KR100986243B1 - 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅방법 및 그 장치 - Google Patents

지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅방법 및 장치에 관한 것으로, 열복원관의 열복원부 및 열회수부 둘레의 단열관에 삽입되어 있고, 외주면 둘레가 지열공의 내주면에 지지되어서 열복원관을 지지하며 지열공의 상하공간을 격리하는 제1격리튜브; 일단이 지열공의 외부에 연결되어 있고 타단이 제1격리튜브에 연결되어 있으며 제1격리튜브 내부에 팽창체가 주입되도록 하는 팽창체공급관; 제1격리튜브의 하부에 구비되고 열복원관의 열복원부 및 열회수부 둘레의 단열관에 삽입되어 있으며 외주면 둘레가 지열공의 내주면에 지지되어서 열복원관을 지지하고 지열공의 상하공간을 격리하는 제2격리튜브; 일단이 제1격리튜브에 연결되어 있고 타단이 제2격리튜브에 연결되어 있으며, 제1격리튜브에 공급된 팽창체가 제2격리튜브로 전달되도록 하는 연결관; 팽창체공급관의 둘레에 이중관 형태로 구비되고 하단이 제1격리튜브의 상부에 위치되며 제1격리튜브의 상측공간을 그라우팅시키는 그라우팅관을 포함하여 이루어진다.
따라서, 지열공의 상하공간이 제1격리튜브 및 제2격리튜브에 의해 이중으로 구획되므로 지열공의 상하공간이 확실하게 격리되며, 하나의 튜브가 손상되더라도 나머지 하나의 튜브가 이를 보완하게 된다.

Description

지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅방법 및 그 장치{Grouting method and grouting device that isolate heat restoration pipe supports and top and bottom space}
본 발명은 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 지열공의 상하공간을 확실하게 격리시킬 수 있고, 격리튜브의 파손을 방지시킬 수 있는 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격려하는 그라우팅방법 및 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로 지중열을 이용한 밀폐형 열교환구조는, 지반에 수직으로 다수의 지열공들을 형성시키고, 이 지열공 내에 U자형 열복원관을 매설한다. 건물에는 열복원관의 열을 이용하여서 건물 내부를 냉방 또는 난방하도록 히트펌프 등의 열교환기를 설치한다.
열복원관의 출구와 열교환기에는 순환유체공급관을 연결하고 열교환기와 열복원관의 입구에는 순환유체회수관을 연결한다. 따라서 열복원관으로부터 열복원된 순환유체는 순환유체공급관을 통해 열교환기로 공급되고 열교환기를 통과한 순환유체는 순환유체회수관을 통해 열복원관으로 회수된 후 열복원된다.
이러한 종래의 지중열을 이용한 밀폐형 열교환장치의 문제점은, 지열공에 열복원관을 삽입시킨 후 그 내부 전체를 그라우팅하는데, 이로 인해 지하수가 그라우팅 재료에 의해 오염되고, 지열공 전체를 그라우팅함에 따라 많은 양의 그라우팅 재료가 사용되므로 그라우팅 시공 시간 및 시공 단가가 상승되고, 특히 지하수 순환체계에 장애를 일으켜 지하수 흐름을 방해하는 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 본 출원인은 밀폐형 지열시스템의 유체순환장치 및 열복원관 및 열복원관 시공방법(특허출원 제10-2009-0062002호)을 개발한 바 있다.
이러한 종래의 밀폐형 지열시스템의 유체순환장치 및 열복원관 및 열복원관 시공방법은, 열복원관의 결합부들 중 지열공의 충적층과 암반층 사이에 위치할 결합부에 튜브가 위치되도록 결합시키고, 열복원관을 지열공에 삽입시킨 후 튜브에 공기를 주입시키면 튜브가 팽창되면서 지열공 내부의 충적층과 암반층이 서로 차단된다. 튜브에 의해 지열공의 암반층이 차단된 상태에서 그라우팅하면 지열공의 충적층에만 그라우팅된다. 따라서 비교적 견고한 암반층에는 그라우팅이 되지 않도록 하므로 그라우팅에 의해 암반층 내의 지하수가 오염되는 것을 방지되고, 지열공의 내부 중 비교적 취약한 충적층만 그라우팅되도록 하므로 그라우팅 시공시간 및 시공 비용을 크게 절감시킬 수 있도록 하였다.
이러한 종래의 방법은, 하나의 튜브에 의해 지열공의 충적층과 암반층이 분리된다. 지열공은 매끄럽게 가공되지 못하며 그 내주면이 비교적 거칠다. 튜브가 팽창되면서 이러한 지열공에 밀착될시 뾰족한 지열공 내의 돌부에 압착되면서 튜브의 일부가 파손되기도 하는데, 종래에는 단일 튜브로 이루어지므로 튜브의 파손시 충적층과 암반층이 제대로 구획되지 못하게 된다.
