바닥패널 난방

[beijing-雲兒]

 

바닥 온수 난방(일명 패널 난방)

  구들은 고구려 시대부터 만들어진 우리 나라 고유의 난방 방식이다. 근대에 들어서는 직화식 구들(온돌)난방이 어렵기 때문에 온수파이프(일명 엘셀 파이프)를 이용한 바닥난방이 일반적으로 사용되고 있다.

  우리나라 사람들은 서양인들에게 굴뚝의 개념이 없던 시절부터 전통적인 바닥덕트시스템인 구들에서 생활했었다.   그러나, 현대에는 근대 건축의 거장인 프랭크 로이드 라이트가 구들을 만들어 살았다.  라이트가 일본 제국 호텔을 지어 달라는 건축주의 의뢰를 받고 일본에 머물 ??, 일본의 귀족 집에 초대를 받은 적이 있었다. 그 일본인의 집에는 이상한 방이 있었다. 난로도 없는데 방이 매우 따뜻하여 라이트는 그 방에 대해 강한 호기심을 갖고 일본인에게 무슨 장치냐고 물었다.

  그 때 그 일본인은 “이것이 한국식 방 입니다”라고 대답하면서 당시 식민지였던 한국에 머물렀을 때 경험했던 온돌의 정취를 못 잊어 일본으로 돌아가서도 온돌방을 만들어 놓고 추운 날이면 손님을 초청하여 담소를 즐기곤 했다는 것이었다.

  그 후 라이트는 그의 회고록에 이렇게 썼다. “한국인의 방은 인류가 발명한 최고의 난방 방식이다. 이것은 심지어 태양열을 이용한 복사난방보다도 훌륭하다. 발을 따스하게 해주는 방식이야 말로 가장 이상적인 난방이다.”   라이트는 미국으로 돌아가서 바닥에 깐 돌 사이로 온수파이프를 통하게 하는 패널난방 방법을 개발하여 그의 주택 작품 전반에 보편적으로 채용하다.

  지금 우리는 그 패널난방을 다시 수입하여 구들이라 여기며 사용하는 아이러니칼한 현실 속에 살고 있다.   우리는 전통적으로 구들에 의한 난방 방식에서 살아 왔기 때문에 구들방에 대한 향수를 가지고 있다.

  그래서 최근에 지어진 전원주택이 서구식 목조로 지어지더라도 침실만은 온돌방을 선호하는 경향을 갖고 있다. 경골구조의 바닥 위에 구들난방 즉, 패널 난방(Panel Heating)을 설치하는 사례가 많다.

  이러한 패널 난방의 열원으로 전에는 기름 보일러를 쓰는 것이 일반적이었으나 요즘은 심야 전력에 의한 온수 보일러로 난방을 많이 쓰고 있는 경향이 있다. 기름을 연료로 하는 것보다는 청결하고, 난방을 조절하는 것이 편리할 뿐 아니라, 기름을 공급해야하는 번거로움도 없을 뿐 아니라 화재에 대한 위험도 훨씬 적기 때문이다.

   패널난방은 방을 구성하는 구조체에 열원을 묻고 그 면이 그대로 가열면이 되어 난방이 이루어지는 방법이다. 패널난방은 가열면에서 발생하는 복사열¹⁾을 이용하는 난방이기에 복사난방(radiant heating)이라고 하기도 한다.

  가열면이 되는 패널은 가열 코일이 설치되는 위치에 따라, 바닥 패널, 천장 패널, 벽 패널으로 나뉜다.

  우리 나라의 전통적인 구들 방식은 바닥 패널 형식으로 볼 수 있는 데, 바닥면을 가열면으로 하여 난방을 하는 방식이다. 이 때, 가열면의 온도는 너무 높게 할 수 없으므로 약 30℃이하로 한다. 천장과 벽에 패널을 시공할 경우에 대비하여 바닥 패널 형식의 시공은 비교적 용이하다.

  열의 손실이 큰 방에서는 바닥면 만으로는 방열량이 부족할 때가 있어, 천장 패널과 벽 패널 형식을 겸하기도 한다.

  그림 단면도는 바닥 패널의 구조를 보여준다. 

  (가)의 그림은 보온재 위에 코일을 깔고 그 위에 콘크리트를 타설한 사례이며 (나)의 그림은 잡석 층에 코일을 깔고 콘크리트를 타설한 사례이다.

