KR101061305B1 - 우수를 이용하는 지열 냉난방 시스템 - Google Patents

우수를 이용하는 지열 냉난방 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101061305B1
KR101061305B1 KR1020090032675A KR20090032675A KR101061305B1 KR 101061305 B1 KR101061305 B1 KR 101061305B1 KR 1020090032675 A KR1020090032675 A KR 1020090032675A KR 20090032675 A KR20090032675 A KR 20090032675A KR 101061305 B1 KR101061305 B1 KR 101061305B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rainwater
house
underground
ground
hot water
Prior art date
Application number
KR1020090032675A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100114243A (ko
Inventor
김정술
Original Assignee
김정술
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김정술 filed Critical 김정술
Priority to KR1020090032675A priority Critical patent/KR101061305B1/ko
Publication of KR20100114243A publication Critical patent/KR20100114243A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101061305B1 publication Critical patent/KR101061305B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0046—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater using natural energy, e.g. solar energy, energy from the ground
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0046—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater using natural energy, e.g. solar energy, energy from the ground
    • F24F2005/0053—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater using natural energy, e.g. solar energy, energy from the ground receiving heat-exchange fluid from a well
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0046—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater using natural energy, e.g. solar energy, energy from the ground
    • F24F2005/0064—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater using natural energy, e.g. solar energy, energy from the ground using solar energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/40—Geothermal heat-pumps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10—Geothermal energy

Abstract

본 발명은 우수를 이용하는 지열 냉난방 시스템에 관한 것으로, 주택 외측의 지표면 측에 함몰되는 홈 형태의 방수 구조물로 형성되어 내부에 우수가 수용되며 과량의 우수는 오버플로우하는 트렌치; 상기 트렌치 부분을 포함하는 넓은 지표 면적으로부터 우수를 흡수받아 땅속에 집수하도록 지표면 측의 땅속에 브이자 형태로 형성되어 내부에 낱알체 여재가 충진되는 집수용 투수층; 상기 집수용 투수층에서 집수되는 우수를 공급받아 내부 저장하도록 상기 집수용 투수층 하부 측의 지열이 효과적으로 작용되는 깊이에 방수 구조체로서 매설 구비되는 지중 우수 저장 탱크; 상기 지중 우수 저장 탱크의 저장량을 초과하는 우수를 공급받아 내부 저장하도록 지열이 효과적으로 작용되는 깊이에 방수 구조체로서 매설 구비되는 보조용 우수 저장 탱크; 태양열을 집열하여 발생되는 고열로 통과되는 우수를 가열하도록 지표면 상의 외부에 노출되게 설치되는 태양열 집열 가열 장치; 상기 태양열 집열 가열 장치 및 상기 주택 내의 바닥 측에 구비되는 바닥 난방용 배관으로 순환되는 우수를 내부 저장하도록 지열이 효과적으로 작용되는 깊이에 방수 구조체로서 매설 구비되는 지중 온수 탱크; 상기 지중 온수 탱크로부터 상기 태양열 집열 가열 장치 및 상기 주택의 상기 바닥 난방용 배관으로 온수 상태의 우수가 순환되도록 하는 온수 순환 배관; 및 상기 지중 우수 저장 탱크, 상기 보조용 우수 저장 탱크, 상기 주택 내의 벽 및 천정 측에 구비되는 냉난방용 배관, 상기 트렌치, 상기 지중 온수 탱크 간을 선택적으로 연결하여 지중에 저장된 우수가 이송되어 활용되도록 하며 지중에서 저장되면서 냉각 또는 승온된 우수를 상기 주택의 상기 냉난방용 배관으로 공급하여 상기 주택의 냉난방이 실행되도록 하고 저장된 우수를 상기 지중 온수 탱크로 공급하여 보충하며 저장된 우수를 상기 트렌치로 공급하여 사용 용수로 활용되도록 하는 우수 활용 연결 이송관; 을 포함한다.
따라서, 자연적으로 얻어지는 우수를 집수하여 열 매체나 용수로 활용함과 아울러, 자연적으로 얻어지는 지열과 태양열을 이용하여 주택의 냉난방을 실행하므로, 주택에서 사용되는 에너지를 대폭 절감할 수 있는 효과가 있다.
