KR20040083021A - 축열식 온수 난방시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축열식 온수 난방시스템에 관한 것으로, 온수관(30)을 상하 이중배관 구조로 형성함과 아울러 상기 온수관(30)이 매설되는 자갈층(14)을 원형 그대로 보존함으로써 높은 축열효과에 의해 난방효율을 향상시킬 수 있고, 바닥충격음의 차음효율을 향상시키며 과열난방이 되는 것을 방지하여 난방비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 온수관(30)의 배관작업이 쉬워 난방공사를 적은 일손으로 신속하게 행할 수 있는 축열식 온수 난방시스템을 제공한다.

Description

축열식 온수 난방시스템{regenerative heating system using hot water}

본 발명은 축열식 온수 난방시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온수관을 상하 이중배관 구조로 형성함과 아울러 상기 온수관이 매설되는 자갈층을 원형 그대로 보존함으로써 높은 축열효과에 의해 난방효율을 향상시킬 수 있고, 바닥충격음의 차음효율을 향상시키며 과열난방이 되는 것을 방지하여 난방비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 온수관의 배관작업이 쉬워 난방공사를 적은 일손으로 신속하게 행할 수 있는 축열식 온수 난방시스템에 관한 것이다.

온수 난방시스템은 온수보일러에 의해 가열된 물이 가옥 내부의 바닥에 설치되는 온수관을 경유하도록 하여 열을 바닥에 전달함으로써 가옥의 내부를 난방하도록 되어 있다.

이러한 온수 난방시스템은 현재 국내에서 시공되는 단독주택 및 아파트 등에 사용되는 난방방식으로 세계적으로도 거의 예가 없는 독특한 형식을 취하고 있다.

이와 같이 온수를 이용한 바닥 난방시스템의 구성은 열원을 방열하는 온수관을 중심으로 온수관에서 발산되는 열을 효과적으로 난방에 이용하기 위한 기능을 갖는 여러 가지 재료로 구성되어진다.

이러한 기능들을 효과적으로 만족시키기 위하여 각 구성층이 갖는 기능에 알맞은 재료를 사용하여 온돌층을 구성해야 할 것이다. 그러나 현재 일반적으로 시공되고 있는 온수 난방시스템의 경우 여러 가지 문제점을 발생시키고 있어 이로 인한 난방효율의 저하와 비효율적인 에너지의 사용이라는 문제에까지 접근하게 된다.

그리고, 종래에는 온수관을 바닥에 단층으로만 배열하기 때문에 난방효율이떨어질 뿐만 아니라 난방시 배관직상부와 배관중앙부 사이의 온도편차가 크게 발생하여 거주자에게 열적불쾌감을 유발하여 되며, 온수관의 현열만을 이용한 난방을 수행하기 때문에 온수보일러의 작동을 중지하여 온수공급을 중단할 경우 난방지속시간이 짧은 문제점이 있었다.

또한, 상기 온수관을 지그재그로 배열할 때 온수파이프를 가는 철사에 의하여 철망에 결속하기 때문에 균일한 피치로 배열하기가 힘들어 방바닥 등을 골고루 따뜻하게 하는 것이 어렵고 배관작업시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 온수공급관을 상하 이중배관 구조로 배열하여 난방효율을 높이고 난방시 배관직상부와 배관중앙부 사이의 온도편차를 줄여 거주자에게 열적쾌적감을 제공하며 온수공급을 중단할 경우에도 높은 축열효과로 인해 난방지속시간이 길어지게 할 뿐만 아니라 설정온도를 유지하기 위한 온수보일러의 작동을 줄일 수 있도록 하는 축열식 온수 난방시스템을 제공하는데 있다.