  (다), (라)의 그림은 코일을 매설하지 않고 공기층 속에 코일을 설치한 사례로서, 목조 건축에서 주로 사용할 수 있다.

그림 바닥 패널의 구조

그림 바닥 패널의 구조

  이와 같이 패널 밑에 설치되는 온수 코일은 주로 강관과 동관으로 이루어진 파이프 코일의 배관 방식이 쓰이고 있다.

  동관은 강관에 비해 내식성이 우수해서 관이 부식될 우려가 적지만, 콘크리트 타설로 관을 매립할 경우에 손상이 될 우려가 있다.

  아래 그림은 코일의 배관 방식을 보여준다. (가),(나)는 밴드 코일 방식으로 관 내 온수의 유량을 균등하게 배분하여 방의 온도 분포를 균등하게 할 수 있고 일반적으로 많이 쓰이는 방식이다. (다)는 격자 코일(grid coil) 방식으로 주로 공장 등과 같은 바닥 면적이 넓은 곳에 주로 쓰이고 관 내 온수의 유량을 균등하게 배분하기 어려운 단점이 있다. 

그림  파이프 코일의 배관 방식

 

  파이프를 바닥에 직접 시공해야 하는 패널 난방은 공사기간은 물론, 공사비용도 비싸기 마련이다. 이에 최근에는 파이프를 이용한 패널 난방의 단점을 보완하기 위해 얇은 필름에 발열체를 도포하고 각 발열체를 서로 연결시켜 전극을 만들어 전기를 흘려보내 발열이 이루어지게 구성한 전기 패널 난방 형식의 제품도 출시되고 있다.

  또한, 복사열을 이용한 패널 난방은 열을 직접 인체에 도달시키는 효과를 가지고 있기에 최근에는 인간의 건강을 고려하여 원적외선 방사 효과를 지닌 황토와 같은 재료를 이용하여 패널을 구성하기도 한다.

  황토는 인체에 유익한 원적외선 방사 효과 이외에도 음이온 발산과 탈취의 효능이 있으나, 근대화 건축의 범람으로 콘크리트 혁명 속에서 잊고 있었던 우리나라의 소중한 전통 건축재료이다.

  그러나, 최근에 콘크리트 내에 함유된 크롬 6가(Cr-6)와 마감재 부착용 접착제에서 야기되는 휘발성 유기 화합물(VOCs) 등과 같은 유해 물질이 인체에 미치는 악영향에 대한 수 많은 보고서가 발표되어 다시금 황토가 친환경 재료로서 주목을 받게 되었다.

  따라서, 병든 집 증후군(SHS; Sick House Syndorme)과 같은 신종 질환을 해결하기 위해 우리나라의 전통적인 황토 구들 개념을 현대의 패널난방 시공에 적극적으로 도입해야 할 것이다.

바닥 온수 난방 (패널 난방-온돌)배관 및 시공 시방서

1. 난방 배관 일반사항

  a. 자재 제품자료

       자재승인 또는 신고제품은 아래와 같다.

       가. 승인 제품

           1) 차압 유량조절밸브

           2) 차압밸브

       나. 신고 제품

           1) 가교화 폴리에틸렌관

           2) 버터플라이 밸브

           3) 방열기용 앵글밸브 및 유니온 밴드

           4) 방열기

           5) 온수분배기

  b. 검사 보고서

     가. 세대별 점검결과 보고서

     나. 중온수 배관에 대한 비파괴 검사(방사선 투과시험)보고서

  c. 견 본

     다음 품목에 대한 제조업자의 제품견본

     가. 가교화 폴리에틸렌관

     나. 방열기용 앵글밸브 및 유니온 밴드

     다. 방열기

     라. 온수분배기

2.  난방배관공사

    가. 모든 배관은 공기가 잠적되지 않도록 시공하여야 한다.

        1) 수직 및 수평을 유지한다.

        2) 횡주관에서 이경관을 접합할 때는 편심 리듀서를 사용한다.

        3) 공기 잠적이 예상되는 부위는 공기배출처리를 한다.

    나. 입상관 최상단, 옥상층 횡주관 말단 및 피로티가 잇는 고층아파트의 피로티 상부 세대에는 공기가 잠적되지 않도록 자동공기밸브(수동겸용)를 설치한다.

