벽난로는 사전적 의미로 불을 유지하기 위해 벽돌, 돌 또는 메탈로 둘러싸여지고, 공간 내의 벽체 안에 있거나, 벽체와 떨어져 있는 굴뚝의 기초에 만들어진 개구부입니다. 간단히 우리말로 번역하면 주로 벽난로, 난로이지만, 벽난로는 화로로 해석되기도 합니다. 화로는 좁은 의미에서 벽난로의 구성요소로서 불이 놓여지는 바닥을 말하는데, 넓은 의미에서 본다면 노변(爐邊 : fireside)을 의미하고, 더 넓게는 "가정"과 "핵심적인 장소"를 의미합니다. 즉, 벽난로는 가정의 중심으로서 불이 있는 공간과 함께 난로의 주위를 포함하는 말이라고 할 수 있습니다. 본 글에서는 fireplace를 벽난로라 칭하겠지만, 그 의미에 있어서는 좁은 의미의 벽난로가 아닌, 이상과 같은 포괄적 의미의 fireplace를 말합니다. | |||||||||
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벽난로는 대개 하나의 오픈된 면을 가지지만, 필요에 따라 여러 면에서 오픈되어 있을 수
있습니다. 오픈된 면이 1개일 경우를 single face fireplace, 2개일 경우는 그 형태에 따라
see-thru fireplace, L-shaped fireplace, 3개일 경우는 three way fireplace라 하고, 긴 면이
2개, 짧은 면이 1개 일 때, 긴 면이 1개 , 짧은 면이 2개 일 때로 나누어 볼 수 있습니다. 이러한
분류는 위치상의 분류와 관련지어 생각할 수 있으며, single face fireplace, L-shaped fireplace,
긴 면이 1개 , 짧은 면이 2개인 three way fireplace는 벽면형(측면형)으로, see-thru fireplace,
긴 면이 2개, 짧은 면이 1개인 three way fireplace는 중앙형(중심형)으로 볼 수 있습니다.
1. opening이 1개일 때 (single face fireplace / corner fireplace)
single face fireplace는 주거건축에서 사용되는 여러 유형 중에서 가장 흔히 사용되는 유형입니다.
이 유형은 벽체와 감은 한 면에 있기 때문에 위치상 분류에서 보면 벽면형(측면형) 벽난로라고 할
수 있습니다. opening이 하나인 또 다른 유형에는 corner fireplace를 들 수 있습니다.
single face fireplace
2. opening이 2개일 때 (see-thru or double view fireplace / L-shaped fireplace)
see-thru fireplace는 두 실의 사이에서 파티션을 형성하기 위해 만들어질 수 있습니다. 두 공간은
벽난로의 개구부를 통해 열려져 있습니다. 하나의 불은 두 실을 따뜻하게 할 수 있습니다. 이러한
벽난로는 성격상 공간의 가운데에 있어야하므로 공간에서의 위치와 관련해서 본다면 중앙형(중심형)
벽난로 디자인에 적용될 수 있습니다.
L-shaped fireplace는 어긋난 벽체에 벽난로가 있는 형태이기 때문에 opening이 2개인 벽난로라고
할 수 있습니다. 이 유형은 위치상으로는 벽면형(측면형)이라고 할 수 있습니다.
see-thru or double view fireplace L-shaped fireplace
3. opening이 3개일 때 (three way fireplace)
이것은 세 면에 열려 있는 벽난로로서 공간의 가운데에 불을 가져다 줄 수 있고 직접적으로 최대의
열복사의 효과를 얻을 수 있습니다. 이 유형의 벽난로는 두가지로 나누어 볼 수 있습니다. 하나는
긴 면이 2개, 짧은 면이 1개인 벽난로이고, 또 하나는 긴 면이 1개, 짧은 면이 2개인 벽난로입니다.
전자는 중앙형(중심형)의 경우로 공간의 가운데에 놓여진 벽체의 단부에서 세 면으로 트여있는
것이고, 후자는 벽면형(측면형)의 경우로 벽면에서 벽난로가 돌출되어 공간의 세 면 모두에 트여있는
것이라고 할 수 있습니다.
three face fireplace(긴 면이 2개, 짧은 면이 1개) three face fireplace(긴 면이 1개, 짧은 면이 2개)
벽난로의 유형
(opening 수에 의한 분류와 공간상 위치에 의한 분류의 상호 연관성)
온돌과 벽난로의 출발은 동일합니다.
