연료절감형 난방시스템

연료절감형 난방시스템{FUEL REDUCTION HEATING SYSTEM}

본 발명은 연료절감형 난방시스템에 관한 것으로, 연소용 버너를 포함하는 열교환기블럭, 난방배관, 온수배관, 순환펌프 등으로 이루어진 일반적인 난방시스템에 있어서, 상기 열교환기블럭을 물이 지나는 온수열교환기블럭과 열매체유가 지나는 난방열교환기블럭으로 각각 구분하여 형성하고, 상기 열매체유로는 비열이 큰 오일 등을 사용하여 큰 난방부하에 적용가능한 난방시스템을 제공하며, 상기 난방배관을 이중으로 형성하여 열전도에 의한 전열면적을 크게 확장하여 효율적인 난방이 가능한 연료절감형 난방시스템에 관한 것이다.

종래의 일반적인 난방시스템은 연소용 버너와 같은 가열장치로 물을 직접 또는 간접으로 가열시켜 가열된 물이 온수배관 및 난방배관으로 공급 및 순환되면서 온수로 이용되거나 실내난방을 할 수 있게 한 것이다.

그러나, 이러한 난방시스템은 온수의 순환 경로가 단조롭고 전열면이 규격화된 난방배관에 의하여 결정되어지기 때문에 그 만큼 열의 수열이 제한되어 있고, 그에 따라 열효율을 일정수준 이상 얻을 수 없는 문제점이 있었다. 또한, 일정한 연소열을 가하여 물을 가열하는데 물은 100℃ 이상 현열이 증가되지 못하여 큰 난방부하를 갖는 공간에 대하여 난방을 행하는데 한계가 있으며, 온수용 물의 사용이 난방용 온수의 온도에 영향을 미치는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 난방열교환기블럭과 온수열교환기블럭을 격벽으로 구분하여 설치하여 난방과 온수에 맞게 유체의 온도를 조절하여 열효율을 높이고, 온수를 사용하더라도 난방 온도에 영향을 미치지 않으며, 난방열교환기블럭의 유로에는 물대신 비열이 높은 오일 등의 열매체유를 순환시켜 축열효과를 높여 난방을 행하는 연료절감형 난방시스템을 제공하는데 있다.

또한, 온수열교환기블럭의 유로와 난방열교환기블럭의 유로가 지그재그 형태로 형성되어 상기 열교환기블럭으로 유입된 유체가 상기 유로를 통과하는 과정에서 확장된 전열면적을 통하여 온수 또는 열매체유가 충분히 가열되어 토출되므로서 일정시간내에 가열되어 난방과 급탕에 요구되어지는 온도까지 상승되어 난방 및 급탕이 가능한 연료절감형 난방시스템을 제공하는데 있다.

또한, 난방공간에 설치되는 난방배관이 2중으로 형성되어있어 방열면적의 확대로 난방부하가 큰 난방공간의 난방효과를 극대화 할 수 있으며, 상기 난방배관의직관을 연결관으로 손쉽게 연결할 수 있도록 하여 용이한 설치가 가능한 연료절감형 난방시스템을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 연료절감형 난방시스템의 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 연료절감형 난방시스템의 열교환기블럭의 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 연료절감형 난방시스템의 열교환기블럭의 사시도,

도 4a는 본 발명에 따른 연료절감형 난방시스템의 난방배관의 평면도,

도 4b는 도 4a의 난방배관의 직관의 종단면도,

도 5는 본 발명에 따른 연료절감형 난방시스템의 난방배관이 시공된 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 열교환기블럭 2: 난방배관

3: 온수배관 4: 온수순환펌프

4': 열매체유순환펌프 5, 5': 단열재

6: 급수탱크 6': 열매체유탱크

7: 연료탱크 8: 밸브

9: 배기열교환기 10: 마감층

11: 난방열교환기블럭 12: 주온수열교환기블럭

13: 보조온수열교환기블럭 14: 유로연결관

15: 연통 16: 버너

17: 온수 유입구 17': 열매체유 유입구

18: 온수 유출구 18': 열매체유 유출구

19: 결합부재 21: 직관

22: 연결관 51: 안착홈

52: 돌출부 91: 냉수 유입구

92: 냉수 유출구

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 연소용 버너를 포함하는 열교환기블럭, 난방배관, 온수배관, 순환펌프 등으로 이루어진 일반적인 난방시스템에 있어서, 상기 열교환기블럭은 각각 입구와 출구가 형성되어 난방용 유체를 지나게 하는 난방열교환기블럭과 온수를 지나게 하는 온수열교환기블럭으로 구분되어 형성되고; 상기 난방열교환기블럭의 유로는 소정의 폭과 깊이를 갖도록 지그재그 형태로 형성되어 있으며; 상기 온수열교환기블럭의 유로는 소정의 폭과 깊이를 갖도록 지그재그 형태로 형성되어 있으며; 상기 난방열교환기블럭과 상기 온수열교환기블럭이 결합부재에 의하여 상호결합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 연료절감형 난방시스템이다.

