KR100670082B1 - Heat pump system using ground water - Google Patents

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KR100670082B1
KR100670082B1 KR1020060002148A KR20060002148A KR100670082B1 KR 100670082 B1 KR100670082 B1 KR 100670082B1 KR 1020060002148 A KR1020060002148 A KR 1020060002148A KR 20060002148 A KR20060002148 A KR 20060002148A KR 100670082 B1 KR100670082 B1 KR 100670082B1
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heat pump
groundwater
pump
ground
pipe
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KR1020060002148A
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김광호
신유환
남현규
이명택
신영기
이성재
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한국과학기술연구원
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    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00Heat pumps
    • F25B30/06Heat pumps characterised by the source of low potential heat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/002Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for geothermal

Abstract

A heat pump system using a ground water is provided to increase heat exchange efficiency of the heat pump system by providing a blocking layer to prevent the ground water from flowing from a ground to an inflow end of a pumping pipe. In a heat pump system using ground water, a well(20) is formed under ground to receive the ground water. A pumping pipe(12) has an inflow end and supplies the ground water in the well to a heat pump(10). A feeding pipe(14) has a discharging end at a position higher than the inflow end of the pumping pipe and feeds back the ground water discharged from the heat pump to the well. A blocking layer(30) is provided in the well at a place between the inflow end of the pumping pipe and the discharging end of the feeding pipe. And, the blocking layer plays a role of preventing the ground water discharged through the discharging end of the feeding pipe from flowing into the inflow end of the pumping pipe.

Description

지하수를 이용한 히트펌프 시스템{HEAT PUMP SYSTEM USING GROUND WATER}Heat pump system using groundwater {HEAT PUMP SYSTEM USING GROUND WATER}

도 1은 종래의 지하수를 이용한 히트펌프 시스템을 보인 개략도,1 is a schematic view showing a heat pump system using a conventional groundwater,

도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 지하수를 이용한 히트펌프 시스템을 보인 개략도,2 is a schematic view showing a heat pump system using groundwater according to the first embodiment of the present invention;

도 3a는 도 2의 히트펌프 시스템의 양수관 설치시의 차단막을 보인 확대측면도,Figure 3a is an enlarged side view showing a blocking film when installing the pumping pipe of the heat pump system of FIG.

도 3b는 도 2의 히트펌프 시스템의 작동시 차단막의 변형상태를 보인 확대측면도,Figure 3b is an enlarged side view showing a deformation state of the blocking film during the operation of the heat pump system of FIG.

도 4a는 본 발명의 제 2실시예에 따른 히트펌프 시스템의 양수관 설치시의 차단막 변형상태를 보인 확대측면도,Figure 4a is an enlarged side view showing a deformation state of the barrier film when installing the pump pipe of the heat pump system according to the second embodiment of the present invention,

도 4b는 본 발명의 제 2실시예에 따른 히트펌프 시스템 작동시의 차단막 변형상태를 보인 확대측면도,Figure 4b is an enlarged side view showing the deformation state of the blocking film during the operation of the heat pump system according to the second embodiment of the present invention,

도 5는 본 발명의 제 3실시예에 따른 히트펌프 시스템의 일부 확대측면도.5 is a partially enlarged side view of the heat pump system according to the third embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10: 히트펌프10: heat pump

12: 양수관12: pumping pipe

14: 귀수관14: Return pipe

16: 수중펌프16: submersible pump

20: 정20: creampie

30,40,50: 차단막30,40,50: barrier

본 발명은 히트펌프 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 취수정과 주입정을 하나의 정(井)으로 통합하여 시공을 단순화한 지하수를 이용한 히트펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump system, and more particularly, to a heat pump system using groundwater, which simplifies construction by integrating existing water wells and injection wells into a single well.

최근, 산업 전반에 걸쳐 대체에너지의 개발이 활발하게 추진되고 있으며, 이러한 대체에너지 중에서도 풍력, 태양열, 지열 등과 같은 자연에너지에 관한 연구가 오래전부터 진행되어 오고 있다. 이러한 자연에너지를 이용하는 기술 중 하나로 지열을 열원으로 이용하여 냉난방을 행하는 히트펌프 시스템이 각광받고 있는데, 이것은 지중의 열을 회수하거나 지중으로 열을 배출할 수 있도록 열교환기를 설치하여 냉난방을 행하는 기술이다.Recently, development of alternative energy has been actively promoted throughout the industry, and research on natural energy such as wind, solar, and geothermal energy has been underway for a long time. One of the technologies using the natural energy is a heat pump system for cooling and heating by using geothermal heat as a heat source, which is a technology for cooling and heating by installing a heat exchanger to recover the heat of the ground or to discharge the heat into the ground.