Figure R1020090032675
우수, 지열, 냉난방, 태양열

Description

우수를 이용하는 지열 냉난방 시스템{GEOTHERMAL COOLING AND HEATING SYSTEM USING RAINWATER}
본 발명은 우수를 이용하는 지열 냉난방 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 우수를 땅속에 모아 저장했다가 주택으로 공급하여 냉난방을 수행함과 아울러, 우수를 보충받아 태양열로 가열한 후 주택으로 공급하여 추가적인 난방을 수행하고, 특히 강수량이 많은 시기에 우수를 충분히 저장하였다가 강수량이 적은 시기에 원활히 활용하며, 또한 우수를 정원이나 주택에서 필요되는 사용 용수로도 충당할 수 있는 우수를 이용하는 지열 냉난방 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 인간이 거주하는 주택은 냉난방을 필수적으로 요하며, 지금까지는 냉난방을 각종 화석 연료를 연소하거나 전기를 소비하여 해결함으로써, 과다한 비용 소요를 야기하고, 환경 오염을 유발하는 문제점이 있었다.
또한, 기존에 냉방용으로 널리 이용되는 에어콘이나 난방용으로 널리 이용되는 히터의 경우는 실내 공기를 유입하여 냉각 또는 승온시킨 후 배출하는 것이므로, 실내 공기를 매우 건조하게 만들어 장시간 사용할 경우 각종 질병을 유발하는 문제점도 있었다.
한편, 전 세계적으로 지구 온난화 등에 따른 물 부족 문제가 심각한 사회 문제로 대두되고 있는 시점으로서, 최대한 물을 절약할 필요성이 있다.
관련하여, 현재 빗물인 우수(雨水)는 그냥 버려지고 있으며, 따라서 우수를 집수하여 잘 활용한다면 물 부족 문제를 적극적으로 해결하고 새로운 에너지원으로 개발하여 에너지 절감을 이룰 수 있을 것으로 판단된다.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 우수를 지열이 작용하는 땅속에 모아 저장했다가 공급하여 냉방 또는 난방을 해결하며, 땅속에 저장된 우수를 태양열로 가열 후 공급하여 부족한 난방 성능을 보완하고, 특히 한국의 편차가 심한 강우 특성에 맞도록 우수를 적절히 저장하면서 냉난방을 원활히 실행할 수 있음으로써, 주택의 냉난방을 에너지 소모 없이 수행할 수 있는 우수를 이용하는 지열 냉난방 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 우수를 땅속과 지표면 측을 순환하도록 하여 우수를 최대한 확보할 수 있음과 더불어, 우수를 정원이나 주택에서 사용 용수로도 원활히 활용할 수 있고, 활용된 후 배출되는 우수를 재차 땅속으로 집수하여 재활용하는 순환 사이클을 이용하므로 우수를 최대한 절약하면서 활용할 수 있는 우수를 이용하는 지열 냉난방 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 우수를 이용하는 지열 냉난방 시스템은, 주택 외측의 지표면 측에 함몰되는 홈 형태의 방수 구조물로 형성되어 내부에 우수가 수용되며 과량의 우수는 오버플로우하는 트렌치; 상기 트렌치 부분을 포함하는 넓은 지표 면적으로부터 우수를 흡수받아 땅속에 집수하도록 지표면 측의 땅속에 브이자 형태로 형성되어 내부에 낱알체 여재가 충진되는 집수용 투수층; 상기 집수용 투수층에서 집수되는 우수를 공급받아 내부 저장하도록 상기 집수용 투수층 하부 측의 지열이 효과적으로 작용되는 깊이에 방수 구조체로서 매설 구비되는 지중 우수 저장 탱크; 상기 지중 우수 저장 탱크의 저장량을 초과하는 우수를 공급받아 내부 저장하도록 지열이 효과적으로 작용되는 깊이에 방수 구조체로서 매설 구비되는 보조용 우수 저장 탱크; 태양열을 집열하여 발생되는 고열로 통과되는 우수를 가열하도록 지표면 상의 외부에 노출되게 설치되는 태양열 집열 가열 장치; 상기 태양열 집열 가열 장치 및 상기 주택 내의 바닥 측에 구비되는 바닥 난방용 배관으로 순환되는 우수를 내부 저장하도록 지열이 효과적으로 작용되는 깊이에 방수 구조체로서 매설 구비되는 지중 온수 탱크; 상기 지중 온수 탱크로부터 상기 태양열 집열 가열 장치 및 상기 주택의 상기 바닥 난방용 배관으로 온수 상태의 우수가 순환되도록 하는 온수 순환 배관; 및 상기 지중 우수 저장 탱크, 상기 보조용 우수 저장 탱크, 상기 주택 내의 벽 및 천정 측에 구비되는 냉난방용 배관, 상기 트렌치, 상기 지중 온수 탱크 간을 선택적으로 연결하여 지중에 저장된 우수가 이송되어 활용되도록 하며 지중에서 저장되면서 냉각 또는 승온된 우수를 상기 주택의 상기 냉난방용 배관으로 공급하여 상기 주택의 냉난방이 실행되도록 하고 저장된 우수를 상기 지중 온수 탱크로 공급하여 보충하며 저장된 우수를 상기 트렌치로 공급하여 사용 용수로 활용되도록 하는 우수 활용 연결 이송관; 을 포함한다.
