KR100887628B1

KR100887628B1 - 사후관리가 용이한 자동 탈부착식 지열냉난방용 지하수순환장치

Info

Publication number: KR100887628B1
Application number: KR1020070088107A
Authority: KR
Inventors: 이동헌; 양정희
Original assignee: 이동헌; 양정희
Priority date: 2007-08-31
Filing date: 2007-08-31
Publication date: 2009-03-11
Also published as: KR20090022601A

Abstract

본 발명은 지하수 및 지열을 이용하여 냉난방을 효율적으로 실시하는 것에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지하수를 순환시키기 위한 피딩관 및 피드백관을 각각의 출수커넥터 및 입수커넥터에 삽입하는 간단한 방법으로 설치할 수 있음은 물론 관정청소와 같은 시설물의 유지, 보수시 상기 피딩관 및 피드백관을 인양하거나 재설치하는 작업을 보다 간편하고 용이하게 실시할 수 있도록 하는 사후관리가 용이한 자동 탈, 부착식 지열냉난방용 지하수 순환장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 피딩관 및 피드백관을 방오, 방수케이싱에 설치된 한 쌍의 출수커넥터 및 입수커넥터에 각각 삽입한 후 상기 방오, 방수케이싱의 상단을 밀폐캡으로 막아주는 간단한 방법으로 피딩관 및 피드백관을 원터치로 간편하게 설치하도록 하고, 상기한 지하수 순환에 관련한 시설물의 유지, 보수작업시 밀폐캡을 제거한 후 피딩관 및 피드백관을 간단한 방법으로 탈착하여 인양하거나 이를 재설치할 수 있도록 함을 발명의 특징으로 한다.

지하수, 지열, 순환, 피딩관, 피드백관, 지지부재

Description

사후관리가 용이한 자동 탈부착식 지열냉난방용 지하수 순환장치{Underground water circulation system for geothermal cooling and heating}

일반적으로 건물 등의 냉난방을 위해 사용되는 전기의 수요가 급증함에 따라 전기를 발생시키기 위한 동력원으로 석유나 원자력 등 매체의 이용 빈도수가 점진적으로 상승하고, 아울러 자동차 등의 이기(利器) 사용에 의한 이산화탄소 등의 대기오염 배출가스 등의 다량 방출로 인하여, 심각한 환경오염의 주원인으로 부상하고 있으며 이로 인한 지구 기후변화에 따른 온난화 과정이 심화하여, 미래의 대체에너지원으로서 태양열 또는 지열 등을 이용하고자 하는 연구 및 개발이 시도되고 있음은 주지된 바와 같다.

상기 지열(地熱)은 지구 내부에서 표면을 거쳐 외부로 유출되는 열량(熱量)을 말하고, 지하수(地下水)는 지하의 지층이나 암석 사이의 빈틈을 채우고 있거나 흐르는 물을 말하는 것으로, 지열은 직접적인 난방, 전력 생산, 열펌프를 통한 난방과 냉방, 제조용 열 등 여러 가지 형태로 이용될 수 있다.

이와 같이 지열을 이용하여 건물 등의 냉난방기술에 적용하는 경우, 기존 냉난방장치에 비하여 최대 40％ 이상의 에너지를 절감할 수 있으며, 40∼70％의 에너지 발생비용을 절감할 수 있는 것으로 보고되고 있다.

상기한 지열을 이용하여 냉난방의 에너지로 활용하기 위한 방법은 고밀도 폴리에틸렌파이프를 지중에 매설하여 지중열을 이용하는 방법과, 지하수를 이용하여 지열을 이용하는 방법과, 지표수를 이용하는 방법 등이 있다.

이 가운데 연중 온도변화가 거의 없는 지하수와 지열을 이용하기 위한 방법은 도 6과 같이 암반층이 잘 발달된 암반 내부에 직접 관정(1)을 형성한 후 그 관정(1) 내부로 고여지는 지하수를 수중모터펌프(2)로 펌핑하여 순환파이프(50)를 이용하여 열교환기(3)를 거치면서 열교환 한 다음, 재차 관정(1) 내부로 회수되며, 이를 반복적으로 수행하면서 순환될 수 있도록 한다.