지열원은 지중에 존재하는 것으로, 지중온도는 지하5m 이하의 경우 연중 10~20℃로 거의 일정하게 나타나고 있으며, 이러한 온도범위는 냉난방을 위한 히트펌프의 열원으로 매우 적합하여 기존의 공기열원방식보다 에너지 효율이 높은 장점이 있다. 즉, 여름철 냉방의 경우 공기열원의 온도는 30℃이상으로 냉방열을 배출하기 어려운 반면 지중열원은 10~20℃로 낮아 원활하게 열을 배출함으로써 높은 효 율을 나타내게 된다. 반대로, 겨울철 난방의 경우 공기열원은 최하 -20℃의 온도로 난방에 필요한 열을 공급하기 어려운 반면, 지중열원은 10~20℃로 높아 안정적으로 난방열을 히트펌프에 공급할 수 있다.Geothermal source exists in the ground, and underground temperature is almost constant at 10 ~ 20 ℃ during the year below 5m underground, and this temperature range is very suitable as a heat source of heat pump for cooling and heating. It has the advantage of high energy efficiency. That is, in the case of cooling in summer, the air heat source temperature is difficult to discharge the cooling heat above 30 ℃, while the ground heat source is low to 10 ~ 20 ℃ to exhibit a high efficiency by smoothly discharging the heat. On the contrary, in the case of winter heating, the air heat source is difficult to supply heat required for heating at a temperature of at least -20 ° C., while the underground heat source is high at 10-20 ° C., thereby stably supplying heating heat to the heat pump.

이러한 지열을 이용한 히트펌프 시스템은 폐루프 열교환기를 지중에 수직 또는 수평으로 매설하는 방식이 가장 널리 보급되어 왔다. 그러나, 이러한 시스템은 유동하는 유체와는 달리 이동성이 없는 토양을 이용하므로 열전달이 전도에만 의존하게 되어 열교환기와의 열저항이 커 전열면적이 큰 열교환기의 사용이 요구되는 문제점이 있었다. 이를 해결하기 위해, 대한민국 특허공개공보 제10-2005-41611호에 개시된 바와 같은 지하수를 이용한 히트펌프시스템이 개발되고 있는데, 이러한 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 양수관(6)을 통해 지상에 위치한 히트펌프(1)에 지하수를 공급하기 위한 취수정(2)과 히트펌프(1)를 지나면서 열교환을 마친 지하수를 귀수관(8)을 통해 다시 지하로 귀환시키기 위한 주입정(4)을 구비하는데, 이들 취수정(2)과 주입정(4)은 지면으로부터 대략 수직방향으로 심정(深井)을 시추하여 형성한다. 그러나, 취수정(2)과 주입정(4)을 서로 분리하여 시추해야 하므로 시공시간과 초기 투자비가 많이 소요된다고 하는 단점이 있다.The geothermal heat pump system has been the most popular way to embed a closed loop heat exchanger in the ground vertically or horizontally. However, such a system uses a non-moving soil, unlike a flowing fluid, so that the heat transfer depends only on conduction, so that the heat resistance of the heat exchanger is large and a heat exchanger having a large heat transfer area is required. In order to solve this problem, a heat pump system using groundwater as disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2005-41611 has been developed, and this system is grounded through a water pipe 6 as shown in FIG. Intake well (2) for supplying groundwater to the heat pump (1) located in and the injection well (4) for returning the groundwater after the heat exchange through the return pipe (8) through the heat pump (1) These water extraction wells 2 and injection wells 4 are formed by drilling deep wells from the ground in a substantially vertical direction. However, since the intake well (2) and the injection well (4) to be drilled separately from each other there is a disadvantage that the construction time and the initial investment costs are high.

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 기존의 취수정과 주입정을 하나의 정으로 통합하여 시공을 단순화하되 열교환 효율은 증대시킬 수 있는 지하수를 이용한 히트펌프 시스템을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems of the prior art, an object of the present invention is to integrate a conventional water well and injection well into a single well to simplify the construction but heat exchange system using a groundwater that can increase the heat exchange efficiency To provide.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지하수를 이용한 히트펌프 시스 템은 히트펌프; 지중으로 시추되어 형성되고 지하수를 수용하는 정; 유입단을 가지고, 정 내의 지하수를 히트펌프로 공급하기 위한 양수관; 양수관의 유입단보다 높은 위치에서 배출단을 가지고, 히트펌프로부터 배출되는 지하수를 정 내로 복귀시키기 위한 귀수관; 양수관의 유입단과 귀수관의 배출단 사이의 지점에서 정의 내부에 구비되고, 귀수관의 배출단을 통해 배출되는 지하수가 바로 양수관의 유입단측으로 흐르는 것을 방지하기 위한 차단막으로 이루어진다.Heat pump system using groundwater according to the present invention for achieving the above object is a heat pump; A well drilled underground and receiving groundwater; A pumping pipe having an inflow end for supplying groundwater in the well to a heat pump; A return pipe having a discharge end at a position higher than an inflow end of the pumping pipe, for returning groundwater discharged from the heat pump into the well; It is provided in the interior at the point between the inlet end of the pump and the discharge end of the return pipe, and consists of a barrier for preventing the groundwater discharged through the discharge end of the return pipe flows directly to the inlet end of the pump.