바람직하게, 상기 트렌치는, 상기 주택의 외곽 경계를 따라 상기 주택을 둘러싸도록 구비될 수 있다.
또한 바람직하게, 상기 집수용 투수층의 하단부 부분과 상기 지중 우수 저장 탱크 간을 수직 형태로 연결하여 집수되는 우수를 이송하는 배관 또는 투수층 구조물인 수직 우수 이송 수단; 을 더 포함할 수 있다.
또한 바람직하게, 상기 주택의 상기 냉난방용 배관을 거친 우수는 상기 우수 활용 연결 이송관을 통해 땅속으로 회수되어 저장되거나 상기 주택 주변의 상기 집수용 투수층 부분으로 버려질 수 있다.
본 발명에 따르면, 자연적으로 얻어지는 우수를 집수하여 열 매체나 용수로 활용함과 아울러, 자연적으로 얻어지는 지열과 태양열을 이용하여 주택의 냉난방을 실행하므로, 주택에서 사용되는 에너지를 대폭 절감할 수 있는 효과가 달성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 한국의 편차가 심한 강우 특성에 적합하게 우수를 최대한 저장하면서 강수량이 부족한 시기에 적의 대응하면서 원활히 운용될 수 있는 효과도 달성될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 우수를 이용하는 지열 냉난방 시스템에 대한 개략 구성도이다.
본 발명에 따른 우수를 이용하는 지열 냉난방 시스템(100)은, 주택(h)의 외 곽을 둘러싸는 방식 등으로 지표면 측에 함몰되는 홈 형태의 방수 구조물로 형성되어 내부에 우수가 수용되며 거주자로 하여금 내부의 물을 정원(g)이나 주택(h)에서 필요되는 사용 용수로 활용하도록 하는 트렌치(trench)(110)와, 트렌치(110) 부분을 포함하는 정원(g)의 넓은 지표 면적으로부터 우수를 흡수받아 하부 측의 땅속(ug)에 집수하도록 지표면 측의 땅속(ug)에 브이자("V") 형태로 형성되어 내부에 모래, 자갈과 같은 낱알체 여재(122)가 충진되는 집수용 투수층(120)과, 집수용 투수층(120)에서 집수되는 우수를 공급받아 내부 저장하도록 집수용 투수층(120)의 하부 측의 지열이 효과적으로 작용하는 깊은 땅속(ug)에 방수 구조체로서 구비되는 지중 우수 저장 탱크(140)와, 지중 우수 저장 탱크(140)의 저장량을 초과하는 우수를 공급받아 내부 저장하도록 지열이 효과적으로 작용하는 깊은 땅속(ug)에 방수 구조체로서 구비되는 보조용 우수 저장 탱크(150)와, 태양열을 집열하여 발생되는 고열로 통과되는 우수를 가열하여 온수로 만들도록 지표면 상의 외부에 노출되게 설치되는 태양열 집열 가열 장치(160)와, 태양열 집열 가열 장치(160)와 주택(h) 내의 바닥 측에 매설되도록 구비되는 바닥 난방용 배관(102)으로 순환될 우수를 내부 저장하도록 지열이 효과적으로 작용하는 깊은 땅속(ug)에 방수 구조체로서 구비되는 지중 온수 탱크(170)와, 상기한 지중 온수 탱크(170), 태양열 집열 가열 장치(160) 및 주택(h)의 바닥 난방용 배관(102) 간을 연결하여 온수가 순환되도록 하는 온수 순환 배관(180)과, 상기한 지중 우수 저장 탱크(140), 보조용 우수 저장 탱크(150), 주택(h) 내의 벽 및 천정 측에 매설되도록 구비되는 냉난방용 배관(104), 트렌치(110), 지중 온수 탱크(170) 간을 선택적으로 연결하여 우수가 공 급되어 활용되도록 하며 지중에서 냉각 또는 승온된 우수를 주택(h)의 냉난방용 배관(104)으로 공급하여 주택(h)의 냉난방이 실행되도록 하고 저장된 우수를 지중 온수 탱크(170)로 공급하여 보충하며 저장된 우수를 트렌치(110)로 공급하여 사용 용수로 활용되도록 하는 우수 활용 연결 이송관(190)을 포함한다.
