KR100566614B1

KR100566614B1 - One Pipe Geothermal Heat Exchanger

Info

Publication number: KR100566614B1
Application number: KR1020040075839A
Authority: KR
Inventors: 박왈서
Original assignee: 박왈서
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2006-03-31
Also published as: KR20060027035A

Abstract

본 발명은 지중에 파이프를 매설하여 지중열과 지상열을 교환하기 위한 지중열 교환기에 관한 것으로서, 지중열 교환은 열전달 유체를 이송 파이프 내에서 이동시켜 이루어지는 바,The present invention relates to an underground heat exchanger for exchanging underground heat and ground heat by embedding a pipe in the ground, wherein the ground heat exchange is performed by moving a heat transfer fluid in a transfer pipe.

상기 이송 파이프는 끝이 막혀 있는 한 개의 큰 파이프 내에, 끝 부분에 구멍을 갖는 한 개 이상의 작은 파이프를 내장시켜서, 유체의 일측 통로는 작은 파이프가 되고, 타측 통로는 작은 파이프의 외측 벽과 큰 파이프 내측 벽 사이로 구성되어 원 파이프 지열 교환기의 특성을 갖는다. The conveying pipe incorporates one or more small pipes with holes at the ends in one large pipe with a closed end, so that one passage of the fluid is a small pipe, and the other passage is a small pipe with an outer wall of the small pipe. It is composed between the inner walls and has the characteristics of a one-pipe geothermal heat exchanger.

상기 원 파이프 지열 교환기의 설치 시에는, 신축 또는 오래된 지상물에 대한 시공 시기, 그리고 지상물에 관련된 근접 또는 시공부지 면적에 관한 제한을 거의 받지 않으며, 원 파이프 형태를 사용하므로 시공굴의 굴착시 매설될 파이프 형태의 굴착에 의하여, 흙 채움 및 그라우딩 등의 단계가 거의 필요하지 않으므로 시공비 및 시공시간을 단축시킨다.When the one-pipe geothermal heat exchanger is installed, the construction time for the new construction or the old groundwater, and the proximity or construction site area related to the groundwater are hardly restricted. Due to the pipe-type excavation, the steps such as soil filling and grouting are hardly needed, thereby reducing the construction cost and construction time.

지열교환기, 지열교환 장치, 지열교환 구조 Geothermal heat exchanger, geothermal heat exchanger, geothermal heat exchange structure

Description

Geothermal exchanger of one pipe type}

도1은 종래 방법에 따른 지열 교환기를 나타낸 사시도.1 is a perspective view showing a geothermal heat exchanger according to a conventional method.

도1의 (a)는 u형 지열교환기.Figure 1 (a) is a u type geothermal heat exchanger.

도1의 (b)는 코일형 지열교환기.Figure 1 (b) is a coil type geothermal heat exchanger.

도2는 본 발명에 따른 원 파이프 형 지열교환기를 나타낸 사시도.Figure 2 is a perspective view showing a one-pipe geothermal heat exchanger according to the present invention.

도3은 본 발명에 따른 원 파이프 형 지열교환기의 시공시 주요부분 단면도.Figure 3 is a cross-sectional view of the main part of the construction of a one-pipe geothermal heat exchanger according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 부호의 설명><Description of the symbols in the main part of the drawing>

1. 유체 유입구1. Fluid inlet

2. 유출 유출구2. Outflow outlet

3. 지열 교환기3. Geothermal exchanger

4. u형 연결기4. U type coupler

5. 코일형5. Coil type

6. 구부려서 연결함6. Bend and Connect

101. 큰 파이프101. Big Pipe

102. 작은 파이프102. Small Pipe

103. 작은 파이프의 끝부분 구멍103. End hole of small pipe

104. 큰 파이프 끝부분 막음 덮개104. Large Pipe End Closure Cover

105. 하부 쪽에 구멍이 많은 플라스틱류 파이프105. Plastic pipes with many holes at the bottom

106. 지중106. Underground

107. 지상107. Ground

108. 큰 파이프 윗부분 막음 덮개108. Large Pipe Top Closure Cover

본 발명은 지열 교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지하에 지열교환기를 매설하여, 유체의 이동에 의해 필요한 열을 지상으로 이동시켜 사용하기 위한 것으로서, 시공시기와 시공 부지를 자유롭게 선택할 수 있고, 시공비 및 시공시간을 단축시키는 새로운 방법의 원 파이프형 지열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a geothermal heat exchanger, and more particularly, to use a geothermal heat exchanger underground to move necessary heat to the ground due to the movement of fluid, and to freely select a construction time and a construction site. And a novel pipe-type geothermal heat exchanger for shortening the construction time.

일반적으로 일반가정 및 사무실에서는 실내온도를 조절하기 위하여 냉방이나 난방을 하고 있다. 이러한 냉난방을 위해서 화석연료를 직접 이용하거나, 이들 화석 연료를 사용하여 생산된 전기에너지를 많이 사용하고 있다. In general, homes and offices use air conditioning or heating to control room temperature. Fossil fuels are used directly for such heating and cooling, or electric energy produced using these fossil fuels is used a lot.