또한, 상기 난방열교환기블럭 및 상기 온수열교환기블럭의 유로 이외의 부분은 상기 연소용 버너로부터 공급되는 고온의 가스 또는 화염이 접촉되거나 또는 통과되도록 각각 상기 난방열교환기블럭 및 상기 온수열교환기블럭의 유로의 폭과 동일한 크기로 공간부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열교환기블럭을 통하여 고온의 연소가스가 배출되는 연통의 말단부에 상기 연소가스의 열을 수집하여 상기 온수열교환기블럭으로 공급되는 물을 예열하기 위한 배기열교환기를 더욱 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 난방열교환기블럭에 부착된 상기 온수열교환기블럭에 다량의 온수가 가열되어 지나도록 하기 위하여 상기 온수열교환기블럭과 동일한 폭과 깊이를 가지며, 유로가 길게 형성된 별도의 보조온수열교환기블럭을 적어도 하나 이상 부가하여 설치하는 것이 가능하다.

바람직하게는, 상기 난방배관의 직관은 전열면적을 크게하기 위하여 원형단면의 난방수관 주위에 상기 난방수관의 직경보다 큰 원형단면의 방열관을 위치시킨 후 상기 방열관을 압착시켜 상기 난방수관의 외주면과 접하도록 하여 타원형의 관을 형성하고; 상기 난방수관의 열을 상기 방열관으로 전달하기 위하여 상기 난방수관의 양측 수평지름 방향으로 한개 이상의 전도판을 부착 형성하여 직관을 형성하며; 다수 행으로 배치된 상기 직관을 직렬로 연결하기 위하여 각각의 상기 직관의 연단을 유연한 연결관으로 나사결합하여 난방배관을 형성할 수 있다.

또한, 상기 직관이 소정의 간격으로 용이하게 위치되도록 하고 일방향으로 열이 전달되도록 하기 위하여 단열재의 상부면에 소정의 깊이의 안착홈을 형성하여 상기 직관을 위치시킨 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 실시예를 첨부한 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 연료절감형 난방시스템의 개략도로서, 본 발명은 연소용 버너(16)와 난방열교환기블럭(11)과 주온수열교환기블럭(12)과 보조온수열교환기블럭(13)을 포함하는 열교환기블럭(1); 상기 연소용 버너(16)에 연료를 공급하는 연료탱크(7); 고온의 연소가스가 배출되도록 상기 열교환기블럭(1)으로부터 관통되어 일측으로 돌출 형성된 연통(15); 열매체유를 저장하는 열매체유탱크(6'); 상기 열매체유의 공급을 조절하는 밸브(8); 상기 난방열교환기블럭(11)의 일측에형성된 열매체유 유입구(17')와 타측에 형성된 열매체유 유출구(18'); 상기 열매체유가 흐르는 난방배관(2); 상기 열매체유를 순환시키는 열매체유순환펌프(4'); 물이 저장되어 있는 급수탱크(6); 상기 연통(15)의 말단부에 상기 온수열교환기블럭(12, 13)으로 공급되는 물을 예열하기 위한 배기열교환기(9); 상기 배기열교환기(9)의 일측에 형성된 냉수 유입구(91)와 타측에 형성된 냉수 유출구(92); 상기 온수열교환기블럭(12, 13)의 일측에 형성된 온수 유입구(17)와 타측에 형성된 온수 유출구(18); 온수가 공급되는 온수배관(3); 상기 온수를 공급 하는 온수순환펌프(4)를 포함하여 이루어져 있다.

상기 열교환기블럭(1)의 정면부에는 적어도 한개 이상의 연소용 버너(16)가 설치되어 연소가스 또는 화염에 의하여 상기 열교환기블럭(1)을 가열하고, 상기 가열과정에서 생성되는 고온의 연소가스는 상기 열교환기블럭(1)의 공간부(111, 121, 131)를 관통하여 일측으로 돌출 형성된 연통(15)을 통해 배출된다.

