KR100707388B1 - 단열효과를 극대화하는 이중창 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단열효과를 극대화하는 이중창에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비닐하우스, 온실 및 텐트의 이중창의 창과 창사이의 간격에 고정 또는 개폐식 스페이서(spacer)를 설치하거나 이중창 간극의 공기가 실내로 유입하는 회전스페이서를 이중창 간극 내부에 설치함으로서, 전도에 의한 열전달을 줄이고, 이중창 간격사이에서 발생하는 대류의 유동강도를 줄여, 열효율과 단열효과가 우수한 단열효과를 극대화하는 이중창에 관한 것이다.

또한, 비닐하우스, 온실 및 텐트의 실내지붕에 공기의 유동방향을 인위적으로 제어하는 배플(baffle)을 설치하므로서, 실내대기의 대류현상을 방지하여, 단열효과가 우수한 단열효과를 극대화하는 이중창에 관한 것이다.

비닐하우스, 온실, 이중창, 스페이서, 배플, 단열효과

Description

단열효과를 극대화하는 이중창{double-paned window to maximize thermal insulation}

도 1은 종래에 따른 비닐하우스를 도시한 개략도,

도 2는 종래에 따른 온실을 도시한 개략도,

도 3은 본 발명에 따른 단열효과를 극대화하는 이중창을 도시한 개략단면도,

도 4는 본 발명에 따른 스페이서의 유무에 따른 열전달 속도를 도시한 비교표,

도 5는 본 발명에 따른 회전식 스페이서를 도시한 일부절개 사시도,

도 6은 본 발명에 따른 회전식 스페이서가 설치된 이중창을 도시한 정단면도,

도 7은 본 발명에 따른 회전식 스페이서가 설치된 이중창을 도시한 측단면도,

도 8은 본 발명에 따른 회전식 스페이서가 설치된 이중창을 도시한 작용상태도,

도 9는 본 발명에 따른 스라이드식 스페이서가 설치된 이중창을 도시한 정단면도,

도 10은 본 발명에 따른 스라이드식 스페이서가 설치된 이중창을 도시한 작 용상태도,

도 11은 본 발명에 따른 회전스페이서를 도시한 일부절개 사시도,

도 12는 본 발명에 따른 회전스페이서가 설치된 이중창을 도시한 정단면도,

도 13은 본 발명에 따른 회전스페이서가 설치된 이중창을 도시한 측단면도,

도 14는 본 발명에 따른 회전스페이서가 설치된 이중창을 도시한 작용상태도,

도 15는 본 발명에 따른 배플이 설치된 비닐하우스를 도시한 개략도,

도 16은 본 발명에 따른 배플이 설치된 온실을 도시한 개략도,

도 17은 본 발명에 따른 배플이 설치된 비닐하우스를 도시한 공기의 유동방향도,

도 18은 본 발명에 따른 배플이 설치된 비닐하우스를 도시한 온도분포도,

도 19는 종래에 따른 배플이 설치되지 않은 비닐하우스를 도시한 공기의 유동방향도,

도 20은 종래에 따른 배플이 설치되지 않은 비닐하우스를 도시한 온도분포도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 성명 *

1 : 내부창 11 : 순환공

2 : 외부창 3 : 스페이서

31 : 회전식 스페이서 311 : 통기공

32 : 슬라이드식 스페이서 321 : 밀폐판

33 : 회전스페이서 331 : 순환통공

5 : 배플 6 : 창틀

7 : 회전축 8 : 온도감지센서

본 발명은 단열효과를 극대화하는 이중창에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비닐하우스, 온실 및 텐트의 이중창의 창과 창사이의 간격에 고정 또는 개폐식 스페이서(spacer)를 설치하거나 이중창 간극의 공기가 실내로 유입하는 회전스페이서를 이중창 간극 내부에 설치함으로서, 전도에 의한 열전달을 줄이고, 이중창 간격사이에서 발생하는 대류의 유동강도를 줄여, 열효율과 단열효과가 우수한 단열효과를 극대화하는 이중창에 관한 것이다.

또한, 비닐하우스, 온실 및 텐트의 실내지붕에 공기의 유동방향을 인위적으로 제어하는 배플(baffle)을 설치하므로서, 실내대기의 대류현상을 방지하여, 단열효과가 우수한 단열효과를 극대화하는 이중창에 관한 것이다.