그러므로 파손된 튜브의 상부에 그라우팅된 재료가 튜브 하측의 암반층으로 유입되면서 지하수가 오염되고 그라우팅 재료의 사용이 증가되는 종래의 문제점이 여전히 발생된다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 지열공의 상하공간을 확실하게 격리시킬 수 있도록 한 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 격리튜브의 파손을 방지시킬 수 있도록 한 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅장치는, 지반의 지열공들에 삽입된 열복원관에 설치되어서 열복원관의 열복원부 및 열회수부를 지지하고 지열공의 상하공간을 격리시키는 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅장치에 있어서, 열복원관의 열복원부 및 열회수부 둘레의 단열관에 삽입되어 있고, 외주면 둘레가 지열공의 내주면에 지지되어서 열복원관을 지지하며 지열공의 상하공간을 격리하는 제1격리튜브; 제1격리튜브의 내부에 공급되어서 지열공 내부에 위치된 제1격리튜브를 팽창시키는 팽창체; 일단이 지열공의 외부에 연결되어 있고 타단이 제1격리튜브에 연결되어 있으며 제1격리튜브 내부에 팽창체가 주입되도록 하는 팽창체공급관; 팽창체공급관 타단측의 제1격리튜브에 구비되어서 팽창체가 팽창체공급관에서 제1격리튜브 측으로만 공급되도록 하고 그 반대측으로 역류되는 것을 차단하는 제1체크밸브; 제1격리튜브의 하부에 구비되고 열복원관의 열복원부 및 열회수부 둘레의 단열관에 삽입되어 있으며 외주면 둘레가 지열공의 내주면에 지지되어서 열복원관을 지지하고 지열공의 상하공간을 격리하는 제2격리튜브; 일단이 제1격리튜브에 연결되어 있고 타단이 제2격리튜브에 연결되어 있으며, 제1격리튜브에 공급된 팽창체가 제2격리튜브로 전달되도록 하는 연결관; 연결관 타단측의 제2격리튜브에 구비되어서 제1격리튜브에서 연결관으로 공급되는 팽창체가 제2격리튜브 측으로만 공급되도록 하고 그 반대측으로 역류되는 것을 차단하는 제2체크밸브; 팽창체공급관의 둘레에 이중관 형태로 구비되고 하단이 제1격리튜브의 상부에 위치되며 제1격리튜브의 상측공간을 그라우팅시키는 그라우팅관으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅장치는, 지반의 지열공들에 삽입된 열복원관에 설치되어서 열복원관의 열복원부 및 열회수부를 지지하고 지열공의 상하공간을 격리시키는 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅장치에 있어서, 열복원관의 열복원부 및 열회수부 둘레의 단열관에 삽입되어 있고 외주면 둘레가 지열공의 내주면에 지지되어서 열복원관을 지지하며 지열공의 상하공간을 격리하고 복수로 구획된 챔버들을 가지며 각각의 챔버들이 독립된 공간들을 형성하는 격리튜브; 격리튜브의 내부에 공급되어서 지열공 내부에 위치된 격리튜브의 챔버들을 팽창시키는 팽창체; 일단이 지열공의 외부에 연결되어 있고 타단이 격리튜브에 연결되어 있으며 격리튜브의 챔버들에 팽창체가 주입되도록 하는 팽창체공급관; 팽창체공급관 타단측의 격리튜브에 구비되어서 팽창체가 팽창체공급관에서 격리튜브 측으로만 공급되도록 하고 그 반대측으로 역류되는 것을 차단하는 제1체크밸브; 격리튜브의 챔버들 사이에 구비되어서 팽창체공급관에서 하나의 챔버로 공급되는 팽창체가 인접한 다른 챔버 측으로만 공급되도록 하고 그 반대측으로 역류되는 것을 차단하는 제2체크밸브; 팽창체공급관의 둘레에 이중관 형태로 구비되고 하단이 격리튜브의 상부에 위치되며 격리튜브의 상측공간을 그라우팅시키는 그라우팅관으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅장치의 다른 특징은, 격리튜브는, 격리튜브의 둘레를 이루고 상부에 제1체크밸브가 설치되어 있는 튜브몸체와, 튜브 몸체의 내부에 구비되어서 튜브몸체의 내부공간을 제1챔버 및 제2챔버로 구획하며 제1챔버 측에서 제2챔버측으로 팽창체가 공급되도록 제2체크밸브가 설치되는 격판으로 이루어진다.
본 발명의 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅장치의 또 다른 특징은, 팽창체는, 제1격리튜브, 제2격리튜브 또는 격리튜브에 주입되어서 이를 팽창시키도록 공기, 물, 시멘트, 발포우레탄폼 중 어느 하나로 이루어진다.
본 발명의 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅장치의 또 다른 특징은, 격리튜브의 둘레에는, 이들의 팽창시 지열공의 내주면에 탄성적으로 밀착되고 지열공 내주면의 돌기들로부터 격리튜브의 손상을 방지하며 고무패드가 부착되어 있다.
본 발명의 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅장치의 또 다른 특징은, 고무패드에는, 지열공의 내주면과의 접촉 저항을 증대시키도록 다수의 요철이 형성되어 있다.
