하기 위한 반원형 단면의 배관 안내홈(10a~10e, 20a~20e)이 각각 동일한 패턴으로 대칭되게 형성되어 있으며, 상하부 패널(10, 20)의 상호 연결을 위한 별도의 부재는 필요없다. 온수 파이프의 다양한 배치를 도모하기 위해서, 상기 배관 안내홈은 상하부 패널(10, 20) 각각에 대하여 수직(10a, 20a), 수평(10b, 20b), 곡선형(10c, 20c, 10d, 20d) 및 반원형(10e, 20e)의 조합으로 형성되어 있다.

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 상부 방열 패널(10)과 하부 배관 패널(20)의 단면도로서, 상부 패널(10)에는 열전도성 플라스틱을 사용하고 하부 패널(20)은 단열성이 높은 소재로 구성한다.

도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 상부 패널(10)과 하부 패널(20)의 조립 단면도로서, 본 고안에 따른 조립식 난방 시스템의 상부 패널(10)과 하부 패널(20)에 단면이 반원형인 홈(10a, 20a)을 갖도록 성형하여 온수 파이프를 두 패널이 반씩 공유하여 조립하도록 구성한다.

도 4는 본 고안에 따른 난방 패널을 다수개 연결한 후 온수 파이프(HP)를 배치한 일례로서, 하부 패널(20)을 콘크리트 바닥 슬래브에 깔고, 각 하부 패널(20)에 형성된 반원형 배관 안내홈에 온수 파이프(HP)를 설치한 후, 상부 패널(10)을 하부 패널(20)과 동일한 형태로 덮어 시공한다. 온수 파이프를 기존의 습식공법과 동일한 방식으로 일체로 설치하기 때문에 시공이 간단하고, 양 끝단만 보일러의 급수, 환수관에 연결하므로 누수의 염려가 없다. 모든 난방 시스템의 시공이 완료된 후에는 바닥재로 마감하면 모든 시공이 끝난다. 또한, 조립식이므로 보수가 필요한 경우에 보수를 요하는 곳의 패널만 교체할 수 있다.

도 5는 상부 패널(10)의 열전도도를 향상시키기 위하여 일반 플라스틱 소재에 열전도가 높은 금속 격자판(11)(Pure Al의 경우에는 300K에서 237 W/mK)을 삽입하는 구조의 일례로서, 다수의 수직방향의 금속판은 방바닥으로 열을 방출하는 기능을 하고, 수평방향의 금속판은 각 수직방향의 금속판에 열을 전달하는 기능을 한다. 이러한 구성으로 온수 파이프 간의 온도차를 줄이는 효과와 상부 패널(10)의 열흐름을 용이하게 하며, 또한 금속 격자판(11)은 플라스틱 수지의 강도를 증대시키는 효과를 갖는다.

도 6은 종래 난방 패널의 분해사시도로서, 프레스 압출가공만으로 제작하기 힘들고, 압출 후 온수 파이프를 U턴시킬 수 있도록 원호형 안내홈을 성형하기 위하여 2차 가공이 필요하므로 생산성이 떨어질 뿐만 아니라 추가적인 가공비가 소요되며, 온수 파이프 설치를 위한 띠형의 돌출부재는 핀 형태이므로 시공시에 작업자의 부주위에 의한 충격에 약하여 휘어지기 쉬우며, 배관패널 위에 설치하는 온돌판을 연결하기 위하여 추가적인 연결부재를 필요로 하며, 그로 인하여 시공시 작업수가늘어나는 단점이 있음을 알 수 있다.

또한, 온수 파이프가 배관패널과 상부 플레이트 사이에 삽입되어 있는 구조로, 상부 플레이트와 밀착 접촉되어 있지 않고 떨어져 있어 접촉 열전달이 이루어지지 않는다.

상기와 같이, 본 고안은 일반 플라스틱보다 20배 이상 높은 열전도성 플라스틱 수지를 사용하거나 그와 동등한 효과를 갖는 금속격자 구조를 갖도록 구성하여 상부 방열 패널의 방열능력을 향상시키고, 온수 파이프와 상하부 패널간 밀착구조를 갖도록 하여 접촉에 의한 열전도가 잘 이루어지도록 구성하여 선발열에 의하여 발생하는 온수 파이프 사이의 온도차를 줄이고 온수 파이프의 선발열을 면발열과 같은 효과로 발휘하도록 할 수 있다. 또한, 가공이 용이하므로 가공비가 적게 들고, 시공시 완전 건식방식으로 공기단축이 가능하다.

Claims (5)

1. 일면에 난방용 배관을 수용하는 배관 안내홈이 각각 형성된 상부 및 하부 패널로 이루어진 조립식 난방용 패널에 있어서,

   상기 상부 패널이 1.0 W/mK 이상의 열전도도를 갖는 열전도성 플라스틱 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 조립식 난방용 패널.
2. 제 1항에 있어서, 배관 안내홈이 난방용 배관의 직경에 맞도록 형성되어 난방용 배관과 상하부 패널간 밀착구조를 갖는 것을 특징으로 하는 조립식 난방용 패널.
3. 일면에 난방용 배관을 수용하는 배관 안내홈이 각각 형성된 상부 및 하부 패널로 이루어진 난방용 패널에 있어서,

   상기 상부 패널에 적어도 하나의 수평판과 다수의 수직판으로 이루어진 금속 격자판이 삽입된 것을 특징으로 하는 조립식 난방용 패널.
4. 제 3항에 있어서, 배관 안내홈이 난방용 배관의 직경에 맞도록 형성되어 난방용 배관과 상하부 패널간 밀착구조를 갖는 것을 특징으로 하는 조립식 난방용 패널.
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 금속은 열전도성이 높아 플라스틱 수지에 삽입하여 제작하였을 때, 상부 방열패널의 열전도도가 1.0 W/mK 이상의 물성을 갖는 것을 특징으로 하는 조립식 난방용 패널.