따라서, 겨울철에는 암반 내 지하수와의 열교환에 의해 얻어진 지열에너지를 히트펌프 등을 이용하여 사용자에게 공급함으로써 난방을 수행하고, 여름철에는 사용자의 실내에서 발생한 열을 순환되는 순환수에 의해 열교환된 지하수를 통하여 땅속에 방열하여 실내의 냉방을 실시한다.

그러나 종래의 기술에 의한 냉난방용 지하수 순환장치는 지하수를 외부로 출수하기 위한 피딩관 및 외부에서 열교환작용을 거친 지하수를 관정 내부로 피드백하기 위한 피드백관이 지하에 그대로 매설되거나 또는 작은 구경의 케이싱 내부에 고정상태로 설치됨에 따라 수중모터펌프, 양수관, 피딩관 및 피드백관 등의 유지보수가 사실상 불가능한 실정이다.

즉 관정의 내부에는 지하수의 흐름에 따라 대수층(공극, 절리 및 균열 등)으로 이물질(암분 및 암편, 모래알갱이 등)이 자연 발생하여 이를 제거하기 위해서는 지하수법에서 요구하는 사후관리 차원에서 주기적(약 2~5년)으로 관정청소(Air surging)를 반드시 실시해야 하므로 관정 내 시설물(수중모터펌프, 양수관 등)을 인양하였다가 재설치하여야 하는데 상기 피드백관이 고정된 상태이므로 이를 인양할 수 없으므로 유지, 보수 및 사후관리에 어려움이 따르고 있다.

또한, 상기 피드백관의 경우 분리 가능하게 설치된 사례가 일부 있으나, 상기 피드백관 및 피딩관을 설치하거나 인양 및 재설치하는 작업이 복잡하고 많은 시간과 인력이 소요되는 문제점이 야기된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 냉난방용 지하수 순환장치가 내포하고 있는 일부의 개선점들을 적극적으로 해소하기 위한 것으로, 피딩관 및 피드백관을 방오, 방수케이싱에 설치된 한 쌍의 출수커넥터 및 입수커넥터에 각각 삽입한 후 상기 방 오, 방수케이싱의 상단을 밀폐캡으로 막아주는 간단한 방법으로 피딩관 및 피드백관을 원터치로 간편하게 설치하도록 하고, 상기한 지하수 순환에 관련한 시설물의 유지, 보수작업시 밀폐캡을 제거한 후 피딩관 및 피드백관을 인양하는 간단한 방법으로 탈착하거나 이를 재설치할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 방오, 방수케이싱의 내측에 한 쌍의 출수케이싱 및 입수케이싱이 설치됨으로써 상기 각각의 출수케이싱 및 입수케이싱에 피딩관 및 피드백관에 형성된 레듀셔를 삽입하는 간단한 방법으로 방오, 방수케이싱의 내부에 상기 피딩관 및 피드백관을 일체화된 결속상태로 설치, 시공할 수 있는 우수한 시공성을 제공한다.

또한, 본 발명은 지하수의 순환에 관련한 시설물의 유지, 보수작업시 상기 피딩관 및 피드백관을 원터치로 탈착하여 상부로 인양함은 물론 이를 간단한 방법으로 재설치할 수 있는 효과를 제공한다.

따라서, 설치에 따른 우수한 시공성을 확보할 뿐만 아니라 사후 관리에 따른 편의성을 제공할 수 있게 된다.

