KR20150065513A - 바닥 난방과 온풍 기능이 있는 난방시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바닥 난방과 온풍 기능이 있는 난방시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 열원으로 바닥 난방과 온풍기를 동시에 또는 선택적으로 가동할 수 있을 뿐만 아니라 온풍기를 통한 온풍에 의해 실내 공기가 고르게 가열되어 빠르게 실내 온도를 높일 수 있는 바닥 난방과 온풍 기능이 있는 난방시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 바닥 난방과 온풍 기능이 있는 난방시스템에 있어서, 열매체를 가열하는 보일러와: 열매체가 순환라인을 따라 순환되도록 하는 순환펌프와: 열매체와 내측의 공기가 열교환되도록 하는 열교환기와; 외부 공기의 온도를 측정하는 제1 온도센서와; 열교환기의 온도를 측정하는 제2 온도센서; 및 제1 온도센서에서 측정된 외부 공기의 온도가 일정 온도 이하이고, 제2 온도센서에서 측정된 열교환기의 온도가 일정 온도 이상일 경우 열교환기에 의해 열교환되어 가열된 공기를 외부로 송풍시키는 송풍팬; 을 포함하는 온풍기와: 건축물의 바닥에 설치되고, 열매체를 공급받아 난방하게 되는 난방패널과: 순환펌프와 온풍기 사이에 배치되어 열매체가 온풍기측 또는 난방패널측으로 흐르도록 흐름 방향을 전환시키는 제1 방향절환밸브: 및 온풍기와 난방패널 사이에 배치되어 열매체가 난방패널측 또는 보일러측으로 흐르도록 흐름 방향을 전환시키는 제2 방향절환밸브: 를 포함한다.

Description

바닥 난방과 온풍 기능이 있는 난방시스템{HEATING SYSTEM HAVING WARM AIR AND FLOOR HEATING FUNCTION}

본 발명은 바닥 난방과 온풍 기능이 있는 난방시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 열원으로 바닥 난방과 온풍기를 동시에 또는 선택적으로 가동할 수 있을 뿐만 아니라 온풍기를 통한 온풍에 의해 실내 공기가 고르게 가열되어 빠르게 실내 온도를 높일 수 있는 바닥 난방과 온풍 기능이 있는 난방시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 실내 공간의 난방을 위하여 보일러에서 가열된 물을 바닥에 설치된 난방 배관을 통해 흘려보내 바닥을 데우게 된다.

이와 같은 난방 시스템은 하나의 보일러를 사용하여 샤워 등을 위한 온수 공급과 함께 실내 난방을 동시에 수행할 수 있어 널리 사용되고 있다.

그러나 이와 같은 난방 시스템은 온수에 의해 바닥을 데우고, 데워진 바닥에 의해 실내가 가열되기 때문에 실내공간을 적정 온도로 난방하기 위한 시간이 오래 소요되는 문제가 있다.

또한, 건물의 노후화 등으로 밀폐성이 나빠질 경우, 외부에서 침입하는 차가운 바람에 의해 실내 공간의 온도가 원하는 온도를 유지하기 어려운 문제가 발생한다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 전열기나 온풍기를 별도로 설치하고 있지만, 이러한 장치들은 열을 발생시키기 위해 전기, 석유 또는 가스 등을 사용하기 때문에 취급이 어렵고 유지비가 많이 소요되는 문제가 있다.

게다가, 온풍기는 연료가 연소하면서 인체에 해로운 가스가 배출되어, 실내의 환기를 자주 하여야 함은 물론 그로 인한 열손실이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

그래서, 예를 들면 특허문헌 1에 개시되어 있는 "에너지절약형 그린하우스용 온수온풍 난방기" 등에서는 생산한 온수를 이용하여 온풍을 발생시킬 수 있도록 하는 기술이 개시되어 있다.

그러나, 특허문헌 1과 같은 종래기술의 경우 생산한 온수로 온풍을 발생시키것과 바닥 난방이 동시에 이루어지게 되므로 에너지를 효율적으로 사용하지 못하는 문제점을 갖고 있었다.

[선행기술문헌]

[특허문헌]

(특허문헌 1) 대한민국 등록실용신안 제20-0211771호

본 발명은 전술한 바와 같은 제반 문제점을 해결 보완하기 위한 것으로,

본 발명의 목적은 하나의 열원으로 바닥 난방과 온풍기를 동시에 또는 선택적으로 가동할 수 있는 바닥 난방과 온풍 기능이 있는 난방시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 온풍기를 통한 온풍에 의해 실내 공기가 고르게 가열되어 빠르게 실내 온도를 높일 수 있는 바닥 난방과 온풍 기능이 있는 난방시스템을 제공하는 데 있다.