상술한 동일한 목적을 달성하기 위한 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅방법은, 상하부에 복수의 챔버들이 각각 구획되어 있고, 상측의 챔버에는 제1체크밸브에 의해 외부의 팽창체가 상부의 챔버측으로만 공급되도록 팽창체공급관이 연결되어 있으며, 상하부의 챔버들에는 제2체크밸브에 의해 상부의 챔버측 팽창체가 하부의 챔버측으로만 공급되도록 연결관이 연결되어 있는 제1격리튜브 및 제2격리튜브를 준비하는 격리튜브 준비단계; 제1격리튜브 및 제2격리튜브가 준비되면 그라우팅관의 하단이 제1격리튜브의 상부에 대응되도록 팽창체공급관의 둘레에 그라우팅관을 씌우는 그라우팅관 삽입단계; 팽창체공급관에 그라우팅관이 씌워지면 제1격리튜브의 제1결합구멍 및 제2결합구멍과 제2격리튜브의 제3결합구멍 및 제4결합구멍을 열복원관에 삽입시켜서 제1격리튜브 및 제2격리튜브를 열복원관에 결합하는 격리튜브 결합단계; 격리튜브 결합단계 후 제1격리튜브 및 제2격리튜브가 결합된 열복원관을 다수의 지열공들에 각각 삽입시키는 열복원관 삽입단계; 열복원관이 지열공에 삽입되면 팽창체공급관을 통해 제1격리튜브 및 제2격리튜브에 팽창체를 주입한 후 팽창체공급관의 상단을 밀봉하는 팽창체 주입단계; 제1격리튜브 및 제2격리튜브에 팽창체가 주입되면 그라우팅관을 통해 제1격리튜브의 상부공간을 그라우팅시키고 그라우팅을 통해 상부공간이 메워짐에 따라 그라우팅관을 팽창체공급관 상측으로 당기면서 지열공의 상부공간을 메워나가는 그라우팅단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같은 본 발명은, 지열공의 상하공간을 구획하는 튜브가 제1격리튜브 및 제2격리튜브로 이루어지고 제1격리튜브 및 제2격리튜브는 연결관으로 연결되어 있으며, 제1격리튜브 및 제2격리튜브에는 제1격리튜브 및 제2격리튜브 측으로만 팽창체가 주입되도록 각각 제1체크밸브 및 제2체크밸브가 설치되어 있다. 따라서 팽창체공급관을 통해 팽창체가 제1격리튜브에 주입되면 제1격리튜브 및 제2격리튜브가 팽창되면서 지열공에 밀착된다. 그러므로 지열공의 상하공간이 제1격리튜브 및 제2격리튜브에 의해 이중으로 구획되므로 지열공의 상하공간이 확실하게 격리되며, 하나의 튜브가 손상되더라도 나머지 하나의 튜브가 이를 보완하게 된다.
본 발명의 제1격리튜브 및 제2격리튜브는 연결관에 의해 직렬로 연결되어 있고 이들에는 각각 제1체크밸브 및 제2체크밸브가 설치되어 있다. 따라서 팽창체공급관으로 팽창체를 주입하면 제1체크밸브 및 제2체크밸브를 통해 제1격리튜브 및 제2격리튜브에 충전된다. 그러므로 팽창체를 하나의 팽창체공급관으로만 공급하여도 제1격리튜브 및 제2격리튜브에 각각 충전시킬 수 있으며, 이에 따라 팽창체의 충전작업을 편리하고 신속하게 할 수 있다.
본 발명의 격리튜브는 제1체크밸브가 설치되어 있는 튜브몸체와, 튜브 몸체의 내부에 구비되어서 튜브몸체의 내부공간을 제1챔버 및 제2챔버로 구획하며 제1챔버 측에서 제2챔버측으로 팽창체가 공급되도록 제2체크밸브가 설치되는 격판으로 이루어진다. 따라서, 별도의 독립된 공간을 갖는 제1챔버 및 제2챔버가 하나의 튜브몸체로 이루어지므로, 다수의 격리튜브들을 보관 및 운반하거나 격리튜브를 열복원관에 삽입시키는 작업이 간편하다.
격리튜브의 둘레에는 격리튜브의 팽창시 지열공의 내주면에 탄성적으로 밀착되도록 고무패드가 부착되어 있다. 따라서 격리튜브가 팽창되면서 지열공의 둘레에 밀착되면 고무패드가 지열공 둘레에 압착된다. 그러므로 격리튜브의 팽창시 고무패드가 지열공의 내주면에 밀착되면서 지열공의 돌기들로부터 격리튜브를 보호한다. 또한, 격리튜브의 팽창시 고무패드가 지열공의 돌기들에 압착되면서 이들 사이의 마찰저항을 극대화시키므로 격리튜브가 지열공의 둘레에 견고히 지지되며, 이에 따라 그라우팅되는 재료의 자중에 의해 격리튜브의 상부가 눌려도 격리튜브가 지열공의 하측으로 밀리지 않는다.