원시시대의 화덕(hearth)에서 출발하여 서양에서는 벽난로, 중국에서는 캉, 우리나라에서는
온돌(ondol)과 같이 각기 기후와 생활에 맞는 방법을 찾아 다르게 발전해온 것입니다.
한반도는 4계절이 뚜렷한 특성 때문에 추운겨울을 지나기위해 방(room)을 중심으로 한
온돌구조가 발달하였습니다. 온돌은 열을 저장할 수 있을 뿐만 아니라 다른 전통 방식이나
벽난로와 달리 열원이 주거공간으로부터 밖으로 분리되었다는 점에서, 또 복사 난방방식의
일종으로 온열 환경이 뛰어나다는 점에서 우수함이 돋보이며, 특유한 우리민족 고유의
생활습속을 형성하는데 큰 영향을 미쳤다 할 수 있습니다.
세계적으로 가장 많이 이용되고 있는 난방방식인 스팀난방, 스토브나 벽난로 등은 바닥이 아니라
실내 공기를 직접 데우는 난방법인데 비해 온돌은 아궁이에서의 열 공급이 중단된 후에도 아랫목에
저장된 열이 점점 방출되면서 “고래”에서의 대류로 인해 윗목의 구들장까지 가열되는 난방방식을
취했습니다.
온돌구조의 발전단계는 초기 외구들부터 부넹기, 구들개자리, 고래개자리, 굴뚝개자리가 설치되는
전통 구들까지 여러 단계를 거쳐 발전하였습니다.
온돌이 오랫동안 축열로 인한 열기를 보존하는 방법은 벽난로와는 다른 구조로 온돌의 각 기능이
작용하기 때문입니다.
벽난로의 각 부분의 기능과는 다른 온돌의 각 부분이 수행하는 기능을 살펴보겠습니다.
(그림 1) 온돌의 시대적 발전 과정
1. 외구들 : 고인돌처럼 생긴 돌 구조 아래에 바로 불을 피우는 형태입니다.
2. 외고래구들 : 외구들을 여러 개 길게 연결해 불을 피우는 아궁이와 연기가 빠지는 굴뚝 영역으로
분화됩니다. 이때 열기가 지나가는 통로인 고래가 등장합니다.
3. 겹구들 : 고래를 여러 개로 확장해 열기가 여러 곳으로 나눠 들어가게 됩니다. 그러면서 아궁이가
설치됩니다.
4. 굴뚝의 등장 : 움막과 같은 실내에 있었던 구들시설에 바깥으로 연기를 배출하기 위해 굴뚝이
생깁니다. 그러면서 아궁이까지도 실내에서 벗어나, 방 한 칸에 구들 한 개의 구조를 갖추게 됩니다.
5. 완성된 전통구들
(그림 2) 온돌 각 부분의 형태와 기능
1번구조. 가열된 공기(열기)는 연기와 함께 아궁이 후렁이 위쪽으로 빠르게 올라갑니다. 뜨거운 공기는
위로, 차가운 공기는 아래로 이동한다는 대류현상이 일어난 것입니다. 따라서 아궁이에서 지핀
불로 인해 데워진 열기는 밖으로 나가지 않고 구들 속으로 들어가게 되는 것입니다.
2번구조. 올라간 열기는 부넹기의 좁은 통로를 만납니다. 이때 열기의 이동 속력이 빨라지면서
부넹기에서의 열기의 압력은 낮아집니다. 바로 여기서 베르누이의 정리를 확인할 수 있습니다.
즉 공기나 액체와 같은 유기체는 지나가는 길이 넓은 곳에서 좁은 곳으로 이동하게 되면 속력이
빨라지고 압력은 낮아집니다.