전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따르면 바닥 난방과 온풍 기능이 있는 난방시스템에 있어서, 열매체를 가열하는 보일러와: 열매체가 순환라인을 따라 순환되도록 하는 순환펌프와: 열매체와 내측의 공기가 열교환되도록 하는 열교환기와; 외부 공기의 온도를 측정하는 제1 온도센서와; 열교환기의 온도를 측정하는 제2 온도센서; 및 제1 온도센서에서 측정된 외부 공기의 온도가 일정 온도 이하이고, 제2 온도센서에서 측정된 열교환기의 온도가 일정 온도 이상일 경우 열교환기에 의해 열교환되어 가열된 공기를 외부로 송풍시키는 송풍팬; 을 포함하는 온풍기와: 건축물의 바닥에 설치되고, 열매체를 공급받아 난방하게 되는 난방패널과: 순환펌프와 온풍기 사이에 배치되어 열매체가 온풍기측 또는 난방패널측으로 흐르도록 흐름 방향을 전환시키는 제1 방향절환밸브: 및 온풍기와 난방패널 사이에 배치되어 열매체가 난방패널측 또는 보일러측으로 흐르도록 흐름 방향을 전환시키는 제2 방향절환밸브: 를 포함하는 바닥 난방과 온풍 기능이 있는 난방시스템을 제공한다.

난방패널은, 금속 재질로 형성되는 베이스재와; 베이스재에 배치되고, 열매체가 지나는 유로를 형성하는 온수관과; 다수가 베이스재의 둘레를 따라 상호 떨어지도록 배치되고, 양측말단이 외측에 노출되게 배치되는 다수의 안내관; 및 온수관과 안내관을 덮도록 베이스재에 부착되는 합성수지 재질의 마감재; 를 포함하도록 구성될 수 있다.

열교환기에는 열매체의 열을 외부로 방출하는 방열핀이 더 포함되고, 송풍팬은, 제1 온도센서에서 측정된 외부 공기의 온도에 따라 회전 속도가 변경되도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 바닥 난방과 온풍 기능이 있는 난방시스템에 의하면, 하나의 열원으로 바닥 난방과 온풍기를 동시에 또는 선택적으로 가동할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 온풍기를 통한 온풍에 의해 실내 공기가 고르게 가열되어 빠르게 실내 온도를 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥 난방과 온풍 기능이 있는 난방시스템의 개략적인 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 난방패널을 나타낸 도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥 난방과 온풍 기능이 있는 난방시스템이 가동하는 상태를 나타낸 도이다.

이하 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 이들 도면은 예시적인 목적일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥 난방과 온풍 기능이 있는 난방시스템의 개략적인 구성을 나타낸 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥 난방과 온풍 기능이 있는 난방시스템은 크게 보일러(100)와 순환펌프(200), 온풍기(300), 난방패널(400), 제1 방향절환밸브(500) 및 제2 방향절환밸브(600)를 포함하여 구성된다.

보일러(100)는 열매체를 가열하여 따뜻하게 만드는 구성요소이며, 통상 사용되는 가스보일러, 전기보일러, 화목보일러 등을 사용할 수 있다. 이러한 보일러(100)에는 열매체가 부족할 경우 부족한 열매체를 공급할 수 있도록 하는 별도의 열매체탱크, 보일러 내의 온도가 일정온도 이상으로 높거나 또는 보일러 내의 압력이 일정압력 이상이 되면, 보일러 내의 압력 또는 온도를 낮추도록 보일러 내의 열매체 또는 공기를 외부로 배출하여 안전사고를 방지할 수 있도록 하는 안전밸브, 그리고 열매체를 가열하기 위해 연소된 연료의 가스 등을 배출하도록 하는 연통 등이 마련된다. 여기서, 본 발명에서 사용되는 열매체는 물이나 부동액, 써미놀-66(Therminol-66)과 같은 합성 열매체유 등을 사용할 수 있다. 특히, 써미놀-66은 펌핑 가능한 온도가 낮고, 650℉(343℃)까지의 고온에서 뛰어난 성능을 발휘하며, 비점이 낮아 650℉(343℃)에서 가압상태로 사용해야 하는 유기 열전달매체 대신 사용하기에 좋다.

순환펌프(200)는 열매체가 순환라인을 따라 강제로 순환되도록 하는 구성요소이다.

