KR101046368B1 - Underground Heat Exchanger Construction Method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기초 터파기 굴착면이나 경사지에 시공되는 토류구조물을 이용하여 지중 열교환기를 경제적이면서도 간단하게 시공할 수 있는 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.The present invention is to provide a method that can be constructed economically and simply by using an earth structure installed on the foundation trench excavation surface or slope.

본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위해, 네일공법을 이용한 지중 열교환기 시공방법으로서, 기초 터파기 굴착면이나 경사지에 삽입공(2)을 천공하는 단계(s10); 네일(4)이 내부에 삽입된 구획관(6)으로 이루어지는 네일부(5) 및 이 네일부(5)의 둘레에 설치되는 지중 열교환기(9)를 상기 삽입공에 삽입하는 단계(s20); 네일부(5)의 구획관(6)의 외부를 그라우트재(10)로 충진하여 양생하는 단계(s30); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a method for constructing an underground heat exchanger using a nail method, comprising: drilling an insertion hole (2) on a foundation trench excavation surface or a slope (s10); Inserting the nail part 5 consisting of the partition tube 6 into which the nail 4 is inserted and the underground heat exchanger 9 installed around the nail part 5 in the insertion hole (s20) ; Filling the outside of the partition tube 6 of the nail part 5 with the grout material 10 to cure (s30); Characterized in that it comprises a.

본 발명에서는 지중 열교환기를 건물 시공시 기초 터파기 굴착면 또는 도로나 아파트 단지 시공시 주변에 형성되는 경사지 등에 기본적으로 시공되는 네일 시공시 함께 시공함으로써 별도의 지중 열교환기 설치를 위한 천공이 불요하게 되어 천공에 따른 비용, 시간, 및 노력을 절감할 수 있게 된다.In the present invention, the construction of a separate underground heat exchanger is unnecessary by installing the underground heat exchanger together with the construction of nails, which are basically constructed on the foundation trench excavation surface or slopes formed around the roads or apartment complexes. The cost, time, and effort associated with drilling can be saved.

지중열교환기, 네일 Ground Heat Exchanger, Nail

Description

지중 열교환기 시공방법{GEOTHERMAL HEAT EXCHANGE PIPE CONSTRUCTION METHOD}Construction method of underground heat exchanger {GEOTHERMAL HEAT EXCHANGE PIPE CONSTRUCTION METHOD}

본 발명은 지중열교환기 시공방법에 대한 것으로서, 보다 구체적으로는 기초 터파기 굴착면이나 경사지에 시공되는 토류 구조물을 이용하여 지중 열교환기를 설치하는 방법에 대한 것이다.The present invention relates to a method for constructing an underground heat exchanger, and more particularly, to a method for installing an underground heat exchanger using an earth structure constructed on an excavation surface or a slope of a foundation trench.

최근 중국, 인도 등의 경제성장으로 인해 석유에 대한 수요가 급증하고 석유산유국에서의 불안정한 정치상황 재개로 인해 그 어느 때보다 화석연료를 대체할 새로운 에너지원에 대한 관심이 증대되고 있다.Recent economic growth in China and India has led to a surge in demand for petroleum and the resumption of unstable political conditions in oil-producing countries, which has increased interest in new energy sources to replace fossil fuels.

이러한 새로운 대체 에너지원으로 태양열, 풍력, 지열 등에 관한 연구와 이를 이용한 냉난방장치가 사용되고 있는 데, 이들 에너지원은 공기오염과 기후변화에 거의 영향을 미치지 않으면서 에너지를 얻을 수 있는 장점을 가지나 에너지의 밀도가 매우 낮은 단점이 존재하고 있다.As a new alternative energy source, research on solar heat, wind power, geothermal heat, and air-conditioning devices are being used. These energy sources have the advantage of obtaining energy with little effect on air pollution and climate change. The disadvantage is that the density is very low.

특히, 풍력과 태양열을 이용하여 충분한 에너지를 얻기 위해서는 설치장소의 한계와 넓은 면적이 확보되어야 하며, 환경적인 변동성으로 인한 에너지 생산이 일정치 않을 수 있으며 유지관리에 많은 비용이 소모된다.In particular, in order to obtain sufficient energy by using wind and solar heat, the limit of the installation site and the large area must be secured, and energy production may be inconsistent due to environmental variability and costly to maintain.

따라서, 항상 일정한 에너지를 얻을 수 있으며 유지관리에 상대적으로 저렴한 비용이 소요되는 지열에너지를 이용한 냉난방장치가 널리 사용되고 있다.Therefore, a cooling and heating device using geothermal energy, which can always obtain a constant energy and requires a relatively low cost for maintenance, is widely used.

통상적으로 사용되는 지열냉난방장치는 도 1 에 도시된 바와 같이 지열을 회수하기 위한 지열교환기(100)와, 지열교환기(100)와 연결되어 회수한 지열을 필요한 장소로 이동하기 위한 히트펌프(200)와, 지열냉난방장치를 제어하기 위한 제어부(300)로 구성된다.Commonly used geothermal heating and cooling device is a geothermal heat exchanger 100 for recovering the geothermal heat, as shown in Figure 1, the heat pump 200 for moving the geothermal heat recovered in connection with the geothermal heat exchanger 100 to the required place And a control unit 300 for controlling the geothermal heating and cooling device.

