KR20140063172A - 바닥 난방 시스템 - Google Patents

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KR20140063172A
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채경명
변용근
강헌성
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(주)엘지하우시스
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Abstract

본 발명은 난방 패널의 재질을 변경해줌으로써 보행자의 보행시 발생하는 바닥 진동 특성을 개선해줄 수 있으며, 축열성을 증대시켜 온도의 급격한 변화를 방지해줄 수 있도록 한 바닥 난방 시스템에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, ＡＬＣ 재질로 주 몸체를 이루며, 온수파이프(P)를 배관 시공할 수 있도록 요홈(130)이 구비되는 복수의 난방패널(100); 및
상기 난방패널(100)의 상부에 적층되는 상부마감층(200);을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또는, 온수파이프(P)를 배관 시공할 수 있도록 요홈(130)이 구비되는 복수의 난방패널(100); 및 상기 난방패널(100)의 상부에 적층되는 상부마감층(200);을 포함하되, 상기 난방패널(100)의 상면과 요홈 내에는 열확산판(150)이 개재되는 것을 특징으로 한다.

Description

바닥 난방 시스템{Floor heating system}
본 발명은 바닥 난방 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보행시 발생하게 되는 바닥 진동 특성(Vibration characteristic)을 개선해줌과 아울러 열효율을 높일 수 있는 바닥 난방 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 단독주택, 빌라, 아파트 등과 같은 주거용 건축물에 적용되는 난방시스템은 습식공법이다. 습식공법은 콘크리트 바닥에 파이프를 매설하고 이 파이프에 온수와 같은 난방유체를 공급하여 바닥을 가열하는 구조이다.
그러나 습식 난방시스템은 열효율이 낮아 열손실이 크고, 시공시 콘크리트의 양생에 많은 시간이 소요됨에 따라 공사기간이 길어지게 된다. 아울러 추후 파이프의 노후로 인한 누수발생시 모르타르 층으로 이루어진 바닥면을 파헤쳐야함에 따라 난방시스템의 보수가 번거로울 뿐만 아니라 보수비용 역시 많이 소요된다.
상기 습식 난방시스템의 문제점을 해결하고자 건식 난방패널이 개발되어 제공되고 있다. 건식 난방패널은 콘크리트, 합성수지, 황토와 같은 재질의 패널에 온수파이프를 내장하거나 온수파이프를 삽입하기 위한 요홈 또는 고정부재를 포함하여 이루어진다. 이러한 건식 난방패널은 조립식 난방시스템으로, 사전에 제작된 건식 난방패널을 현장에서 간단하게 조립 시공해줌으로써 공사기간이 단축됨은 물론 추후 유지 보수가 용이한 장점이 있다.
이와 같은 기존의 건식 난방패널은 몸체가 단열재(EPS 등)로 이루어지고, 그 위에 상부 마감판을 덮거나, 또는 상부 마감판이 없는 상태에서 바닥재(모노륨, 온돌마루 등)를 시공하여 마감하게 된다.
그러나 건식 난방패널을 이루는 단열재가 가지고 있는 탄성에 의해 시공된 바닥은 쿠션을 가지게 된다. 이러한 바닥의 쿠션감은 오랫동안 온돌바닥에 적응된 한국사람의 감성과 잘 맞지 않으며, 눌림 등 바닥재 하자의 원인이 되기도 한다.
또한 종래의 건식 난방패널은 열용량이 적은 소재를 사용함에 따라 난방시 온도가 빨리 상승하고, 빨리 냉각되는 특성을 보임에 따라 난방효율이 떨어지게 되는 등의 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 난방 패널의 재질을 변경해줌으로써 보행자의 보행시 발생하는 바닥 진동 특성을 개선해줄 수 있으며, 축열성을 증대시켜 온도의 급격한 변화를 방지해줄 수 있도록 한 바닥 난방 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 바닥 난방 시스템은, ＡＬＣ 재질로 주 몸체를 이루며, 온수파이프를 배관 시공할 수 있도록 요홈이 구비되는 복수의 난방패널; 및 상기 난방패널의 상부에 적층되는 상부마감층;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이 경우 상기 난방패널은, 상기 온수파이프를 직선으로 배관할 수 있도록 직선요홈이 구비되는 직선배관용 패널; 및 상기 직선으로 배관되는 온수파이프의 방향을 선택적으로 전환해줄 수 있도록 라운드요홈이 구비되는 방향전환용 패널;의 선택적인 조합으로 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 요홈은, 상기 온수파이프의 외경에 비해 1.3 ~ 2배의 폭으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 온수파이프가 배관된 요홈의 사이 틈새에는, 몰탈(Mortar) 또는 자동수평몰탈(Self-leveling)로 이루어진 열전달용 채움재가 충진되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 상부마감층은, 몰탈(Mortar) 또는 자동수평몰탈(Self-leveling) 소재로 이루어진 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에 따른 바닥 난방 시스템은, 온수파이프를 배관 시공할 수 있도록 요홈이 구비되는 복수의 난방패널; 및 상기 난방패널의 상부에 적층되는 상부마감층;을 포함하되, 상기 난방패널 및 요홈의 표면에는 열확산판이 개재되는 것을 특징으로 한다.