도 1은 본 발명의 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅장치를 보인 개략도
도 2는 도 1의 부분 확대 사시도
도 3은 도 2의 A-A'선 단면도
도 4는 도 2의 B-B'선 단면도
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 보인 개략적 부분 단면도
도 6은 격리튜브의 둘레에 고무패드가 부착된 상태를 보인 개략적 부분 확대 단면도
도 7은 고무패드에 요철이 형성된 상태를 보인 개략적 부분 확대 단면도
도 8은 본 발명의 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅방법을 보인 순서도
본 발명의 구체적인 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조한 이하의 설명으로 더욱 명확해 질 것이다.
도 1은 본 발명의 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅장치를 보인 개략도이고, 도 2는 도 1의 부분 확대 사시도이며, 도 3은 도 2의 A-A'선 단면도이다. 도 4는 도 2의 B-B'선 단면도이이고, 도 8은 본 발명의 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅방법을 보인 순서도이다.
지반(1)에는 수직으로 다수의 지열공(2)들이 형성된다. 건물에는 지열공(2)들 내의 지열을 공급받아서 건물 내부를 냉방 또는 난방하도록 열교환기(3)가 설치된다.
지열공(2)들의 내부는 보통 지표면과 멀어질수록 암반층(4)으로 이루어지며 지표면과 가까울수록 충적층(5)으로 이루어진다. 암반층(4)은 비교적 견고하여서 그라우팅 등으로 보강할 필요가 없지만 충적층(5)은 붕괴의 위험이 상존하므로 그라우팅해야 한다.
지열공(2)에는 열복원관(7)이 설치되어 있으며, 순환유체가 열복원관(7)의 입구(11)로 유입된 후 지열공(2)들을 통과하는 동안 열복원되며, 열복원된 순환유체는 열복원관(7)의 출구(12)를 통해 배출된다.
여기서 열복원관(7)은, 열복원부(8), 열회수부(9), 연결부(10)로 이루어지는 바, 열복원부(8)는, 순환유체회수관(15)에 연결되어서 이로부터 회수된 순환유체가 지열공(2)의 하부로 이송되는 동안 지열공(2) 내부와 열교환이 이루어지도록 한다. 열회수부(9)는, 하단이 열복원부(8)의 하단에 연결되고 상단의 출구(12)가 순환유체공급관(14)에 연결된다. 연결부(10)는 열복원부(8) 및 열회수부(9)의 하단에 연결되며, 열복원부(8)를 지나면서 열복원된 순환유체가 이 연결부(10)를 통해 열회수부(9)로 전달된다.
열복원관(7)의 출구(12)와 열교환기(3)에는 열복원된 순환유체를 열교환기(3)로 공급하도록 순환유체공급관(14)이 연결되어 있다. 열교환기(3)와 열복원관(7)의 입구(11)에는 열교환기(3)를 통과한 순환유체를 열복원관(7)으로 회수하도록 순환유체회수관(15)이 연결되어 있다.
열회수부(9)의 둘레에는 단열관(13)이 씌워진다. 단열관(13)은, 이미 열복원된 순환유체가 열복원 중인 열복원부(8)의 영향을 받지 않고 순환유체공급관(14)으로 공급되도록 한다. 따라서 단열관(13)에 의해 열복원부(8)와 열회수부(9) 사이의 열교환이 차단되므로 충분히 열복원된 열회수부(9) 내의 순환유체가 열복원중인 열복원부(8)의 영향을 받지 않는 가운데 순환유체공급관(14)으로 공급되며, 이에 따라 열복원관(7)으로 출입되는 순환유체에 의해 열효율이 저하되는 문제가 방지된다.
이러한 열복원관(7)에는 본 발명의 특징에 따라 제1격리튜브(20), 팽창체(23), 팽창체공급관(24), 제1체크밸브(25), 제2격리튜브(26), 연결관(29), 제2체크밸브(30), 그라우팅관(31)으로 이루어진 그라우팅장치가 설치된다.
제1격리튜브(20)는, 열복원관(7)의 열복원부(8) 및 열회수부(9) 둘레의 단열관(13)에 삽입되어 있고, 외주면 둘레가 지열공(2)의 내주면에 지지되어서 열복원관(7)을 지지하며 지열공(2)의 상하공간을 격리한다.
팽창체(23)는, 제1격리튜브(20)의 내부에 공급되어서 지열공(2) 내부에 위치된 제1격리튜브(20)를 팽창시킨다. 이러한 팽창체(23)는, 제1격리튜브(20)와 후술할 제2격리튜브(26) 또는 격리튜브(40)에 주입되어서 이를 팽창시키는 역할을 수행하며, 공기, 물, 시멘트, 발포우레탄폼 중 어느 하나로 이루어진다.
팽창체공급관(24)은, 일단이 지열공(2)의 외부에 연결되어 있고 타단이 제1격리튜브(20)에 연결되어 있으며 제1격리튜브(20) 내부에 팽창체(23)가 주입되도록 한다.