이러한 지열냉난방장치에서는 지반에서의 열을 이용하기 위한 것인 바, 지중으로 삽입공을 천공하고 그 내부에 지중 열교환 파이프를 삽입하여야 한다.In such a geothermal air-conditioning and heating system to use the heat in the ground bar, the insertion hole must be drilled into the ground and underground heat exchange pipes must be inserted therein.

따라서, 건물 등의 냉난방장치를 지열을 이용하여 시공하고자 하는 경우에는 건물의 시공시 필요한 기초공사를 하기 위한 천공되는 삽입공과는 별도로 지중 열교환기를 설치하기 위해 별개의 삽입공이 천공되어야 하는 바, 이로 인해 시간, 비용 및 노력이 많이 소요되는 단점이 존재하고 있으며, 이러한 단점은 특히 건물의 규모가 커짐으로써 냉난방부하가 대용량이 되어 더 많은 개수의 삽입공을 천공하여야 하는 경우에 더욱 심각해진다.Therefore, if you want to install a heating and heating device such as a building using geothermal heat, a separate insertion hole must be drilled to install an underground heat exchanger separately from the drilled insertion hole for the basic construction necessary for the construction of the building. There are disadvantages that require a lot of time, cost and effort, and this disadvantage becomes especially serious when the heating and heating load becomes large due to the increase in the size of the building, and a large number of insertion holes must be drilled.

더욱이, 지열을 이용한 냉난방장치에서는 일정한 냉난방온도의 유지 등 냉난방장치의 유지관리를 위해 지열의 온도를 측정할 것이 요구되는 경우가 있어 지반에 온도센서(400)를 설치한다.In addition, in the air-conditioning device using geothermal heat, there is a case in which it is required to measure the temperature of the geothermal heat for maintenance of the air-conditioning device, such as maintaining a constant air-conditioning temperature, the temperature sensor 400 is installed on the ground.

그런데, 이러한 온도센서(400)의 설치를 위해서는 온도센서(400)의 보호를 위해 별개의 파이프(500)를 설치하고 그 내부에 온도센서(400)를 설치하여야 하는 바, 이러한 온도센서(400)의 설치를 위해 깊은 지반에서 별개의 파이프(500) 설치작업을 수행함으로써 비용, 시간, 노력이 증대되고 시공이 번잡한 문제점이 존재하 고 있다.However, in order to install such a temperature sensor 400, a separate pipe 500 must be installed to protect the temperature sensor 400 and a temperature sensor 400 must be installed therein. By installing a separate pipe 500 in the deep ground for the installation of the cost, time, effort is increased and there is a problem that the construction is complicated.

게다가, 종래의 지중열교환기 시공방법에서는 수직방향으로 천공을 하게 되므로 건축면적이나 대지면적을 사용하게 되는 데, 대용량의 냉난방이나 발전용량이 필요한 경우 많은 수량의 천공작업을 하여야 하나 건축면적 내지 대지면적은 제한되어 지중열교환기의 충분한 설치가 곤란하여 필요로 하는 냉난방용량이나 발전용량을 확보하지 못하는 경우가 발생하고 있다.In addition, in the conventional underground heat exchanger construction method, since the perforation is performed in the vertical direction, a building area or a large area is used. When a large amount of cooling and heating or power generation capacity is required, a large number of drilling operations are required, Due to this problem, it is difficult to sufficiently install the ground heat exchanger and thus fail to secure the required heating and cooling capacity or power generation capacity.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 기초 터파기 굴착면이나 경사지에 시공되는 토류구조물을 이용하여 지중 열교환기를 경제적이면서도 간단하게 시공할 수 있는 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, it is a technical problem to provide a method that can be constructed economically and simply by using an earth structure installed on the foundation trench excavation surface or slope.

본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위해, 네일공법을 이용한 지중 열교환기 시공방법으로서, 기초 터파기 굴착면이나 경사지(1)에 삽입공(2)을 천공하는 단계(s10); 네일(4)이 내부에 삽입된 구획관(6)으로 이루어지는 네일부(5) 및 이 네일부(5)의 둘레에 설치되는 지중 열교환기(9)를 상기 삽입공에 삽입하는 단계(s20); 네일부(5)의 구획관(6)의 외부를 그라우트재(10)로 충진하여 양생하는 단계(s30); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a method for constructing an underground heat exchanger using a nail method, comprising: drilling an insertion hole (2) in a base trench excavation surface or a slope (1); Inserting the nail part 5 consisting of the partition tube 6 into which the nail 4 is inserted and the underground heat exchanger 9 installed around the nail part 5 in the insertion hole (s20) ; Filling the outside of the partition tube 6 of the nail part 5 with the grout material 10 to cure (s30); Characterized in that it comprises a.

본 발명의 지중 열교환기 시공방법은, 삽입공(2)의 입구부에 주변에 전면판(11)을 고정하고 네일(4)의 단부를 이 전면판(11)에 고정하는 단계(s40)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.In the underground heat exchanger construction method of the present invention, the front plate 11 is fixed around the inlet of the insertion hole 2 and the end of the nail 4 is fixed to the front plate 11 (s40). It is characterized in that it further comprises.