더 나아가 상층바닥에서 하층바닥으로 소음 및 바닥충격음이 전달되는 것을 방지하고 난방효율을 극대화하여 난방비를 절감할 수 있으며 온수관의 배관작업이 쉬워 난방공사를 적은 일손으로 신속하게 행할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 축열식 온수 난방시스템의 일부를 절개하여 도시한 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 온수관 설치구조를 설명하기 위한 사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 온수보일러 10 : 바닥슬래브

12 : 단열층 14 : 자갈층

16 : 분리막 18 : 시멘트 모르터층

20 : 습기배출관 30 : 온수관

40 : 소음 및 진동차폐재 50 : 배관틀

52 : 지지대 54 : 삽입홀

60 : 수온감지밸브

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 온수보일러에 의해 가열된 온수가 가옥 내부의 바닥에 설치되는 온수관을 경유하도록 하여 가옥의 내부를 난방하도록 하는 온수 난방시스템에 있어서, 상기 가옥의 바닥기초가 되는 콘크리트 바닥슬래브의 상부에 구비되는 단열층과, 상기 단열층의 상부에 구비되며 그 내부에 상기 온수관이 상하 이중배관 구조로 설치되는 자갈층과, 상기 자갈층의 상부면에 위치되는 분리막과, 상기 분리막의 상부에 구비되어 바닥을 마감하는 시멘트 모르터층을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 축열식 온수 난방시스템을 제공한다.

그리고, 상기 자갈층 내부에 생성되는 습기를 외부로 배출하기 위한 복수의 습기배출관이 자갈층 내부에서 외측으로 연장 설치되는 것과, 상기 단열층과 자갈층의 둘레 주변부를 따라 소음 및 진동차폐재가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 온수관의 온수복귀측 부분 일측에는 복귀온수의 온도에 따라 복귀온수량을 조절하는 수온감지밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 축열식 온수 난방시스템의 일부를 절개하여 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 온수관 설치구조를 설명하기 위한 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 축열식 온수 난방시스템은 바닥기초가 되는 콘크리트 바닥슬래브(10) 상부에 타설되는 단열층(12)과, 상기단열층(12)의 상부에 타설되는 자갈층(14)과, 상기 자갈층(14)의 상부면에 구비되는 분리막(16)과, 상기 분리막(16)의 상부에 타설되는 시멘트 모르터층(18)으로 이루어지며, 상기 자갈층(14)의 내부에 온수관(30)이 상하 이중배관 구조로 설치됨과 아울러 습기배출을 위한 습기배출관(20)이 설치된 구조를 갖는다.

먼저, 상기 단열층(12)은 스티로폼이나 폴리우레탄 등과 같은 재료를 이용해 콘크리트 바닥슬래브(10) 상부에 일정두께로 형성된다.

그리고, 상기 단열층(12)의 상부에는 온수보일러와 연결되어 가열된 온수가 지날 수 있도록 된 온수관(30)이 설치되고, 상기 설치된 온수관(30)을 자갈이 덮으면서 자갈층(14)을 형성하게 된다.

상기 자갈층(14)을 이루는 자갈은 난방시스템의 축열효과를 극대화하기 위해 사용되는 재료로서 천연적으로 채취된 새 자갈이 이용될 수도 있으나 천연자원의 고갈과 수급의 문제성을 고려하여 건물폐기물에서 얻어지는 폐 자갈을 재활용하여 사용하는 것이 가능하다.

이와 같은 자갈층(14)은 그 외부형상이 불규칙한 다수개의 자갈이 모여 형성되므로 그 사이사이에 많은 빈 공간부를 형성하게 되며, 이러한 빈 공간부에는 공기가 잔류하게 되므로 난방시와 비난방시의 온도편차에 따라 비난방철인 하절기에는 자갈층(14)에 습기가 발생하게 된다.

그러므로, 상기 자갈층(14) 내부에 생성되는 습기를 외부로 배출하기 위하여 복수의 습기배출관(20)을 자갈층(14)의 내부에서 외측으로 연장 설치하게 되며, 상기 습기배출관(20)은 자갈층(14)의 측부를 통해 외측으로 돌출되도록 한다.

그리고, 상기 자갈층(14)의 상부에는 천이나 비닐재료를 이용해 분리막(16)을 설치하고, 그 상부에 계속해서 바닥마감을 위한 시멘트 모르터층(18)을 형성하게 된다.

상기 분리막(16)은 상기 시멘트 모르터층(18)과 자갈층(14)이 섞이는 것을 차단하여 자갈층(14)이 시멘트화되는 것을 방지하게 된다.

