KR100602797B1 - 쓰레기 매립장을 활용한 지열냉난방시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트펌프를 이용한 지열냉난방시스템에 관한 것으로, 특히 지열이 높은 쓰레기 매립장에 지열교환기를 설치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명인 쓰레기 매립장을 활용한 지열냉난방시스템은 냉매를 이용해 고온의 열원을 저온으로 전달하거나 저온의 열원을 고온으로 전달하는 다수개의 히트펌프;와

지중열을 흡수 또는 지중으로 열을 방출하기 위한 쓰레기 매립장에 설치된 지열교환기와 상기 히트펌프와;

상기 지열교환기를 연결하는 파이프내의 냉매를 원활하게 유통시키는 순환펌프와 상기 히트펌프와 파이프로 연결되어 있는 냉난방부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 쓰레기 매립장에 지열교환기를 설치함으로서, 초기 설치투자비를 획기적으로 감소시켜 경제적이고 높은 지열을 이용함으로 히트펌프의 효율이 높다.

히트펌프, 순환펌프, 지열교환기, 열교환, 냉난방

Description

쓰레기 매립장을 활용한 지열냉난방시스템{GEOTHERMAL ENERGY SYSTEM FOR BOTH HEATING AND COOLING USING A GARBAGE DUMP}

도 1 은 본 발명에 따른 쓰레기 매립장을 활용한 지열냉난방시스템의 실시도.

도 2 는 쓰레기 매립장에 지열교환기를 매설한 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 지열교환기 11 : 파이프

20 : 교환펌프 30 : 히트펌프

40 : 냉난방부 50 : 제어기

본 발명은 히트펌프를 이용한 지열냉난방시스템에 관한 것으로, 특히 지열이 높은 쓰레기 매립장에 지열교환기를 설치하는 것을 특징으로 한다.

지열을 에너지원으로 하는 히트펌프를 이용한 지열냉난방시스템에 관한 기술은 이미 공지되어 있다.

종래의 히트펌프를 이용한 지열냉난방시스템은 기존 냉난방시스템에 비해 획기적으로 높은 효율을 가지고 있으나 지열교환기를 지하 수미터 내지 수십미터에 설치하기 위해 천공과정이 필요하여 초기 설비투자비가 높은 단점이 있었다.

또한 지열교환기를 지하 수백미터 이상의 깊이에 설치하지 않는 한 지열은 약 15℃ 전후에서 일정한 온도를 유지하는 것이어서 주위 온도가 15℃ 이하일 경우에 히트펌프의 효율이 떨어지는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 지열교환기를 쓰레기 매립장에 설치함으로 지열교환기의 설치시에 별도의 천공과정이 필요 없게 하여 초기 설비투자비를 획기적으로 줄이고, 쓰레기 매립장에 매립된 쓰레기의 분해과정에서 발생하는 지중열이 25℃ 이상인 것을 이용하여 히트펌프의 효율을 높이고자 하는 것이 본 발명의 목적이다.

또한 다수개의 히트펌프와 순환펌프를 일대일 대응시키는 제어기를 설치하여 작동 히트펌프의 대수를 컨트롤하여 냉난방 성능을 향상시키고, 쓰레기의 분해과정에서 발생되는 침출수 처리 공정의 가온용(적정온도 25℃)으로도 활용함으로서 에너지를 절약하고자 함에 또 다른 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 쓰레기 매립장을 활용한 지열냉난방시스템은 냉매를 이용해 고온의 열원을 저온으로 전달하거나 저온의 열원을 고온으로 전달하는 다수개의 히트펌프와 지중열을 흡수 또는 지중으로 열을 방출하기 위한 쓰레기 매립장에 설치된 지열교환기와 상기 히트펌프와 상기 지열교환기를 연결하는 파이프내의 냉매를 원활하게 유통시키는 순환펌프와 상기 히트펌프와 파이프로 연결되어 있는 냉난방부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 히트펌프, 순환펌프, 냉난방부의 제반기능을 컨트롤하고, 상기 히트펌프와 상기 순환펌프를 일대일 대응시킴으로서 히트펌프의 작동대수를 컨트롤하는 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 쓰레기 매립장에 설치된 지열교환기는 25℃~40℃ 내에서 열교환되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도1은 본 발명에 따른 쓰레기 매립장을 활용한 지열냉난방시스템의 실시예를 도시한 것이다. 도2는 쓰레기 매립장에 매설한 지열교환기의 단면도이다.

도2에서 도시한바와 같이 쓰레기 매립장의 바닥지면은 평균온도가 15℃정도이나 그 상부는 쓰레기의 분해열로 평균온도가 25℃ 이상이어서 파이프내에 있는 5℃~10℃의 냉매는 지열교환기(10)를 통과하면서 지열을 흡수하여 20℃~25℃의 냉매로 되어 순환펌프(20)를 통해 히트펌프(30)로 들어간다.

도1 및 도2에 나타난 바와 같이 지열교환기(10)는 쓰레기 매립장에 설치되며, 상기 지열교환기(10)는 냉매의 유통경로가 되는 파이프(11)가 지중에 매설되어 있는 것으로서 그 형태는 코일형태, U자형 등 다양한 형태로 제작될 수 있으며 설치방식도 쓰레기 매립장에 수직 또는 수평하게 설치할 수 있다.