본 발명의 지중 열교환기 시공방법은, 상기 네일(4)을 구획관(6)으로부터 제거하여 구획관(6) 내부에 공간(15)을 형성하는 단계(s50) 및 이 공간(15)의 내부에 온도센서를 설치하는 단계(s60)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 열교환기 시공방법.In the underground heat exchanger construction method of the present invention, by removing the nail (4) from the compartment tube (6) to form a space (15) in the compartment tube (6) and the interior of the space (15) Underground heat exchanger construction method characterized in that it further comprises the step of installing a temperature sensor (s60).

본 발명의 지중 열교환기 시공방법은, 상기 구획관(6)의 외부에는 스페이 서(8)가 설치되어 구획관(6)과 지중열교환기(9)사이의 일정한 간격을 확보해주는 것을 특징으로 한다.The underground heat exchanger construction method of the present invention is characterized in that a spacer (8) is provided outside the compartment tube (6) to ensure a constant distance between the compartment tube (6) and the underground heat exchanger (9). .

본 발명의 지중 열교환기 시공방법은, 상기 스페이서(8)의 외부 둘레에는 지중 열교환기(9)가 통과하기 위한 관통홈(8a)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.환기 시공방법. The underground heat exchanger construction method of the present invention is characterized in that a through groove (8a) is formed in the outer circumference of the spacer (8) for the underground heat exchanger (9) to pass through.

본 발명의 지중 열교환기 시공방법은, 상기 스페이서(8)의 외부 둘레에는 그라우트재(10)를 삽입하기 위한 구멍(8b)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.The underground heat exchanger construction method of the present invention is characterized in that a hole 8b for inserting the grout material 10 is formed in the outer circumference of the spacer 8.

본 발명의 지중 열교환기 시공방법에서, 상기 스페이서(8)는 분리가능하게 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In the underground heat exchanger construction method of the present invention, the spacer 8 is characterized in that it is formed detachably.

본 발명의 지중 열교환기 시공방법에서, 상기 스페이서(8)는 상기 지중 열교환기(9)의 삽입을 용이하게 하기 위해 직경을 중심으로 대칭분리되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In the underground heat exchanger construction method of the present invention, the spacer 8 is characterized in that it is formed to be symmetrically separated about the diameter in order to facilitate the insertion of the underground heat exchanger (9).

본 발명의 지중 열교환기 시공방법은, 상기 구획관 내부의 공간(15)을 그라우트재로 충진하는 단계(s70)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Underground heat exchanger construction method of the present invention, characterized in that it further comprises the step (s70) of filling the space (15) inside the compartment pipe with grout material.

본 발명의 지중 열교환기 시공방법은, 상기 네일(4)의 외부 표면에는 나사부(4a)가 형성되고, 상기 구획관(6)은 이 나사부(4a)에 대응하는 형상을 가지는 주름부(6a)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In the underground heat exchanger construction method of the present invention, a threaded portion (4a) is formed on the outer surface of the nail (4), the partition tube 6 is a wrinkled portion (6a) having a shape corresponding to the threaded portion (4a) It is characterized in that is formed.

본 발명에서는 지중 열교환기를 건물 시공시 기초 터파기 굴착면 또는 도로나 아파트 단지 시공시 주변에 형성되는 경사지 등에 기본적으로 시공되는 네일 시 공시 함께 시공함으로써 별도의 지중 열교환기 설치를 위한 천공이 불요하게 되어 천공에 따른 비용, 시간, 및 노력을 절감할 수 있게 된다. In the present invention, the construction of a separate underground heat exchanger is unnecessary by installing the underground heat exchanger together with the nail construction that is basically constructed on the foundation trench excavation surface when the building construction or the slope formed around the road or apartment complex construction. The cost, time, and effort associated with drilling can be saved.

더욱이, 천공되는 삽입공의 크기가 크지 않아도 되므로 경량장비만으로도 천공작업이 가능하게 되어 특히 도심지 공사 등에서 소음 및 진동이 많이 발생하지 않게 되는 장점을 가진다.In addition, since the size of the insertion hole to be drilled does not have to be large, the drilling operation is possible even with light weight equipment, and in particular, the noise and vibration are not generated in urban construction.

한편, 토류 구조물의 시공을 위해 통상적으로 복수 개의 삽입공이 천공되는 바, 필요한 냉난방용량이나 발전용량에 따라 적절한 개수의 지중열교환기를 설치하는 것이 가능하게 되어 설계 및 시공탄력성이 향상된다.On the other hand, since a plurality of insertion holes are typically drilled for the construction of the earth structure, it is possible to install an appropriate number of underground heat exchangers according to the required heating / heating capacity or power generation capacity, thereby improving design and construction elasticity.

본 발명의 시공방법을 이용하여 건물의 기초 터파기 굴착면에 지중 열교환기를 시공하는 경우에는 지중 열교환기를 바로 건물 내부의 지열냉난방 시스템과 연결가능하게 되어 건물 시공시 기존의 토류구조물 시공방식을 그대로 이용하면서 지열 냉난방 시스템을 간단하게 시공할 수 있게 된다.When constructing an underground heat exchanger on the foundation trench excavation surface of the building using the construction method of the present invention, the underground heat exchanger can be directly connected to the geothermal heating and cooling system inside the building, and the existing earth structure construction method is used as it is during building construction. In addition, the geothermal heating and cooling system can be easily installed.

