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벽난로는 단순하지만 대단히 섬세한 연소장치입니다.
즉, 벽난로 본체와 스모크쳄버, 그리고 연도가 통풍계의 사이클을 형성하며 유기적으로 결합된 통풍장치
의 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 1시간
당 5~6회 환기하게 됩니다.
벽난로에 있어서, 연도의 단면적이 화구의 크기에서 정해지고 화구의 크기 또한 전체 룸의 크기와 비율
로 정해지는 것이 이러한 이유입니다.
< 아래 그림 - 벽난로로 유입되는 공기의 유입량 >
<그림 위 : 화구가 오픈된 재래식 벽난로는 장작이 연소하는데 필요한 적정 공기량보다 30배 이상의
공기량이 화실로 유입됨으로 인해 화실의 온도가 높지않아 섬세한 통풍계의 사이클이 형성
되어 벽난로 각부분의 비율이 맞지않을 경우 연기트러블의 원인이 된다 >
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 연도를 향해 상승
할 때 - 상승한 공기량을 채우기 위해 화구로 유입되는 공기량이 연도를 통해 유출된 공기량보다 적거나 유출된 공기량과 동일하기 때문"입니다.
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.
< 아래그림 - 벽난로 각 부분의 명칭과 형태 >
< 아래그림 - 벽난로 각 부분에서의 공기와 열에너지의 흐름>
<아래그림- 벽난로에서의 열에너지의 생산과 환경과의 순환과정 >
< 그림 위 : 장작은 카본과 수소, 그리고 산소의 구성요소로 이루어져 있어 황이나 염화 화학물처럼
환경적인 측면에서 본다면 연소재로서의 장작은 카본에서 산소와 수분을 제거하며 동시에 연소
되고 발열하며 약간의 재만을 남기는 환경 친화적인 청정한 연소재료입니다 >
따라서 우수한 벽난로의 원리 이해는 벽난로의 각 부분의 이해가 뒷받침 되어야 하는바
아래의 1.벽난로의 화실부터 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
< 아래 그림 - 모닥불에서 열의 피드백 원리 >
< 그림 위 : 장작의 화점에서 나온 열에너지가 주위에 쌓아놓은 돌에서 피드백 되면 연소 시간이 지남에
따라 온도가 상승되며 공기의 밀도차이가 생겨나 불꽃은 사진과 같이 위를 향해 솟아오른다 >
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 많은열을 비축 시키는
일이 연소를 보다 왕성하게 할뿐 아니라 연소온도를 높이고, 그러한 것이 결과적으로 보다 많은
복사열을 실내로 방출하게 하고 따뜻한 고효율의 벽난로로 이어지는 것입니다.
< 아래 그림 - 벽난로에서의 열의 피드백 >
< 아래 그림 - 열에너지의 피드백을 위한 벽난로 화실의 정확한 비율 >
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2. 슬로트와 스모크쳄버
화실에서 밀도차에 의해 상승된 공기가 복사열을 실내로 방출한 후 스모크쳄버로 도착하기위한
통로가 슬로트이고, 슬로트의 높이가 실내에서 볼 때 “에이프런트”입니다.
<아래 그림 - 슬로트의 높이와 폭 >
<아래 그림 - 벽난로에서의 슬로트의 역할 : 화실의 크기와 슬로트의 크기가
비율이 맞지 않으면 흡인력이 떨어 지면서 연기트러블의 원인이 됩니다.>
< 좌측의 1번 그림은 슬로트의 비율이 정확하여 화실로 유입되는 유입공기의 유속을 빠르게 하여 줌으로
인해 불꽃이 길게 늘어지며 복사열의 방출이 원활하지만, 우측의 2번 그림은 슬로트가 비율이 크게 제작
됨으로 인해 유속이 느려져 불꽃의 흡인력이 떨어짐으로 인해 결국 연기트러블로 연결된다 >
< 아래 그림 - 슬로트의 높이에 따른 연기트러블의 생성원리 >
< 위쪽 그림은 슬로트가 정확하게 제작되어 에이프런트가 내려옴으로 인해 연기 트러블이 없지만 ,
아래 그림은 슬로트가 작게 제작되어져 연도에서의 흡인력이 떨어짐으로 인해 결국 연기트러블로
연결된다 >
< 아래 그림 - 실제 시공시 슬로트와 스모크 쳄버의 시공 예 >
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.
<아래 그림 - 스모크쳄버의 정확한 비율과 구조 >
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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 연붕
에서받아줍니다. 연붕 높이에 청소구를 설치하는 것도 이러한 이유입니다.
<아래 그림 - 연붕의 유무에 따른 연기트러블의 생성원리 >
< 왼쪽 그림은 연붕이 정확하게 제작되어 연도에서 떨어지는 역풍을 되돌려 주어 연기트러블이 없지만,
오른쪽은 연붕이 제작되어져 있지않아 연도에서의 역풍이 화실로 전달되어 연기트러블로 연결된다 >
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4. 뎀퍼
< 아래그림 - 뎀퍼의 위치와 구조 >
난로의 연소상태를 콘트롤 하는 것이 뎀퍼라고 생각하는 고객분이 많으시지만 그것은 잘못된 상식입니다.
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.
<아래 그림 - 각종 뎀퍼의 개폐형식>
<아래 그림 - 뎀퍼 작동방식의 예 >
<아래 그림 - 화실의 구조와 많이 선택하는 뎀퍼의 2가지 작동 방법 >
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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 : 2 이상으로 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)
<아래 그림 - 연도 단면의 마찰저항을 줄이기 위한 올바른 치수 >
< 아래 그림 - 여러가지 지붕 형태에 따른 연도의 높이 >
<아래 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.
< 아래 그림- 벽난로 시공 참조표 >
< 아래사진 - 올바른 시공 후의 정상적인 연소 불꽃 >
올바른 시공후 재대로 가동되는 벽난로의 동영상 보기 ( ☜ 글씨를 클릭하시면 동영상을 보실수 있습니다 -!!)
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