본 발명의 일실시예에 따르면, 차단막은 양수관을 따라 흐르는 지하수의 압력에 의해 그 일부가 정의 측벽까지 팽창가능하도록 형성된다.According to one embodiment of the invention, the blocking membrane is formed such that a portion thereof is expandable to the positive side wall by the pressure of the groundwater flowing along the pump pipe.

바람직하게는, 차단막은 양수관의 길이방향 일부를 둘러싸고, 차단막에 의해 둘러싸여지는 양수관의 측벽에 구멍이 형성되어 양수관을 따라 흐르는 지하수의 일부가 구멍을 통해 차단막의 내면을 가압한다.Preferably, the barrier film surrounds a longitudinal portion of the pumping pipe, and a hole is formed in the side wall of the pumping pipe surrounded by the barrier film so that a part of the groundwater flowing along the pumping pipe presses the inner surface of the barrier film through the hole.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 차단막은 양수관의 외면에 결합되는 강성의 고정판과, 고정판의 테두리를 따라 정의 측벽까지 상측으로 경사져 연장되는 유연성의 변형판을 포함한다.According to another embodiment of the present invention, the blocking film includes a rigid fixing plate coupled to the outer surface of the pumping pipe, and a flexible deformation plate extending inclined upwardly to the positive sidewall along the edge of the fixing plate.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 정은 지면으로부터 지중으로 시추되어 형성되고 귀수관의 배출단이 위치하는 상층부와, 상층부의 바닥면으로부터 상층부보다 작은 단면적으로 지중으로 시추되어 형성되고 양수관의 유입단이 위치하는 하층부를 포함하고, 차단막은 상층부의 바닥면에 놓여 상층부와 하층부를 상호 구획한다.According to another embodiment of the present invention, the chimney is formed by drilling into the ground from the ground and the bottom of the return pipe is located, the bottom of the upper portion is formed by drilling into the ground with a cross section smaller than the upper layer and the inflow of the pump It includes a lower layer where the stage is located, the barrier film is placed on the bottom surface of the upper layer and partitions the upper layer and the lower layer.

바람직하게는, 차단막은 판형상으로 이루어지고, 양수관의 외면에 결합된다.Preferably, the barrier film is plate-shaped and bonded to the outer surface of the pump.

더 바람직하게는, 차단막의 테두리는 상층부의 측벽으로부터 이격된다.More preferably, the edge of the barrier film is spaced apart from the side wall of the upper layer portion.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 지하수를 이용한 히트펌프 시스템을 보인 개략도이다.2 is a schematic view showing a heat pump system using groundwater according to the first embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 지면으로부터 시추장비 등을 이용하여 대략 수직방향으로 정(井)(20)을 뚫어 지하수(w)가 정(20) 내에 고여 있도록 한다. 정(20)의 깊이가 깊을수록 지열에너지를 보다 많이 얻을 수 있다. 정(20) 내의 바닥 부근에는 지하수(w)를 양수하기 위한 수중펌프(16)가 놓이고, 수중펌프(16)는 양수관(12)의 유입단(12a)에 연결되어 수중펌프(16)의 펌핑작용에 의해 지하수(w)가 양수관(12)을 통해 지상에 위치한 히트펌프(10)측으로 공급된다. 히트펌프(10)를 지나면서 열교환을 마친 지하수를 다시 정(20) 내로 귀환시키기 위한 귀수관(14)이 히트펌프(10)로부터 연장되고 그의 배출단(14a)이 정(20) 내의 지하수 수표면 부근에 위치되도록 설치된다.As shown, the groundwater (w) is accumulated in the well (20) by drilling the well (20) in a substantially vertical direction using drilling equipment or the like from the ground. The deeper the depth of the well 20, the more geothermal energy can be obtained. An underwater pump 16 for pumping groundwater w is disposed near the bottom of the well 20, and the underwater pump 16 is connected to the inlet 12a of the pumping pipe 12 to allow the underwater pump 16 to flow. By the pumping action of the groundwater (w) is supplied to the heat pump 10 located on the ground through the pump pipe (12). Return pipe 14 for returning the groundwater, which has undergone heat exchange while passing through the heat pump 10 back to the well 20, extends from the heat pump 10 and its discharge stage 14a is the groundwater water in the well 20. It is installed to be located near the surface.