쓰레기 매립장은 쓰레기의 분해과정에서 발생하는 열로 인하여 지중열이 평균 25℃ 이상에 달한다. 이는 보통 지중열이 평균 15℃인 것에 비하면 상당히 높은 온도이다. 지열시스템은 지중과 파이프내의 냉매와의 열교환 방식에 의해 에너지를 얻는 방식이므로 온도차가 클수록 효율은 커진다. 따라서 온도가 높은 쓰레기 매립장은 히트펌프의 효율을 획기적으로 높일 수 있는 최적의 장소라 할 수 있다.

또한, 쓰레기 매립장은 지열교환기(10)를 지하 깊이 매설할 필요가 없고 천공과정 없이도 지열교환기(10)의 설치가 가능하므로 초기 설치투자비가 획기적으로 감소하므로 경제적이다.

상기 지열교환기(10)를 구성하며 지열교환기(10)와 히트펌프(30)를 연결하는 파이프(11)는 고밀도 폴리에틸렌 또는 고밀도 폴리부틸렌으로 제조된 고밀도 플라스틱 파이프가 열교환의 효율을 높이고 지상에서 가해지는 외력에 의해 파이프(11)의 파손을 방지하는데 효과적이다.

상기 파이프(11)에는 다수개의 히트펌프(30)가 연결되어 있으며, 상기 히트펌프(30)는 증발기, 압축기, 응축기 등으로 구성되어 있어, 냉매가 지열교환기(10)를 통해 지열을 흡수하여 히트펌프(30)로 유입되면 냉매가 흡수한 지열을 열원으로 하여 상기 히트펌프(30)와 연결되어 있는 냉난방부(40)를 통해 냉난방 기능, 급탕기능 및 침출수 처리공정의 가온용으로 활용한다.

히트펌프(30)는 다수개를 설치하여 각각의 히트펌프(30)가 냉난방부(40)에 필요한 열원을 모두 각각 제공할 수도 있지만, 냉난방부(40)의 급탕기능과 냉난방기능을 분리하여 각각의 히트펌프(30)가 이를 전담하게 할 수도 있으며, 또한 침출수 처리공정의 가온을 전담하게 할 수도 있다.

상기 히트펌프와 지열교환기(10)를 연결하는 파이프(11)에는 냉매의 흐름을 원활히 하기 위한 순환펌프(20)가 설치된다.

상기 히트펌프(30)와 파이프(11)로 연결되어 있는 냉난방부(40)는 냉매의 순환을 원활히 하기위한 순환펌프, 실내 냉난방을 위한 냉온수탱크, 샤워 및 온수제공을 위한 급탕탱크 등으로 구성된다.

제어기(50)는 쓰레기 매립장을 활용한 지열냉난방시스템의 제반기능을 컨트롤하기 위해 순환펌프(20), 히트펌프(30) 그리고 냉난방부(40)와 연결된다.

특히 제어기(50)는 히트펌프(30)와 상기 히트펌프(30)와 지열교환기(10)를 연결하는 파이프(11)에 설치되어 있는 순환펌프(20)를 일대일 대응시킴으로서, 작동되는 히트펌프(30)의 대수를 컨트롤하여, 작동되는 지열회로와 자동되지 아니하는 지열회로를 분리하여 냉난방 성능을 향상시키고 침출수 처리공정에 활용하게 함으로서 에너지를 절약하게 된다.

본 발명인 쓰레기 매립장을 활용한 지열시스템은 지열교환기 설치시에 천공과정이 필요 없고 지열교환기를 지하깊이 매설할 필요가 없어 초기 설치투자비를 획기적으로 감소시켜 경제적 효과가 크다.

쓰레기 매립장은 쓰레기의 분해과정에서 발생하는 열로 인해 지중열이 평균 25℃ 이상으로서 일반 지중의 평균온도인 15℃보다 월등히 높아 히트펌프의 효율을 획기적으로 높였다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 쓰레기 매립장을 활용한 지열시스템에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 냉매를 이용해 고온의 열원을 저온으로 전달하거나 저온의 열원을 고온으로 전달하는 다수개의 히트펌프;와

   지중열을 흡수 또는 지중으로 열을 방출하기 위한 쓰레기 매립장에 설치된 지열교환기;와

   상기 히트펌프와 상기 지열교환기를 연결하는 파이프내의 냉매를 원활하게 유통시키는 순환펌프;와

   상기 히트펌프와 파이프로 연결되어 있는 냉난방부를 포함하여 이루어지되,

   상기 히트펌프, 순환펌프, 냉난방부의 제반기능을 컨트롤하고, 상기 히트펌프와 상기 순환펌프를 일대일 대응시킴으로서 히트펌프의 작동대수를 컨트롤하는 제어기를 더 포함하는 쓰레기 매립장을 활용한 지열냉난방시스템.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 쓰레기 매립장에 설치된 지열교환기는 25℃~40℃ 내에서 열교환되는 것을 특징으로 하는 쓰레기 매립장을 활용한 지열냉난방시스템.

Images