또한, 아파트와 같은 공동주택의 상층바닥에서 하층바닥으로 소음 및 바닥충격음이 전달되는 것을 방지하기 위해 상기 단열층(12)과 자갈층(14)의 둘레 주변부를 따라 벽면과 접촉되는 부위에는 소음 및 진동차폐재(40)가 설치된다.

상기 소음 및 진동차폐재(40)로는 천연고무, 합성고무, 합성수지, 또는 발포고무 등을 원료로 하여 만들어진 판성의 기성재, 혹은 폐타이어의 칩을 접착제 등의 결합재와 혼합하여 만은 판상의 기성재가 사용될 수 있다.

그러므로, 바닥마감을 위한 시멘트 모르터층(18)은 상기 소음 및 진동차폐재(40)도 동시에 덮으면서 형성되게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 축열식 온수 난방시스템에 있어서 상기 자갈층(14)내에 구비되는 온수관(30)의 설치구조를 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 온수관(30)은 자갈층(14) 내에서 상하 이중배관 구조를 갖도록 설치되는데, 온수보일러(1)에 연결되어 가열된 온수가 지나게 되는 온수관의 온수공급측 부분(30a)은 자갈층(14)의 상부쪽에 지그재그 형태로 배열되고, 상기 온수공급측 부분(30a)에 이어지면서 온수보일러(1) 측으로 온수가 복귀되도록 하는 온수관의 온수복귀측 부분(30b)은 온수공급측 부분(30a)의하부쪽에 지그재그 형태로 배열된다.

이때, 온수보일러(1)를 기준으로 볼 때 상기 온수관의 온수공급측 부분(30a)이 진행되는 방향과 온수복귀측 부분(30b)이 진행되는 방향은 서로 반대를 이루게 된다.

또한, 평면상에서 보면 온수관의 온수공급측 부분(30a)과 온수복귀측 부분(30b)은 서로 중첩되지 않도록 엇갈리면서 설치되게 된다.

본 발명의 설명에서, 상기 온수관의 온수공급측 부분(30a)과 온수복귀측 부분(30b)은 그 구간 및 길이가 일정하게 정해지는 것은 아니며, 단지 설명의 이해를 돕기 위해 상하 이중배관 구조를 갖는 온수관(30) 중, 상부쪽에 배열되면서 온수보일러(1)에서 가열된 온수가 흐를 수 있도록 된 구간을 온수공급측 부분(30a), 그리고 상기 온수공급측 부분(30a)의 하부쪽에 배열되면서 온수공급측 부분(30a)을 통과한 온수가 계속해서 흐르면서 온수보일러(1) 측으로 복귀될 수 있도록 하는 구간을 편의상 온수복귀측 부분(30b)으로 개재하였다.

즉, 온수관(30)을 설치하고자 하는 바닥의 면적에 따라 본 발명의 온수공급측 부분(30a)과 온수복귀측 부분(30b)의 길이는 가변적이게 된다.

한편, 이와 같은 온수관(30)은 배관틀(50)에 의해 고정 지지됨으로써 설치 및 배관작업이 보다 용이하게 되는바, 본 발명의 일실시예에 따른 배관틀(50)은 직육면체로 이루어지고, 상면에는 온수관(30)의 외부면이 삽입되어 지지될 수 있도록 길이방향을 따라 소정의 간격으로 상부 및 좌우가 개방된 삽입홀(54)이 연속해서 형성된 구조를 갖는다.

이와 같이 삽입홀(54)이 상부 및 좌우가 개방된 형태로 형성됨으로써 온수관(30)의 외부면이 배관틀(50)의 폭방향으로 삽입되어 배열될 수 있도록 이루어진다.

이때, 상기 삽입홀(54)은 온수관(30)의 온수공급측 부분(30a)과 온수복귀측 부분(30b)을 모두 수용할 수 있도록 배관틀(50)의 길이방향을 따라 그 높낮이를 달리하면서 상호 교호적으로 형성된다.

즉, 상기 배관틀(50)의 길이방향을 따라 소정 간격으로 서로 높낮이를 달리하는 지지부(52)가 상호 교호적으로 연속해서 돌출 형성되고, 이와 같이 서로 높낮이가 다른 각 지지부(52)상에 삽입홀(54)이 형성되게 된다.