히트펌프(10)는 직접사용이 어려운 저온, 저밀도의 열에너지를 사용가능한 고온, 고밀도의 열에너지 상태로 끌어올려 저온을 고온으로 전환하거나 고온을 저온으로 전환하여 냉방이나 난방 및 급탕에 이용하는 기계적 장치로서, 열에 민감한 냉매를 압축, 응축, 팽창, 증발시키는 사이클로 운전하여 압축기에서 압축된 고온, 고압의 가스냉매가 응축기를 통과할 때 교환된 고열상태를 난방, 급탕에 이용하고 증발기에서 열을 빼앗겨 낮아진 저온상태를 냉방에 이용하는 시스템으로서, 통상적으로 사용되는 것이 적용될 수 있다.The heat pump 10 is a mechanical device used for cooling, heating, and hot water by raising low temperature, low density thermal energy to a usable high temperature, high density heat energy state by converting low temperature to high temperature or converting high temperature to low temperature, which is difficult to use directly. It operates in a cycle that compresses, condenses, expands, and evaporates heat-sensitive refrigerants. When the high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed in the compressor passes through the condenser, the exchanged high-temperature state is used for heating and hot water supply, and the low-temperature state is reduced by taking heat from the evaporator. As a system for cooling the air, a conventionally used one can be applied.

히트펌프(10)로부터 열교환을 마친 후 정(20) 내로 귀환되는 지하수가 지층으로 흡수되지 않고 정(20)의 측벽(20a)을 따라 하강하여 바로 수중펌프(16)에 의해 히트펌프(10)로 취수되면 지하수와 지중과의 열교환이 정(20)의 측벽(20a)을 통해서만 이루어지므로 히트펌프 시스템이 요구하는 열전달량을 만족하려면 정(20)의 깊이를 더욱 깊게 파거나 단면적을 더 크게 해야만 하는 문제점을 가지게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 귀수관(14)의 배출단(14a)과 양수관(12)의 유입단(12a) 사이(대략 정(20)의 중간부분)에 지하수(w)의 흐름을 방해하는 차단막(30)을 구비하는 것을 특징으로 한다.After the heat exchange from the heat pump 10 is completed, the groundwater returned to the well 20 is not absorbed into the strata, but descends along the side wall 20a of the well 20 and is directly heated by the submersible pump 16. When the water is taken in, the heat exchange between the groundwater and the ground is performed only through the side wall 20a of the well 20. Therefore, in order to satisfy the heat transfer required by the heat pump system, the depth of the well 20 must be dug deeper or the cross-sectional area must be larger. You have a problem. In order to solve this problem, the present invention provides a flow of groundwater (w) between the discharge end 14a of the return pipe 14 and the inlet end 12a of the pump pipe 12 (approximately the middle portion of the well 20). It characterized in that it comprises a blocking film 30 to prevent.

도 3a는 도 2의 히트펌프 시스템의 양수관 설치시의 차단막을 보인 확대측면도이고, 도 3b는 도 2의 히트펌프 시스템의 작동시 차단막의 변형상태를 보인 확대측면도이다.Figure 3a is an enlarged side view showing a blocking film when installing the pumping pipe of the heat pump system of Figure 2, Figure 3b is an enlarged side view showing a deformation state of the blocking film when the heat pump system of Figure 2 operates.

차단막(30)은 양수관(12)의 길이방향 일부를 둘러싸며 유연성과 탄력성을 가진 재질로 이루어지되, 특히 상단(32)과 하단(34)이 양수관(12)의 외면에 밀착되고, 중간부(36)는 지하수(w)의 압력변화에 의해 팽창과 수축이 가능하도록 구비된다. 차단막(30)에 의해 둘러싸여지는 양수관(12)의 측벽에는 적어도 하나의 연통공(13)이 형성된다. 바람직하게는, 연통공(13)은 양수관(12)의 길이방향을 따라 길게 형성된 슬롯형상으로 형성되고, 양수관(12)의 둘레를 따라 일정하게 배열된다.Blocking film 30 is made of a material having flexibility and elasticity surrounding a part of the longitudinal direction of the pumping tube 12, in particular the upper end 32 and the lower end 34 is in close contact with the outer surface of the pumping tube 12, the middle The part 36 is provided to allow expansion and contraction by the change in the pressure of the groundwater w. At least one communication hole 13 is formed in the side wall of the pumping pipe 12 surrounded by the blocking film 30. Preferably, the communication hole 13 is formed in a slot shape formed long along the longitudinal direction of the pumping pipe 12, and is constantly arranged along the circumference of the pumping pipe 12.