상기한 트렌치(110)는 주택(h)의 정원(g)에 길게 구비되어 강우 시에 우수를 직접 수용받음과 아울러, 땅속(ug)에 저장된 우수를 공급받아 또한 수용하여 거주자가 수용된 우수를 정원(g)이나 주택(h)에서 사용 용수로 활용하도록 하는 것으로, 바람직하게는 해자(垓子) 처럼 주택(h)의 외곽 경계를 따라 설치되어 주택(h)의 경계를 표시하면서 주택(h)을 외부로부터 보호할 수 있다.
이러한 트렌치(110)는 상면이 개방되는 디긋자 형태의 것으로 지표면 측에 매설되도록 구비되며, 바람직하게는 내부의 물이 배출되지 않도록 콘크리트 구조물과 같은 방수 구조물로 형성될 수 있다.
거주자는 트렌치(110) 내에 수용된 우수를 정원(g)에서의 식물 관리용 관수용이나 생태 연못용 등으로 활용할 수 있고, 또한 그 우수를 주택(h) 내로 적절히 도입하여 활용할 수 있다.
폭우 시 등에는 트렌치(110) 내의 우수가 넘쳐 측방으로 오버플로우(overflow)되며, 오버플로우된 우수는 트렌치(110) 주변에 설치된 집수용 투수층(120)에 의해 다시 땅속(ug)으로 집수된다.
관련하여, 땅속(ug)에 집수되어 저장되었던 우수는 트렌치(110)로 공급될 수 있고, 트렌치(110) 내의 우수는 오버플로우되어 다시 땅속(ug)으로 집수될 수 있는 바, 우수는 일부 순환된다.
상기한 집수용 투수층(120)은 트렌치(110) 부분을 포함하는 정원(g)의 다소 넓은 지표면으로부터 우수를 원활히 흡수받아 땅속(ug)에 집수하도록 지표면 측의 땅속(ug)에 브이자 형태로 형성되어 내부에 모래, 자갈과 같은 낱알체 여재(122)가 충진된 것으로, 지표면 측을 브이자 형태로 굴삭한 후 굴삭 제거된 부분에 모래, 자갈과 같은 낱알체 여재(122)를 충진하는 것에 의해 형성될 수 있다.
물론, 필요에 따라서는 집수용 투수층(120) 위에 흙을 깔아 다른 정원(g) 부분과 외양상 동일하도록 하면서, 각종 식물을 식재하도록 할 수도 있다.
해당 집수용 투수층(120)은 충진된 낱알체 여재들(122) 간에 형성되는 수 많은 틈새를 통해 우수를 우선적으로 흐르게 하여 우수가 땅속(ug)의 그 꼭지점 부분에 모이도록 한다.
아울러, 낱알체 여재(122)는 그들 틈새를 통해 통과되는 우수에 함유된 이물질을 필터링하여 제거할 수도 있으므로, 우수를 정수하는 역할도 제공한다.
상기한 지중 우수 저장 탱크(140)는 집수용 투수층(120)의 하부 측 땅속(ug)에 매설되도록 구비되어 집수용 투수층(120)을 통해 집수되는 우수를 공급받아 내부 저장하는 것으로, 땅속(ug)의 지열에 의해 그 내부에 저장된 우수가 충분히 냉각 또는 승온되도록 한다.
아울러, 외부 기온의 영향을 받지 않고 지열이 효과적으로 작용하는 땅속(ug) 깊이는 5m 이하이므로, 지중 우수 저장 탱크(140)는 그 깊이보다 깊은 지중에 설치되는 것이 좋은데, 상기한 집수용 투수층(120)은 지표면 측에 얕은 깊이로 설치되는 바, 바람직하게는 집수용 투수층(120)의 꼭지점 부분과 지중 우수 저장 탱크(140) 간을 수직 형태로 연결하여 집수되는 우수를 공급하도록 수직 우수 이송 수단(130)이 추가적으로 구비될 수 있으며, 해당 수직 우수 이송 수단(130)은 배관이나 투수층 구조물로 구현될 수 있다.