일반적으로, 비닐하우스, 온실 및 텐트 등에 사용되는 유리창 구조 개선을 통해 단열효과를 향상시키기 위해서는 도 1과 도2에 도시된 바와 같이 따뜻한 공기에 노출되어 있는 실내창(100)은 실내의 따뜻한 대기와 일정 간격의 공기층과의 경계면 역할을 하며, 찬 공기에 노출되어 있는 실외창(200)은 실외의 찬 공기와 이중 창 간격의 공기층과의 경계면 역할을 하여 실내와 실외의 열전도를 줄여 내부온도를 단열하는 방식으로 실내창(100)과 실외창(200)으로 일정간극을 두는 이중창(300)을 사용하였다.

이러한 실내창(100)과 실외창(200)으로만 이루어진 이중창(300)으로는 사용자가 원하는 단열효과를 얻지 못하는 문제점을 해소하기 위해, 상기 이중창의 창과 창 사이에 햇빛 차단기능을 하는 블라인드를 설치하고, 실내온도가 높을 때는 블라인드를 설치하여 햇빛을 가리고 실내온도가 낮을 때는 블라인드를 제거하여 실내온도를 높이는 방법이나, 이중창의 창과 창 사이에 서로 다른 색상의 유성과 수성 액체를 필요에 따라 주입 또는 배출함으로서 원하는 선팅이나 일광 차단 효과를 가져오는 방법이나, 창문에 열 손실 차단판을 설치하여 겨울철 등에 실내와 창문 사이의 온도차에 의해 유리창에 서리가 끼거나 수증기가 발생되어 실내의 열손실이 가중되는 것을 방지하였다.

그리고, 이 이외에 이중 창문의 프레임을 단열처리하여 단열효과를 향상시키거나, 상기 진술된 방법보다 더 오래된 기술로는 이중창의 창과 창 사이의 간격을 넓히거나 삼중창을 사용하여 열 전도율을 감소시키는 것도 있었으나, 이와 같은 구성의 상기의 단열방식은 이중창에 블라인드나 열차단판을 별도로 설치하거나 삼중창 형식이 많아 설치 및 부속비가 많이 소모되어 설치비용이 상승되는 문제점이 있었다.

특히, 이중창의 경우 단열효과를 높이기 위해 창과 창 사이를 넓혔을 때 창과 창 사이에서 발생하는 공기 대류에 의한 열손실을 제어하지 못하여 건축물 내부 의 열 에너지가 많이 손실되는 문제점이 있었다.

또한, 비닐하우스나 온실의 단열 방식 역시 이중창과 마찬가지로 단지 이중막으로 형성한 사이공간의 공기에 의한 단열 방식만으로는 사용자가 원하는 에너지 절약효율에 미치지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 온실, 비닐하우스, 텐트에 사용되는 이중창에 설치가 간편한 고정 또는 회전식 스페이서를 설치하여 설치에 따른 비용 및 관리비용이 적고 열효율을 증가시킬 수 있도록 한 단열효과를 극대화하는 이중창을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 적정각도로 기울어진 배플을 따로 설치하거나 스페이서와 함께 설치하여 열효율을 증가시키고 스페이서에 의해 실내온도 조절까지 가능하여 에너지 관리효율을 증대시킬 수 있도록 한 단열효과를 극대화하는 이중창을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 단열효과를 갖는 온실, 비닐하우스, 텐트에 설치되며, 따뜻한 공기에 노출되는 내부창과;
상기 내부창과 공기층을 형성한 상태로 설치되어 찬 공기에 노출되는 외부창과;
상기 내부창과 외부창을 연결하는 창틀과;
상기 내부창과 외부창 사이의 공기층에 설치되어 대류성 열전달을 방지하는 스페이서로 구성된 것에 있어서,
상기 스페이서는 외둘레에 통기공이 관통된 봉 형상의 원통형 회전식 스페이서로 구성되어 창틀의 회전축에 공기층을 개폐하도록 회전되게 설치되어 달성된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 단열효과를 극대화하는 이중창을 개략단면도로 보이고 있다.
도 4는 본 발명에 따른 스페이서의 유무에 따른 열전달 속도를 비교표로 보이고 있다.
도 5는 본 발명에 따른 회전식 스페이서를 일부절개 사시도로 보이고 있다.
도 6은 본 발명에 따른 회전식 스페이서가 설치된 이중창을 정단면도로 보이고 있다.
도 7은 본 발명에 따른 회전식 스페이서가 설치된 이중창을 측단면도로 보이고 있다.
도 8은 본 발명에 따른 회전식 스페이서가 설치된 이중창을 작용상태도로 보이고 있다.
도 9는 본 발명에 따른 스라이드식 스페이서가 설치된 이중창을 정단면도로 보이고 있다.
도 10은 본 발명에 따른 스라이드식 스페이서가 설치된 이중창을 작용상태도로 보이고 있다.
도 11은 본 발명에 따른 회전스페이서를 일부절개 사시도로 보이고 있다.
도 12는 본 발명에 따른 회전스페이서가 설치된 이중창을 정단면도로 보이고 있다.
도 13은 본 발명에 따른 회전스페이서가 설치된 이중창을 측단면도로 보이고 있다.
도 14는 본 발명에 따른 회전스페이서가 설치된 이중창을 작용상태도로 보이고 있다.
도 15는 본 발명에 따른 배플이 설치된 비닐하우스를 개략도로 보이고 있다.
도 16은 본 발명에 따른 배플이 설치된 온실을 개략도로 보이고 있다.
도 17은 본 발명에 따른 배플이 설치된 비닐하우스를 공기의 유동방향도로 보이고 있다.
도 18은 본 발명에 따른 배플이 설치된 비닐하우스를 온도분포도로 보이고 있다.
도 19는 종래에 따른 배플이 설치되지 않은 비닐하우스를 공기의 유동방향도로 보이고 있다.
도 20은 종래에 따른 배플이 설치되지 않은 비닐하우스를 온도분포도로 보이다 있다.