이를 상세히 설명하면, 수중펌프(16)가 비작동상태이면서 양수관(12)을 정 (20) 내로 인입시킬 때, 도 3a에 도시된 바와 같이, 차단막(30)의 상단(32)과 하단(34)은 양수관(12)의 외측면에 밀착되고 중간부(36)가 수축된 상태를 유지하므로 차단막(30)의 중간부(36)가 정(20)의 측벽(20a)에 접촉됨이 없이 쉽게 양수관(12)을 설치할 수 있게 된다.In detail, when the submersible pump 16 is introduced into the well 20 while the water pump 16 is in an inactive state, as shown in FIG. 3A, the upper end 32 and the lower end ( 34 is in close contact with the outer surface of the amniotic tube 12 and the intermediate portion 36 remains in a contracted state, so that the intermediate portion 36 of the barrier film 30 is in contact with the side wall 20a of the tablet 20. Without being able to install the pumping pipe 12 easily.

히트펌프 시스템의 모든 시공이 완료된 후, 수중펌프(16)가 작동을 시작하면 정(20) 내의 지하수(w)는 수중펌프(16)의 펌핑작용에 의해 양수관(12)을 따라 상승이동하여 히트펌프(10)측으로 공급된다. 이 때, 양수관(12)을 따라 이동하는 지하수 중 일부는 연통공(13)을 통해 차단막(30)의 내면측으로 유동하여 차단막(30)의 중간부(36)가 팽창하여 정(20)의 측벽(20a)에 밀착하게 된다. 이에 의해, 차단막(30)의 내부에는 수중펌프(16)의 펌핑작용에 의해 차단막(30) 주변보다 상대적으로 고압이 형성되어, 차단막(30)의 상측, 즉 귀수관(14, 도 2참조)의 배출단(14a) 주변에 위치하는 지하수가 차단막(30)의 하측, 즉 양수관(12)의 유입단(12a)측으로 흐르는 것을 막는다. 따라서, 히트펌프(10)를 거치면서 열교환된 후 귀수관(14)을 통해 정(20) 내로 귀환되는 지하수는 지층으로 흡수되어 지층을 통과하면서 지중과 열교환된 후, 지층으로부터 정(20) 내의 차단막(30) 하측 부위로 유입되고, 이러한 지하수의 흐름은 반복적으로 행해진다.After all construction of the heat pump system is completed, when the submersible pump 16 starts to operate, the groundwater w in the well 20 is moved up and down along the pump pipe 12 by the pumping action of the submersible pump 16. It is supplied to the heat pump 10 side. At this time, some of the groundwater moving along the pumping pipe 12 flows to the inner surface side of the blocking film 30 through the communication hole 13 so that the middle portion 36 of the blocking film 30 expands to It comes in close contact with the side wall 20a. As a result, a relatively high pressure is formed inside the blocking film 30 than the surroundings of the blocking film 30 by the pumping action of the submersible pump 16, that is, the return pipe 14 (see FIG. 2). The groundwater located near the discharge end 14a of the barrier film 30 is prevented from flowing to the lower side of the barrier membrane 30, that is, the inlet end 12a side of the pump pipe 12. Therefore, the groundwater that is heat-exchanged through the heat pump 10 and then returned to the well 20 through the return pipe 14 is absorbed into the strata and is heat-exchanged with the ground while passing through the strata. It flows into the lower part of the blocking film 30, and this groundwater flow is performed repeatedly.

지중과 열교환되어 지하수가 가지고 있던 열에너지는 히트펌프(10)로 공급된 후, 히트펌프(10)에서 고밀도의 열에너지로 전환하여 난방 및 급탕에 이용하거나 고온을 저온으로 전환하여 냉방에 이용하게 된다. 즉, 겨울철 난방운전의 경우 히트펌프(10)에서 필요한 열원을 지하수를 매개로 지중에서 흡수하여 얻고, 여름철 냉방운전의 경우 히트펌프(10)에서 열교환으로 발생한 열을 지하수를 매개로 지중으로 배출하는 것이다.After heat exchanged with the ground, the thermal energy of the groundwater is supplied to the heat pump 10, and then converted into high density heat energy in the heat pump 10 to be used for heating and hot water supply or to convert the high temperature to low temperature for cooling. That is, in the winter heating operation, the heat source required by the heat pump 10 is absorbed from the ground through the groundwater, and in the summer cooling operation, the heat generated by the heat exchange from the heat pump 10 is discharged into the ground via the groundwater. will be.

도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 제 2실시예에 따른 히트펌프 시스템의 양수관 설치시의 차단막 변형상태와 히트펌프 시스템 작동시의 차단막 변형상태를 보인 확대측면도이다.4A and 4B are enlarged side views illustrating a modified state of the membrane during the installation of the pump pipe of the heat pump system according to the second embodiment of the present invention, and a modified state of the membrane during the operation of the heat pump system.