또한, 건물이나 아파트가 이미 시공되어 건물의 기초 터파기 굴착면을 이용한 시공이 불가한 경우에도 주변에 경사지가 존재하여 이를 보강하기 위한 네일공법을 사용하는 경우 본 발명이 시공방법을 적용함으로써 역시 지중열교환기를 위한 별도의 천공작업이 불요하게 된다.In addition, even when a building or apartment is already constructed and construction using the foundation trench excavation surface of the building is not possible, when the nail method is used to reinforce it due to the presence of a slope around the ground, the present invention also applies the construction method. No separate drilling for the heat exchanger is required.

게다가, 종래의 지열시스템의 경우에서와 같이 대용량의 냉난방용량이나 발전용량이 요구되어 여러 개의 천공구멍을 시공하여야 하는 경우에도 평평한 건축면적이나 대지면적만을 사용하는 것이 아니라 다수의 면으로 이루어지는 기초 터파기 굴착면이나 경사지를 사용함으로써 제한된 건축면적 내지 대지면적만으로도 지중열 교환기 시공을 위한 충분한 천공면적을 확보할 수 있는 장점을 가지게 된다.In addition, as in the case of the conventional geothermal system, even when a large amount of cooling and heating capacity or power generation capacity is required to construct a plurality of perforation holes, it is not only using a flat building area or a large area but a foundation breaker composed of a plurality of planes. By using an excavation surface or a slope, it is possible to secure sufficient drilling area for the construction of an underground heat exchanger with only a limited building area or a ground area.

한편, 온도센서가 구획관의 내부에 설치됨으로써 종래기술에서와 같이 온도센서의 장착을 위한 별개의 파이프 및 시공작업을 할 필요가 없게 되어 지중열교환기의 시공이 간단하며 비용이 감소되게 된다.On the other hand, since the temperature sensor is installed inside the compartment tube, there is no need for a separate pipe and construction work for mounting the temperature sensor as in the prior art, so that the construction of the underground heat exchanger is simple and the cost is reduced.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[제1실시예][First Embodiment]

도 2 는 본 발명의 제1실시예의 지중열교환기 시공방법의 흐름도이다. 도 3 은 본 발명의 지중열교환기 시공방법에서 천공단계를 도시하는 도면이다.2 is a flow chart of the construction method of the underground heat exchanger of the first embodiment of the present invention. Figure 3 is a view showing a drilling step in the underground heat exchanger construction method of the present invention.

먼저, 기초 터파기 굴착면이나 경사지(1)에 삽입공(2)을 천공하는 단계(s10)를 수행한다.First, the step (s10) of drilling the insertion hole 2 in the foundation trench excavation surface or the slope 1 is performed.

천공시에는 주위의 지하매설물, 건물 등의 시설물을 충분히 조사한 후 설계조건에 맞는 천공장비를 선택하여 주변 시설물이 심하게 교란되지 않게 수행한다.In the case of perforation, inspect the facilities of underground buried materials, buildings, etc. sufficiently, and then select the drilling equipment suitable for the design conditions so that the surrounding facilities are not severely disturbed.

삽입공(2)은 네일(4)의 삽입 및 그라우팅 완료시까지 붕괴되지 않아야 하며 내부가 청결하여야 한다. 또한, 삽입공(2)의 전면부 또는 삽입공(2) 전체가 불안정하여 붕괴될 우려가 있는 경우에는 케이싱을 사용할 수도 있다. 삽입공(2)은 75-105mm 이나 천공기계의 종류/작업환경에 따라 확경이 가능하다.The insertion hole 2 should not collapse until completion of the insertion and grouting of the nail 4 and should be clean inside. In addition, when the front part of the insertion hole 2 or the whole insertion hole 2 is unstable and it may collapse, you may use a casing. Insertion hole (2) is 75-105mm but can be expanded depending on the type / working environment of the drilling machine.

도 4a 는 본 발명의 네일부 및 지중열교환기를 도시하는 도면이며, 도 4b 는 본 발명의 지중열교환기 시공방법에서 네일부 및 지중열교환기의 삽입단계를 도시하는 도면이다.Figure 4a is a view showing the nail portion and the ground heat exchanger of the present invention, Figure 4b is a view showing the insertion step of the nail portion and ground heat exchanger in the construction method of the ground heat exchanger of the present invention.

다음으로, 네일부(3) 및 이 네일부(3)의 둘레에 설치되는 지중 열교환기를 상기 삽입공에 삽입하는 단계(s20)를 수행한다.Next, a step (s20) of inserting the nail part 3 and the underground heat exchanger installed around the nail part 3 into the insertion hole is performed.

네일부(3)는 네일(4)과, 이 네일(4)의 원주방향 외주연부를 감싸면서 길이방향으로 연장되는 구획관(6), 구획관(6)의 외측에서 소정 간격을 두고 이격되어 설치되는 스페이서(8)로 이루어진다.The nail part 3 is spaced apart at predetermined intervals from the outer side of the partition tube 6 and the partition tube 6 which extend in the longitudinal direction surrounding the nail 4 and the circumferential outer peripheral part of the nail 4. It consists of the spacer 8 provided.

네일(4)의 종류에는 특별한 제한은 없으며 본 실시예에서는 네일(4)의 제거를 용이하게 하기 위해 네일(4)의 외부 표면에 나사부(4a)가 형성되어 있으나, 현장에서 구득이 용이한 표면에 격자형 돌출부가 형성된 일반적인 이형철근을 사용하여도 무방하다.The type of the nail 4 is not particularly limited, and in this embodiment, the screw portion 4a is formed on the outer surface of the nail 4 to facilitate the removal of the nail 4, but the surface can be easily obtained in the field. Ordinary deformed bars with lattice-shaped protrusions may be used.