온풍기(300)는 열교환기(310)와 제1 온도센서(320), 제2 온도센서(330) 및 송풍팬(340)을 포함하여 이루어지는 구성요소이다. 열교환기(310)는 하기에 서술하는 제1 방향절환밸브(500)의 동작에 따라 순환펌프(200)로부터 열매체가 공급되는 경우 열매체와 내측의 공기가 열교환되도록 하게 된다. 이를 위해 열교환기(310)에는 열매체의 열을 외부로 방출하는 방열핀(312)을 더 포함하도록 구성되어 공기와의 접촉면적을 극대화시킴으로써 열매체의 열이 용이하게 확산되도록 한다. 제1 온도센서(320)는 외부 공기의 온도를 측정하는 부분이고, 제2 온도센서(330)는 열교환기(310)의 온도, 즉 열교환기(310)에 공급된 열매체의 온도 또는 공급된 열매체에 의해 가열된 열교환기(310) 또는 방열핀(312)의 온도를 측정하는 부분이다. 그리고 송풍팬(340)은 열교환기(310)에 의해 열교환되어 가열된 공기를 외부로 송풍시키는 부분으로, 본 발명에서는 전술한 제1 및 제2 온도센서(320, 330)에서 측정된 온도를 이용하여 송풍팬(340)을 가동시키게 된다. 즉, 제1 온도센서(320)에서 측정된 외부 공기의 온도가 일정 온도 이하(예를 들어 15℃ 이하)일 경우 송풍팬(340)이 동작되도록 하는 것이다. 이때, 공기와 열교환하게 되는 열교환기(310)의 온도가 낮을 경우 송풍팬(340)의 동작시 따뜻한 바람이 아닌 찬바람이 송풍되므로 오히려 실내 온도를 낮출 우려가 있다. 따라서, 송풍팬(340)은 제2 온도센서(330)를 통해 열교환기(310)의 온도가 일정 온도 이상(예를 들어 25℃ 이상)으로 측정되는 경우 동작되도록 하는 것이 좋다. 다시 말해서, 송풍팬(340)은 외부 공기의 온도가 일정 온도 이하이면서 열교환기(310)의 온도가 일정 온도 이상일 경우 열교환기(310)를 통해 가열된 공기를 외부로 송풍시키도록 구성되는 것이 바람직하다. 여기서, 송풍팬(340)은 제1 온도센서(320)에서 측정된 외부 공기의 온도에 따라 회전 속도가 변경되도록 구성될 수 있다. 즉, 외부 온도가 많이 낮을 경우에는 따뜻한 바람을 좀 더 많이 송풍할 수 있도록 송풍팬(340)이 좀 더 빠르게 회전되도록 하고, 외부 온도가 어느 정도 높을 경우에는 점차 느리게 회전하여 송풍량이 줄어들도록 할 수 있는 것이다. 한편, 온풍기(300)에는 외부 공기가 온풍기(300) 내측으로 유입될 수 있도록 공기유입부(350)가 형성된다. 이 외에, 온풍기(300)에는 송풍팬(340)의 동작에 따라 공기유입부(350)로 유입되는 공기 중에 포함된 먼지나 세균 등을 제거하기 위한 필터(도시하지 않음), 가열된 공기가 외부로 배출될 때 배출되는 공기의 방향을 조절할 수 있도록 하는 가이드날개(도시하지 않음), 실내의 습도를 조절할 수 있도록 하는 가습부(도시하지 않음) 등이 마련될 수 있다.

난방패널(400)은 건축물의 바닥에 설치되어 열매체를 공급받아 난방하게 되는 구성요소이다. 난방패널(400)은 제1 방향절환밸브(500)의 동작에 따라 순환펌프로부터 열매체가 공급될 수도 있고, 제1 방향절환밸브(500)의 동작에 따라 열매체가 온풍기(300)에 공급되는 경우 제2 방향절환밸브(600)의 동작에 따라 온풍기(300)로부터 열매체가 공급되거나 공급되지 않을 수도 있다. 이러한 난방패널(400)은 일반적으로 사용되는 것과 같이 보일러(100)에서 생산된 온수가 지나면서 바닥을 데워 난방하게 되는 통상적인 난방패널을 사용할 수 있다.

제1 방향절환밸브(500)는 순환펌프(200)와 온풍기(300) 사이에 배치되어 열매체가 온풍기(300)측 또는 난방패널(400)측으로 흐르도록 흐름 방향을 전환시키는 구성요소로써, 열매체가 온풍기(300)와 난방패널(400)을 전부 지나도록 하거나, 온풍기(300)만 지나도록 하거나, 난방패널(400)만 지나도록 하는 경우 사용하여 열매체의 순환라인을 바꿀 수 있다.