그러나 화석연료는 연소과정에서 각종 공해물질을 발생시키는 단점이 있으므로, 근래에 이를 대신하는 대체 에너지 개발이 활발하게 진행되고 있다. However, since fossil fuels have various disadvantages of generating various pollutants in the combustion process, recent development of alternative energy to replace them has been actively conducted.

종래에, 지열을 이용한 냉난방 시스템에 사용되는 지열 교환 장치 파이프의 구성형태는 u형 또는 코일형 이다. Conventionally, the configuration of the geothermal heat exchanger pipe used in geothermal heating and cooling system is u type or coil type.

도1은 종래 방법에 따른 지열 교환기를 나타낸 사시도로서, 도시된 바와 같이 열 교환 및 유체 이송 파이프는 유체의 입구(1) 및 출구(2)가 있으며, 유체가 들어가면 나와야 되므로 끝 부분을 연결시켜야만 한다. Figure 1 is a perspective view of a geothermal heat exchanger according to the prior art method, as shown in the heat exchange and fluid transfer pipe has an inlet (1) and an outlet (2) of the fluid, it must be connected when the fluid enters the end must be connected .

도1 (a)의 u형 지열 교환기의 끝 부분 연결 방법은 u형 연결기(4)를 사용하여 연결된다.The end connection method of the u type geothermal heat exchanger of Fig. 1 (a) is connected using a u type connector 4.

도1 (b)의 코일형 지열 교환기의 끝부분 연결 방법은 구부려서 연결(6)하고, 한쪽 파이프를 원형 코일(5)로 회전시켜 감아 올린 방법을 사용한다. The method of connecting the end of the coil type geothermal heat exchanger of FIG. 1 (b) uses a method of bending and connecting 6 and winding one pipe by rotating it with a circular coil 5.

u형은 파이프 상호간의 간격을 맞추기 위해 별도의 지그를 사용해야만 하는 불편함이 있고, 또한 파이프 간을 고정시켜주는 연결판을 사용하게 되면, 연결판과 파이프간의 융착을 위한 별도 용융 방법이 필요로 하다. The u-type has the inconvenience of using separate jigs to match the space between pipes, and also requires the use of a separate melting method for fusion between the connecting plate and the pipe when the connecting plate to fix the pipe is used. Do.

더구나, u자형으로 매설해야 되므로 비교적 넓은 시공굴이 필요하다.In addition, since it is to be buried in a u-shape, a relatively wide construction cave is required.

코일형은 유체가 지중에 머물 수 있는 시간을 최대한 늘려서 열 교환을 극대화 하는 구조로 설계되었는데, 이 또한 코일 직경이 커지므로 시공굴의 크기가 커져야만 하고, 시공굴 의 흙 채움과 그라우딩 등 시공상의 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있다. The coil type is designed to maximize the heat exchange by increasing the time the fluid stays in the ground as much as possible. In addition, as the diameter of the coil increases, the size of the construction cave should be increased, and the soil filling and grouting of the construction cave, etc. There is a problem that takes a lot of time and money in construction.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 원 파이프 형태의 지열교환기를 사용하므로 시공부지 및 시공비를 최소화 하면서 열 교환율을 극대화 하는데 목적이 있다.The present invention is to solve the problems as described above, an object of the present invention is to maximize the heat exchange rate while minimizing the construction site and construction costs because the geothermal heat exchanger in the form of a circle pipe.

따라서 시공 부지 선정의 자유로움과 시공의 단순화, 시공비의 최소화를 위하여 새로운 지열 교환기가 필요하다. 또한 유체가 지중에 머무는 시간을 파이프 길이에 의존하지 않고 유체에 가해지는 압력과 파이프의 지름에 의해 해결할수 있다. 이러한 조건들을 만족하는 형태가 원 파이프형 지열교환기라 생각된다.Therefore, a new geothermal heat exchanger is needed to free construction site selection, simplify construction, and minimize construction costs. In addition, the time the fluid stays in the ground can be solved by the pressure on the fluid and the pipe diameter without depending on the pipe length. A form that satisfies these conditions is considered to be a one-pipe geothermal heat exchanger.

본 발명이 제안하는 지열교환기의 형태는 원 파이프 형태로서 타이트한 시공굴의 천공에 의하여 매설된다. The geothermal heat exchanger proposed by the present invention is embedded in the form of a round pipe by the drilling of a tight construction cave.

또한 지열 교환기의 구조는 끝이 막혀있는 하나의 큰 파이프 내에, 끝에 구멍을 갖는 하나 이상의 작은 파이프를 내장하여 구성되는 것으로, 작은 파이프는 일측 유로를 형성하고, 작은 파이프의 외측 벽과 큰 파이프의 내측 벽 사이의 공간이 타측 유로를 형성한다. In addition, the geothermal heat exchanger is constructed by embedding one or more small pipes with holes at one end in one large pipe with a closed end, the small pipe forming one flow path, and the outer wall of the small pipe and the inside of the large pipe. The space between the walls forms the other flow path.