    다. 동관배관시 용접 부위와 현장굽힘 부위는 이완 또는 처침으로 인한 누수 및 난방불량이 발생하지 않도록 시공하여야 한다.

    라. 온돌층 배관 후 타 공사로 인한 관의 변형이 발생하지 않도록 유의하여야 한다.

        (충격, 중량물 적재 등)

    마. 각실별 온도제어 및 난방 균형유지를 위한 온수의 유량조절은 온수분배기에서 한다.

    바. 스트레이너는 이물질 제거가 용이하도록 바닥에서 200㎜ 이상의 높이에 수평 배관에 설치하여야 한다.

    사. 팽창관에 밸브를 설치해서는 안된다.

    아. 기타사항은 “50210 기계배관 기본공사”에 따른다.

1). 가교화 폴리에틸렌관 배관

호 칭 지 름	굽 힘 거 리	최 소 굽 힘 직 격
?12 ?15 ?20 ?25	45㎝ 80㎝ 105㎝ 130㎝	12㎝ 22㎝ 25㎝ 28㎝

    가. 굽힘은 아래 사항대로 시공하고 관경의 단면적 축소와 구부러짐이 없어야 한다.

    나. 매설배관은 이음부분이 없도록 시공하고 고정은 코일받침대와 고정핀으로

        1) 코일부위 직관은 0.8m 마다 1 개소, 기타 직관 부위는 1.5m마다 고정핀 1개소

        2) 90°곡관 부위는 2개소

        3) 180°곡관 부위는 5개소 이상으로 설계도면을 참조 이완이 없도록 완전히 고정하여 코일의 들뜸 현상이 없도록 조치하여야 한다.

    다. 배관시공시 필요한 경우 제조업자의 기술지도를 받아 구배, 수평, 고정 및 접합 등에 이상이 없어야 한다.

    라. 배관완료 후 수압시험을 실시하고 연결상태를 확인한 후 이상이 없을 때 조속히 마감공사를 하여 관의 들뜸 현상이 일어나지 않도록 한다.

2). 난방 코일배관

    세대 내에 설치되는 난방코일은 아래의 지정된 간격을 유지하여야 하며, 받침대에 고정하여 이완이 없도록 하여야 한다.

코일간격(㎜)	적 용 난 방 평 면
200	1층, 최상층의 침실 및 기준층 끝세대의 측벽침실
230	기준층, 끝세대의 내벽침실
250	거실 및 주방

3). 방열기 설치

     세대 화장실의 방열기 설치는 노출배관 상태가 균일하고 유동이 없도록 앵커볼트를 사용하여 견고하게 설치하여야 한다.

4). 차압밸브(옥외)의 선정 및 설치기준

    가. 지역난방지구에서 차압밸브 설정압 및 선정차압은 난방순환펌프 1대의 양정에 해당하는 압력 값으로 한다. (중앙난방지구에서 차압밸브 설정압 및 선정차압은 중온수순환 펌프 1대의 양정에 환수헤더에서 펌프를 거쳐 공급헤더까지 가는 과정의 배관과 기기의 마찰손실수두를 제외한 값에 해당하는 압력값)

    나. 지역난방지구에서 차압밸브선정 유량은 전체 중온수 순환량의 1/3값)

    다. 중앙난방배관 단순화지구의 중간기계실 유량도피용 차압밸브 설정, 선정압은 난방순환펌프 1대의 양정에 해당하는 압력값으로 하고, 유량은 해당 기계실에서 담당하는 전체 난방 순환량의 1/3값

5).  현장품질관리

    가. 검사

        세계내 난방코일의 수압시험, 코일간격, 수평상태, 난방상태 및 입상관별 공기빼기밸브의 작동여부를 붙임 양식에 따라 검사하여 기록한다.

    나. 용접부 검사

        1) 배관 용접부위에 대해서는 외관검사 및 비파괴 검사(방사선 투과시험)를 실시하여야 한다.

        2) 비파괴 검사는 감독자가 지정하는 용접개소(중앙난방 : 80㎜ 이상 용접개소의 5%, 지역난방 : 전 용접개소의 10%)에 대하여 비파괴 검사 전문 용역업체에 의하여 시항하여야 하고, 업체의 검사보고서에 의한 합격여부를 판정하며 불합격된 부위는 재 용접하고 다시 검사를 받아야 한다.