제2 방향절환밸브(600)는 온풍기(300)와 난방패널(400) 사이에 배치되어 열매체가 난방패널(400)측 또는 보일러(100)측으로 흐르도록 흐름 방향을 전환시키는 구성요소이며, 제1 방향절환밸브(500)의 동작에 따라 온풍기(300)측으로 공급된 열매체가 난방패널(400)을 지나도록 하거나, 난방패널(400)을 지나지 않도록 하여 열매체의 순환라인을 바꿀 수 있게 된다.

한편, 보일러(100) 또는 온풍기(300)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥 난방과 온풍 기능이 있는 난방시스템의 전체적인 동작을 제어하는 제어패널(도시하지 않음)이 배치될 수 있다. 특히, 제어패널을 통해 제1 방향절환밸브(500)와 제2 방향절환밸브(600), 그리고 송풍팬(340)의 동작을 제어할 수 있다. 이러한 제어패널에는 보일러(100)의 동작여부, 제1 온도센서(320) 및 제2 온도센서(330)에서 측정된 온도, 송풍팬(340)의 회전 속도 등을 디스플레이창(도시하지 않음)을 통해 표시되도록 하는 것이 좋다.

도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 난방패널을 나타낸 도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 사용되는 난방패널(400)은 베이스재(410)와 온수관(420), 안내관(430) 및 마감재(440)를 포함하여 구성된다.

베이스재(410)는 금속, 예를 들어 철이나 알루미늄 등과 같은 재질로 형성되는 사각의 판재 형상으로 이루어지는 부분이다.

온수관(420)은 베이스재(410)에 지그재그 형상으로 접하도록 배치되고, 열매체가 지나는 유로를 형성하여 실질적으로 바닥을 난방하게 되는 부분이다. 이처럼 온수관(420)이 베이스재(410)에 접하게 되므로 열매체가 가지고 있는 열이 베이스재(410)를 통해 빠르게 전달되어 난방이 용이하게 된다.

안내관(430)은 다수가 베이스재(410)의 둘레를 따라 상호 떨어지도록 배치되고, 양측말단이 외측에 노출되게 배치된다. 이러한 안내관(430)은 도 3에 나타나는 것과 같이 다수의 난방패널(400)을 설치하는 경우 열매체가 지그재그 형상의 온수관(420)을 통과한 후 이웃하는 난방패널(400)의 온수관(420) 위치에 맞게 열매체를 안내하는 역할을 하게 된다. 이에 따라, 이웃하는 난방패널(400)의 온수관(420)에 열매체가 쉽게 전달되어 난방할 수 있게 된다.

마감재(440)는 합성수지 재질, 예를 들어 우레탄 등과 같은 재질로 형성되어 온수관(420)과 안내관(430)을 덮도록 베이스재(410)에 부착되는 부분으로, 온수관(420)이나 안내관(430)을 지나는 열매체의 열이 쉽게 난방패널(400) 밖으로 손실되지 않도록 하게 된다.

이러한 난방패널(400)을 제작하는 방법은 여러 가지가 있으나, 한가지 예를 들자면 난방패널(400)을 제작하기 위한 틀(도시하지 않음)을 준비하고, 틀 바닥에 베이스재(410)를 배치한 후 그 위에 온수관(420)을 지그재그 형상으로 놓는다. 그리고 틀에 마감재(440), 예를 들어 우레탄을 부어 일정 시간 동안 굳힌 다음 틀을 떼어내면 난방패널(400)이 제작된다. 이때, 안내관(430)은 온수관(420)과 함께 베이스재(410) 위에 놓이도록 할 수도 있고, 우레탄을 어느 정도 부은 다음 안내관(430)을 넣고 다시 우레탄을 부어 난방패널(400)을 제작할 수 있다.

이하에서는 이러한 구성에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥 난방과 온풍 기능이 있는 난방시스템을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥 난방과 온풍 기능이 있는 난방시스템이 가동하는 상태를 나타낸 도이다.

도 4에서 나타나는 난방시스템은 열매체가 온풍기(300)와 난방패널(400)을 전부 지나도록 하여 하나의 열원으로 바닥 난방과 온풍기(300)를 동시에 가동하는 상태이다.

우선, 보일러(100)에 의해 가열된 열매체는 순환펌프(200)를 통해 강제로 순환하게 되며, 제1 방향절환밸브(500)의 동작에 따라 열매체가 온풍기(300)측으로 흐르게 되어 열교환기(310)에 공급된다.

열교환기(310)에 공급된 열매체는 이동하면서 열교환기(310)에 연결된 방열핀(312)을 통과하게 되고, 방열핀(312)을 통해 열매체가 가지고 있는 열을 외부로 방출하게 된다.