이들에 도시된 바와 같이, 양수관(12)의 일측 주위에 차단막(40)이 반경방향으로 설치된다. 차단막(40)은 양수관(12)의 외면에 접합되고 정(20)의 측벽(20a)을 향해 수평연장되는 고정판(42)을 포함한다. 고정판(42)은 강성의 재질로 이루어지고, 고정판(42)의 테두리는 정(20)의 측벽(20a)과 소정 간격 이격된다. 차단막(40)은 고정판(42)의 테두리로부터 정(20)의 측벽(20a)에 접촉되도록 연장되는 변형판(44)을 더 포함한다. 이 변형판(44)은 유연성 재질로 이루어지고, 상측으로 경사진 형상을 가지도록 형성된다. 이상에서는 차단막(40)의 고정판(42)과 변형판(44)이 별도의 재질로 이루어져 서로 결합된 것으로 설명하였으나, 단일의 재질로 일체로 형성하되 두께 또는 치밀성 등을 적절히 조절하여 고정판(42)에는 강성특성이 부여되고 변형판(44)에는 유연성특성이 부여되도록 제조될 수도 있다.As shown in these, a blocking film 40 is provided in a radial direction around one side of the pumping pipe 12. The blocking film 40 includes a fixing plate 42 bonded to the outer surface of the pumping pipe 12 and extending horizontally toward the side wall 20a of the tablet 20. The fixing plate 42 is made of a rigid material, and the edge of the fixing plate 42 is spaced apart from the side wall 20a of the tablet 20 by a predetermined interval. The blocking film 40 further includes a deformation plate 44 extending from the edge of the fixing plate 42 to contact the side wall 20a of the tablet 20. The deformation plate 44 is made of a flexible material and is formed to have a shape inclined upward. In the above description that the fixing plate 42 and the deformation plate 44 of the blocking film 40 are made of a separate material and are combined with each other. However, the fixing plate 42 is formed integrally with a single material, but the thickness or density is appropriately adjusted to the fixing plate 42. Stiffness characteristics may be given and the deformation plate 44 may be manufactured to give flexibility characteristics.

도 4a에 도시된 바와 같이, 양수관(12)을 정(20) 내로 인입시킬 때 양수관(12)과 차단막(40)이 함께 지하수(w)의 내부에서 하강하게 된다. 이 때, 양수관(12)의 하강속도와 힘에 대항하는 지하수(w)의 저항이 차단막(40)의 변형판(44)에 가해져 변형판(44)이 정(20)의 측벽(20a)으로부터 이격되도록 변형되고, 변형판(44)의 테두리와 정(20)의 측벽(20a) 사이의 틈새로 지하수(w)가 유동함으로써 양 수관(12)의 설치가 쉽게 이루어질 수 있게 된다.As shown in FIG. 4A, when the pumping pipe 12 is drawn into the well 20, the pumping pipe 12 and the barrier membrane 40 are lowered together in the groundwater w. At this time, the resistance of the groundwater w against the descending speed and the force of the pump pipe 12 is applied to the deformation plate 44 of the blocking film 40 so that the deformation plate 44 is spaced apart from the side wall 20a of the well 20. It is deformed to be, and the ground water (w) flows through the gap between the edge of the deformation plate 44 and the side wall (20a) of the tablet 20 can be easily installed in the water pipe (12).

도 4b에 도시된 바와 같이, 시공이 완료된 후 히트펌프 시스템의 작동시 변형판(44)이 자체 복원력에 의해 원위치, 즉 테두리가 정(20)의 측벽(20a)에 밀착되도록 복원된다. 상술한 바와 같이, 변형판(44)은 상측으로 경사진 형상을 가지므로 히트펌프(10, 도 2참조)로부터 귀수관(14)을 통해 정(20) 내로 귀환되는 지하수가 차단막(40)에 의해 흐름이 막혀 양수관(12)의 유입단(12a), 즉 수중펌프(16)측으로 바로 진행하지 못하고 지층으로 흡수되어 지중과 열교환된 후, 지층으로부터 정(20) 내의 차단막(40) 하측 부위로 유입되게 된다.As shown in FIG. 4B, after the construction is completed, the deformation plate 44 is restored to its original position, ie, the edge is in close contact with the side wall 20a of the well 20 by the self-restoring force during the operation of the heat pump system. As described above, since the deforming plate 44 has an inclined shape upward, the groundwater returned from the heat pump 10 (see FIG. 2) into the well 20 through the return pipe 14 is blocked by the blocking film 40. After the flow is blocked, it does not proceed directly to the inflow end 12a of the pump pipe 12, that is, the submersible pump 16, but is absorbed into the ground and heat-exchanged with the ground, and then from the ground to the lower portion of the membrane 40 in the well 20. It will flow in.