상기한 보조용 우수 저장 탱크(150)는 지열이 효과적으로 작용되는 깊이의 땅속(ug)에 매설되도록 구비되어 폭우 시 등에 지중 우수 저장 탱크(140)의 저장량을 초과하는 우수를 공급받아 내부 저장하는 것으로, 강수량이 많은 시점에서 과다하게 유입되는 우수를 보조적으로 저장하였다가 강수량이 부족하게 되는 시점에 활용되도록 한다.
상기한 태양열 집열 가열 장치(160)는 태양열을 원활히 입사받을 수 있도록 주택(h)의 지붕이나 정원(g)에 외부 노출되도록 구비되어 입사되는 태양열을 집열하여 고열을 발생시키고 해당 고열로 그 집열관(166)을 통과하는 우수를 가열시킨다.
일 예로서, 해당 태양열 집열 가열 장치(160)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 태양광을 집광하여 그 하부 측에 초점을 형성하는 집열 렌즈(162)와, 집열 렌즈(162)와 함께 회동 유동될 수 있도록 구비되어 조도를 검출하는 것에 의해 태양을 추적하는 태양 추적 센서(164)와, 집열 렌즈(162)에 의해 형성되는 태양광 초점이 그 표면 상에 형성되도록 집열 렌즈(162)의 하부측에 구비되며 그 내부를 통과하는 우수를 가열하는 집열관(166)과, 집열 렌즈(162)를 회동시키는 구동력을 발생하는 구동 모터(168)와, 태양 추적 센서(164)의 검출 결과에 따라 연동하여 구동 모터(168)를 작동 제어하는 제어부(미도시)를 포함하도록 구성될 수 있다.
따라서, 그 작용은, 태양 추적 센서(164)로부터 조도 검출 결과에 따른 신호가 제어부로 송출되면, 제어부는 해당 신호에 따라 구동 모터(168)를 적절히 작동시켜 집열 렌즈(162)가 항시 태양을 정면으로 바라보도록(즉, 수직되게 위치되도록) 만드는 것에 의해 보다 많은 양의 태양광을 유입받고 집열관(166)의 표면에 정확하게 초점이 맺히도록 함으로써, 집열 효율이 대폭 향상되도록 하며, 이러한 집열 렌즈(162)의 각(angle) 조정 작동은 태양이 저물 때까지 연속적으로 실시되고, 즉 집열 렌즈(162)가 태양의 움직임에 따라 연속하여 이동하면서 집열한다.
이상과 같은 태양열 집열 가열 장치(160)는 종래에 여러 산업 분야에서 널리 이용되고 있는 것인 바, 적절히 채택하여 이용할 수 있다.
상기한 지중 온수 탱크(170)는 지중 우수 저장 탱크(140), 보조용 우수 저장 탱크(150) 등으로부터 공급되는 우수를 공급 및 보충받아 내부 저장하고 내부 저장된 우수가 태양열 집열 가열 장치(160) 및 주택(h)의 바닥 난방용 배관(102)으로 순환되도록 하는 것으로, 내부 저장된 우수의 승온 상태가 지열에 의해 원활히 유지될 수 있도록 지열이 효과적으로 작용되는 깊이의 땅속(ug)에 구비된다.
이러한 지중 온수 탱크(170)는 내부 저장된 우수가 가열에 따른 증발 등에 의해 감소되는 양을 지중 우수 저장 탱크(140)나 보조용 우수 저장 탱크(150) 등으로부터 보충받는다.
상기한 온수 순환 배관(180)은 지중 온수 탱크(170), 태양열 집열 가열 장치(160) 및 주택(h)의 바닥 난방용 배관(102) 간을 연결하여 온수용 우수가 순환되 도록 한다.
이러한 온수 순환 배관(180)은 여러 형태로 구현될 수 있는데, 일 예로서 지중 온수 탱크(170)와 태양열 집열 가열 장치(160)를 폐 순환으로 연결하는 하나의 배관과 지중 온수 탱크(170)와 주택(h)의 바닥 난방용 배관(102)을 폐 순환으로 연결하는 다른 하나의 배관인 두개의 배관으로 이루어질 수 있고, 아니면 지중 온수 탱크(170)와 태양열 집열 가열 장치(160) 및 주택(h)의 바닥 난방용 배관(102)을 모두 폐 순환으로 연결하는 하나의 배관으로 이루어질 수도 있다.