구획관(6)은 PE 관이나 철 쉬스관 등을 소재로 하며 필요에 따라 주름부(6a)가 형성되고, 나사부(4a)가 형성된 네일(4)을 사용하는 경우 주름부(6a)는 나사부(4a)에 대응하는 형상을 가지도록 형성된다.The partition pipe 6 is made of PE pipe, iron sheath pipe, or the like, and the wrinkle part 6a is formed as necessary, and when the nail 4 having the thread part 4a is used, the wrinkle part 6a is a screw part. It is formed to have a shape corresponding to (4a).

한편, 네일(4)과 구획관(6)의 사이에는 네일(4)의 제거를 용이하게 하기 위해 윤활제가 도포될 수도 있다.Meanwhile, a lubricant may be applied between the nail 4 and the partition tube 6 to facilitate the removal of the nail 4.

스페이서(8)는 삽입공(2)의 단면형상과 동일한 형상 및 크기를 가지며, 지중 열교환기(9)의 삽입을 용이하게 하기 위해 직경을 중심으로 대칭분리되도록 형성될 수 있다.The spacer 8 has the same shape and size as the cross-sectional shape of the insertion hole 2 and may be formed to be symmetrically separated about the diameter in order to facilitate the insertion of the underground heat exchanger 9.

스페이서(8)의 외곽둘레에는 지중 열교환기(9)가 통과하는 관통홀(8a)과 그라우트재(10)가 통과하기 위한 구멍(8b)이 형성되어 있다. The outer periphery of the spacer 8 is formed with a through hole 8a through which the underground heat exchanger 9 passes and a hole 8b through which the grout material 10 passes.

한편, 지중 열교환기(9)는 U 형상의 통상적인 파이프로 이루어지며 스페이 서(8)의 관통홀(8a)에 삽입됨으로써 삽입공(2)의 최외곽부로 위치하도록 설치되어 지열을 최대한 이용하는 동시에 지중열교환기의 설치를 위해 삽입공(2)이 불필요하게 크게 되어 추가적인 시굴 비용 및 노력을 감소하는 작용을 한다.On the other hand, the underground heat exchanger (9) is made of a U-shaped conventional pipe and is inserted into the through hole (8a) of the spacer (8) is installed to be located at the outermost part of the insertion hole (2) to maximize the use of geothermal heat The insertion hole 2 is unnecessarily large for the installation of the underground heat exchanger, thereby reducing the additional drilling cost and effort.

본 실시예에서는 하나의 지중 열교환기(9)만이 설치되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 복수 개의 지중 열교환기(9)가 설치되는 것도 가능하다.In the present embodiment, only one underground heat exchanger 9 is installed, but is not limited thereto. A plurality of underground heat exchangers 9 may be installed.

도 5 는 본 발명의 일 실시예의 지중열교환기 시공방법에서 그라우팅단계를 도시하는 도면이다.5 is a view showing a grouting step in the construction method of the underground heat exchanger of an embodiment of the present invention.

삽입공(2)의 내부와 네일부(10)의 구획관(6)의 외부의 사이의 빈 공간을 저면부터 시멘트 밀크나 시멘트 모르타르와 같은 그라우트재(10)로 충진하여 구획관(6)의 내부공간을 제외한 나머지 공간을 충진하여 일정시간 동안 양생하는 그라우팅단계(s30)를 수행한다. The empty space between the inside of the insertion hole 2 and the outside of the compartment tube 6 of the nail part 10 is filled from the bottom with grout material 10 such as cement milk or cement mortar, and thus, of the compartment tube 6. The grouting step (s30) for curing for a predetermined time by filling the remaining space except the internal space is performed.

그라우트재(10)로는 현장 지반의 토질특성에 따라 물 시멘트비를 적절하게 조정하여 사용하고 양생기간의 단축이 필요한 경우에는 조강제를 사용하는 것도 가능하다. As the grout material 10, water cement ratio may be appropriately adjusted according to the soil characteristics of the site, and when the curing period is shortened, it is also possible to use a steel reinforcing agent.

그라우트재(10)는 스페이서(8)의 외곽둘레에 형성된 구멍(8b)을 통해 공급됨으로써 삽입공(2)의 길이 전반에 걸쳐 고르게 유입될 수 있게 된다.The grout material 10 is supplied through the hole 8b formed at the outer periphery of the spacer 8 so that the grout material 10 can be evenly introduced throughout the length of the insertion hole 2.

도 6 은 본 발명의 지중열교환기 시공방법에서 전면판을 고정하는 단계를 도시하는 도면이다.6 is a view showing the step of fixing the front plate in the underground heat exchanger construction method of the present invention.

삽입공(2)의 내부의 그라우트재의 양생이 완료된 다음에는 삽입공(2)의 입구주변에 전면판(11)을 설치한 다음, 이 전면판(11)을 관통하는 네일(4)의 일 단부를 너트(12)에 의해 고정한다. After curing of the grout material inside the insertion hole 2 is completed, a front plate 11 is installed around the inlet of the insertion hole 2, and then one end of the nail 4 penetrating the front plate 11. Is fixed by the nut (12).