이는 어느 일정 시간 동안 어느 한 단면으로 들어간 유체의 양이 그 단면을 빠져나온 유체의 양과
같아야 한다는 질량 보존의 법칙 때문입니다. 따라서 부뚜막보다 부넹기에서 압력이 낮기 때문에
부넹기는 열기를 효과적으로 빠르게 빨아들여 구들개자리로 넘겨주는 역할을 합니다. 이 때는
열기가 부뚜막에서 부넹기로 이동할 때와는 반대 현상이 나타납니다. 왜냐하면 부넹기의 좁은
통로에서 구들개자리의 넓은 통로로 열기가 이동하기 때문입니다. 따라서 구들개자리에서 열기의
속력이 급격히 떨어지고 천천히 소용돌이 흐름(와류)이 생깁니다. 한꺼번에 고래 쪽으로 이동하지
않고 구들개자리에서 한동안 머물게 되는 것입니다. 구들개자리는 열기 저장고와 같은 역할을 하는
셈입니다.
구들장 바로 아래를 지나는 위 부분의 열기는 구들장을 데우면서 여러 갈래의 고래로 들어갑니다.
(그림 3 참조) 그리고 구들개자리로 들어간 열기는 와류로 인해 그 곳에 있던 차가운 공기와
열 교환을 합니다. 이후 열기는 여러 개의 고래로 서서히 균등하게 들어가게 돼 방 전체를 고루
따뜻하게 해 주는 역할도 합니다.
3번구조. 고래로 넘어간 열기는 다시 고래 머리 부분의 넓은 공간을 만나게 됩니다. 여기서 또 한번 열기의
이동 속력이 줄어들게 됩니다. 이 곳의 열기 중 온도가 가장 높은 공기가 위로 올라가 구들장 바로
아래서 서서히 흘러가면서 구들장을 가열합니다. 이로 인해 공기는 점점 냉각돼 결국 고래 바닥으로
내려오고 일부는 고래자리로 흘러갑니다. 한편 냉각된 공기가 점점 고래 바닥으로 흘러 구들개자리
쪽으로 이동하게 되면 뜨거운 고래개자리 부위와 만나 데워지고 다시 구들장 쪽으로 상승하게 됩니다.
고래에서 전체적으로 대류현상이 일어나는 것입니다. 이런 대류가 원활하게 되는 이유 중 하나는
고래의 모양 때문입니다. 고래는 바다 속의 고래의 배를 연상시키듯 아궁이 쪽이 넓고 굴뚝 쪽으로
갈수록 냉각되는 공기는 고래 바닥으로 흘러 내려가면서 어느 한 곳에 머물지 않고 점점 낮아지는
고래의 머리 쪽으로 이동하게 되는 것입니다. (그림 3 참조)
4번구조. 좁은 꼬리 부분의 고래를 통과해서 넓은 공간의 고래개자리로 넘어간 공기는 또다시 이동속력이
줄어들게 됩니다. 여기서 여러 개의 각 고래에서 나오는 다른 온도의 공기가 한데 모여 고루 섞이게
됩니다. 그러면서 온도의 고저에 따라 공기는 위아래로 분포하게 됩니다. 이때 남아있던 열기가
고래개자리 위 부분의 구들장을 가열하면서 서서히 실외 굴뚝개자리로 흘러가서 굴뚝을 통해
대기로 방출됩니다.
5번구조. 구들의 독특한 구조는 가능한 열기를 내부에 오래 머물도록 하기 위해서입니다. 여기에서
베르누이의 정리나 대류현상과 같은 과학적인 원리가 잘 적용됐음을 확인할 수 있습니다.
결국 부뚜막에서 열을 공급해주는 하나의 불 주머니가 생기고, 구들개자리, 고래, 고래개자리에서
열을 오랫동안 저장하는 열주머니를 형성해 열기의 급속한 유출을 막습니다. 따라서 불 지피기를
그만둬도 열주머니에 머물러 있는 열기가 천천히 이동하면서 오랫동안 구들장을 가열해 줍니다.
한편 구들장이 오랫동안 온기를 유지할 수 있는 데는 또 다른 비결이 있습니다. 바로 구들장의
재료인 돌이 어떤 종류냐는 것입니다. 우리 선조들은 주위의 여러 돌 중 특별히 운모를 골랐습니다.
운모는 화성암과 변성암에서 흔히 발견되는 광물로 층상구조로, 백운모, 소다운모, 흑운모, 금운모,
홍운모, 진발다이트 등으로 나뉩니다. 이 중 특히 백운모는 열이나 전기가 잘 통하지 않는
절연체입니다. 이런 이유로 다리미 바닥 안에는 백운모가 들어 있습니다. 바로 이것이 구들장의
재료가 됩니다. 절연체인 백운모 구들장은 아래의 뜨거운 열기를 한꺼번에 방안으로 내뱉지 않게
해주기 때문입니다.