도 5는 본 발명의 제 3실시예에 따른 히트펌프 시스템의 일부 확대측면도이다.5 is a partially enlarged side view of a heat pump system according to a third exemplary embodiment of the present invention.

이에 도시된 바와 같이, 정(20)은 지면으로부터 지중으로 시추되어 형성되고 귀수관(14, 도 2참조)의 배출단(14a)이 위치하게 되는 상층부(22)와, 상층부(22)의 바닥면(22a)으로부터 상층부(22)보다 작은 단면적으로 지중으로 시추되어 형성되고 양수관(12)의 유입단(12a)과 수중펌프(16)가 위치하게 되는 하층부(24)를 포함한다. 양수관(12)의 일측 외면에는 판형상의 차단막(50)이 접합되고 상층부(22)의 측벽(20a)을 향해 수평연장된다. 이 차단막(50)은 상층부(22)의 바닥면(22a) 상에 놓이며, 상층부(22)와 하층부(24)를 상호 구획할 수 있는 정도의 크기를 가지되, 차단막(50)의 테두리가 상층부(22)의 측벽(20a)에는 닿지 않도록 설정된다. 이는 최초 시공시 양수관(12)을 상층부(22) 내로 인입시킬 때 차단막(50)의 테두리와 상층부(22)의 측벽(20a) 사이의 틈새로 지하수가 유동할 수 있게 함으로써 큰 저항의 발생없이 양수관(12)을 설치할 수 있도록 하기 위함이다.As shown therein, the well 20 is formed by drilling into the ground from the ground and the upper layer 22 and the bottom of the upper layer 22 where the discharge end 14a of the return pipe 14 (see FIG. 2) is located. It is formed by drilling into the ground from the surface 22a to a cross-sectional area smaller than the upper layer portion 22, and includes the lower layer portion 24 on which the inlet end 12a of the pump pipe 12 and the submersible pump 16 are located. A plate-shaped blocking film 50 is bonded to one outer surface of the pumping pipe 12 and is horizontally extended toward the side wall 20a of the upper layer part 22. The blocking film 50 is placed on the bottom surface 22a of the upper layer part 22 and has a size that allows the upper layer part 22 and the lower layer part 24 to be partitioned with each other. It is set so that the side wall 20a of the upper layer part 22 may not contact. This allows groundwater to flow through the gap between the rim of the barrier film 50 and the side wall 20a of the upper layer 22 when the pumping pipe 12 is drawn into the upper layer 22 during the initial construction, without generating large resistance. This is to allow the pumping pipe 12 to be installed.

상기의 구성에 의해, 히트펌프(10, 도 2참조)로부터 귀수관(14)을 통해 상층부(22) 내로 귀환되는 지하수가 차단막(50)에 의해 흐름이 막혀 하층부(24)에 위치한 양수관(12)의 유입단(12a), 즉 수중펌프(16)측으로 바로 진행하지 못하고 지층으로 흡수되어 지중과 열교환된 후, 지층으로부터 하층부(24)의 내부로 유입되게 된다.With the above configuration, the groundwater returning from the heat pump 10 (see FIG. 2) to the upper layer 22 through the return pipe 14 is blocked by the blocking film 50, and the pumping pipe located in the lower layer 24 ( 12 is not directly proceeded to the inlet end 12a, that is, the submersible pump 16, is absorbed into the ground layer and heat exchanged with the ground, and then flows into the lower layer 24 from the ground layer.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 지하수를 이용한 히트펌프 시스템은 기존의 취수정과 주입정을 하나의 정으로 통합하여 시공을 단순화하고, 그에 따른 초기 투자비를 줄일 수 있는 효과가 있다.As described above in detail, the heat pump system using the groundwater according to the present invention has the effect of simplifying the construction by integrating the existing intake well and injection well into a single well, thereby reducing the initial investment costs.

또한, 본 발명은 히트펌프로부터 귀수관을 통해 정 내로 귀환되는 지하수가 양수관의 유입단측으로 바로 진행하지 못하고 지층으로 흡수되어 지중과 열교환된 후 지층으로부터 양수관의 유입단측으로 유입되도록 하는 차단막을 구비함으로써, 지하수를 매개로 충분한 지열원을 얻을 수 있어 히트펌프 시스템의 열효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 정의 깊이를 더욱 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention is a ground membrane that is returned to the well through the return pipe from the heat pump does not proceed directly to the inlet end side of the pumping pipe is absorbed into the ground floor and heat-exchanged with the ground and then the barrier film to enter the inlet end side of the pump pipe from the ground By providing a sufficient ground heat source through the groundwater, the heat efficiency of the heat pump system can be increased, and the depth of definition can be further reduced.