제1체크밸브(25)는, 팽창체공급관(24) 타단측의 제1격리튜브(20)에 구비되어서 팽창체(23)가 팽창체공급관(24)에서 제1격리튜브(20) 측으로만 공급되도록 하고 그 반대측으로 역류되는 것을 차단한다.
제2격리튜브(26)는, 제1격리튜브(20)의 하부에 구비되고 열복원관(7)의 열복원부(8) 및 열회수부(9) 둘레의 단열관(13)에 삽입되어 있으며 외주면 둘레가 지열공(2)의 내주면에 지지되어서 열복원관(7)을 지지하고 지열공(2)의 상하공간을 격리한다.
연결관(29)은, 일단이 제1격리튜브(20)에 연결되어 있고 타단이 제2격리튜브(26)에 연결되어 있으며, 제1격리튜브(20)에 공급된 팽창체(23)가 제2격리튜브(26)로 전달되도록 한다.
제2체크밸브(30)는, 연결관(29) 타단측의 제2격리튜브(26)에 구비되어서 제1격리튜브(20)에서 연결관(29)으로 공급되는 팽창체(23)가 제2격리튜브(26) 측으로만 공급되도록 하고 그 반대측으로 역류되는 것을 차단한다.
그라우팅관(31)은, 팽창체공급관(24)의 둘레에 이중관 형태로 구비되고 하단이 제1격리튜브(20)의 상부에 위치되며 제1격리튜브(20)의 상측공간을 그라우팅시킨다.
도 8은 본 발명의 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅방법을 보인 순서도로써, 이를 참조하여서 본 발명의 그라우팅방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 격리튜브 준비단계(S10)를 통해서 제1격리튜브(20) 및 제2격리튜브(26)를 준비한다. 준비된 제1격리튜브(20)는, 내부에 챔버가 형성되어 있고, 팽창체(23)를 챔버로 공급하도록 팽창체공급관(24)이 연결되어 있다. 제1격리튜브(20)에는 제1체크밸브(25)가 설치되어 있으며 이에 따라 외부의 팽창체(23)가 제1격리튜브(20)의 챔버측으로만 공급된다.
제2격리튜브(26)는, 내부에 챔버가 형성되어 있고, 연결관(29)으로 제1격리튜브(20)에 연결되어 있다. 제2격리튜브(26)에는 제2체크밸브(30)가 설치되어 있으며 이에 따라 제1격리튜브(20)의 챔버에 공급된 팽창체(23)가 제2격리튜브(26)의 챔버측으로만 공급되며, 그 역으로 배출되지 않는다.
제1격리튜브(20) 및 제2격리튜브(26)가 준비되면 그라우팅관(31)의 하단이 제1격리튜브(20)의 상부에 대응되도록 팽창체공급관(24)의 둘레에 그라우팅관(31)을 씌우는 그라우팅관 삽입단계(S20)를 갖는다.
팽창체공급관(24)에 그라우팅관(31)이 씌워지면 제1격리튜브(20) 및 제2격리튜브(26)를 열복원관(7)에 결합하는 격리튜브 결합단계(S30)가 있게 된다. 이 단계(S30)에서, 제1격리튜브(20)의 제1결합구멍(21) 및 제2결합구멍(22)과 제2격리튜브(26)의 제3결합구멍(27) 및 제4결합구멍(28)을 열복원관(7)에 각각 삽입시켜서 제1격리튜브(20) 및 제2격리튜브(26)를 열복원관(7)에 결합한다.
격리튜브 결합단계(S30) 후 제1격리튜브(20) 및 제2격리튜브(26)가 결합된 열복원관(7)을 다수의 지열공(2)들에 각각 삽입시키는 열복원관 삽입단계(S40)가 있게 된다.
열복원관(7)이 지열공(2)에 삽입되면 팽창체공급관(24)을 통해 제1격리튜브(20) 및 제2격리튜브(26)에 팽창체(23)를 주입한 후 팽창체공급관(24)의 상단을 밀봉하는 팽창체 주입단계(S50)를 갖는다.
제1격리튜브(20) 및 제2격리튜브(26)에 팽창체(23)가 주입되면 그라우팅단계(S60)가 있게 된다. 이 단계(S60)에서, 그라우팅관(31)을 통해 제1격리튜브(20)의 상부공간을 그라우팅시키며, 그라우팅을 통해 상부공간이 메워짐에 따라 그라우팅관(31)을 팽창체공급관(24) 상측으로 당기면서 지열공(2)의 상부공간을 메워나간다.
이러한 본 발명의 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅방법 및 장치는 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 지열공(2)의 상하공간을 구획하는 튜브가 제1격리튜브(20) 및 제2격리튜브(26)로 이루어지고 제1격리튜브(20) 및 제2격리튜브(26)는 연결관(29)으로 연결되어 있으며, 제1격리튜브(20) 및 제2격리튜브(26)에는 제1격리튜브(20) 및 제2격리튜브(26) 측으로만 팽창체(23)가 주입되도록 각각 제1체크밸브(25) 및 제2체크밸브(30)가 설치되어 있다.