이와 같이 본 발명에서는 지중 열교환기를 건물 시공시 기초 터파기 굴착면 또는 도로나 아파트 단지 시공시 주변에 형성되는 경사지 등에 기본적으로 시공되는 네일 시공시 동시에 시공함으로써 소일네일의 공학적 특성이 소멸된 이후에도 계속적으로 지중 열교환 역할을 수행하게 된다.As such, in the present invention, the underground heat exchanger is continuously constructed at the same time during the nail construction, which is basically constructed at the foundation trench excavation surface during construction, or at the slope formed at the periphery of the road or apartment complex. It serves as underground heat exchanger.

따라서, 별도의 지중 열교환기 설치를 위한 천공이 불요하게 되어 천공에 따른 비용, 시간, 및 노력을 절감할 수 있게 된다.Therefore, the drilling for the installation of a separate underground heat exchanger is unnecessary, thereby reducing the cost, time, and effort associated with the drilling.

더욱이, 천공되는 삽입공은 건물의 기초를 위한 것이 아니라 벽체의 무너짐을 방지하기 위해 측면에 시공되는 것이어서 구멍의 크기가 크지 않아도 되므로 경량장비만으로도 작업이 가능하게 소음 및 진동이 많이 발생하지 않으며, 이는 특히 도심지 공사에 유리하게 작용하게 된다.In addition, the perforated insertion hole is not provided for the foundation of the building but is installed on the side to prevent the collapse of the wall, so the hole does not have to be large, and thus the operation of light weight equipment alone does not generate much noise and vibration. In particular, it is advantageous for downtown construction.

한편, 네일 등의 시공시에는 통상적으로 복수 개의 삽입공이 천공되는 바, 필요한 냉난방용량이나 발전용량에 따라 적절한 개수의 지중열교환기를 설치하는 것이 가능하게 되어 설계 및 시공 탄력성이 향상된다.On the other hand, at the time of construction of a nail, a plurality of insertion holes are usually drilled, so that an appropriate number of underground heat exchangers can be installed according to required heating and cooling capacity or power generation capacity, thereby improving design and construction elasticity.

본 발명의 시공방법을 이용하여 건물의 기초 터파기 굴착면에 지중 열교환기를 시공하는 경우에는 지중 열교환기를 바로 건물 내부의 지열 냉난방장치나 발전장비에 연결가능하게 되어 건물 시공시 기존의 시공방식을 그대로 이용하면서 지열 시스템을 간단하게 시공할 수 있게 된다.In the case of constructing the ground heat exchanger on the foundation trench excavation surface of the building by using the construction method of the present invention, the ground heat exchanger can be directly connected to the geothermal heating and cooling system or power generation equipment inside the building, and the existing construction method is used as it is. The geothermal system can be easily constructed while using it.

또한, 건물이나 아파트가 이미 시공되어 건물의 기초 터파기 굴착면을 이용한 시공이 불가한 경우에도 주변에 존재하는 경사지에 적용되는 네일 공법을 이용 하여 본 발명의 시공방법을 적용함으로써 역시 별도의 천공작업이 불요하게 된다.In addition, even if a building or apartment is already constructed and construction using the foundation trench excavation surface of the building is not possible, a separate drilling work is also applied by applying the construction method of the present invention using a nail construction method applied to a slope in the vicinity. This becomes unnecessary.

게다가, 종래의 지열시스템의 경우에서와 같이 대용량의 냉난방용량이나 발전용량이 요구되어 여러 개의 천공구멍을 시공하여야 하는 경우에도 평평한 건축면적이나 대지면적만을 사용하는 것이 아니라 다수의 면으로 이루어지는 기초 터파기 굴착면이나 경사지를 사용함으로써 제한된 건축면적 내지는 대지면적만으로도 지중열교환기의 시공을 위한 충분한 천공면적을 확보할 수 있는 장점을 가지게 된다.In addition, as in the case of the conventional geothermal system, even when a large amount of cooling and heating capacity or power generation capacity is required to construct a plurality of perforation holes, it is not only using a flat building area or a large area but a foundation breaker composed of a plurality of planes. By using an excavation surface or a slope, the limited construction area or land area has the advantage of ensuring a sufficient drilling area for the construction of the underground heat exchanger.

소일네일은 통상적으로 기초 터파기 굴착면이나 경사지에서의 원지반을 최대한 이용하여 공학적으로 전도/활동에 대해 안정역할을 수행하는 것인 바, 시공이 종료된 경우에는 네일은 필요에 따라 제거하거나 제거하지 않을 수도 있다.Soil nails are generally used as the basis of the excavation surface or slope on the foundation excavation to perform a stable role in the fall / activity of engineering. When the construction is finished, the nail is not removed or removed as necessary. It may not.

제1실시예의 경우는 네일을 제거하지 않는 경우에 대한 것인 바, 도로주변의 경사지와 같이 소일네일이 계속적으로 존재하여 사면의 붕괴를 방지하는 작용이 요청되는 경우에 적용될 수 있다.The first embodiment is for the case where the nail is not removed, and may be applied to a case in which a small nail is continuously present, such as a slope around a road, to prevent the collapse of the slope.

[제2실시예][Second Embodiment]

다음으로 본 발명의 제2실시예를 도면을 참조하여 설명한다.Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 7 은 본 발명의 제2실시예의 지중열교환기 시공방법의 흐름도이다. 7 is a flow chart of the construction method of the underground heat exchanger of the second embodiment of the present invention.

본 발명의 제2실시예는 기본적으로 제1실시예의 천공단계(s10), 삽입단계(s20) 및 그라우팅단계(s30)를 포함한다. The second embodiment of the present invention basically includes the drilling step (s10), the insertion step (s20) and the grouting step (s30) of the first embodiment.

도 8 은 본 발명의 지중열교환기 시공방법에서 네일제거단계를 도시하는 도면이다. 8 is a view showing a nail removal step in the underground heat exchanger construction method of the present invention.

그라우팅단계(s30)를 수행한 다음에는 네일(4)을 구획관(6)으로부터 제거하 여 공간(12)을 형성하는 단계(s50)를 수행한다.After performing the grouting step (s30), the step of removing the nail (4) from the compartment tube 6 to form a space (12) is performed.

네일(4) 제거 작업은 네일(4)의 외부에 나사부(4a)가 형성된 경우에는 네일(4)을 회전시켜 제거할 수 있으며, 제거가 용이하지 않은 경우에는 삽입공(2)의 입구부에 전면판(11)을 설치하고 유압잭(미도시)을 이용하여 제거하는 공지된 방법도 사용가능하다.The nail 4 removal operation can be removed by rotating the nail 4 when the threaded portion 4a is formed on the outside of the nail 4, and when the removal of the nail 4 is not easy, the inlet portion of the insertion hole 2 can be removed. A known method of installing the front plate 11 and removing it using a hydraulic jack (not shown) is also available.

도 9 는 본 발명의 지중열교환기 시공방법에서 온도센서를 설치한 단계를 도시하는 도면이다.9 is a view showing a step of installing a temperature sensor in the underground heat exchanger construction method of the present invention.

다음으로, 구획관(6)에 형성된 공간(12)에 온도센서(13)를 설치하는 단계(s60)를 수행한다. 이때, 온도센서(13)이 장착과 관련된 케이블이나 어댑터 등의 관련 액세서리도 함께 설치가능하다.Next, the step (s60) of installing the temperature sensor 13 in the space 12 formed in the partition tube (6) is performed. At this time, the temperature sensor 13 can also be installed with the associated accessories such as cables and adapters associated with the mounting.

이와 같이 온도센서(13)가 구획관(6)의 내부에 설치됨으로써 종래기술에서와 같이 온도센서(13)의 장착을 위한 별개의 파이프 및 시공작업을 할 필요가 없게 되어 지중열교환기의 시공이 간단하며 비용이 감소되게 된다.As such, the temperature sensor 13 is installed inside the compartment pipe 6, so that there is no need for a separate pipe and construction work for mounting the temperature sensor 13 as in the prior art. It is simple and the cost is reduced.

도 10 은 본 발명의 지중열교환기 시공방법에서 구획관 내부를 그라우팅하는 단계를 도시하는 도면이다.10 is a view showing the grouting the inside of the compartment pipe in the construction method of the underground heat exchanger of the present invention.

온도센서(13)가 시공된 공간(12)의 필요에 따라 그라우팅하는 단계(s70)를 수행하여 공간(12)의 내부로 지하수가 유입되는 것을 방지하게 할 수도 있다.The temperature sensor 13 may perform the grouting step s70 according to the needs of the constructed space 12 to prevent the groundwater from flowing into the interior of the space 12.

제2실시예의 나머지 다른 작용은 제1실시예의 경우와 동일하다.The rest of the operation of the second embodiment is the same as that of the first embodiment.

한편, 제2실시예는 네일이 제거되는 경우에 대한 것인 바 지하벽체 시공의 경우와 같이 소일네일의 공학적 특성이 시공시에만 한시적으로 요구되어 시공 후에 네일이 제거가능한 경우에 적용될 수 있다.On the other hand, the second embodiment is for the case that the nail is removed, as in the case of the construction of the underground wall, the engineering characteristics of the small nails may be applied only when the nail can be removed after construction only for a limited time.

본 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 기재한 것으로서 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것으로 해석될 수 없다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 다양한 변형 및 수정이 가능하다.This embodiment is illustrative of the technical spirit of the present invention and should not be construed as limiting the technical scope of the present invention. Accordingly, various modifications and variations are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

도 1 은 종래의 지중열교환기 시공상태를 도시하는 도면이다.1 is a view showing a conventional underground heat exchanger construction state.

도 2 는 본 발명의 제1실시예의 지중열교환기 시공방법의 흐름도이다.2 is a flow chart of the construction method of the underground heat exchanger of the first embodiment of the present invention.

도 3 은 본 발명의 지중열교환기 시공방법에서 천공단계를 도시하는 도면이다.Figure 3 is a view showing a drilling step in the underground heat exchanger construction method of the present invention.

도 4a 는 본 발명의 네일부 및 지중열교환기를 도시하는 도면이다.4A is a view showing the nail portion and the ground heat exchanger of the present invention.

도 4b 는 본 발명의 지중열교환기 시공방법에서 네일부 및 지중열교환기의 삽입단계를 도시하는 도면이다.Figure 4b is a view showing the insertion step of the nail portion and the ground heat exchanger in the underground heat exchanger construction method of the present invention.

도 5 는 본 발명의 지중열교환기 시공방법에서 그라우팅단계를 도시하는 도면이다.5 is a view showing a grouting step in the construction method of the underground heat exchanger of the present invention.

도 6 은 본 발명의 지중열교환기 시공방법에서 전면판을 고정하는 단계를 도시하는 도면이다.6 is a view showing the step of fixing the front plate in the underground heat exchanger construction method of the present invention.

도 7 은 본 발명의 제2실시예의 지중열교환기 시공방법의 흐름도이다. 7 is a flow chart of the construction method of the underground heat exchanger of the second embodiment of the present invention.

도 8 은 본 발명의 지중열교환기 시공방법에서 네일제거단계를 도시하는 도면이다. 8 is a view showing a nail removal step in the underground heat exchanger construction method of the present invention.

도 9 는 본 발명의 지중열교환기 시공방법에서 온도센서를 설치한 단계를 도시하는 도면이다.9 is a view showing a step of installing a temperature sensor in the underground heat exchanger construction method of the present invention.

도 10 은 본 발명의 지중열교환기 시공방법에서 구획관 내부를 그라우팅하는 단계를 도시하는 도면이다.10 is a view showing the grouting the inside of the compartment pipe in the construction method of the underground heat exchanger of the present invention.

Claims (10)

네일공법을 이용한 지중 열교환기 시공방법으로서,As an underground heat exchanger construction method using the nail method, 기초 터파기 굴착면이나 경사지(1)에 삽입공(2)을 천공하는 단계(s10);Puncturing the insertion hole 2 in the foundation trench excavation surface or the slope 1 (s10); 네일(4)이 내부에 삽입된 구획관(6)으로 이루어지는 네일부(3) 및 이 네일부(5)의 둘레에 설치되는 지중 열교환기(9)를 상기 삽입공에 삽입하는 단계(s20);Inserting the nail part 3 consisting of the partition tube 6 into which the nail 4 is inserted and the underground heat exchanger 9 installed around the nail part 5 in the insertion hole (s20) ; 네일부(3)의 구획관(6)의 외부를 그라우트재(10)로 충진하여 양생하는 단계(s30); 및Filling the outside of the partition tube 6 of the nail part 3 with the grout material 10 to cure (s30); And 상기 네일(4)을 구획관(6)으로부터 제거하여 구획관(6) 내부에 공간(15)을 형성하는 단계(s50) 및 이 공간(15)의 내부에 온도센서(13)를 설치하는 단계(s60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 열교환기 시공방법.를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 열교환기 시공방법.Removing the nail 4 from the compartment tube 6 to form a space 15 in the compartment tube 6 and installing a temperature sensor 13 in the space 15. Underground heat exchanger construction method characterized in that it comprises a (s60). Underground heat exchanger construction method comprising the. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 삽입공(2)의 입구부에 주변에 전면판(11)을 고정하고 네일(4)의 단부를 이 전면판(11)에 고정하는 단계(s40)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 열교환기 시공방법. Fixing the front plate (11) around the inlet portion of the insertion hole (2) and further comprising the step (s40) of fixing the end of the nail (4) to the front plate (11) Heat exchanger construction method. 삭제delete 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 구획관(6)의 외부에는 스페이서(8)가 설치되어 구획관(6)과 지중열교환기(9)사이의 일정한 간격을 확보해주는 것을 특징으로 하는 지중 열교환기 시공방법.Underground heat exchanger construction method characterized in that a spacer (8) is installed on the outside of the compartment pipe (6) to ensure a constant distance between the compartment pipe (6) and the underground heat exchanger (9). 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 스페이서(8)의 외부 둘레에는 지중 열교환기(9)가 통과하기 위한 관통홈(8a)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 지중 열교환기 시공방법. Underground heat exchanger construction method characterized in that the outer periphery of the spacer (8) is formed with a through groove (8a) for the underground heat exchanger (9) to pass through. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 스페이서(8)의 외부 둘레에는 그라우트재(10)를 삽입하기 위한 구멍(8b)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 지중 열교환기 시공방법.Underground heat exchanger construction method characterized in that the outer periphery of the spacer (8) is formed with a hole (8b) for inserting the grout material (10). 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 스페이서(8)는 분리가능하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 지중 열교환기 시공방법.The spacer (8) is an underground heat exchanger construction method characterized in that the detachable. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 스페이서(8)는, 상기 지중 열교환기(9)의 삽입을 용이하게 하기 위해 직경을 중심으로 대칭분리되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 지중 열교환기 시공방법.The spacer (8) is an underground heat exchanger construction method, characterized in that formed to be symmetrically separated about the diameter in order to facilitate the insertion of the underground heat exchanger (9). 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 구획관 내부의 공간(15)을 그라우트재로 충진하는 단계(s70)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 열교환기 시공방법.The underground heat exchanger construction method further comprises the step (s70) of filling the space (15) inside the compartment pipe with grout material. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 네일(4)의 외부 표면에는 나사부(4a)가 형성되고, 상기 구획관(6)은 이 나사부(4a)에 대응하는 형상을 가지는 주름부(6a)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 지중 열교환기 시공방법.Underground heat exchange, characterized in that the threaded portion (4a) is formed on the outer surface of the nail (4), the partition tube (6) is formed with a corrugated portion (6a) having a shape corresponding to the threaded portion (4a) Construction method.
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