이 경우 상기 난방패널은, ＡＬＣ 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 상기 열확산판은, 알루미늄 또는 아연도강판을 포함하는 금속류인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 상부마감층은, ＣＲＣ보드 또는 마그네슘보드를 포함하는 무기질계 보드인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 상부마감층은, 5 ~ 20㎜의 두께로 형성된 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 구성에 따른 본 발명은, 난방패널을 ＡＬＣ재질로 변경하여 보행자의 보행시 발생하는 바닥 진동 특성을 개선해줌에 따라 한국인의 특성에 맞는 딱딱한 바닥을 제공해줄 수 있다.
또한 난방패널 상에 형성되는 요홈을 온수파이프의 직경보다 크게 형성한 후 배관된 온수파이프와 요홈 사이의 틈새에 열전달용 채움재를 충진하거나, 또는 열확산판을 개재해줌으로써 난방패널의 열전달 표면적을 넓혀줄 수 있게 되고, 이에 따라 난방효율을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 바닥 난방 시스템의 구조를 보여주는 평면도,
도 2는 본 발명에 따른 난방패널을 보여주는 사시도,
도 3은 도 1의 'A'부분 상세도
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 바닥 난방 시스템의 적층구조를 보여주는 측단면도,
도 5는 도 4의 테스트 결과를 보여주는 그래프,
도 6는 본 발명의 제2실시예에 따른 바닥 난방 시스템의 적층구조를 보여주는 측단면도,
도 7은 도 6의 테스트 결과를 보여주는 그래프이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
여기서, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 바닥 난방 시스템의 구조를 보여주는 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 난방패널을 보여주는 사시도이며, 도 3은 도 1의 'A'부분 상세도이고, 도 4은 본 발명의 제1실시예에 따른 바닥 난방 시스템의 적층구조를 보여주는 측단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 바닥 난방 시스템은, 온수파이프(P)를 배관 시공할 수 있도록 요홈(130)이 구비되는 복수의 난방패널(100)과, 상기 난방패널(100)의 상부에 적층되는 상부마감층(200)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 구성에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
난방패널(100)은 사각 판체 형상으로 난방 시스템의 주된 몸체를 이룬다. 여기서, 바람직하게는 상기 난방패널(100)은 ＡＬＣ 재질로 이루어질 수 있다.
참고로, ＡＬＣ(autoclaved lightweight concrete)는 고온·고압에서 양생(養生)하여 만든 기포(氣泡) 콘크리트로, 규사와 석회를 원료로 하는데서 알 수 있듯이 이른바 시멘트 제품은 아니다. 비중·강도 등은 어느 정도 계획해서 만들 수 있는데, 일반적으로 비중 0.5 내외의 가벼운 것이 많다. 즉 ＡＬＣ는 그 중량이 보통 콘크리트의 약 4분의 1 정도이다.
도 2를 참조하면, 상기 난방패널(100)은 온수파이프(P)를 직선으로 배관할 수 있도록 직선요홈(131)이 구비되는 직선배관용 패널(110)과, 상기 직선으로 배관되는 온수파이프(P)의 방향을 선택적으로 전환해줄 수 있도록 라운드요홈(133)이 구비되는 방향전환용 패널(120)을 포함하여 이루어질 수 있다.
직선배관용 패널(110)과 방향전환용 패널(120)의 상면에 제각기 형성되는 직선요홈(131) 및 라운드요홈(133)은, 하나의 패널 상에 온수파이프(P)가 지그재그로 배치될 수 있도록 두 줄 이상이 이격되게 형성되는 것이 바람직하다.