본 발명의 목적을 효과적으로 달성하기 위한 바람직한 실시예의 구성에 대해 설명하기로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전체적인 구성을 개략적으로 살펴보면, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 상, 하단부에 결합플랜지(11)가 부착되고 내측에 한 쌍의 출수커넥터(13) 및 입수커넥터(14)가 내, 외부로 관통하여 설치되며 상 단부의 결합플랜지(11)에 밀폐캡(12)이 장착되는 방오, 방수케이싱(10)과; 상기 출수커넥터(13)에 일측에 연통 설치된 레듀셔(22)가 끼움 결합되고, 하측에 부착된 써포트(24)가 방오, 방수케이싱(10)의 내면에 밀착상태로 지지되며 하단부에는 양수관(6)이 일체로 연결되는 피딩관(20)과; 상기 입수커넥터(14)에 일측에 연통 설치된 레듀셔(32)가 끼움 결합되고, 하측에 부착된 써포트(34)가 방오, 방수케이싱(10)의 내면에 밀착상태로 지지되며 하단부에는 관정(1) 내부로 유입된 입수관(8)이 일체로 연결되는 피드백관(30)과; 상기 피딩관(20) 및 피드백관(30)의 상부에 결합된 높낮이조절구(41)에 끼워지고 밀폐캡(12)에 밀착된 상태로 피딩관(20) 및 피드백관(30)을 지지하는 지지부재(40)의 유기적인 결합구성으로 이루어진다.

이하, 상기 개략적인 구성으로 이루어진 본 발명을 실시 용이하도록 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.

우선적으로 지하수를 양수하기 위한 일반적인 관정(1)은 착암기를 이용하여 지하의 암반까지 굴착한 후 굴착된 관정(1)의 상부에 아웃케이싱(4)이 설치되고, 이 아웃케이싱(4)의 내부에는 PVC계열의 인케이싱(5)이 고정 설치되며, 상기 인케이싱(5)의 내부에는 수중모터펌프(2)가 연결된 양수관(6)이 설치됨으로써 상기 수중모터펌프(2)의 펌핑력에 의해 양수관(6)을 통해 지하수의 양수가 이루어진다.

그리고 상기 지하에 매설된 아웃케이싱(4)을 절단하고 그 절단면에 연결플랜지(7)를 용착하며, 이 연결플랜지(7)에 본 발명의 방오, 방수케이싱(10)을 일체화 연결하며, 상기 방오, 방수케이싱(10)은 내부에 피딩관(20) 및 피드백관(30)을 수용하는 동시에 관정(1)의 내부로 각종 이물질 및 오수 등이 유입됨을 방지하는 역 할을 수행한다.

즉 상기 방오, 방수케이싱(10)의 하단부에는 아웃케이싱(4)에 부착된 연결플랜지(7)와 일체화 연결되는 결합플랜지(11)가 부착되고, 상단부에는 밀폐캡(12)이 볼팅으로 장착되는 결합플랜지(11)가 일체로 부착되며, 내측에는 관정(1)에서 펌핑한 물을 외부로 출수시키는 출수커넥터(13)와 열교환작용을 거친 지하수를 관정(1)의 내부로 피드백시키는 입수커넥터(14)가 상호 마주하도록 방오, 방수케이싱(10)의 내, 외부를 관통하여 설치된다.

이때 상기 출수커넥터(13) 및 입수커넥터(14)의 상부에는 가이드홈(15a)이 형성된 가이드파이프(15)가 방오, 방수케이싱(10)의 외측으로 돌출하여 일체로 설치됨으로써 상기 피딩관(20) 및 피드백관(30)을 설치하거나 인양하는 과정에서 레듀셔(22)(32)가 가이드홈(15a)을 따라 상하로 원활하게 이동할 수 있게 된다.

상기 출수커넥터(13)에는 피딩관(20)이 원터치로 간단하게 연결 설치되는 것으로, 상기 피딩관(20)의 일측에 연통 설치된 엘보우 형태의 연결관(21) 하단에는 출수커넥터(13)에 끼움 결합되는 레듀셔(22)가 설치되고, 상기 레듀셔(22)의 외측에는 출수커넥터(13)에 끼워진 상태에서 누수방지 및 기밀을 유지하기 위한 오링(23)이 끼움 설치된다.