           단, 지역난방의 지하 매설 및 벽체 매립되는 중온수 배관은 용접부위 전체를 검사하여야 함.

3. 온돌(바닥 온수 난방-혹은 패널 난방) 마감 일반사항

  a. 시공계획서

     다음 사항이 포함되어야 한다.

     가. 공동주택의 동별, 층별로 구분하여 작성된 시공일정계획

     나. 온돌마감에 대한 양생, 균열 방지 및 보수 계획

  b. 자재 제품자료

     가. 다음 품목에 대한 제조업자의 제품자료

         1) 시멘트

         2) 발포 폴리스티렌 보온재

         3) 팽창제

             제품의 특성 및 표준 사용량 등의 명시되어 있어야 한다.

         4) 수축저감제

             제품의 특성 및 표준 사용량 등의 명기되어 있어야 한다.

         5) 건조시멘트 모르타르

             모르타르의 기본물성(플로우, 단위용적중량)등이 명시되어있어야 한다.

         6) 피막양생제

             제품의 특성 및 사용방법이 명기되어있어야 한다.

         7) 경랑기포 콘크리트

     나. 자재 승인 또는 신고제품은 아래와 같다.

         1) 승인 제품

            -   경량기포 콘크리트

         2) 신고 제품

            -   시멘트

            -   발포 폴리스티렌 보온재

            -   팽창제

            -   수축저감제

            -   건조시멘트 모르타르

            -   피막양생제

  c. 견본

     다음 품목에 대한 제조업자의 제품견본

     가. 발포 폴리스티렌 보온재

     나. 팽창제

     다. 수축저감제

     라. 축열용 자갈 또는 분수돌

     마. 혼화제

     바. 피막양생재

4. 온돌 (바닥 온수 난방-혹은 패널 난방) 시공

1) 바탕준비

     가. 단열완충재가 바탕면과 틈새없이 평활하게 설치디도록 바탕면의 요철이나 결함부를 손질하고 이물질이 없도록 청소한다.

    나. 채움재용 먹, 모르타르 마감용 먹, 마감확인용 먹 등 벽면에 먹줄놓기를 하여 채움층 및 모르타르가 정확한 소요높이로 평탄하게 시공 될 수 있도록 한다.

2) 온돌층 시공

  a. 경량기포 콘크리트 시공용 단열완충재 설치

     가. 단열완충재를 슬래브 바닥면과 밀착시켜 깐다. 단열 완충재의 이음부위는 밀착되도록하고 테이프를 붙여 틈새가 없도록 한다.

     나. 1층의 경우에는 바닥면 전면과 벽면하부 측면 단열재 상부까지 폴리에틸렌 필름을 빈틈없이 깔고, 이음부는 접착테이프를 사용하여 10㎝이상 겹쳐 잇는다.

     다. 단열 완충재의 교점과 연결부위에 가로,세로 각각 90㎝간격으로 상부에 고정판을 설치하고 타카핀 또는 콘크리트 못으로 슬래브 바닥면에 밀착하여 고정시킨다.

  b. 자갈 또는 부순돌깔기 시공용 단열완충재 설치

     가. 단열완충재를 슬래브면과 밀착시켜 깐다. 단열완충재 이음부위는 밀착되도록 하고 테이프를 붙여 틈새가 없도록 한다.

     나. 바닥면 전면과 벽면하부 측면 단열재 상부까지 폴리에틸렌 필름을 빈틈없이 깔고, 이음부는 접착테이프를 사용하여 10㎝이상 겹쳐 잇는다.

  c. 바닥 및 측면 완충재 설치

     32951 바닥 및 측면완충재 공사 참조

  d. 채움층 채우기

     가. 자갈 또는 부순돌깔기

         하부의 배관공사가 완료된 후 자갈 또는 부순돌을 설계높이까지 평탄하게 깐다. 작업중 에 이물질이 섞이거나 하부의 배관자재가 손상되지 않도록 한다.