즉 상기 직선요홈(131) 또는 라운드요홈(133)이 하나의 난방패널(100) 상에 각각 한 줄로 형성되는 경우에는 온수파이프(P)가 적당한 이격 간격을 유지할 수 있도록 난방패널(100)의 면적이 상대적으로 줄어들게 된다. 다시 말해, 상기 두 줄이 형성된 난방패널(100)의 경우와 비교하여 동일 면적당 난방패널(100)의 개수가 증가하게 된다. 따라서, 상기 직선요홈(131) 및 라운드요홈(133)은 시공성 향상을 위해 하나의 난방패널(100) 상에 적어도 두 줄 이상이 형성되는 것이 바람직하다.
이 경우 상기 직선요홈(131)이 구비된 직선배관용 패널(110)은 설치대상 바닥면의 면적에 따라 용이하게 시공할 수 있도록 정사각형, 직사각형 등 다양한 길이로 형성될 수 있다.
또한 상기 방향전환용 패널(120)의 라운드요홈(133)은 온수파이프(P)를 180°전환 배치할 수 있도록 완만한 곡률로 형성되는 적어도 하나의 제1요홈(121a)과, 상기 직선요홈(131)에 직선으로 배치되는 온수파이프(P)를 90°전환해주는 제2요홈(121b)을 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 제2요홈(121b)이 인접 배치되는 방향전환용 패널(120)의 제2요홈(121b)과 서로 연이어지는 경우에는 상기 제1요홈(121a)과 동일한 형상으로 이루어지게 된다.
아울러 상기 방향전환용 패널(120)상에는 제3요홈(121c)이 더 형성될 수 있다. 제3요홈(121c)은 제1, 2요홈(121a)(121b)과 연통됨과 아울러 서로 직교하는 방향으로 이격 배치되도록 이루어질 수 있다.
따라서 도 3에 도시된 바와 같이, 방향전환용 패널(120) 상에 온수파이프(P)의 방향을 전환해가며 지그재그 형상으로 배관해줌과 동시에 상기 온수파이프(P)의 배출구(P2)를 유입구(P1) 측으로 배관해주는 등 다양한 구조로 조합 배관해줄 수 있게 된다.
이러한 구조로 이루어진 상기 난방패널(100)의 시공시 복수의 요홈(121a ~ 121c)이 구비된 방향전환용 패널(120)을 직선배관용 패널(110)과 함께 선택적으로 조합해줌으로써 온수파이프(P)를 지그재그 형상으로 배관해줄 수 있게 된다.
도 4를 참조하면, 상기 요홈(130)은 온수파이프(P)가 용이하게 안착될 수 있도록 외경에 비해 1.3 ~ 2배의 폭으로 넓게 형성될 수 있다. 그리고 온수파이프(P)가 배관된 요홈(130) 내의 사이 틈새에는 열전달용 채움재(140)가 충진된다.
즉 상기 요홈(130)이 온수파이프(P)의 외경에 딱 맞게 형성되는 경우에는 온수파이프(P)의 열전달 표면적이 좁게 형성되며, 난방효율이 떨어지게 된다. 따라서, 온수파이프(P)가 배관되는 요홈(130)을 온수파이프(P)의 외경에 비해 크게 형성해주는 한편, 그 사이 틈새에 상기 열전달용 채움재(140)를 충진해줌으로써 열전달 표면적을 높여줄 수 있게 된다.
여기서, 바람직하게는 상기 열전달용 채움재(140)는 ＡＬＣ 재질로 이루어진 난방패널(100)의 부족한 열전달을 촉진해줄 수 있도록 몰탈(Mortar) 또는 자동수평몰탈(Self-leveling) 등의 시멘트계로 이루어질 수 있다.
이와 같이 상기 요홈(130) 내에 온수파이프(P)가 배관되고 열전달용 채움재(140)가 충진된 후에는 난방패널(100) 상부에 소정 두께의 상부마감층(200)이 적층된다. 상부마감층(200)은 다양한 재질 및 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 상부마감층(200)은 열전달용 채움재(140)와 동일한 몰탈(Mortar) 또는 자동수평몰탈(Self-leveling) 소재로 이루어질 수 있으며, 습식구조로 형성될 수 있다.