그리고 상기 피딩관(20)의 하측 외주연에는 방오, 방수케이싱(10)의 내면에 밀착된 상태로 지지되는 써포트(24)가 설치되고, 상기 서포트(24)는 피딩관(20)과 다수의 보강리브(25)로 연결되어 강성을 유지하며, 중앙부 선단에는 도 4와 같이 간섭방지홈(26)이 함몰 형성됨으로써 피딩관(20)을 부착하거나 탈착하는 과정에서 출수커넥터(13)가 써포트(24)에 충돌되거나 접촉하는 현상을 방지하는 한편, 상기 피딩관(20)의 하단부에는 지하수를 양수하기 위한 양수관(6)이 일체로 연결된다.

한편, 상기 입수커넥터(14)에는 피드백관(30)이 원터치로 간단하게 연결 설치되는 것으로, 상기 피드백관(30)의 일측에 연통 설치된 엘보우 형태의 연결관(31) 하단에는 출수커넥터(13)에 끼움 결합되는 레듀셔(32)가 설치되고, 상기 레듀셔(32)의 외측에는 출수커넥터(13)에 끼워진 상태에서 누수방지 및 기밀을 유지하기 위한 오링(33)이 끼움 설치된다.

그리고 상기 피드백관(30)의 하측 외주연에는 피딩관(20)과 동일하게 방오, 방수케이싱(10)의 내면에 밀착된 상태로 지지되는 써포트(34)가 설치되고, 하단부에는 관정(1)의 내부로 열교환작용을 거친 지하수를 회수하기 위한 목적으로 유입 설치되는 입수관(8)이 일체로 연결 설치된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 피딩관(20) 및 피드백관(30)은 상기 출수커넥터(13) 및 입수커넥터(14)와 일체화 결속된 상태에서 지지력을 유지할 수 있도록 상부에 결합된 높낮이조절구(41)에 지지부재(40)가 끼워짐으로써 상기 지지부재(40)는 밀폐캡(12)에 밀착된 상태로 피딩관(20) 및 피드백관(30)을 하부로 가압하는 작용을 수행하면서 견고한 지지력을 유지하게 된다.

즉 상기 높낮이조절구(41)는 피딩관(20) 및 피드백관(30)의 상부에 형성된 나사부(42)에 높낮이 조절가능하게 나사 결합되고, 상부에 형성된 안착홈(43)에는 지지부재(40)가 끼움 설치됨으로써 피딩관(20) 및 피드백관(30)을 유동없이 지지하게 된다.

이때 상기 높낮이조절구(41)를 고정상태로 설치하지 않고 가변상태로 설치하는 이유는 상기 높낮이조절구(41)에 의한 높이조절을 통해 상기 지지부재(40)의 가압력을 제어함으로써 피딩관(20)과 출수커넥터(13) 간의 결속력 및 피드백관(30)과 입수커넥터(14) 간의 결속력을 향상할 수 있도록 하기 위함이다.

한편, 상기한 피딩관(20) 및 피드백관(30)의 선단부에는 각각 순환파이프(50)의 양단이 연결되고, 이 순환파이프(50)는 열교환기(3)의 내부를 경유함으로써 관정(1)으로부터 펌핑한 지하수는 피딩관(20)을 통해 열교환기(3)로 공급된 후 열교환을 거쳐 냉, 난방을 위한 열원으로 사용하며, 열교환작용을 거친 지하수는 피드백관(30)을 통해 관정(1)의 내부로 전량 회수되며, 이러한 과정을 반복함으로써 지열을 이용하여 보다 효율적인 냉난방을 실시할 수 있게 된다.