구들장은 아랫목과 윗목의 두께가 다릅니다. 이는 아랫목의 경우 불을 지피는 아궁이와 가깝기
때문에 너무 뜨거워질 수 있어 두꺼운 돌을 쓰고 여기에는 진흙도 두껍게 바릅니다. 이 때문에
아랫목의 구들장은 많은 양의 열을 저장 할 수 있습니다. 한편 윗목의 구들장은 얇게해 빨리
가열되도록 했습니다. 아랫목과 윗목의 온도차를 줄일 수 있도록 한 것입니다.
이것은 방이 식을 때도 마찬가지입니다. 아궁이에서의 열공급이 중단된 후에 아랫목에 저장된
열이 점점 방출되면서 고래에서의 대류로 인해 윗목의 구들장도 급속히 냉각되지 않습니다.
이처럼 과학적인 구들은 장인의 오랜 연구로 완성된 것입니다.
(그림 3) 다양한 고래의 형태
구들과 벽난로는 온도에 의한 밀도차를 이용하여 열기를 얻는다는 동일성을 가지고 있습니다.
다만, 벽난로는 실내에서 연소시킴으로 인해 복사열과 대류열을 얻어낸 후 수직으로 난 연도를
통해 연기를 외부로 밀어내는 구조로 시공 된다는 점(그림 4 참조)과 온돌은 실외에서 연소시켜
바닥을 가열하여 축열 시킨 후 실외로 난 연도를 통해 연기를 배출한다는 차이점이 있습니다.
따뜻한 공기가 섞일 때 밀도차에 의한 따뜻한 공기의 상승을 이용하여 바닥을 데우고 복사열을
얻는 차이점이 있을 뿐입니다. (그림 2와 그림 4를 비교해 벽난로의 단면을 수평으로 눕혀보면
온돌의 단면과 유사한 점을 보실 수 있습니다)
따라서 벽난로의 슬로트는 온돌의 후렁이, 부넹기로 벽난로의 스모크챔버는 온돌의
구들개자리,고래 구조로 대비해 기능을 수행한다는 유사점이 있습니다.
현재는 시골이나 황토방 또는 고급의 전원주택, 별장에서 개인 찜질방용으로 온돌이 종종 시공되어질
정도로 난방법이 바뀌었지만 아직까지 우리는 바닥 난방을 유지하고 있습니다. 고래가 파이프로,
고래 속을 지나던 뜨거운 공기가 보일러에서 데워지는 뜨거운 물로 대체된 온돌방에 살고 있습니다.
이는 데워진 공기가 바닥에서 위로 채워져 올라가는 구조를 형성하며 이는 사람이 서있다면
발쪽은 “고온”, 머리 쪽은 “저온”의 상태가 됩니다.
이를 보완해 줄 수 있는 완벽한 채열 구조가 벽난로 입니다.
벽난로는 온돌과 달리 실내의 공기를 직접 데워 실내 전체의 공기를 대류 시키는 난방법을
제공합니다.
즉 바닥을 데우는 온돌의 기능에 실내공기를 직접 데우는 벽난로의 기능을 더한다면 세계적인
어떤 난방법보다 우수한 난방을 겸비한, 건강에 좋은 난방법이 되는 것입니다. 또한 단열이 완벽한
현대 건축에 있어서 벽난로 난방을 이용하신다면 온돌의 바닥 난방비를 현격히 줄이면서 경제 난방을
통해 난방비를 50%이상 절감할 수 있는 건강 난방을 구현하실 수 있습니다.
(그림 4) 벽난로의 각 부분의 명칭과 형태
벽난로는 단순하지만 대단히 섬세한 연소장치입니다.
즉, 벽난로 본체와 스모크쳄버, 그리고 연도가 통풍계의 사이클을 형성하며 유기적으로 결합된
통풍장치의 하나라고 할 수 있습니다.