비열이 높은 오일 등과 같은 열매체유는 상기 난방열교환기블럭(11)의 일측에 형성되어 있는 열매체유 유입구(17')를 통해 상기 열매체유탱크(6')에서 난방열교환기블럭(11)으로 유입되고, 부족분은 상기 열매체유탱크(6')로 부터 보충된다. 난방열교환기블럭(11)을 통과하면서 상기 연소용 버너(16)로 부터 열을 얻은 고온의 열매체유는 상기 난방열교환기블럭(11)의 타측에 있는 열매체유 유출구(18')를 통해 난방공간에 설치되어 있는 난방배관(2)으로 흘러들어 난방을 하게 된다. 상기 열매체유는 상기 열매체유순환펌프(4')에 의하여 상기의 순환과정을 반복하게 되고, 상기 밸브(8)에 의하여 상기 열매체유탱크(6')로 부터 부족분 만큼 보충하여순환되는 열매체유의 양을 조절하게 된다.

상기 급수탱크(6)에 있는 물은 상기 연통(15)의 말단부에 형성되어 있는 배기열교환기(9)의 일측에 형성된 냉수 유입구(91)을 통해 유입되고 상기 배기열교환기(9)에 유입된 물은 상기 연소용 버너(16)가 상기 열교환기블럭(1)을 가열하는 과정에서 배출되는 고온의 연소가스의 열에 의하여 예열된 후 상기 배기열교환기(9)의 타측에 있는 냉수 유출구(92)를 통해 배출된다. 상기 냉수 유출구(92)는 상기 보조온수열교환기블럭(13)의 일측에 형성된 온수 유입구(17)로 예열된 물을 공급하고, 상기 예열된 물은 미도시 된 유로연결관(14)에 의해 상호 연결된 상기 보조온수열교환기블럭(13)과 상기 주온수열교환기블럭(12)을 차례로 통과하면서 가열되고, 상기 주온수열교환기블럭(12)의 일측에 형성된 온수 유출구(18)를 통하여 유출된다. 상기의 과정을 통하여 가열된 온수는 온수순환펌프(4)에 의하여, 상기 온수배관(3)을 통하여 공급된다.

도 2는 본 발명에 따른 연료절감형 난방시스템의 열교환기블럭의 단면도이다. 상기 열교환기블럭(1)에 내장되어 있는 상기 난방열교환기블럭(11)과 상기 주온수열교환기블럭(12)이 구분되어 형성되어 있으며, 결합부재(19)에 의하여 상기 난방열교환기블럭(11)과 주온수열교환기블럭(12)이 상호 결합되어 있다. 또한, 주온수열교환기블럭(12)의 전단에 보조온수열교환기블럭(13)을 부가하여 풍부한 량의 온수 공급이 가능하도록 한다. 또한, 급탕의 용량에 따라 상기 보조온수열교환기블럭(13)의 갯수를 필요만큼 상기 주온수열교환기블럭(12)의 전단에 순차적으로 부가하여 설치하는 것도 가능하다. 미도시되었지만 상기 열교환기블럭(1)의 정면부에는한개 이상의 연소용 버너(16)가 설치되어 상기 열교환기블럭(1)에 가열을 행한다. 상기 열교환기블럭(1)의 외부에는 열전도율이 낮으면서 내열성능이 우수한 단열재(5')로 층을 이루게 형성되어 열교환기블럭(1)으로 가해지는 열이 외부로 유출되지 않도록 한다.

또한, 상기 열교환기블럭(1)으로부터 관통되어 일측으로 돌출 형성된 연통(15)으로, 상기 연소용 버너(16)에 의하여 상기 열교환기블럭(1)을 가열하는 과정에서 생성되는 고온의 연소가스가 배출된다. 상기 연통(15)의 말단부에는 배출되는 고온의 상기 연소가스의 열에 의하여 상기 온수열교환기블럭(12, 13)으로 공급되는 물을 예열할 수 있는 배기열교환기(9)가 구비되어 연통(15)으로 버려지는 열을 이용함으로써 난방시스템 전체에 대한 열효율을 높일 수 있다.

상기 난방열교환기블럭(11), 상기 주온수열교환기블럭(12) 및 상기 보조온수열교환기블럭(13)은 물 또는 열매체유가 통과하는 유로(112, 122, 132), 상기 유로(112, 122, 132)와 동일한 폭과 동일한 크기로 고온의 가스 또는 화염이 접촉되거나 또는 통과되도록 등간격으로 형성된 공간부(111, 121, 131)로 이루어져 있다. 또한, 상기 난방열교환기블럭(11), 상기 주온수열교환기블럭(12) 및 상기 보조온수열교환기블럭(13)의 유로(112, 122, 132)는 지그재그 형태로 되어있어 상기 열매체유 또는 상기 물이 통과하면서 보다 넓은 면적을 지나도록하여 열교환이 이루어지도록 하였으며, 이로 인하여 상기 열매체유 또는 상기 물이 고온의 가스 또는 화염으로부터 많은 열에너지를 얻게되어 난방 또는 급탕효율을 상승시키게 된다.