즉, 도 1에서 나타낸 것과 같이, 비닐하우스, 온실, 텐트에 설치되는 이중창(30)의 구성은 따뜻한 공기에 노출되어 있는 내부창(1)과 찬 공기에 노출되어 있는 외부창(2)으로 구성되어 상기 내, 외부창(1,2) 사이의 공기층(1a)에는 판상체 형상의 스페이서(3)가 설치된 것을 보이고 있다.

상기 내부창(1)은 실내와 접해 있는 창으로서 실내의 따뜻한 대기와 공기층(1a)과의 경계면 역할을 하며, 찬 공기에 노출되어 있는 외부창(2)은 실외의 찬 공기와 공기층(1a)과의 경계면 역할을 수행하게 된다.

이러한 내부창(1)과 외부창(2) 사이의 공기층(1a)에 설치되는 스페이서(3)는 도 3에서 나타낸 것과 같이, 상기 내부창(1)과 외부창(2) 사이의 공기층(1a)에 중간 높이로 판상체 형상의 스페이서(3)가 설치된 것을 제1실시 예로 보이고 있으며, 이를 통해 상기 공기층(1a)의 상부와 하부 공기를 차단하는 역할과 아울러 대류의 유동강도를 줄여줌으로써, 약 10% 정도의 에너지 절약효과를 얻게 된다.

이와 같은 제1실시 예에 따른 에너지 절약효과는 도 4의 비교표를 통해 보이고 있으며, 실험을 위한 장치는 예로 이중창(30)을 묘사하기 위해서 2.5㎜ 두께의 아크릴이 1.5㎝ 사이를 두고 이중으로 설치되고, 높이에 따른 영향을 검토하기 위하여 높이 1.2m 되는 박스 중간에 이중 아크릴이 설치되며, 1.5㎝ 넓이의 공간을 두어 이중 유리 상단과 하단의 유동과 열전달을 차폐하게 된다.

이때, 이중창(30) 내부의 기밀성을 유지하기 위해 이중 아크릴은 매우 단단하게 박스에 부착시키고, 실리콘으로 공기의 유입 등을 방지하며, 스페이서(3)의 유무 즉, 이중창(30) 높이에 따른 열전달 효과를 검토하기 위해 박스 내부에서 물 500mL를 얼려 녹는 속도를 관찰하게 된다.

또한, 이중창(30) 외부의 온도는 항온이 유지되는 실험실에서 온도를 24℃ ～ 31℃ 범위에서 변화시키고, 15회 이상의 실험을 통하여 온도에 따른 영향 및 실험 결과의 일관성 여부를 세밀하게 검토하게 된다.

이러한 실험 결과는 스페이서(3)가 없는 경우가 스페이서(3)가 있는 경우보다 얼음이 녹는 속도가 약 9% 정도 빠르고, 이중창(30)의 높이를 1/2로 감소시킬 경우 에너지가 약 10% 정도 절약됨을 알 수 있게 되는 것이다.