한편, 제1 온도센서(320) 및 제2 온도센서(330)가 측정한 온도가 송풍팬(340)이 가동되는 조건에 맞는 경우 송풍팬(340)이 동작하게 되며, 이에 따라 외측의 공기가 온풍기(300)에 형성된 공기유입부(350)를 통해 온풍기(300)의 내측으로 유입된다.

이처럼 온풍기(300)로 유입된 공기는 열교환기(310)를 통과하면서 가열된 후 온풍기(300) 외부로 배출, 즉 따뜻한 바람을 외부로 송풍함으로써 실내를 빠르게 난방할 수 있게 된다.

온풍기(300)를 지난 열매체는 제2 방향절환밸브(600)의 동작에 따라 바닥에 설치된 난방패널(400)측으로 흘러 온수관(420)을 지나면서 바닥을 가열하여 난방하게 되고, 난방패널(400)을 지난 열매체는 다시 보일러(100)로 이동하여 연속적인 순환라인을 이루게 된다.

그리고, 도 5와 도 6은 각각 온풍기(300)만 선택적으로 가동하거나, 바닥 난방만 선택적으로 가동하는 상태를 나타낸 것이다. 이러한 선택적인 가동은 제1 방향절환밸브(500) 및 제2 방향절환밸브(600)의 동작에 의해 이루어질 수 있다.

이처럼 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥 난방과 온풍 기능이 있는 난방시스템은 거실 등과 같이 사람의 왕래도 많고 오래 머물게 되는 공간에서는 가열된 열매체를 이용하여 바닥 난방과 온풍기(300)를 동시에 가동하여 빠르게 난방할 수 있게 하고, 사람이 오래 머물지 않는 공간에서는 잠깐 동안의 난방을 위해 온풍기(300)만 사용하거나, 바닥 난방만 사용하도록 하여 에너지를 효율적으로 사용할 수 있다.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 보일러 200: 순환펌프
300: 온풍기 310: 열교환기
312: 방열핀 320: 제1 온도센서
330: 제2 온도센서 340: 송풍팬
350: 공기유입부 400: 난방패널
410: 베이스재 420: 온수관
430: 안내관 440: 마감재
500: 제1 방향절환밸브 600: 제2 방향절환밸브

Claims (3)

1. 바닥 난방과 온풍 기능이 있는 난방시스템에 있어서,
   열매체를 가열하는 보일러와:
   상기 열매체가 순환라인을 따라 순환되도록 하는 순환펌프와:
   상기 열매체와 내측의 공기가 열교환되도록 하는 열교환기와; 외부 공기의 온도를 측정하는 제1 온도센서와; 상기 열교환기의 온도를 측정하는 제2 온도센서; 및 상기 제1 온도센서에서 측정된 외부 공기의 온도가 일정 온도 이하이고, 상기 제2 온도센서에서 측정된 상기 열교환기의 온도가 일정 온도 이상일 경우 상기 열교환기에 의해 열교환되어 가열된 공기를 외부로 송풍시키는 송풍팬; 을 포함하는 온풍기와:
   건축물의 바닥에 설치되고, 상기 열매체를 공급받아 난방하게 되는 난방패널과:
   상기 순환펌프와 상기 온풍기 사이에 배치되어 상기 열매체가 상기 온풍기측 또는 상기 난방패널측으로 흐르도록 흐름 방향을 전환시키는 제1 방향절환밸브: 및
   상기 온풍기와 상기 난방패널 사이에 배치되어 상기 열매체가 상기 난방패널측 또는 상기 보일러측으로 흐르도록 흐름 방향을 전환시키는 제2 방향절환밸브:
   를 포함하는 바닥 난방과 온풍 기능이 있는 난방시스템.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 난방패널은,
   금속 재질로 형성되는 베이스재와;
   상기 베이스재에 배치되고, 상기 열매체가 지나는 유로를 형성하는 온수관과;
   상기 베이스재의 둘레를 따라 상호 떨어지도록 배치되고, 양측말단이 외측에 노출되게 배치되는 다수의 안내관; 및
   상기 온수관과 상기 안내관을 덮도록 상기 베이스재에 부착되는 합성수지 재질의 마감재;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 바닥 난방과 온풍 기능이 있는 난방시스템.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 열교환기에는 상기 열매체의 열을 외부로 방출하는 방열핀이 더 포함되고,
   상기 송풍팬은,
   상기 제1 온도센서에서 측정된 외부 공기의 온도에 따라 회전 속도가 변경되는 것을 특징으로 하는 바닥 난방과 온풍 기능이 있는 난방시스템.

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