상기 난방열교환기블럭(11)의 일측에는 열매체유 유입구(17')가 형성되고,타측에는 열매체유 유출구(18')가 형성되어 있다. 상기 난방열교환기블럭(11)에는 상기 열매체유가 열매체유 유입구(17')를 통하여 유입되어 상기 난방열교환기블럭(11)의 유로(112)를 통과하면서 가열되고 상기 열매체유 유출구(18')를 통하여 유출된다. 상기 난방열교환기블럭(11)의 유로(112)에 흐르는 상기 열매체유로써 비열이 높은 오일 등을 채택하여, 100℃ 이상으로 가열되어 물보다 큰 현열을 갖도록 하여 큰 난방부하가 요구되는 넓은 난방공간에도 적용될 수 있도록 한다. 본 발명에 사용된 열매체유는 고온에서 열 및 산화안전성, 우수한 열전달 능력, 무독성, 내식성 등의 특성을 갖는 오일이 사용된다. 또한, 상기 오일은 물보다 빙점이 낮기 때문에 동절기에 외기에 의하여 난방배관(2)이 동파되는 문제를 해결할 수 있다.

상기 주온수열교환기블럭(12)과 상기 보조온수열교환기블럭(13)의 일측에 각각 온수 유입구(17)를 형성하고 타측에는 온수 유출구(18)를 형성할 수도 있고, 본실시예와 같이 주온수열교환기블럭(12)의 유로(122)와 보조온수열교환기블럭(13)의 유로(132)를 유로연결관(14)으로 연결하여 두개의 상기 유로(122, 132)가 연결되어 상기 보조온수열교환기블럭(13)의 일측에는 온수 유입구(17)를 형성하고, 주온수열교환기블럭(12)의 일측에는 온수 유출구(18)를 형성할 수도 있다. 상기 주온수열교환기블럭(12)의 유로(122)와 보조온수열교환기블럭(13)의 유로(132)는 유로연결관(14)으로 연결되어 있으므로, 배기열교환기(9)에 의해 예열된 온수는 상기 배기열교환기(9)의 일측에 형성된 냉수 유출구(92)를 통하여 배출되고, 상기 냉수 유출구(92)와 연결되어 있는 상기 보조온수열교환기블럭(13)의 일측에 있는 온수 유입구(17)를 통하여 유입되어 상기 보조온수열교환기블럭(13)의 유로(132), 유로연결관(14) 및 상기 주온수열교환기블럭(12)의 유로(122)를 순차적으로 지나면서 가열되며, 상기 주온수열교환기블럭(12)의 타측에 형성된 온수 유출관(18)을 통하여 배출되어 온수가 공급된다.

상기 난방열교환기블럭(11)과 상기 주온수열교환기블럭(12)의 공간부(111, 121)는 동일한 상기 연소용 버너(16)에 의해 가열되어 난방운전중 주온수열교환기블럭(12)에도 열이 전달되어 급탕을 위하여 별도로 상기 연소용 버너(16)를 가동시키지 않고도 일상생활에 사용 가능한 소량의 온수를 공급할 수 있다. 그러나, 다량의 온수를 공급해야 할 경우에는 상기 난방열교환기블럭(11)과 상기 보조온수열교환기블럭(13)의 정면부에 구비된 상기 연소용 버너(16)를 모두 가동시켜 온수를 공급한다.

도 3은 본 발명에 따른 연료절감형 난방시스템의 열교환기블럭의 사시도이다. 상기 난방열교환기블럭(11)과 주온수열교환기블럭(12)은 별도로 형성된 뒤 상기 결합부재(19)에 의해 결합된다. 상기 난방열교환기블럭(11)의 유로(112)의 폭은 2-4mm, 깊이는 40-80mm이고, 주온수열교환기블럭(12)의 유로(122)의 폭은 8-10mm, 깊이는 40-80mm의 범위에서 각각 형성된다. 도 2에 도시된 것과 같이 상기 주온수열교환기블럭(12)의 전단에 상기 보조온수열교환기블럭(13)을 부가하여 사용할 때에는 상기 보조온수열교환기블럭(13)은 상기 주온수열교환기블럭(12)의 유로(122)의 폭과 상기 보조온수열교환기블럭(13)의 유로(132)의 폭은 동일하게 형성되지만, 상기 보조온수열교환기블럭(13)의 유로(132)의 길이를 길게 형성하여 보다 많은량의 온수가 가열되도록 형성한다. 한개 이상의 온수열교환기블럭(12)이 부가되는 경우에는 필요한 온수의 양에 따라 유로의 폭과 길이를 크게 하여 열교환기블럭(1)을 형성하는 것도 가능하다.