상기 스페이서(3)의 제2실시 예는 도 5 내지 도 6에서 나타낸 것과 같이, 외둘레에 적정길이로 통기공(311)이 관통된 봉 형상의 원통형 회전식 스페이서(31)로 구성된 것을 보이고 있으며, 이 회전식 스페이서(31)는 창틀(6)에 부착된 회전축(7)에 회전되게 설치되어 공기층(1a)을 개폐하게 된다.

즉, 실내온도가 외부 온도보다 높을 경우 도 7에서 나타낸 것과 같이, 회전식 스페이서(31)에 천공된 통기공(311)이 정면을 향하도록 하면 공기층(1a)의 상단과 하단의 공기 유동이 차단됨으로써, 외부로부터의 열전달이 차폐되는 것이다.
그리고, 실내온도가 외부 온도보다 낮을 경우 도 8에서 나타낸 것과 같이, 회전식 스페이서(31)가 회전축(7)을 중심으로 회전되어 통기공(311)이 위를 향하도록 하면 이 통기공(311)을 통해 공기층(1a)의 상단과 하단의 공기가 쌍방향으로 유동하게 됨으로써, 외부로부터의 열전달이 원활하게 이루어질 수 있게 되는 것이다.

이러한 스페이서(3)의 제3실시 예는 도 9 및 도 10에서 나타낸 것과 같이, 양 측단에 왕복운동이 가능한 판체 형상의 밀폐판(321)이 결합된 슬라이드식 스페이서(32)로 구성된 것을 보이고 있다.

따라서, 실내온도가 외부 온도보다 높을 경우 이격이 자유로운 밀폐판(321)이 슬라이드식 스페이서(32)로부터 튀어나온 상태로 창틀(6)에 밀착되어 공기층(1a)의 상단과 하단의 공기 유동을 차단하게 됨으로써, 외부로부터의 열전달이 차폐되는 것이다.
또한, 실내온도가 외부 온도보다 낮을 경우에는 슬라이드식 스페이서(32)로부터 이격이 자유로운 밀폐판(321)이 창틀(6)로부터 떨어지는 것으로, 상기 창틀(6)과 슬라이드식 스페이서(32) 사이의 공간을 통해 공기를 유동시키게 됨으로써, 외부로부터의 열전달이 원활하게 이루어질 수 있게 되는 것이다.

도 11 내지 도 14는 스페이서(3)의 제4실시 예를 나타낸 것으로, 이중창(30)을 구성하는 내부창(1)에 순환공(11)을 형성하고, 상기 순환공(11)과 연통되도록 원통형상의 봉 외둘레에 적정길이를 갖는 순환통공(331)이 직교하도록 관통되어 있는 회전스페이서(33)를 창틀(6)의 회전축(7)에 회전되게 설치하여 실내의 온도에 따라 수동이나 자동으로 개폐할 수 있도록 한 것을 보이고 있다.

이와 같은, 회전스페이서(33)를 통해서는 이중창(30)의 내부에 형성된 공기층(1a)의 공기가 상기 공기층(1a)에서 유동하지 않고 상기 회전스레이서(33)의 작동에 따라 순환공(11)을 통하여 빠져나가도록 하여 대류에 의한 열 손실을 감소시키게 된다.

즉, 공기층(1a)에서 대류의 유동강도가 심하여 바깥의 찬 온도가 실내로 전달될 우려가 있을 경우 상기 공기층(1a)의 공기와 실내 공기와의 소통을 차단하고 있는 회전스페이서(33)가 회전축(7)을 중심으로 회전하면, 공기층(1a)의 공기가 회전스페이서(33)에 천공된 순환통공(331)을 통과한 상태로 내부창(1)의 순환공(11)을 통하여 실내로 공급되어 실내공기와 소통하게 되는 것이다.

또한, 실내의 온도가 높아 사람이 불쾌감을 느낄 경우에는 회전스페이서(33)가 회전하여 대류의 유동강도를 증가시키게 됨으로써, 실내온도를 적정 수준으로 조절하게 되는 것이다.

한편, 상기와 같은 여러 실시 예의 스페이서(3)는 도 15 및 도 16에서 나타낸 것과 같이, 비닐하우스, 온실, 텐트에 설치되어 사용되며, 상기 스페이서(3)와 함께 비닐하우스, 온실, 텐트에는 내부창(1)의 내부 하단면에 열효율을 상승시키는 적정각도로 기울어진 배플(5)을 설치된다.