Claims (7)

히트펌프;Heat pump; 지중으로 시추되어 형성되고 지하수를 수용하는 정;A well drilled underground and receiving groundwater; 유입단을 가지고, 상기 정 내의 지하수를 상기 히트펌프로 공급하기 위한 양수관;A pumping pipe having an inflow end and for supplying groundwater in the well to the heat pump; 상기 양수관의 유입단보다 높은 위치에서 배출단을 가지고, 상기 히트펌프로부터 배출되는 지하수를 상기 정 내로 복귀시키기 위한 귀수관;A return pipe having a discharge end at a position higher than an inflow end of the pump pipe, for returning groundwater discharged from the heat pump into the well; 상기 양수관의 유입단과 상기 귀수관의 배출단 사이의 지점에서 상기 정의 내부에 구비되고, 상기 귀수관의 배출단을 통해 배출되는 지하수가 바로 상기 양수관의 유입단측으로 흐르는 것을 방지하기 위한 차단막A blocking membrane provided inside the definition at a point between the inflow end of the pump and the discharge end of the return pipe, and prevents groundwater discharged through the discharge end of the return pipe from flowing directly to the inflow end of the pump. 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지하수를 이용한 히트펌프 시스템.Heat pump system using groundwater, characterized in that consisting of. 제 1항에 있어서, 상기 차단막은 상기 양수관을 따라 흐르는 지하수의 압력에 의해 그 일부가 상기 정의 측벽까지 팽창가능하도록 형성된 것을 특징으로 하는 지하수를 이용한 히트펌프 시스템.The ground pump heat pump system according to claim 1, wherein the blocking membrane is formed such that a part thereof is expandable to the positive side wall by the pressure of the ground water flowing along the pump pipe. 제 2항에 있어서, 상기 차단막은 상기 양수관의 길이방향 일부를 둘러싸고, 상기 차단막에 의해 둘러싸여지는 상기 양수관의 측벽에 구멍이 형성되어 상기 양수관을 따라 흐르는 지하수의 일부가 상기 구멍을 통해 상기 차단막의 내면을 가압 하는 것을 특징으로 하는 지하수를 이용한 히트펌프 시스템. 3. The barrier membrane of claim 2, wherein the barrier membrane surrounds a portion of the pump tube in a longitudinal direction, and a hole is formed in a side wall of the pump tube surrounded by the barrier membrane, so that a part of the groundwater flowing along the pump tube passes through the hole. Heat pump system using groundwater, characterized in that for pressing the inner surface of the barrier membrane. 제 1항에 있어서, 상기 차단막은 상기 양수관의 외면에 결합되는 강성의 고정판과, 상기 고정판의 테두리를 따라 상기 정의 측벽까지 상측으로 경사져 연장되는 유연성의 변형판을 포함하는 것을 특징으로 하는 지하수를 이용한 히트펌프 시스템.According to claim 1, wherein the barrier film is grounded using a rigid fixing plate coupled to the outer surface of the pump and the flexible deformation plate extending inclined upwardly to the positive side wall along the edge of the fixing plate Heat pump system. 제 1항에 있어서, 상기 정은 지면으로부터 지중으로 시추되어 형성되고 상기 귀수관의 배출단이 위치하는 상층부와, 상기 상층부의 바닥면으로부터 상기 상층부보다 작은 단면적으로 지중으로 시추되어 형성되고 상기 양수관의 유입단이 위치하는 하층부를 포함하고,According to claim 1, wherein the well is drilled into the ground from the ground and the bottom of the discharge pipe of the return pipe is formed, the bottom of the upper portion is formed by drilling into the ground with a cross-sectional area smaller than the upper layer of the pump Including the lower layer where the inlet is located, 상기 차단막은 상기 상층부의 바닥면에 놓여 상기 상층부와 상기 하층부를 상호 구획하는 것을 특징으로 하는 지하수를 이용한 히트펌프 시스템.The barrier layer is placed on the bottom surface of the upper layer portion heat pump system using groundwater, characterized in that the upper layer and the lower layer partitioning each other. 제 5항에 있어서, 상기 차단막은 판형상으로 이루어지고, 상기 양수관의 외면에 결합되는 것을 특징으로 하는 지하수를 이용한 히트펌프 시스템.6. The heat pump system according to claim 5, wherein the blocking membrane has a plate shape and is coupled to an outer surface of the pump pipe. 제 6항에 있어서, 상기 차단막의 테두리는 상기 상층부의 측벽으로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 지하수를 이용한 히트펌프 시스템.7. The heat pump system using groundwater according to claim 6, wherein the edge of the blocking film is spaced apart from the side wall of the upper layer.
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