그러므로, 높은 위치에 있는 삽입홀(54a)에는 온수관의 온수공급측 부분(30a)이 끼워지고, 보다 낮은 위치에 있는 삽입홀(54b)에는 온수관의 온수복귀측 부분(30b)이 끼워져 고정됨으로써 온수관(30)이 상하 이중배관 구조를 형성함과 아울러, 상기 높낮이를 달리하는 삽입홀(54)이 배관틀(50)의 길이방향을 따라 교호적으로 형성됨으로써 당연히 온수공급측 부분(30a)과 온수복귀측 부분(30b)이 평면에서 보았을 때 서로 중첩되지 않도록 배열되게 되는 것이다.

실제 난방시스템 구축작업시에는 다수개의 배관틀(50)을 단열층(12)의 상부에 일정간격으로 평행하게 배열한 상태에서 온수관(30)이 배열된 배관틀(50)의 각 삽입홀(54)에 끼워지도록 설치한 뒤 자갈로 덮어주게 되면 된다.

또한, 상기 온수관의 온수복귀측 부분(30b) 일측, 바람직하게는 온수관(30)이 바닥부위를 지난 뒤 온수보일러(1)측과 이어지는 부분의 일측에는 복귀되는 온수의 온도에 따라 온수보일러(1) 측으로 복귀되는 온수량을 조절하는 수온감지밸브 (60)가 설치된다.

상기 수온감지밸브(60)는 온수관(30)의 내부를 흐르는 복귀온수의 온도를 감지하고, 그 감지된 온도에 따라 비례제어를 하여 관수량을 조절할 수 있도록 한다.

즉, 감지된 복귀온수의 온도가 설정온도보다 높은 경우에는 상기 수온감지밸브(60)가 온수보일러(1)측으로 복귀되는 온수의 양을 줄여 결과적으로 온수보일러 (1)로부터 온수관(30)으로 공급되는 온수의 양이 줄어들도록 하고, 복귀온수의 온도가 설정온도보다 낮은 경우에는 상기와 반대의 동작이 일어나도록 한다.

이하, 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명하도록 한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 축열식 온수 난방시스템은 콘크리트 바닥슬래브(10) 상부에 타설되는 단열층(12), 상기 단열층(12)의 상부에 타설되며 그 내부에 온수관(30)이 상하 이중배관 구조로 설치되는 자갈층(14), 상기 자갈층(14) 상부면에 위치되는 분리막(16), 상기 분리막(16)의 상부에 타설되어 바닥을 마감하는 시멘트 모르터층(18)을 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 자갈층(14)과 시멘트 모르터층(18) 사이에 분리막(16)이 구비됨으로써 자갈층(14)이 콘크리트화되지 않고 원형을 그대로 유지하게 되며, 이러한 자갈층(14)은 콘크리트나 시멘트에 비해 열전도율이 낮으므로 축열효과를 극대화할 수 있게 된다.

또한, 상기 자갈층(14)을 이루는 자갈들 사이에는 빈공간이 형성됨과 아울러 단열층(12)과 자갈층(14)의 둘레에 소음 및 진동차폐재(40)가 설치됨으로써 가옥의상하층간의 소음 및 진동의 전달에 의한 충격음을 차폐하는 효과가 크게 된다.

그리고, 상기 자갈층(14)에는 습기배출관(20)이 구비됨으로써 비난방철에 자갈층(14) 내부에 생성되는 습기가 난방철에 증발되면서 상기 습기배출관(20)을 통해 외부로 배출되어 제거될 수 있도록 한다.

상기 자갈층(14)내에 매설되는 온수관(30)은 온수공급측 부분(30a)과 온수복귀측 부분(30b)이 상하 이중배관 구조로 배치됨에 따라 온수공급측 부분(30a)뿐만 아니라 온수복귀측 부분(30b)에 의해서도 방바닥 등으로 열전달이 이루어지므로 난방효율이 상승됨과 아울러 상하로 배관이 되어 있어 배관직상부와 배관중앙부의 온도편차를 줄일 수 있고 온수공급을 중단할 경우에도 높은 축열효과로 인해 난방지속시간이 길어지게 된다.