따라서 팽창체공급관(24)을 통해 팽창체(23)가 제1격리튜브(20)에 주입되면 제1격리튜브(20) 및 제2격리튜브(26)가 팽창되면서 지열공(2)에 밀착된다.
그러므로 지열공(2)의 상하공간이 제1격리튜브(20) 및 제2격리튜브(26)에 의해 이중으로 구획되므로 지열공(2)의 상하공간이 확실하게 격리되며, 하나의 튜브가 손상되더라도 나머지 하나의 튜브가 이를 보완하게 된다.
둘째, 제1격리튜브(20) 및 제2격리튜브(26)는 연결관(29)에 의해 직렬로 연결되어 있고 이들에는 각각 제1체크밸브(25) 및 제2체크밸브(30)가 설치되어 있다.
따라서 팽창체공급관(24)으로 팽창체(23)를 주입하면 제1체크밸브(25) 및 제2체크밸브(30)를 통해 제1격리튜브(20) 및 제2격리튜브(26)에 충전된다.
그러므로 팽창체(23)를 하나의 팽창체공급관(24)으로만 공급하여도 제1격리튜브(20) 및 제2격리튜브(26)에 각각 충전시킬 수 있으며, 이에 따라 팽창체(23)의 충전작업을 편리하고 신속하게 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 보인 개략적 부분 단면도이고, 도 6은 격리튜브의 둘레에 고무패드가 부착된 상태를 보인 개략적 부분 확대 단면도이며, 도 7은 고무패드에 요철이 형성된 상태를 보인 개략적 부분 확대 단면도이다.
이러한 본 발명은, 격리튜브(40), 팽창체(23), 팽창체공급관(24), 제1체크밸브(25), 제2체크밸브(30), 그라우팅관(31)으로 이루어진다.
격리튜브(40)는, 열복원관(7)의 열복원부(8) 및 열회수부(9) 둘레의 단열관(13)에 삽입되어 있고 외주면 둘레가 지열공(2)의 내주면에 지지되어서 열복원관(7)을 지지한다. 이 격리튜브(40)는 지열공(2)의 상하공간을 격리하고 복수로 구획된 챔버들을 가지며 각각의 챔버들이 독립된 공간들을 형성한다.
이러한 격리튜브(40)는 튜브몸체(41), 격판(44)으로 이루어진다.
튜브몸체(41)는, 격리튜브(40)의 둘레를 이루고 상부에 제1체크밸브(25)가 설치되어 있다. 격판(44)은, 튜브몸체(41)의 내부에 구비되어서 튜브몸체(41)의 내부공간을 제1챔버(42) 및 제2챔버(43)로 구획하며, 제1챔버(42) 측에서 제2챔버(43)측으로 팽창체(23)가 공급되도록 제2체크밸브(30)가 설치되어 있다.
팽창체(23)는, 격리튜브(40)의 내부에 공급되어서 지열공(2) 내부에 위치된 격리튜브(40)의 챔버들을 팽창시킨다. 이러한 팽창체(23)는, 격리튜브(40)에 주입되어서 이를 팽창시키도록 공기, 물, 시멘트, 발포우레탄폼 중 어느 하나로 이루어진다.
팽창체공급관(24)은, 일단이 지열공(2)의 외부에 연결되어 있고 타단이 격리튜브(40)에 연결되어 있으며 격리튜브(40)의 챔버들에 팽창체(23)가 주입되도록 한다.
제1체크밸브(25)는, 팽창체공급관(24) 타단측의 격리튜브(40)에 구비되어서 팽창체(23)가 팽창체공급관(24)에서 격리튜브(40) 측으로만 공급되도록 하고 그 반대측으로 역류되는 것을 차단한다.
제2체크밸브(30)는, 격리튜브(40)의 격판(44)에 구비되어서 팽창체공급관(24)에서 제1챔버로 공급되는 팽창체(23)가 인접한 제2챔버 측으로만 공급되도록 하고 그 반대측으로 역류되는 것을 차단한다.
그라우팅관(31)은, 팽창체공급관(24)의 둘레에 이중관 형태로 구비되고 하단이 격리튜브(40)의 상부에 위치되며 격리튜브(40)의 상측공간을 그라우팅시킨다.
이러한 본 발명의 지열공 복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅장치는, 별도의 독립된 공간을 갖는 제1챔버(42) 및 제2챔버(43)가 하나의 튜브몸체(41)로 이루어지므로, 다수의 격리튜브(40)들을 보관 및 운반하거나 격리튜브(40)를 열복원관(7)에 삽입시키는 작업이 매우 간편하다.
한편, 도 6과 같이 본 발명의 격리튜브(40)의 둘레에는 이들의 팽창시 지열공(2)의 내주면에 탄성적으로 밀착되고 지열공(2) 내주면의 돌기들로부터 격리튜브(40)의 손상을 방지하며 고무패드(45)가 부착될 수 있다.