여기서, 바람직하게는 상기 상부마감층(200)은 5 ~ 20㎜의 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 즉 상기 상부마감층(200)의 두께가 5㎜ 이하인 경우에는 그 적층 두께가 너무 얇게 형성됨에 따라 시공 후 상면에 가해지는 외력에 의해 쉽게 균열이 발생할 수 있다. 또한 소정의 굴곡이 형성된 바닥면 상에 난방패널(100)을 시공하는 경우 높이 차에 따라 발생하게 되는 단차를 커버하기가 어렵다.
반대로, 상부마감층(200)의 두께가 20㎜ 이상으로 형성되는 경우에는 상부마감층(200)의 두께가 필요 이상으로 두꺼워짐에 따라 소요되는 재료비용이 증가하게 된다. 아울러 온수파이프(P)와 상부마감층(200) 표면과의 거리가 멀어지게 됨에 따라 난방효율을 떨어뜨릴 수 있는 우려가 있다.
이 경우 상기 상부마감층(200)은 ＣＲＣ보드 또는 마그네슘보드 등의 무기질계 보드로 변경 적용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 바닥 난방 시스템의 테스트결과를 보여주는 그래프이다. 도면을 참조하면, ＡＬＣ 재질로 이루어지며 온수파이프(P) 배관용 요홈(130)이 구비되는 난방패널(100)과, 배관된 온수파이프(P)와 요홈(130) 사이 틈새에 열전달용 채움재(140)를 충진한 후 그 상부에 상부마감층(200)을 적층 마감한 바닥 난방시스템의 경우 도면에서와 같은 결과를 얻을 수 있었다.
즉 온수파이프(P)의 직경에 비해 1.3 ~ 2배의 폭으로 요홈(130)을 넓게 형성해줌과 아울러 열전달용 채움재(Self-leveling)(140)를 적용한 본 발명의 바닥 난방 시스템(그래프의 녹색 참조)이 기존의 ＡＬＣ 난방패널 단독시공이나, 습식 공법에 의해 시공된 바닥 난방 시스템에 비하여 실내온도 및 바닥표면 온도의 상승이 빨라진 것을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 바닥 난방 시스템의 적층구조를 보여주는 측단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 바닥 난방 시스템은, 온수파이프(P)를 배관 시공할 수 있도록 요홈이 구비되는 복수의 난방패널(100)과, 상기 난방패널(100)의 상부에 적층되는 상부마감층(200)으로 이루어지되, 상기 난방패널(100)의 열전달 표면적을 넓혀줄 수 있도록 난방패널(100)과 상부마감층(200)의 사이에 열확산판(150)이 개재되는 구조로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 상기 난방패널(100)의 표면과 요홈(130) 내에는 소정의 두께로 이루어진 열확산판(150)이 적층된다. 그리고 열확산판(150)이 적층된 요홈(130) 내에는 온수파이프(P)가 배치되고, 이에 따라 난방시 열전달 표면적을 넓혀줄 수 있게 된다.
여기서, 바람직하게는 상기 열확산판(150)은 열전도율이 좋은 알루미늄 또는 아연도강판을 포함하는 금속류로 이루어질 수 있다.
이와 같이 난방패널(100)의 상면 및 요홈(130) 내에 열확산판(150)이 개재되고, 요홈(130)에 온수파이프(P)가 배관된 후, 난방패널(100) 상부에는 소정 두께의 상부마감층(200)이 적층된다. 이 경우 상기 상부마감층(200)은 다양한 재질 및 구조로 이루어질 수 있으나 ＣＲＣ보드 또는 마그네슘보드 등의 무기질계 보드를 적용하는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 바닥 난방 시스템의 테스트결과를 보여주는 그래프이다. 도면을 참조하면, ＡＬＣ 재질로 이루어지며 요홈(130)이 구비되는 난방패널(100)과, 난방패널(100)의 상면 및 요홈(130)에 열확산판(150)을 적층하고, 열확산판(150)이 적층된 요홈(130) 내에 온수파이프(P)를 배관한 후, 그 상부에 상부마감층(200)을 적층 마감한 바닥 난방시스템의 경우 도면에서와 같은 결과를 얻을 수 있었다.