또한, 상기한 지하수 순환에 관련한 시설물의 점검, 유지보수작업시 신속하고 간편하게 피딩관(20) 및 피드백관(30)을 원터치로 탈착하여 인양할 수 있으며, 유지, 보수작업이 완료된 후 이를 원터치로 간편하게 부착하여 재설치할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명이 적용된 지하수 순환장치의 일예시 설치상태도

도 2는 본 발명의 내부구조를 나타낸 종단면도

도 3은 본 발명의 피드백관이 입수커넥터에 끼움 설치되는 상태도

도 4는 본 발명 피딩관 및 피드백관의 설치상태 평단면도

도 5는 본 발명 지지부재의 높낮이 조절상태 확대단면도

도 6은 종래 지하수 순환장치의 일예시 설치상태도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

1: 관정 2: 수중모터펌프

6: 양수관 8: 입수관

10: 방오, 방수케이싱 13: 출수커넥터

14: 입수커넥터 15: 가이드파이프

20: 피딩관 22, 32: 레듀셔

24, 34: 써포트 30: 피드백관

40: 지지부재 41: 높낮이조절구

43: 안착홈 50: 순환파이프

Claims

상, 하단부에 결합플랜지(11)가 부착되고 내측에 한 쌍의 출수커넥터(13) 및 입수커넥터(14)가 내, 외부로 관통하여 설치되며 상단부의 결합플랜지(11)에 밀폐캡(12)이 장착되는 방오, 방수케이싱(10)과;

상기 출수커넥터(13)에 일측에 연통 설치된 레듀셔(22)가 끼움 결합되고, 하측에 부착된 써포트(24)가 방오, 방수케이싱(10)의 내면에 밀착상태로 지지되며 하단부에는 양수관(6)이 일체로 연결되는 피딩관(20)과;

상기 입수커넥터(14)에 일측에 연통 설치된 레듀셔(32)가 끼움 결합되고, 하측에 부착된 써포트(34)가 방오, 방수케이싱(10)의 내면에 밀착상태로 지지되며 하단부에는 관정(1) 내부로 유입된 입수관(8)이 일체로 연결되는 피드백관(30)과;

상기 피딩관(20) 및 피드백관(30)의 상단에 높낮이조절구(41)가 높낮이 조절가능하게 나사 결합되고, 상기 높낮이조절구(41)의 상부에 형성된 안착홈(43)에끼움 설치되어 밀폐캡(12)에 밀착된 상태로 피딩관(20) 및 피드백관(30)을 지지하는 지지부재(40)로 이루어진 것을 특징으로 하는 사후관리가 용이한 자동 탈부착식 지열냉난방용 지하수 순환장치.
상, 하단부에 결합플랜지(11)가 부착되고 내측에 한 쌍의 출수커넥터(13) 및 입수커넥터(14)가 내, 외부로 관통하여 설치되며 상단부의 결합플랜지(11)에 밀폐캡(12)이 장착되는 방오, 방수케이싱(10)과;

상기 출수커넥터(13)에 일측에 연통 설치된 레듀셔(22)가 끼움 결합되고, 하측에 부착된 써포트(24)가 방오, 방수케이싱(10)의 내면에 밀착상태로 지지되며 하단부에는 양수관(6)이 일체로 연결되는 피딩관(20)과;

상기 입수커넥터(14)에 일측에 연통 설치된 레듀셔(32)가 끼움 결합되고, 하측에 부착된 써포트(34)가 방오, 방수케이싱(10)의 내면에 밀착상태로 지지되며 하단부에는 관정(1) 내부로 유입된 입수관(8)이 일체로 연결되는 피드백관(30)과;

상기 피딩관(20) 및 피드백관(30)의 상부에 결합된 높낮이조절구(41)에 끼워지고 밀폐캡(12)에 밀착된 상태로 피딩관(20) 및 피드백관(30)을 지지하는 지지부재(40)로 이루어지는 한편;

상기 출수커넥터(13) 및 입수커넥터(14)의 상부에는 레듀셔(22)(32)의 상하 이동을 안내하는 가이드홈(15a)이 형성된 가이드파이프(15)가 설치된 것을 특징으로 하는 사후관리가 용이한 자동 탈부착식 지열냉난방용 지하수 순환장치.
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