따라서 격리튜브(40)가 팽창되면서 지열공(2)의 둘레에 밀착되면 고무패드(45)가 지열공(2) 둘레에 압착된다. 그러므로 격리튜브(40)의 팽창시 고무패드(45)가 지열공(2)의 내주면에 밀착되면서 지열공(2)의 돌기들로부터 격리튜브(40)를 보호한다.
또한, 격리튜브(40)의 팽창시 고무패드(45)가 지열공(2)의 돌기들에 압착되면서 이들 사이의 마찰저항을 극대화시키므로 격리튜브(40)가 지열공(2)의 둘레에 견고히 지지되며, 이에 따라 그라우팅되는 재료의 무게에 의해 격리튜브(40)의 상측이 눌려도 격리튜브(40)가 지열공(2)의 하측으로 밀리지 않는다.
도 7과 같이 고무패드(45)에는, 지열공(2)의 내주면과의 접촉 저항을 증대시키도록 다수의 요철(46)이 형성될 수 있다. 이러한 요철(46)들에 의해 고무패드(45)와 지열공(2)의 내주면 사이에 마찰력이 더욱 향상되며, 이에 따라 격리튜브(40)가 지열공(2)의 둘레에 견고히 지지된다.
1 : 지반 2 : 지열공
3 : 열교환기 4 : 암반층
5 : 충적층 7 : 열복원관
8 : 열복원부 9 : 열회수부
10 : 연결부 11 : 입구
12 : 출구 13 : 단열관
14 : 순환유체공급관 15 : 순환유체회수관
20 : 제1격리튜브 21 : 제1결합구멍
22 : 제2결합구멍 23 : 팽창체
24 : 팽창체공급관 25 : 제1체크밸브
26 : 제2격리튜브 27 : 제3결합구멍
28 : 제4결합구멍 29 : 연결관
30 : 제2체크밸브 31 : 그라우팅관
40 : 격리튜브 41 : 튜브몸체
42 : 제1챔버 43 : 제2챔버
44 : 격판 45 : 고무패드
46 : 요철

Claims (7)

  1. 지반의 지열공들에 삽입된 열복원관에 설치되어서 열복원관의 열복원부 및 열회수부를 지지하고 지열공의 상하공간을 격리시키는 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅장치에 있어서,
    열복원관(7)의 열복원부(8) 및 열회수부(9) 둘레의 단열관(13)에 삽입되어 있고, 외주면 둘레가 지열공(2)의 내주면에 지지되어서 열복원관(7)을 지지하며 지열공(2)의 상하공간을 격리하는 제1격리튜브(20);
    제1격리튜브(20)의 내부에 공급되어서 지열공(2) 내부에 위치된 제1격리튜브(20)를 팽창시키는 팽창체(23);
    일단이 지열공(2)의 외부에 연결되어 있고 타단이 제1격리튜브(20)에 연결되어 있으며 제1격리튜브(20) 내부에 팽창체(23)가 주입되도록 하는 팽창체공급관(24);
    팽창체공급관(24) 타단측의 제1격리튜브(20)에 구비되어서 팽창체(23)가 팽창체공급관(24)에서 제1격리튜브(20) 측으로만 공급되도록 하고 그 반대측으로 역류되는 것을 차단하는 제1체크밸브(25);
    제1격리튜브(20)의 하부에 구비되고 열복원관(7)의 열복원부(8) 및 열회수부(9) 둘레의 단열관(13)에 삽입되어 있으며 외주면 둘레가 지열공(2)의 내주면에 지지되어서 열복원관(7)을 지지하고 지열공(2)의 상하공간을 격리하는 제2격리튜브(26);
    일단이 제1격리튜브(20)에 연결되어 있고 타단이 제2격리튜브(26)에 연결되어 있으며, 제1격리튜브(20)에 공급된 팽창체(23)가 제2격리튜브(26)로 전달되도록 하는 연결관(29);
    연결관(29) 타단측의 제2격리튜브(26)에 구비되어서 제1격리튜브(20)에서 연결관(29)으로 공급되는 팽창체(23)가 제2격리튜브(26) 측으로만 공급되도록 하고 그 반대측으로 역류되는 것을 차단하는 제2체크밸브(30);
    팽창체공급관(24)의 둘레에 이중관 형태로 구비되고 하단이 제1격리튜브(20)의 상부에 위치되며 제1격리튜브(20)의 상측공간을 그라우팅시키는 그라우팅관(31);으로 이루어진 것을 특징으로 하는 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅장치.