도 4a는 본 발명에 의한 연료절감형 난방시스템의 난방배관의 평면도이다. 상기의 난방배관(2)은 난방공간의 바닥면으로 고온의 열매체유가 지나도록 소정의 간격으로 지그재그 형태로 매립 설치되는데, 상기 난방배관(2)은 다수행의 직관(21)이 연결관(22)으로 연결되어 있으며, 상기 연결관(22)은 유연성을 갖는 U자부(222)와 암나사부(221)로 형성되어 있다. 다수 행으로 배치된 상기 직관(21)의 양끝단에는 수나사부(214)를 형성하여 상기 연결관(22)의 양끝단에 형성된 암나사부(221)와 나사결합하여 난방배관(2)을 형성하도록한다.

도 4b는 도 4a의 직관의 종단면도로, 상기 직관(21)은 전열면적을 크게하기 위하여 원형단면의 난방수관(211)주위에 상기 난방수관(211)의 직경보다 큰 원형단면의 방열관(212)을 위치시킨 후 상기 방열관(212)을 압착시켜 상기 난방수관(211)의 외주면과 접하도록 타원형의 관을 형성하고, 상기 난방수관(211)의 열이 상기 방열관(212)으로 용이하게 전달되도록 상기 난방수관(211)의 양측 수평지름 방향으로 한개 이상의 열전도성이 뛰어난 전도판(213)을 부착하여 상기 난방수관(211)을 통과하는 고온의 열매체유의 온도가 상기 전도판(213)을 통하여 방열관(212)으로 전도되도록 한다. 또한, 상기 전도판(213)은 상기 난방수관(211)의 외주면 상에 형성되어 상기 방열관(212)과의 간격을 유지시켜주며, 상기 난방수관(211)이 상기 방열관(212)의 중심에 위치되도록 고정시켜주는 역할을 한다.

도 5는 본 발명에 따른 연료 절감형 난방시스템의 난방배관이 시공된 상태의 단면도이며, 상기 난방배관(2)이 폴리우레탄폼과 같이 열전도율이 낮은 단열재(5) 상에 위치됨으로 상기 난방배관(2)에서 방열되는 열이 지층 또는 하층으로 전달되는 것을 방지하고, 난방이 필요한 방향으로만 열이 전달되어 효율적인 난방이 가능하도록 하여, 결과적으로 연료의 절약효과를 가져오게 된다. 상기 난방배관(2)은 규칙적으로 굴곡이 형성된 단열재(5)의 안착홈(51)에 위치되어 상기 직관(21)이 용이하게 위치되도록 하여 난방배관(2)의 시공이 용이하도록 한다. 다수 행으로 배치된 상기 직관(21)을 직렬로 연결하기 위하여 상기 직관(21)을 상기 단열재(5)의 안착홈(51)에 위치시킨 후 상기 직관(21)과 도 4a에 도시된 연결관(22)의 양단을 나사결합하여 연결한 후, 마감층(10)으로 상기 난방배관(2)의 시공을 마무리한다.

본 발명에 의한 연료절감형 난방시스템은, 난방열교환기와 온수열교환기가 분리되어 있기 때문에 난방용과 온수용에 따라 상기 열교환기를 지나는 난방용 유체 또는 온수의 온도조절이 가능하고, 온수의 사용이 난방에 영향을 주지 않으며, 난방용 유체 또는 온수가 지그재그 형태의 유로를 통과하도록 함으로써 넓은 열교환면적을 제공하여 일정시간내에 충분히 가열되어 토출되므로 난방과 급탕효율을 상승시킬 수 있어 연료절감 효과를 가져올 수 있을 뿐만아니라, 난방용 유체로 물 대신 비열이 높은 열매체유를 사용하기 때문에 큰 난방부하를 갖는 장소에 대한 난방을 행하기에 적합하며, 상기 열매체유는 빙점이 낮아 동절기에 외기에 의하여 난방배관이 동파되는 문제점을 해결하였다.

또한, 고온의 연소가스가 배출되는 연통의 말단부에 배기열교환기를 더욱 포함하여 온수배관으로 유입되는 온수를 예열하여 공급함으로써 시스템전체에 대하여 열효율을 증가시키는 결과를 가져왔다.