이하, 본 발명의 구성 및 작용은 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도2는 본 발명에 따른 원 파이프형 지열 교환기를 나타낸 사시도이고, 도3은 본 발명에 따른 원 파이프형 지열 교환기의 시공시 주요 부분의 단면도를 나타낸다. Figure 2 is a perspective view showing a one-pipe geothermal heat exchanger according to the present invention, Figure 3 shows a cross-sectional view of the main part of the construction of the one-pipe geothermal heat exchanger according to the present invention.

도2의 사시도에 나타낸 바와 같이 큰 파이프(101)의 끝 부분은 큰 파이프 끝부분 막음덮개(104)에 의하여 막혀있고, 윗부분은 유체의 유입구(1) 및 유출구(2)를 제외한 부분은 큰 파이프의 윗부분 막음 덮개(108)에 의하여 막혀있다. As shown in the perspective view of Fig. 2, the end of the large pipe 101 is blocked by the large pipe end cap cover 104, and the upper part is a large pipe except the inlet and outlet of the fluid. It is blocked by the top blocking cover 108 of the.

유체입구(1)와 작은 파이프(102)는 일체로서, 유체의 일측 통로를 이루고, 작은 파이프 (102)의 외벽과 큰 파이프 (101)의 내벽 사이의 공간이 유체의 타측 통로가 되며, 작은 파이프 끝부분 구멍(103)에 의하여 일측 통로와 타측 통로가 연결된다. The fluid inlet 1 and the small pipe 102 are integrally formed to form one passage of the fluid, and the space between the outer wall of the small pipe 102 and the inner wall of the large pipe 101 becomes the other passage of the fluid. One end passage and the other passage are connected by the end hole 103.

큰 파이프 및 작은 파이프 전체가 열교환기(3)가 되며, 유체 이동속도는 지상에 있는 유체 이송 파이프에 장착된 모터 펌프 및 파이프의 직경에 의해서 결정된다. The large pipe and the small pipe as a whole become the heat exchanger 3, and the fluid movement speed is determined by the diameter of the pipe and the motor pump mounted on the fluid transfer pipe on the ground.

시공시의 주요부분에 대한 것은 도3에서 알 수 있듯이, 큰 파이프는 지중(106)에 매설되고, 큰 파이프 외측에 구멍이 많은 플라스틱류 파이프(105)를 시공굴과 큰 파이프 사이에 매설한다. As can be seen from FIG. 3 about the main part of the construction, the large pipe is buried in the ground 106, and the plastic pipe 105 having a large hole outside the large pipe is buried between the construction burrow and the large pipe.

지상(107)에서는 유입구(1) 파이프와 유출구(2) 파이프에 의해 유체가 이송된다. 또한, 지상에는 축열 탱크가 있고, 축열 탱크의 유체는 지중으로 반복 강제 순환되어 지중의 온도를 유지하게 되며, 이러한 유체의 열을 이용하여 여름에는 냉방 그리고 겨울에는 난방을 하게 된다. In the ground 107, the fluid is transferred by the inlet 1 pipe and the outlet 2 pipe. In addition, there is a heat storage tank on the ground, the fluid of the heat storage tank is repeatedly forced to circulate to the ground to maintain the temperature of the ground, by using the heat of the fluid is cooled in the summer and heating in the winter.

본 발명의 변형 범위는 본 발명의 특징부를 포함하는 당해 기술 분야에 숙련된 통상 지식을 가진자들의 범위내에 있으며, 그러한 변형들은 본 발명의 청구항 범위내에 있는 것으로 간주된다.The modifications of the present invention are within the scope of those skilled in the art including the features of the present invention, and such modifications are considered to be within the scope of the claims of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 원 파이프형 지열교환기는 타이트한 시공굴의 천공에 의하여 비교적 부지 선정이 용이할 뿐만 아니라 시공 또한 간편해져서 범용적인 보급이 가능하다. As described above, the one-pipe geothermal heat exchanger according to the present invention is not only relatively easy to select a site by the drilling of a tight construction cave, but also has a simple construction, and thus can be widely used.

이러한 결과는 지상물의 신축 또는 신축이 아닌 경우의 모든 경우에 적용할 수 있어서 향후 냉난방에 기여 할 것으로 확신한다.
These results can be applied in all cases of new or non-ground surface construction, contributing to future heating and cooling.

Claims

In the construction of a conveying pipe which transfers heat transfer fluid for underground and ground heat exchange by embedding the pipe in the ground, the conveying pipe is one or more small pipes having holes at the ends in one large pipe with a closed end. The one-way passage of the fluid becomes a small pipe, and the other passage is a one-pipe geothermal heat exchanger, characterized in that it is composed of a small pipe outer wall and a large pipe inner wall.

The circular pipe type geothermal heat exchanger according to claim 1, wherein the large pipes and the small pipes have various shapes such as round and square.

The one-pipe geothermal heat exchanger according to claim 1, wherein at least one large pipe is installed in one construction cave.

The one-pipe geothermal heat exchanger according to claim 1, wherein a fin or plate is attached to the large pipe or the small pipe to form a heat absorption or a heat path.