  2. 지반의 지열공들에 삽입된 열복원관에 설치되어서 열복원관의 열복원부 및 열회수부를 지지하고 지열공의 상하공간을 격리시키는 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅장치에 있어서,
    열복원관(7)의 열복원부(8) 및 열회수부(9) 둘레의 단열관(13)에 삽입되어 있고 외주면 둘레가 지열공(2)의 내주면에 지지되어서 열복원관(7)을 지지하며 지열공(2)의 상하공간을 격리하고 복수로 구획된 챔버들을 가지며 각각의 챔버들이 독립된 공간들을 형성하는 격리튜브(40);
    격리튜브(40)의 내부에 공급되어서 지열공(2) 내부에 위치된 격리튜브(40)의 챔버들을 팽창시키는 팽창체(23);
    일단이 지열공(2)의 외부에 연결되어 있고 타단이 격리튜브(40)에 연결되어 있으며 격리튜브(40)의 챔버들에 팽창체(23)가 주입되도록 하는 팽창체공급관(24);
    팽창체공급관(24) 타단측의 격리튜브(40)에 구비되어서 팽창체(23)가 팽창체공급관(24)에서 격리튜브(40) 측으로만 공급되도록 하고 그 반대측으로 역류되는 것을 차단하는 제1체크밸브(25);
    격리튜브(40)의 챔버들 사이에 구비되어서 팽창체공급관(24)에서 하나의 챔버로 공급되는 팽창체(23)가 인접한 다른 챔버 측으로만 공급되도록 하고 그 반대측으로 역류되는 것을 차단하는 제2체크밸브(30);
    팽창체공급관(24)의 둘레에 이중관 형태로 구비되고 하단이 격리튜브(40)의 상부에 위치되며 격리튜브(40)의 상측공간을 그라우팅시키는 그라우팅관(31);으로 이루어진 것을 특징으로 하는 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅장치.
  3. 제2항에 있어서, 격리튜브(40)는,
    격리튜브(40)의 둘레를 이루고 상부에 제1체크밸브(25)가 설치되어 있는 튜브몸체(41)와,
    튜브몸체(41)의 내부에 구비되어서 튜브몸체(41)의 내부공간을 제1챔버(42) 및 제2챔버(43)로 구획하며 제1챔버(42) 측에서 제2챔버(43)측으로 팽창체(23)가 공급되도록 제2체크밸브(30)가 설치되는 격판(44)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 팽창체(23)는,
    제1격리튜브(20), 제2격리튜브(26) 또는 격리튜브(40)에 주입되어서 이를 팽창시키도록 공기, 물, 시멘트, 발포우레탄폼 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅장치.
  5. 제2항에 있어서,
    격리튜브(40)의 둘레에는,
    이들의 팽창시 지열공(2)의 내주면에 탄성적으로 밀착되고 지열공(2) 내주면의 돌기들로부터 격리튜브(40)의 손상을 방지하며 고무패드(45)가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅장치.
  6. 제5항에 있어서, 고무패드(45)에는,
    지열공(2)의 내주면과의 접촉 저항을 증대시키도록 다수의 요철(46)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅장치.
  7. 상하부에 복수의 챔버들이 각각 구획되어 있고, 상측의 챔버에는 제1체크밸브(25)에 의해 외부의 팽창체(23)가 상부의 챔버측으로만 공급되도록 팽창체공급관(24)이 연결되어 있으며, 상하부의 챔버들에는 제2체크밸브(30)에 의해 상부의 챔버측 팽창체(23)가 하부의 챔버측으로만 공급되도록 연결관(29)이 연결되어 있는 제1격리튜브(20) 및 제2격리튜브(26)를 준비하는 격리튜브 준비단계(S10);
    제1격리튜브(20) 및 제2격리튜브(26)가 준비되면 그라우팅관(31)의 하단이 제1격리튜브(20)의 상부에 대응되도록 팽창체공급관(24)의 둘레에 그라우팅관(31)을 씌우는 그라우팅관 삽입단계(S20);
    팽창체공급관(24)에 그라우팅관(31)이 씌워지면 제1격리튜브(20)의 제1결합구멍(21) 및 제2결합구멍(22)과 제2격리튜브(26)의 제3결합구멍(27) 및 제4결합구멍(28)을 열복원관(7)에 삽입시켜서 제1격리튜브(20) 및 제2격리튜브(26)를 열복원관(7)에 결합하는 격리튜브 결합단계(S30);
    격리튜브 결합단계(S30) 후 제1격리튜브(20) 및 제2격리튜브(26)가 결합된 열복원관(7)을 다수의 지열공(2)들에 각각 삽입시키는 열복원관 삽입단계(S40);
    열복원관(7)이 지열공(2)에 삽입되면 팽창체공급관(24)을 통해 제1격리튜브(20) 및 제2격리튜브(26)에 팽창체(23)를 주입한 후 팽창체공급관(24)의 상단을 밀봉하는 팽창체 주입단계(S50);
    제1격리튜브(20) 및 제2격리튜브(26)에 팽창체(23)가 주입되면 그라우팅관(31)을 통해 제1격리튜브(20)의 상부공간을 그라우팅시키고 그라우팅을 통해 상부공간이 메워짐에 따라 그라우팅관(31)을 팽창체공급관(24) 상측으로 당기면서 지열공(2)의 상부공간을 메워나가는 그라우팅단계(S60);로 이루어진 것을 특징으로 하는 지열공 열복원관 지지 및 상하공간을 격리하는 그라우팅방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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