즉 난방패널(100)의 상면과 온수파이프(P)가 삽입되는 요홈(130) 내에 열전도율이 좋은 열확산판(150)을 개재한 본 발명의 바닥 난방 시스템(그래프의 녹색 참조)이 기존의 ＡＬＣ 난방패널 단독시공이나, 습식 공법에 의해 시공된 바닥 난방 시스템에 비하여 실내온도 및 바닥표면 온도의 상승이 빨라진 것을 확인할 수 있다.
이상과 같은 구조로 이루어진 본 발명에 따른 바닥 난방 시스템은, 난방 패널을 ＡＬＣ재질로 변경하여 보행자의 보행시 발생하는 바닥 진동 특성을 개선해줌에 따라 한국인의 특성에 맞는 딱딱한 바닥을 제공해줄 수 있다.
또한 온수파이프(P)가 배관되는 요홈(130)과의 사이 틈새에 열전달용 채움재(140)를 충진하거나, 또는 열확산판(150)을 개재해줌으로써 난방패널(100)의 열전달 표면적을 넓혀줄 수 있게 되고, 이에 따라 난방효율을 향상시킬 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경과 수정이 가능함은 물론이다.
100 : 난방패널 110 : 직선배관용 패널
120 : 방향전환용 패널 130 : 요홈
131 : 직선요홈 133 : 라운드요홈
140 : 열전달용 채움재 150 : 열확산판
P : 온수파이프

Claims (13)

  1. ＡＬＣ 재질로 주 몸체를 이루며, 온수파이프(P)를 배관 시공할 수 있도록 요홈(130)이 구비되는 복수의 난방패널(100); 및
    상기 난방패널(100)의 상부에 적층되는 상부마감층(200);을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 바닥 난방 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 난방패널(100)은,
    상기 온수파이프(P)를 직선으로 배관할 수 있도록 직선요홈(131)이 구비되는 직선배관용 패널(110); 및
    상기 직선으로 배관되는 온수파이프(P)의 방향을 선택적으로 전환해줄 수 있도록 라운드요홈(133)이 구비되는 방향전환용 패널(120);의 선택적인 조합으로 설치되는 것을 특징으로 하는 바닥 난방 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 라운드요홈(133)은,
    상기 온수파이프(P)를 180°전환 배치할 수 있도록 완만한 곡률로 형성되는 적어도 하나의 제1요홈(121a);
    상기 직선요홈(131)에 직선으로 배치되는 온수파이프(P)를 90°전환해주는 제2요홈(121b);을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 바닥 난방 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2요홈(121b)은, 인접 배치되는 방향전환용 패널(120)의 제2요홈(121b)과 서로 연이어져 상기 제1요홈(121a)과 동일한 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바닥 난방 시스템.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 방향전환용 패널(120)에는 제1, 2요홈(121a)(121b)과 연통됨과 아울러 서로 직교하는 방향으로 이격 배치되는 제3요홈(121b)이 구비된 것을 더 포함하는 바닥 난방 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 요홈(130)은,
    상기 온수파이프(P)의 외경에 비해 1.3 ~ 2배의 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 바닥 난방 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 온수파이프(P)가 배관된 요홈(130)내의 사이 틈새에는,
    몰탈(Mortar) 또는 자동수평몰탈(Self-leveling)로 이루어진 열전달용 채움재(140)가 충진되는 것을 특징으로 하는 바닥 난방 시스템.
  8. 제1항 또는 제7항에 있어서,
    상기 상부마감층(200)은,
    몰탈(Mortar) 또는 자동수평몰탈(Self-leveling) 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 바닥 난방 시스템.
  9. 온수파이프(P)를 배관 시공할 수 있도록 요홈(130)이 구비되는 복수의 난방패널(100); 및
    상기 난방패널(100)의 상부에 적층되는 상부마감층(200);을 포함하되,
    상기 난방패널(100)의 상면과 요홈 내에 열확산판(150)이 개재되는 것을 특징으로 하는 바닥 난방 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 난방패널(100)은,
    ＡＬＣ 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 바닥 난방 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 열확산판(150)은,
    알루미늄 또는 아연도강판을 포함하는 금속류인 것을 특징으로 하는 바닥 난방시스템.
  12. 제7항 또는 제9항에 있어서,
    상기 상부마감층(200)은,
    ＣＲＣ보드 또는 마그네슘보드를 포함하는 무기질계 보드인 것을 특징으로 하는 바닥 난방 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 상부마감층(200)은,
    5 ~ 20㎜의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 바닥 난방 시스템.
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