이러한 배관 구성의 차이는 태양열 집열 가열 장치(160)에서 가열된 온수가 바로 주택(h)의 바닥 난방용 배관(102)으로 공급되었다가 지중 온수 탱크(170)로 회수되는 방식인지 아니면 태양열 집열 가열 장치(160)에서 가열된 온수가 일단 지중 온수 탱크(170)로 회수되었다가 주택(h)의 바닥 난방용 배관(102)으로 공급되는 방식인지의 차이이다.
상기한 우수 활용 연결 이송관(190)은 지중 우수 저장 탱크(140), 보조용 우수 저장 탱크(150), 주택(h) 내의 벽 및 천정 측에 매설되도록 구비되는 냉난방용 배관(104), 트렌치(110), 지중 온수 탱크(170) 간을 여러 배관의 조합으로 연결하여 땅속(ug)에 저장된 우수가 활용되도록 하는 것으로, 땅속(ug)에 저장되면서 지열에 의해 냉각 또는 승온된 우수를 주택(h) 내의 냉난방용 배관(104)으로 공급하여 주택(h)의 냉난방이 실행되도록 하고 저장된 우수를 지중 온수 탱크(170)로 공급하여 보충하며 또한 저장된 우수를 트렌치(110)로 공급하여 사용 용수로 활용되도록 한다.
이러한 우수 활용 연결 이송관(190)은 여러 배관의 조합으로 이루어질 수 있고, 그에 대해서는 밸브 수단들과 이송 펌프들이 적절히 장착되어 장착된 밸브 수단들과 이송 펌프들이 제어부에 의해 제어되면서 우수의 흐름 방향이나 흐름량이 조절될 수 있다.
물론, 이러한 우수 공급 제어를 위한 일부 구성 요소들은 별도의 기계실을 통해 설치될 수도 있다.
덧붙여, 주택(h)의 냉난방용 배관(104)을 거친 우수는 우수 활용 연결 이송관(190)을 통해 땅속(ug)으로 회수되어 저장되거나 아니면 주택(h) 주변의 집수용 투수층(120) 부분으로 버려져 다시 땅속(ug)으로 집수되어 회수될 수 있다.
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 우수를 이용하는 지열 냉난방 시스템(100)의 작용에 대해 설명한다.
강우 시에 내리는 우수는 집수용 투수층(120)에 의해 집수되어 지중 우수 저장 탱크(140) 내에 저장되며, 물론 내리는 우수는 트렌치(110)에 수용되기도 한다.
폭우 시에는 지중 우수 저장 탱크(140)가 완전히 찰 수 있으며, 그 경우에는 보조용 우수 저장 탱크(150)에도 우수를 저장한다.
이와 같이, 지중 우수 저장 탱크(140)나 보조용 우수 저장 탱크(150)에 저장된 우수는 지열에 의해 계절 별로 냉각 또는 승온된다.
따라서, 계절 별로 냉각 또는 승온된 우수는 주택(h)의 냉난방용 배관(104)으로 공급되어 주택(h) 내부를 냉방 또는 난방한다.
이때, 냉방 또는 난방에 활용되었던 우수는 땅속(ug)의 지중 우수 저장 탱 크(140) 등으로 회수되어 저장되거나 아니면 지표면 측의 집수용 투수층(120) 부분으로 버려져 땅속(ug)으로 회수될 수 있다.
또한, 지중 우수 저장 탱크(140)나 보조용 우수 저장 탱크(150)에 저장되었던 우수는 필요에 따라 지표면 측의 트렌치(110)로 공급되어 거주자로 하여금 정원(g)이나 주택(h)에서 사용 용수로 사용하도록 한다.
그리고, 지중 우수 저장 탱크(140)나 보조용 우수 저장 탱크(150)에 저장된 우수는 지중 온수 탱크(170)로 공급되어 온수용으로 이용되며, 즉 추가적인 난방이 필요되는 시점에서 태양열에 의해 온수가 생성되어 주택(h)의 바닥 난방용 배관(102)으로 공급된다.