벽난로에서 연소 가스에 유도되어 화구로 유입되는 공기량은 개구면적(㎠)당 매시간 0.07~0.1㎥에
달합니다. 이양은 장작이 연소하기위해 필요한 양의 30~40배에 달하며 이로 인해 난로가 있는
방을 1시간당 5~6회 환기하게 됩니다. 벽난로에 있어서, 연도의 단면적이 화구의 크기에서
정해지고 화구의 크기 또한 전체 룸의 크기와 비율로 정해지는 것이 이러한 이유입니다.
여기에서 많은 고객께서 의문을 가지십니다. 일반 연소장치에 비해 많은 공기를 흡입하여
화실의 온도가 낮고 연도의 온도 또한 60~120℃로 다른 연소 장치에 비해 낮은데 반해, 거실에서
바로 장작이 타는 데도 연기 트러블 없이 방출열량 또한 우수한 벽난로 기능은 어떤 원리로
가능한가? 입니다.
한마디로 말씀드리면 장작에 의해 따뜻해진 공기가 밀도차에 의해 가벼워져 위로 상승할 때
화구로 유입되는 공기량에 비해 연도를 통해 유출되는 공기량이 같거나 많기 때문입니다.
이 기능을 위해 벽난로의 각부 즉 화구, 화실, 슬로트, 스모크챔버, 에이프런트, 연붕, 뎀퍼,
후벽의 경사, 연도 등의 크기와 각도가 정확한 비율로 결합되어 유기적 기능을 수행해야 하는
것입니다.
그림 - 벽난로 각 부분의 명칭과 형태
따라서 우수한 벽난로의 원리 이해는 벽난로의 각 부분의 이해가 뒷받침 되어야 하는바 아래의
1.벽난로의 화실 부터 5.연도 까지 벽난로 각부분을 기능과 함께 설명 드리겠습니다.
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1. 벽난로의 화실
원시시대 때부터 지금까지 냇가에서 모닥불을 피우더라도 돌을 적당히 늘어놓고 쌓아줍니다.
그이유는 바람을 막는 목적도 있지만, 불의 화점에서 나온 에너지를 쌓아 놓은 돌에서 피드백시켜
그 복사열을 연소부(화점)으로 환원하여 고온의 상태를 유지시키기 위함입니다. 장작의 연소는
열에 의해 건류 기화한 가연성 가스의 연소이므로 고온의 불꽃에서 장작에 열의 피드백이 크면
연소가 확대되어 가지만 그것이 부족하면 축소되고 맙니다. (모닥불 속에서 잘 타던 장작을
꺼내어 공기 중에 두면 조금 후 타지 않고 연기만 내는 것도 이러한 이유입니다)
그림 - 모닥불에서의 열의 피드백
벽난로의 화실은 이러한 원리를 충족시키기 위해 진화했습니다. 벽난로의 후벽을 앞으로
경사지게 하고, 측벽을 뒤쪽에서 좁히는 것이 복사열을 보다 강하게 연소부(화점)으로 보내기
위한 것입니다. 즉,정확하게 경사진 벽난로 화실은 연소부에 보다 많은 열을 되돌려 보다 많은
열을 비축 시키는 일이 연소를 보다 왕성하게 할뿐 아니라 연소온도를 높이고, 그러한 것이 결과적으로
보다 많은 복사열을 실내로 방출하게 하고 따뜻한 고효율의 벽난로로 이어지는 것입니다.
그림 - 벽난로에서의 열의 피드백
그림 - 에너지의 피드백을 위한 벽난로 화실의 정확한 비율
2. 슬로트와 스모크쳄버
화실에서 밀도차에 의해 상승된 공기가 복사열을 실내로 방출한 후 스모크쳄버로 도착하기위한
통로가 슬로트이고, 슬로트의 높이가 실내에서 볼 때 “에이프런트”입니다.
그림 - 슬로트의 높이와 폭
그림 - 벽난로에서의 슬로트의 역할
슬로트를 통과할 때 유속은 급격히 빨라지며, 빨라진 유속과 스모크쳄버에 의해 화구전체에
유입압력을 유지시키게 됩니다. (우수한 벽난로의 연소 시 화구 앞에서 라이터를 켜보시면
열은 뜨겁게 방출되지만 공기는 일정한 유속으로 화구로 흘러드는 현상이 슬로트와 스모크쳄버의
작용입니다)
스모크쳄버는 연도의 흡인력이 화실에 직접 작용하지 못하게 하는 기능과 연도에서 떨어지는
역풍을 연붕에서 되돌려주는 기능, 슬로트의 유속 흐름을 일정하게 유지시켜 연도의 흡인력을
난로 개구 폭 전체에 균등하게 분포시키는 기능을 동시에 수행합니다. 연도의 슬릿부로부터의
역풍을 막아내고 배기가스가 유연하게 연도를 향해서 유속을 높이도록 기능 하는 것입니다.
스모크쳄버는 최대부의 단면이 크고 용적이 클수록 효과적입니다.
스모크쳄버의 사이즈는 아래 그림과 같은 비율로 시공합니다.
그림 - 스모크쳄버의 정확한 비율과 구조
3. 연붕
연도 속의 유속은 일정하지 않고 단면의 중앙부가 빠릅니다. 중앙부와 연도 주변의 유속차가
크면 클수록 연도 주변의 벽을 따라서 내리는 하강류가 강해집니다.
일면개구형 벽난로에서 연도의 단면을 보시면 측면이 하강류는 연붕에서 방향이 전환되어
배기가스와 함께 실외로 배츨됩니다. 또한 연도로부터 떨어지는 그을음과 크레소트를 연붕에서
받아줍니다. 연붕 높이에 청소구를 설치하는 것도 이러한 이유입니다.
그림 - 연붕의 유무에 따른 연기트러블의 유무
4. 뎀퍼
난로의 연소상태를 콘트롤 하는 것이 뎀퍼라고 생각하는 고객분이 많으시지만 그것은 잘못된
생각입니다.
벽난로에서 뎀퍼로 연소 자체를 조절할 수는 없습니다. 시험적으로, 잘타는 벽난로에서
뎀퍼를 닫아보면 그것을 알 수 있습니다. 뎀퍼를 닫으면 연기는 실내로 나오고 연소상태는 변화가
없습니다.
뎀퍼의 역할은 연도의 흡인력을 연소상태에 맞추어 콘트롤 해주는 것입니다.뎀퍼를 콘트롤
하시면 실내공기의 과다한 흡인량이 줄고, 배기량은 줄지만 흡인압은 회복됩니다. 그 결과 흡인 공기가
가지고 가는 환기 손실이 감소됩니다. 즉, 뎀퍼를 사용하는 목적은 연소상태에 맞게 실내에
연기가 생기지 않는 범위로 뎀퍼를 닫아 연도의 흡인압을 조정하고 동시에 실내로부터의 여분의
흡인 공기를 줄여 난로의 열효율을 높이는 것입니다.
그림 - 각종 뎀퍼의 개폐형식
5. 연도
자연 통풍에 의지하는 벽난로에서 그 주역은 연도입니다. 연도의 단면형은 원형이 가장 마찰저항이
적고, 정사각형․직사각형이 됨에 따라 불리해 집니다. 직사각형 단면의 경우, 면길이의 비를
1:2이상으로 하지 않을 것, 또한 단면을 15㎝이하가 되지 않도록 주의하셔야합니다.
연도로부터의 열손실이 많으면 결로와 함께 흡인력은 현저히 감소됩니다. 따라서 한랭지 일수록
연도의 단열에 대한 배려가 필요합니다. (잠깐의 화력저하 일 때 연기가 실내로 나오는 현상의 경우
연도로부터의 열손실이 커서 흡인력이 급격히 내려가기 때문입니다)
그림 - 연도 단면의 마찰저항을 줄이기 위한 올바른 치수
그림 - 여러가지 지붕 형태에 따른 연도의 높이
그림 - 굴뚝의 유효 공백 면적- 인접되는 양면의 합계(ac+bc)가
연도단면적 ab보다 커져야 합니다.
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벽난로는 이와 같이--밀도차에 의한 화구로의 공기유입량과 연도로의 공기 유출량의 차이를
이용하여 실내에서 장작을 연소시켜도 연기트러블 없는 고효율의 난방장치로 이용하실 수 있으며,
이기능을 수행하기 위해 벽난로의 각부분에서 각자의 기능이 유기적으로 수행되도록 정확히 시공
되어져야 하는 것입니다.
설계 및 시공순서는
1. 방의 크기(전체용적)에서 난로의 개구면적을 구합니다.
2. 난로의 개구면적에서 난로의 개구 폭, 높이, 안길이를 구합니다.
3. 연도 높이에서 연도 단면적의 난로 개구면적에 대한 비율을 구합니다.
4. 연도의 단면적에서 슬로트 면적을 구합니다.
5. 세부의 비례와 모양을 구합니다.
순서에 따라 설계 및 시공합니다.
이러한 원리에 의해 벽난로는 열량 높고, 연기트러블 없는 고효율의 벽난로가 가능한 것입니다.
벽난로 시공 참조표
1. 개요
19세기 합리주의 건축의 발달로 난방의 자리에서 끌어내려졌던 벽난로가 2차대전 후 유럽이나
미국의 현대건축 속에서 다시 선택되어지는 예가 늘어나며 국내에 유입, 현재까지 이른바 벽난로의
설계에 있어서 일반적인 참조사항과 시공시의 유의사항을 서술코자 하오니 업무에 참조하시기
바랍니다.
2. 벽난로의 연실
벽난로는 스모크 챔버(연실), 후벽과 측벽의 경사, 슬로트, 뎀퍼, 연붕의 복잡한 연결구조 과학
입니다. 벽난로 특유의 일련구조인 후벽의 경사, 슬로트, 스모크 챔버, 연붕은 서로에 관련하면서
결합되어 하나의 통풍계의 사이클을 형성합니다. 즉, 후벽을 따라서 상승해온 연소 가스는
슬로트에서 외부공기와 혼합되고 연실에서 연도의 흡인력을 도와 복사열은 거실로 밀어내며
연소 가스는 외부로 배출되는 일련의 흐름을 각각의 벽난로 부분이 담당하고 있는 것입니다.
2-1 스모크 챔버
스모크 챔버의 역할은 두 가지 기능을 가지고 있습니다. 첫째, 연도의 흡인력을 난로개구 전체에
균등히 작용하도록 분포시키는 역할, 둘째, 역풍을 되돌려주는 두 가지 기능입니다.
즉, 배기가스를 연도를 향해 원활히 나아가도록 가감하는 구조라 할 수 있습니다.
그림1-스모크쳄버의 구조와 기능
2-2 후벽과 측벽의 경사
난로의 후벽(그림2 참조)을 앞으로 경사시키는 것은 연소에 의해 발생한 열은 연소부분으로
되돌려 보내어 화실내의 연소온도를 높여 통풍계의 흐름을 원활히 하는 기능과 불꽃을 화구쪽으로
끌어내어 복사열의 실내방사를 크게 해주는 기능이 있습니다. 좁히는 각도는 60˚ 이하로, 내벽은
평평히 시공하여야 합니다.
그림2-측벽과 후벽의 경사가 벽난로의 공기흐름에 미치는 영향
2-3 슬로트
난로의 개구면을 통해 화구로 유입되는 공기량은 장작의 연소에 필요한 공기량의 20배~30배에
이르게 됩니다. 이렇게 유입된 공기가 화실에서 데워져 연실과 연도를 통해 바깥까지 도착되도록
유속의 흐름을 급격히 상승시켜주는 기능을 하는 벽난로의 기능이 슬로트입니다. 즉, 공기의 흐름이
넓은 곳에서 좁은 곳을 통과하며 급격히 빨라지듯 슬로트 구조가 있는 벽난로는 연소가스를 강하게
흡인하고 불꽃모양은 길게 늘어져 통풍이 원활하게 됩니다.
그림3- 적절한 슬로트의 크기에 따른 공기흐름의 영향
2-4 뎀퍼
벽난로에서 뎀퍼의 역할은 연도의 흡인력을 연소상태에 맞추어서 콘트롤해 주는데 있습니다.
적당한 정도로 뎀퍼를 여닫으면 실내공기의 과격한 흡인량이 줄고 연도내 온도는 올라가고 배기량은
줄지만 흡인압을 상승시켜주는 연도의 흡인력 조절기라 할 수 있습니다.
따라서 뎀퍼를 사용하는 목적은 연소상태에 맞게 실내에 연기가 나오지 않는 범위로 뎀퍼를 여닫아
연도의 흡인압을 조절하고, 동시에 실내로부터의 여분의 흡인공기를 줄여 난로의 효율을 높인다 할
수 있습니다. (그림4 참조)
그림4-- 뎀퍼의 구조
2-5 연붕
벽난로의 연도속 유속은 일정치않고 단면의 중앙부가 빠릅니다. 연도의 중앙부와 연도주변부와의
유속차가 크면 클수록 주변의 벽을 따라서 하강류가 있을 수밖에 없습니다.
따라서 후면으로 흐르는 하강류는 연붕에 의해 방향이 전환되어 배기가스와 함께 밖으로 배출됩니다. 시공시 연붕구조가 없으면 연도로부터의 하강류가 연도의 양단을 따라 내려가 연기 일부를 실내로
유입시키게 됩니다.
그림5- 연붕의 유무에 따른 연기트러블의 생성원리
3 결론
벽난로는 연실로 불리는 스모크챔버, 후벽의 경사, 슬로트, 뎀퍼, 연붕의 연결구조입니다.
벽난로의 품질은 불꽃모양과 통풍계의 흐름을 결정되어지며 이 같은 연결구조는 방의 용적에서
난로의 개구면적이, 난로의 개구면적에서 개구폭, 높이, 안길이 등이 구해지며 이같은 비율에 의해
스모크 챔버와 연도의 단면적, 지름이 구해져야 합니다. (비율표1 참조)
<아래>재래식 벽난로의 화실시공 참조도
완전매립형 매립벽난로의 설치순서-참조도
1.주택외부의 체크및 바닥기소 위치설정
2.바닥기소
3.사이딩및 스터드제거후 바닥기소
4.벽난로전면체크
5.거실내부 기소 준비
6.거실내부 기소전 앵글보강
7.외부기초
8.외부기초와 연결한 내부기초
9.내,외부 동시 기초작업
10.벽난로의 화실바닥작업
11.벽난로의 화실측벽작업
12.벽난로의 후벽의 경사 작업
13.벽난로의 슬로트&돔뎀퍼 부착작업
14.벽난로 돔뎀퍼 보강작업
15.벽난로 외부 스모크쳄버작업준비
16.스모크 쳄버및 벽난로연도작업
17.벽난로 연도작업을 위한 지붕절개
18.벽난로 연도의 연결작업
19.벽난로 연도의 방수작업
20.벽난로 연도의 방수마감작업
비율표1
1. 지붕위에서의 처리 : 벽난로 굴뚝이 통과할 정확한 위치를 잡은 후 천공할 곳과 후레슁할 곳을 마킹합니다. 천공할 곳을 천공한 후 후레슁할 곳은 가스토치를 이용, 아스팔트 슁글을 꺽어지지 않도록 조심스럽게 걷어냅니다. 이중연도를 통과시킨 후 연도와 좌대 사이를 1200℃ 세라쿠울로 철저히 충진시켜 단열을 시행합니다. 좌대를 후레슁 위치에 놓은 후 경사면의 윗면은 슁글이 위로 가도록 경사면의 아랫면은 슁글이 아래로 가도록 시공 후 후레슁 면은 쉬트지를 가스토치로 녹여 미장처리하여 방수합니다. 연도의 외부 높이는 지붕의 최고점과 같거나 50cm 정도 높아야하나, 이는 전체 연도 높이에 따른 기압에 관계되므로 당사 영업부와 상의하십시요. (그림1~4 참조) 그림 1 그림 2 그림 3 그림 4 2. 여러가지 연도 내는 경우에 따른 연도 시공법(그림1,2 참조) (1) 지붕의 외부는 지붕의 모양과 주택주변의 지형등을 고려하여 높낮이를 결정하시고 주택시공의 방법(목조, 조적, 통나무, 스틸하우스 등)에 따라 형태를 결정하십시요. 당사영업부(Tel.02-547-2003)로 문의하시면 상담하여 드립니다. (2) 연도와 지붕의 연결부위는 벽난로의 열에 의한 팽창과 방수를 함께 고려하여야하므로 좌대에 의한 시공이나 조적에 의한 시공, 합성시공 중 하나를 선택하십시요. (3) 연도는 벽난로의 배출가스를 원활히 하는 기능과 주택의 외관을 아름답게 꾸며주는 역할을 동시에 담당하므로 주택의 전체모양과 조화를 이루도록 디자인을 신중히 선택하십시요. 그림 1 그림 2 참조 1 참조 2 참조 3 참조 4 열효율을 높이는 시공방법 |