     나. 경량기포콘크리트

         단열완충재의 고정 상태를 확인한 후 설계 높이까지 채운다.

  e. 방풍막 설치

     소성수축 균열을 방지하기 위하여 바람이 세대내를 통과하지 않도록 세대의 한쪽면 이상 방풍막을 설치하여야 한다.

  f. 시공장비

     가. 배합 장치

         현장배합 또는 현장에서 팽창재나 수축저감제가 투입되는 레미콘 모르타르의 경우는 시멘트, 모래, 팽창재 등의 분체와 물이 배합비에 따라 정량투입 되도록 하기 위한 제어장치가 부착된 장비를 우선적으로 이용하여야 한다.

     나. 모르타르 펌프

         모르타르 펌프는 고층부의 압송을 감안하여 40마력이상의 유압식 펌프를 사용하여야 한다.

  g. 마감 모르터 바르기

     가. 배합비

         모르타르의 배합비는 소요의 강도를 얻을 수 있어야 하며, 팽창재 또는 수축 저감제를 사용해야 한다. 이때 배합비는 제품 제조사에서 제시한 자료에 따른다.

     나. 모르타르 바르기

         1) 온돌층 내부공사를 완전히 완료하고, 이를 확인한 후 모르타르 바르기를 시작한다.

         2) 모르타르 바르기 하루전 바탕층에 충분히 실수하여 모르타르의 수분이 하부로 이동하는 것을 방지하여야 한다.

         3) 온돌바닥 모르타르 바르기의 미장마감횟수는 최소 3회 이상으로 하며 고름작업은 미장횟수에 포함하지 않는다.

         4) 온돌바닥 모르타르 바르기의 최종 미장은 미장기계 또는 쇠흙손을 사용하여 마감한다.

         5) 각 미장 횟수별 시기는 표면에 물기가 걷힌 상태에서 하고 흙손자국이 남지 않도록 한다.

3) 보양 및 보수

    가. 방바닥 마감 모르터는 시공 후 최소 7일간 표면이 습윤한 상태가 유지되도록 양생조치를 하며, 최소 3일간은 통행을 제한하는 등의 보양을 하여야 한다.

    나. 모르터 면에 폭 0.2㎜ 이상의 잔금 또는 균열이 발생한 때에는 시공후 3개월이상 경과한 시점에서 무기질 결합재에 수지가 첨가된 균열보수제를 사용하여 보수한다.

4) 현장품질관리

  a. 시험항목 및 빈도

     가. 시험항목

         1) 경화전 : 플로우

         2) 경화후 : 압축강도(7일, 28일)

     나. 시험빈도

         1) 공사시행전 : 견본시공시 모르타르에서 시료를 채취하여 각 시험항목별로 1회 시험한다.

         2) 공사중 : 플로우 시험은 1 일 2 회, 압충 강도 시험은 1 일 1 회 실시를 원칙으로 하며, 품질에 이상이 있다고 여겨질 경우에는 수시로 실시한다.

  b. 시료채취 및 시험방법

     가. 시료는 타설지점의 압송호수 배출구에서 채취한다.

     나. 플로우 시험방법

         1) 플로우시험은 KS L 5111 에 규정된 상부지름 69.8 ㎜에, 하부지름 100 ㎜ 높이 50 ㎜의 형틀을 사용하며, 모르타르의 충전은 별도의 다짐을 하지 않고 부어넣기로 한다.

         2) 플로우측정용 판은 300× 300 ㎜이상, 두께 5 ㎜이상의 유리 또는 아크릴계의 평평한 판으로 한다.

         3) 플로우의 측정은 형틀에 모르타르를 완전히 채운후 상부에 남은 윗부분을 수평으로 제거한 다음 형틀을 수직으로 들어올린 후 각각 2 방향의 지름을 측정하여 평균값을 구한다. 이때 치수 측정은 1 ㎜까지 측정할 수 있는 측정기를 사용하며 동일한 시료에 대하여 2 회 시험한 평균값을 1 회의 풀로우 값으로 한다.

     다. 압축강도 시험방법

         1) 공시체의 제작용 형틀은 KS L 5105 3. 에 규정되어 있는 50× 50× 50 mm의 형틀을 사용하여 1 회에 3 개이상 KS F 4041 6.7.1 에 준하여 제작한다.

         2) 공시체의 양생은 습기함이나 습기실에서 실시한다.

         3) 목표재령에 도달한 공시체는 습기함에서 꺼낸 직후에 강도를 측정한다.

         4) 강도의 측정은 KS L5015에 의한다.

         5) 측정결과의 평균 값은 14.7N/㎟이상 이어야 한다.