이로써, 자연적으로 얻어지는 우수를 열 매체나 사용 용수로 활용함과 아울러, 자연적으로 얻어지는 지열과 태양열을 이용하여 냉난방을 실행할 수 있으므로, 주택(h)에서 사용되는 에너지를 대폭 절감할 수 있다.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 우수를 이용하는 지열 냉난방 시스템에 대한 개략 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 우수를 이용하는 지열 냉난방 시스템에 구비되는 태양열 집열 가열 장치의 구성을 예시적으로 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 지열 냉난방 시스템 h : 주택
102 : 바닥 난방용 배관 104 : 냉난방용 배관
g : 정원 ug : 땅속
110 : 트렌치 120 : 집수용 투수층
122 : 낱알체 여재 130 : 수직 우수 이송 수단
140 : 지중 우수 저장 탱크 150 : 보조용 우수 저장 탱크
160 : 태양열 집열 가열 장치 162 : 집열 렌즈
164 : 태양 추적 센서 166 : 집열관
168 : 구동 모터 170 : 지중 온수 탱크
180 : 온수 순환 배관 190 : 우수 활용 연결 이송관

Claims (4)

  1. 주택 외측의 지표면 측에 함몰되는 홈 형태의 방수 구조물로 형성되어 내부에 우수가 수용되며 과량의 우수는 오버플로우하는 트렌치;
    상기 트렌치 부분을 포함하는 넓은 지표 면적으로부터 우수를 흡수받아 땅속에 집수하도록 지표면 측의 땅속에 브이자 형태로 형성되어 내부에 낱알체 여재가 충진되는 집수용 투수층;
    상기 집수용 투수층에서 집수되는 우수를 공급받아 내부 저장하도록 상기 집수용 투수층 하부 측의 지열이 효과적으로 작용되는 깊이에 방수 구조체로서 매설 구비되는 지중 우수 저장 탱크;
    상기 지중 우수 저장 탱크의 저장량을 초과하는 우수를 공급받아 내부 저장하도록 지열이 효과적으로 작용되는 깊이에 방수 구조체로서 매설 구비되는 보조용 우수 저장 탱크;
    태양열을 집열하여 발생되는 고열로 통과되는 우수를 가열하도록 지표면 상의 외부에 노출되게 설치되는 태양열 집열 가열 장치;
    상기 태양열 집열 가열 장치 및 상기 주택 내의 바닥 측에 구비되는 바닥 난방용 배관으로 순환되는 우수를 내부 저장하도록 지열이 효과적으로 작용되는 깊이에 방수 구조체로서 매설 구비되는 지중 온수 탱크;
    상기 지중 온수 탱크로부터 상기 태양열 집열 가열 장치 및 상기 주택의 상기 바닥 난방용 배관으로 온수 상태의 우수가 순환되도록 하는 온수 순환 배관; 및
    상기 지중 우수 저장 탱크, 상기 보조용 우수 저장 탱크, 상기 주택 내의 벽 및 천정 측에 구비되는 냉난방용 배관, 상기 트렌치, 상기 지중 온수 탱크 간을 선택적으로 연결하여 지중에 저장된 우수가 이송되어 활용되도록 하며 지중에서 저장되면서 냉각 또는 승온된 우수를 상기 주택의 상기 냉난방용 배관으로 공급하여 상기 주택의 냉난방이 실행되도록 하고 저장된 우수를 상기 지중 온수 탱크로 공급하여 보충하며 저장된 우수를 상기 트렌치로 공급하여 사용 용수로 활용되도록 하는 우수 활용 연결 이송관; 을 포함하는 우수를 이용하는 지열 냉난방 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 트렌치는,
    상기 주택의 외곽 경계를 따라 상기 주택을 둘러싸도록 구비되는 것을 특징으로 하는 우수를 이용하는 지열 냉난방 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 집수용 투수층의 하단부 부분과 상기 지중 우수 저장 탱크 간을 수직 형태로 연결하여 집수되는 우수를 이송하는 배관 또는 투수층 구조물인 수직 우수 이송 수단; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 우수를 이용하는 지열 냉난방 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 주택의 상기 냉난방용 배관을 거친 우수는 상기 우수 활용 연결 이송관을 통해 땅속으로 회수되어 저장되거나 상기 주택 주변의 상기 집수용 투수층 부분으로 버려지는 것을 특징으로 하는 우수를 이용하는 지열 냉난방 시스템.