이때, 상기 배플(5)의 설치 각도는 상황에 맞게 적정각도로 설정하는 것으로, 사전 컴퓨터 시뮬레이션 결과 배플(5)의 존재 유무에 따라 실내 공기의 유동방향 및 온도 분포가 커다란 차이를 보이고 있음을 도 17과 도 18에서 관찰할 수 있다.

즉, 도 17과 18에서 나타낸 것과 같이, 상기 배플(5)이 존재할 경우 공기의 유동방향이 비닐하우스 및 텐트의 실내 지붕으로 흐르지 않고 실내 가운데로 집중되는 유동현상을 보이고 있으며, 온도분포 역시 따뜻한 공기가 실내 가운데에 넓게 분포되고 있는 모습을 관찰할 수 있다.
반면에 도 19와 도 20에서 나타낸 것과 같이, 배플(5)이 없을 경우는 그 반대의 현상, 즉 공기의 흐름 및 온도 분포가 실내 지붕을 따라 흐르고 있음을 관찰 할 수 있어, 상기 배플(5)이 설치됨으로서 열효율을 증대되는 것을 알 수 있는 것이다.

위에 언급한 다양한 형태로 구성된 스페이서(3)는 여러 도면에서 나타낸 것과 같이, 사용자가 편리하게 사용하기 위해 온도를 감지하는 온도감지센서(8)를 통해 제어판(도면미도시)에 의해 자동으로 작동되거나, 자동화가 어려울 경우 수동 조작도 가능한 것으로, 상기 스페이서(3)의 구동 방식은 일반적인 널리 알려진 당업자가 용이하게 구성할 수 있는 모터와 기어 또는 체인으로 연결하거나 작동손잡이와 링크로 연결축(7)에 연결 구성하는 것으로, 그 구동수단의 상세한 설명은 생략한 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 단열효과를 갖는 온실, 비닐하우스 및 텐트에 사용되는 이중창에 설치가 간편한 고정 또는 회전식 스페이서를 구성하여 기존 이중창보다도 약 10% 정도의 열효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 스페이서나 배플을 온실, 비닐하우스 및 텐트에 손쉽게 설치함으로서, 설치비용 및 관리비용이 적어 비용절감의 효과와 함께, 이중창의 단열효과를 극대화시킬 수 있는 효과가 있을 뿐만 아니라, 이중창에 설치된 스페이서에 의해 실내온도 조절까지 가능하므로 에너지 관리효율을 증대시키는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 단열효과를 갖는 온실, 비닐하우스, 텐트에 설치되며, 따뜻한 공기에 노출되는 내부창(1)과;

   상기 내부창(1)과 공기층(1a)을 형성한 상태로 설치되어 찬 공기에 노출되는 외부창(2)과;

   상기 내부창(1)과 외부창(2)을 연결하는 창틀(3)과;

   상기 내부창(1)과 외부창(2) 사이의 공기층(1a)에 설치되어 대류성 열전달을 방지하는 스페이서(3)로 구성된 것에 있어서,

   상기 스페이서(3)는 외둘레에 통기공(311)이 관통된 봉 형상의 원통형 회전식 스페이서(31)로 구성되어 창틀(6)의 회전축(7)에 공기층(1a)을 개폐하도록 회전되게 설치됨을 특징으로 하는 단열효과를 극대화하는 이중창.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서, 상기 스페이서(3)는 양 측단에 왕복운동이 가능한 판체 형상의 밀폐판(321)이 결합된 슬라이드식 스페이서(32)로 구성됨을 특징으로 하는 단열효과를 극대화하는 이중창.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 내부창(1)에 순환공(11)이 형성되고, 공기층(1a)에는 순환공(11)과 연통되도록 적정길이를 갖는 원통형상의 봉 외둘레를 직교하도록 관통되는 순환통공(331)이 형성된 회전스페이서(33)가 창틀(6)의 회전축(7)에 상기 공기층(1a)을 개폐하도록 회전되게 설치됨을 특징으로 하는 단열효과를 극대화하는 이중창.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 내부창(1)의 내부 하단면에 열효율을 상승시키는 적정각도로 기울어진 배플(5)이 설치됨을 특징으로 하는 단열효과를 극대화하는 이중창.
7. 청구항 4 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부창(1)과 외부창(2) 사이의 공기층(1a)에 온도를 감지하는 온도감지센서(8)가 설치되어 상기 온도감지센서(8)에 의해 스페이서(3)가 자동으로 개폐됨을 특징으로 하는 단열효과를 극대화하는 이중창.

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