뿐만 아니라 상기 온수관(30)을 바닥에 고르게 분포하기 위해 지그재그로 형태로 배열할 때 단층배관 구조에 비해 굴곡되는 부분의 곡률이 보다 커지게 되므로 온수 이동시의 유동마찰을 줄여 온수보일러(1)에서 보다 적은 유출압력만으로도 온수의 순환이 가능하도록 한다.

또한, 상기 온수복귀측 부분(30b)에 설치된 수온감지밸브(60)에 의해 복귀온수의 온도에 따라 복귀온수량이 조절됨으로써 과열난방이 되는 것을 방지할 수 있고 난방효율을 극대화하여 난방비를 절감할 수 있게 된다.

그리고, 상기 온수관(30)은 상호 높낮이를 달리하는 삽입홀(54)을 갖는 배관틀(50)에 끼워져 고정설치됨에 따라 온수관(30)을 이중배관 구조로 설치하는 작업이 훨씬 용이할 뿐만 아니라 설치시간을 단축할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 축열식 온수 난방시스템에 의하면, 온수관이 매설된 자갈층을 원형 그대로 보존 형성함으로써 축열효과를 극대화시킬 수 있고, 자갈층에 형성된 빈공간부와 소음 및 진동차폐재를 통해 방음효과를 증대시킬 수 있으며, 온수관이 상하 이중배관 구조로 형성됨에 따라 난방효율을 높임과 더불어 난방시 배관직상부와 배관중앙부 사이의 온도편차를 줄여 거주자에게 열적쾌적감을 제공하며 높은 축열효과로 인해 난방지속시간이 길어지게 하는 효과가 있다.

그리고, 온수관의 온수복귀측 부분에 설치된 수온감지밸브에 의해 복귀온수의 온도에 따라 복귀온수량이 조절됨으로써 과열난방이 되는 것을 방지할 수 있고 난방효율을 극대화하여 난방비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 온수관 설치작업에 있어 배관틀을 이용함으로써 작업이 용이하고 난방공사를 적은 일손으로 신속하게 행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 온수보일러에 의해 가열된 온수가 가옥 내부의 바닥에 설치되는 온수파이프를 경유하도록 하여 가옥의 내부를 난방하도록 하는 온수 난방시스템에 있어서,

   상기 가옥의 바닥기초가 되는 콘크리트 바닥슬래브의 상부에 구비되는 단열층과;

   상기 단열층의 상부에 구비되며 그 내부에 상기 온수파이프가 상하 이중배관 구조로 설치되는 자갈층과;

   상기 자갈층의 상부면에 위치되는 분리막과;

   상기 분리막의 상부에 구비되어 바닥을 마감하는 시멘트 모르터층;

   을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 축열식 온수 난방시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 자갈층 내부에 생성되는 습기를 외부로 배출하기 위한 복수의 습기배출관이 자갈층 내부에서 외측으로 연장 설치되는 것을 특징으로 하는 축열식 온수 난방시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 단열층과 자갈층의 둘레 주변부를 따라 소음 및 진동차폐재가 설치되는 것을 특징으로 하는 축열식 온수 난방시스템.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 온수파이프의 온수공급측 부분은 자갈층의 상부쪽에 지그재그 형태로 배열되고, 상기 온수공급측 부분에 이어지면서 온수복귀측 부분이 자갈층의 하부쪽에 다시 지그재그 형태로 배열됨으로써 온수파이프가 상하 이중배관 구조를 형성하되, 평면에서 보았을 때, 상기 온수공급측 부분과 온수복귀측 부분이 서로 중첩되지 않도록 설치되는 것을 특징으로 하는 축열식 온수 난방시스템.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 온수파이프의 온수공급측 부분과 온수복귀측 부분의 외부면이 각각 끼움 삽입되어 고정될 수 있도록 그 길이방향을 따라 소정 간격으로 상하 높이를 달리하는 삽입홀이 상호 교호적으로 연속해서 형성된 배관틀이 구비되는 것을 특징으로 하는 축열식 온수 난방시스템.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 온수파이프의 온수복귀측 부분 일측에는 복귀온수의 온도에 따라 복귀온수량을 조절하는 수온감지밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 축열식 온수 난방시스템.