KR1020090032675A 2009-04-15 2009-04-15 우수를 이용하는 지열 냉난방 시스템 KR101061305B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090032675A KR101061305B1 (ko) 2009-04-15 2009-04-15 우수를 이용하는 지열 냉난방 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090032675A KR101061305B1 (ko) 2009-04-15 2009-04-15 우수를 이용하는 지열 냉난방 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100114243A KR20100114243A (ko) 2010-10-25
KR101061305B1 true KR101061305B1 (ko) 2011-08-31

Family

ID=43133467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090032675A KR101061305B1 (ko) 2009-04-15 2009-04-15 우수를 이용하는 지열 냉난방 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101061305B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190109085A (ko) * 2018-03-16 2019-09-25 에스오씨기술지주 주식회사 사육환경 조절 설비를 갖는 축사시설물
KR102467704B1 (ko) 2021-07-20 2022-11-16 충남대학교산학협력단 빗물 저류조를 이용한 수·지열 냉난방 시스템

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2975175B1 (fr) * 2011-05-13 2015-05-15 Jean Xavier Marie Herzog Capteur geothermique
CN108954616A (zh) * 2018-08-03 2018-12-07 吴雪松 一种城市循环空调系统
CN109916112B (zh) * 2019-03-18 2021-10-29 贡茅 建筑一体化雨水收集、风光制冷热、跨季多能互补利用系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1163724A (ja) 1997-08-08 1999-03-05 Toyota Motor Corp 屋内温度調節方法及び装置
JP2000055413A (ja) 1998-08-12 2000-02-25 Kubota Corp 地盤熱利用の冷暖房システム及び冷暖房機能付き建物及び冷暖房方法
KR100786938B1 (ko) 2007-03-29 2007-12-17 전석영 태양열 보일러

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1163724A (ja) 1997-08-08 1999-03-05 Toyota Motor Corp 屋内温度調節方法及び装置
JP2000055413A (ja) 1998-08-12 2000-02-25 Kubota Corp 地盤熱利用の冷暖房システム及び冷暖房機能付き建物及び冷暖房方法
KR100786938B1 (ko) 2007-03-29 2007-12-17 전석영 태양열 보일러

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190109085A (ko) * 2018-03-16 2019-09-25 에스오씨기술지주 주식회사 사육환경 조절 설비를 갖는 축사시설물
KR102039249B1 (ko) 2018-03-16 2019-11-26 에스오씨기술지주 주식회사 사육환경 조절 설비를 갖는 축사시설물
KR102467704B1 (ko) 2021-07-20 2022-11-16 충남대학교산학협력단 빗물 저류조를 이용한 수·지열 냉난방 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100114243A (ko) 2010-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5067730B2 (ja) アース・ソーラーシステム
US8443794B2 (en) Systems and methods for operating environmental equipment utilizing energy obtained from manufactured surface coverings
KR101061305B1 (ko) 우수를 이용하는 지열 냉난방 시스템
US11549725B2 (en) System for storing and retrieving thermal energy
JP2007333295A (ja) 蓄熱システム
AU2020101878A4 (en) The Multifunctional Comprehensive Utilization System of Building-integrated Water Resources and its Method
US20160114259A1 (en) Water treatment assembly comprising a solar evaporator
JP2013137187A (ja) 水利用システム
KR101044413B1 (ko) 빗물과 지열을 이용한 물과 에너지절약 시스템 및 그 운용방법
CN105953292A (zh) 一种使用清洁能源的供暖系统及其建造方法
CN103898852A (zh) 太阳能除尘排热系统
KR101610596B1 (ko) 해수 담수화 장치
CN102733497A (zh) 太阳能驱动地源雨水降温系统
CN207687957U (zh) 一种地热能联合太阳能发电路灯装置
WO2016033544A1 (en) Apparatus and methods for water collection
JP2009250555A (ja) 地中熱利用ハイブリッド空調システム
CN1936440A (zh) 超节能舒适保健型区域空调
WO2015149816A1 (ru) Устройство для получения воды из атмосферного воздуха
CN111472414A (zh) 一种半导体冷却空气汲水装置
KR101033194B1 (ko) 우·폐수열 및 지온열을 이용한 건축물의 냉난방·온수시스템
EA019081B1 (ru) Устройство для производства пресной воды
CN2823922Y (zh) 管中管地热交换器
CN207017350U (zh) 一种自然循环的淡水采集装置
WO2015094102A1 (en) Construction comprising a building structure and a ground-based heat storage
CN208536407U (zh) 一种装配式太阳能花房

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee