KR101124125B1 - 복합형 루프시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합형 루프시스템에 관한 것으로서 보다 상세하게는 상기 복합형 루프시스템은 순환수를 히트펌프(water source heat pump)로부터 외측을 향하여 결합되어지는 공급펌프라인과 하우징 및 수급펌프라인을 통하여 히트펌프(water source heat pump)로 순환되는 순환구조를 갖는 것으로서 상기 복합형 루프시스템을 지하면에 매립함으로서 상기 순환수가 순환되는 과정에서 상기 지하면으로부터 제공되는 에너지원을 공급받아 상기 순환수의 온도를 저온에서 고온으로 또는 고온에서 저온으로 순환되는 것이다.

이에 따라 여름철에 사용되는 히트펌프(water source heat pump)는 순환수에 열을 방출하여 시원한 공기 혹은 물을 얻는 것이며, 겨울철에 사용되는 히트펌프(water source heat pump)는 여름철과 반대로 순환수에서 열을 얻어 따뜻한 공기 혹은 물을 얻는 것이다.

이에 따라 상기 순환수가 하우징을 통하여 지하면의 온도에 근접하게 변화되어져 상기 히트펌프(water source heat pump)에서 전달됨으로서 상기 히트펌프(water source heat pump)로부터 냉,난방이 필요한 실내로 유입되어지는 공기 또는 물의 온도를 조절하여 지속적으로 순환가능한 것이다.

이에 더하여 상기 공급펌프라인이 결합되어지는 하우징을 "U"자형상의 단면으로 시공함으로서 지하에 굴착되어지는 굴착공의 크기에 근접하게 설치되어져 열흡수 및 방출의 면적이 극대화됨으로서 지하면으로부터 다량의 에너지원을 공급받 을 수 있는 효과를 제공하고, 또한 상기 하우징으로부터 공급펌프라인과 수급펌프라인을 용이하게 분리가능함으로서 에어써징 등의 방법으로 상기 하우징 내부를 위생적으로 청소 가능한 효과를 제공한다.

히트펌프, 공급펌프라인. 하우징, 수급펌프라인

Description

복합형 루프시스템{Complex style loop system}

본 발명은 복합형 루프시스템에 관한 것으로서 보다 상세하게는 상기 복합형 루프시스템은 순환수를 히트펌프(water source heat pump)로부터 외측을 향하여 결합되어지는 공급펌프라인과 하우징 및 수급펌프라인을 통하여 히트펌프(water source heat pump)로 순환되는 것이다.

상기와 같이 순환구조를 갖는 복합형 루프시스템을 지하면에 매립함으로서 상기 순환수가 순환되는 과정에서 상기 지하면으로부터 에너지원을 공급받아 상기 순환수의 온도를 저온에서 고온으로 또는 고온에서 저온으로 순환되는 것이다.

즉, 상기 순환수는 지하면 또는 지하수로부터 사계절 일정한 온도의 열원을 확보하여 히트펌프(water source heat pump)를 순환하는 것이다.

이에 따라 여름철에 사용되는 히트펌프(water source heat pump)는 순환수에 열을 방출하여 시원한 공기 혹은 물을 얻는 것이다.

이때 방출된 열은 순환수가 복합형 루프시스템을 순환하는 도중 하우징을 통하여 지하면 또는 지하수로 최종 방출안내되는 것이다.

또한, 겨울철에 사용되는 히트펌프(water source heat pump)는 여름철과 반대로 순환수에서 열을 얻어 따뜻한 공기 혹은 물을 얻는 것이다.

이때 히트펌프(water source heat pump)에 의하여 열이 빼앗겨진 순환수는 복합형 루프시스템을 순환하는 도중 하우징을 통하여 지하면 또는 지하수로부터 열을 흡수하는 것이다.

상기와 같이 순환수가 지하면으로부터 여름철에는 시원한 공기를 공급받아 시원하게 공급되고, 겨울철에는 더운 공기를 공급받아 따뜻하게 공급가능하여 상기 히트펌프(water source heat pump) 내부의 코일온도를 변화시켜줌으로서 상기 히트펌프(water source heat pump)를 통하여 실내로 유입되어 순환되어지는 물이나 공기 등이 저온 또는 고온으로 공급순환되는 것이다.

상기와 같이 실내로 순환되는 물이나 공기는 어류양식장이나 학교, 병원, 종교단체, 상업용건물, 공공기관건물, 관공시설, 식물원, 가축용 축사, 농업용 비닐하우스 등에 공급가능하여 실내에 필요한 온도를 항상 유지할 수 있도록 제공된 것이다.

상기와 같이 제공된 복합형 루프시스템은 필요한 양에 따라 상기 하우징의 개수를 조절함으로서 순환시간과 순환량이 단축 및 연장가능한 것이다.

이에 따라 필요한 만큼의 순환수를 수시로 보충하여 사용가능한 매우 우수한 발명이다.

주지되는 바와 같이 종래에 사용되는 대부분의 루프시스템은 주로 수평타입과 수직타입 및 연못 또는 호수에 사용되는 타입으로 구성되는 폐쇄형 루프시스템과 개방형 루프시스템으로 제공되는 것이다.

상기와 같이 제공되는 루프시스템을 통하여 자연으로부터 추출가능한 에너지를 용이하게 보충함으로서 적은 비용으로 고효율의 에너지원을 공급받아 광범위하게 사용되는 것이다.

그러나 전자의 폐쇄형 루프시스템 중 수평타입의 경우 지하 1~2미터 이상을 광범위한 지역에 터파기하여 그 곳에 루프용 파이프를 설치하여 매립한 상태에서 상기 루프 내부로 물을 순화시켜 필요한 열을 히트펌프(water source heat pump)를 이용하여 흡수 또는 방출하는 것으로서 주로 가정용 주택에서는 사용가능하나 대형건물에 사용하기 곤란한 문제점이 제기되는 것이다.

이에 더하여 상기 수직타입의 경우 대략적으로 4인치 정도의 직경으로 지하 30에서 120미터 정도를 굴착하여 상기 굴착되어진 굴착공에 "U"자형상으로 접합된 루프를 설치하여 상기 루프 내부에 순환수를 순환시켜 필요한 열을 히트펌프(water source heat pump)를 이용하여 흡수 또는 방출하는 것으로서 대형건물에 사용하기는 편리하나 하나의 굴착공에 서로 다른 두 개의 파이프를 접합하여 "U"자형상의 파이프를 설치함으로서 루프용 "U"자형 파이프의 크기를 극대화할 수 없어 상기 히트펌프(water source heat pump) 시스템의 효율 극대화에 제약을 받는 문제점과 상기 "U"자형상의 파이프를 설치시 상기 굴착공 내부의 붕괴를 유발하는 등의 문제점이 제기되는 것이다.

이에 더하여 상기 연못 또는 호수타입의 경우 수면하에 루프용 파이프를 설치한 후 루프 내부로 물을 순환시켜 필요한 열을 수중에서 히트펌프(water source heat pump) 시스템을 이용하여 흡수 및 방출하는 것으로서 수온의 변화에 따라 상 기 히트펌프(water source heat pump) 시스템의 효율이 변화되는 문제점 등이 제기되는 것이다.

한편, 개방형 루프시스템의 경우 2개의 지하수공을 굴착하여 하나의 굴착공으로부터 지하수를 히트펌프(water source heat pump) 시스템으로 공급하여 필요한 열을 흡수 및 방출한 후 그 물을 다른 지하수공으로 배출하는 방식으로 대형건물에 이용하는 것이다.

상기와 같이 제공되는 개방형 루프시스템은 다량의 지하수를 열원을 흡수 또는 방출하기 위한 목적으로 히트펌프(water source heat pump) 시스템에 공급할 수 있어 효율성에서는 효과가 기대되나 상기 히트펌프(water source heat pump) 시스템에서 사용한 후 배출되는 지하수를 다른 지하수공에 유입시킴으로서 지하수 오염 등의 문제가 제기되어 설치시 환경오염 등에 대한 이유로 제약을 받게 되는 문제점이 제기되는 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 히트펌프(water source heat pump)로부터 필요한 순환수의 필요용량 크기에 따라 지하에 굴착되는 굴착공의 구경을 조절가능하여 순환펌프라인의 크기를 조절함으로서 필요에 따라 소형화 또는 대형화가 가능한 것을 본 발명의 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 상기 굴착되어지는 깊이를 조절가능하여 양질의 열원을 추출 또는 방출가능한 것을 본 발명의 다른 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 굴착공에 하우징을 설치하되, 상기 하우징을 굴착공의 직경에 근접하게 밀착시공하고 상기 시공되어지는 하우징을 "U"자형상의 단면으로 구성하여 열흡수 및 방출에 사용되는 효율성이 극대화되고 지하오염방지가 가능한 것을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.

지하면에 매립되어져 지열을 공급받아 사용하는 복합형 루프시스템에 있어서, 상기 복합형 루프시스템은 저온 또는 고온의 순환수가 건축물의 실내로 유입 및 배출되어지는 히트펌프(water source heat pump)와; 상기 히트펌프(water source heat pump)로부터 외부로 인출되어 순환되어지는 공급펌프라인과; 상기 공급펌프라인으로부터 공급되는 순환수를 공급받기 위하여 지하에 매립되어지는 하우징과; 상기 하우징을 통하여 지열을 공급받은 순환수를 히트펌프(water source heat pump)로 안내하는 수급펌프라인으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 하우징은 U자형 단면을 갖는 루프로 구성되어진 것을 특징으로 한다.

상기 하우징은 다수의 루프로 형성되어지되, 상기 루프와 또 다른 루프 사이에는 순환수를 이송할 수 있는 이송로가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 하우징과 또 다른 하우징 사이에는 상측으로 n자형 단면을 갖는 이송루프가 결합되어진 것을 특징으로 한다.

상기 공급펌프라인과 수급펌프라인 및 상기 펌프라인과 결합되어지는 하우징의 외측영역에 플랜지가 결합되어져 상기 펌프라인을 하우징으로부터 제거하여 상기 하우징을 위생적으로 청소가능한 것을 특징으로 한다.

순환수의 용량에 따라 굴착공의 직경을 조절가능하여 대형건물이나 주택단지에 적합하게 시공가능한 효과를 제공한다.

또한 하우징을 "U"자형상의 단면으로 시공함으로서 지하에 굴착되어지는 굴착공의 크기에 근접하게 설치되어져 열흡수 및 방출의 면적이 극대화됨으로서 지하면으로부터 다량의 에너지원을 공급받을 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 상기 하우징으로부터 공급펌프라인과 수급펌프라인을 용이하게 분리가능함으로서 에어써징 등의 방법으로 위생적인 청소가 가능한 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 설치상태도를 도시한 것으로서 상기 도시된 것과 같이 일반 주택의 하부는 물론 어류양식장이나 학교, 병원, 종교단체, 상업용건물, 공공기관건물, 관공시설, 식물원, 가축용 축사, 농업용 비닐하우스 등에 설치하여 사용가 능한 것이다.

상기와 같이 설치되는 복합형 루프시스템(1)은 건물의 실내 혹은 실외의 지하면(10)에 매립되어져 설치되는 것으로서 상기 지하면(10)은 통상적으로 10~14℃의 온도를 유지하고 있어 상기 온도에 따른 지열 즉 에너지원을 공급받아 사용하도록 구성되는 것이다.

상기와 같이 지면에 매립되어질 수 있도록 건물의 실내 또는 실외에 설치되어지는 히트펌프(2)로부터 공급펌프라인(4)과 수급펌프라인(8)이 배치되어지고 상기 공급펌프라인(4)으로부터 공급되는 순환수를 공급받기 위하여 지하면(10)에 하우징(3)이 매립되는 것이다.

상기 히트펌프(2)는 이하 water source heat pump로 한다.

상기와 같이 하우징(3)이 매립되어진 상태에서 상기 하우징(3)의 상측으로 공급펌프라인(4)이 결합되는 것이며 상기와 같이 결합된 공급펌프라인(4)에 의하여 상기 히트펌프(2)로부터 순환수가 상기 하우징(3)의 내부에 유입되는 것이다.

이때 상기 하우징(3)은 지하면(10)에 굴착되어지는 굴착공의 크기에 적합한 직경으로 구성되는 것이다.

상기와 같이 굴착공에 굴착되는 하우징(3)은 "U"자형상의 단면으로 형성되는 것이 바람직하다.

이에 더하여 상기 하우징(3)에 유입되는 순환수는 상기 하우징(3)의 상부 일측으로 형성되는 이송로(5)를 통하여 또 다른 하우징(3)의 내부로 유입되는 것이다.

이때 상기 하우징(3)은 지하면(10)에 매립되어짐으로서 상기 지하면(10)으로부터 에너지원을 외부에서 1차 공급받게 되어 상기 순환수의 온도에 지하면(10)에 근접하게 영향을 받는 것이다.

상기와 같이 하우징(3)을 통과한 순환수는 또 다른 하우징(3)의 내부에서 지하면(10)으로부터 에너지원을 2차 공급받는 것이다.

상기와 같이 에너지원을 공급받은 순환수는 상기 하우징(3)과 상기 하우징(3)에 인접하는 또 다른 하우징(3)의 내측으로 이송되는 것으로서 상기와 같이 하우징(3)과 하우징(3) 사이를 용이하게 이송할 수 있도록 "n"형상의 이송루프(6)가 상기 하우징(3)과 또 다른 하우징(3) 사이에 결합되어지는 것이다.

상기와 같이 다수의 하우징(3)을 반복적으로 통과하면서 상기 하우징(3)에 전달되는 지하면(10)의 에너지원을 순환수가 공급받아 적정한 온도로 변화가능한 것이며 상기와 같이 변화된 순환수는 최종위치에 있는 하우징(3)으로부터 수급펌프라인(8)을 통하여 히트펌프(2)로 공급되는 것이다.

한편, 상기와 같이 다수의 하우징(3)과 상기 하우징(3)에 결합되는 공급펌프라인(4) 및 수급펌프라인(8)과 이송로(5) 및 이송루프(6)는 각각 기밀성을 유지할 수 있도록 하우징(3)의 인접영역에 플랜지(7)가 결합되는 것이다.

도 2는 본 발명에 의하여 순환수가 순환되는 상태의 흐름도를 도시한 것으로서 상기 도시된 것과 같이 상기 복합형 루프시스템(1)은 저온 또는 고온의 순환수가 건축물의 실내로 유입 및 배출되어지는 히트펌프(2)가 배치되고 상기 배치되어진 히트펌프(2)로부터 공급펌프라인(4)이 외부로 형성되어지는 것이다.

상기와 같이 외부로 형성된 공급펌프라인(4)의 단부는 하부를 향하여 밴딩되어져 하부에 위치한 하우징(3)에 안내되는 것이다.

상기와 같이 형성된 공급펌프라인(4)에는 상기 히트펌프(2)로부터 순환수가 공급되면서 자동으로 상기 하우징(3)의 내부에 상기 순환수가 충진되는 것이다.

상기와 같이 하우징(3)의 내부에 충진되는 순환수는 상기 공급펌프라인(4)의 단부를 중심으로 외측으로 배출되어져 상기 하우징(3)의 내부에서 상기 공급펌프라인(4)의 단부를 감싸주듯이 충진되는 것이며 상기와 같이 충진된 순환수는 상기 하우징(3)의 상부에 형성된 이송로(5)를 통하여 인접하는 다른 하우징(3)으로 상기 순환수가 안내되는 것이다.

상기와 같이 안내된 순환수는 상기 다른 하우징(3)의 내부에서 충진되는 것이며 상기와 같이 충진된 순환수는 "n"형상의 단면을 갖는 이송루프(6)가 상기 다른 하우징(3)과 또 다른 하우징(3) 사이에 연결되어져 상기 다른 하우징(3)으로부터 공급받는 순환수를 또 다른 하우징(3)의 내부로 안내하도록 구성되는 것이다.

이에 더하여 상기와 같이 또 다른 하우징(3)의 내부에 유입되는 순환수는 상기 또 다른 하우징(3)의 내부에서 충진되면서 수급펌프라인(8)을 통하여 히트펌프(2)로 안내되는 것이다.

상기와 같은 순환시스템을 통하여 온도에 변화를 갖는 순환수가 상기 히트펌프(2)를 통하여 건물의 실내로 공급가능한 것이며 상기와 같이 공급되어 실내를 순환한 순환수는 다시 히트펌프(2)를 통하여 복합형 루프시스템(1)을 통하여 지속적으로 순환가능한 것이다.

상기와 같이 순환수가 하우징(3)을 통하여 저온 또는 고온으로 공급되어진 순환수에 의하여 히트펌프(2)로부터 실내로 따뜻한 공기 또는 물이 배출되어져 상기 실내의 온도를 사용자의 환경에 적합하게 제공가능한 것이다.

상기와 같이 실내로 배출되어지는 공기 또는 물은 일회 순환되면서 다시 고온 또는 저온으로 상기 히트펌프(2)로 안내되는 것이며 상기와 같이 안내된 히트펌프(2)로부터 상기 공기 또는 물이 재차 실내에 순환되기 위해서는 상기 공기 또는 물의 온도를 실내에 공급하기에 적합하도록 변화해 주어야하는 것이다.

이에 따라 상기 순환수가 하우징(3)을 통하여 지하면(10)의 온도에 근접하게 변화되어져 상기 히트펌프(2)에서 실내로 유입되어지는 공기 또는 물의 온도를 조절하여 줌으로서 상기 히트펌프(2)를 통하여 공기 또는 물이 실내로 지속적으로 순환가능한 것이다.

도 3은 본 발명의 하우징(3) 사시도를 도시한 것으로서 상기 도시된 것과 같이 공급펌프라인(4)의 단부는 하부를 향하여 밴딩형성하고 상기와 같이 밴딩형성된 공급펌프라인(4)은 하우징(3)의 내부로 안내되는 것이다.

상기와 같이 공급펌프라인(4)이 안내된 하우징(3)의 내부로 순환수가 공급되는 것이며 상기 공급펌프라인(4)을 통하여 순환수가 공급된 하우징(3)은 외부 일측으로 이송로(5)가 형성되어져 상기 순환수를 이송하도록 안내하는 것이다.

이에 더하여 상기 하우징(3)과 상기 공급펌프라인(4)의 인접영역에는 플랜지(7)가 결합되어져 상기 하우징(3)과 공급펌프라인(4)간에 기밀성을 유지가능한 것이다.

또한, 상기와 같이 제공된 하우징(3)의 내부를 청소할 필요가 있는 경우 상기 하우징(3)과 결합된 플랜지(7)를 제거함으로서 상기 하우징(3)의 내부가 개방되어져 상기 하우징(3)의 내부를 에어써징으로 청소한 후 원상태로 결합함으로서 반영구적으로 사용가능하도록 구성된 것이다.

도 4는 도 3의 A-A선 단면도를 도시한 것으로서 상기 도시된 것과 같이 외측에는 하우징(3)이 형성되는 것이며 중앙에는 공급펌프라인(4)이 형성된 것이다.

또한, 상기 하우징(3)의 외측은 지하면(10)과 기밀하게 매립된 상태로서 별도의 공극이 없어 미도시된 것이다.

도 5는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서 상기 도시된 것과 같이 히트펌프(2)로부터 다수의 하우징(3)이 형성되어져 상기 하우징(3)을 통하여 순환수를 전달하는 것으로서 상기와 같이 하우징(3)의 개수를 증가함에 따라 상기 순환수의 온도를 지하면(10)의 온도에 근접하게 제공가능한 것이다.

한편, 도 6은 종래에 사용되는 개방형 루프시스템을 도시한 것으로서 상기 도시된 것과 같이 지하면(10)에 다수의 루프를 매립하여 설치하여 사용가능한 것이다.

도 1은 본 발명의 설치상태도

도 2는 본 발명에 의하여 순환수가 순환되는 상태의 흐름도

도 3은 본 발명의 루프 사시도

도 4는 A-A선 단면도

도 5는 본 발명의 실시예

도 6은 종래에 사용되는 개방형 루프시스템

**도면의 주요부분에 대한 간단한 설명**

1-복합형 루프시스템 2-히트펌프

3-하우징 4-공급펌프라인

5-이송로 6-이송루프

7-플랜지 8-수급펌프라인

10-지하면

Claims (5)

1. 지하면(10)에 매립되어져 지열을 공급받아 사용하는 복합형 루프시스템(1)에 있어서,

   상기 복합형 루프시스템(1)은 저온 또는 고온의 순환수가 건축물의 실내로 유입 및 배출되어지는 히트펌프(2)와;

   상기 히트펌프(2)로부터 외부로 인출되어 순환되어지는 공급펌프라인(4)과;

   상기 공급펌프라인(4)으로부터 공급되는 순환수를 공급받기 위하여 지하에 매립되어지는 하우징(3)과;

   상기 하우징(3)을 통하여 지열을 공급받은 순환수를 히트펌프(2)로 안내하는 수급펌프라인(8)으로 구성되며,

   상기 하우징(3)은 상기 공급펌프라인(4)과 상기 수급펌프라인(8) 사이에 적어도 3개 설치되되, 상기 공급펌프라인(4)에 연결되는 첫번째 하우징과 두번째 하우징은 순환수를 이송할 수 있는 이송로(5)로 연결되며, 두번째 하우징과 세번째 하우징은 상측으로 n자형 단면을 갖는 이송루프(6)로 연결되고, 상기 세번째 하우징과 네번째 하우징의 연결부터 상기 이송로(5)와 상기 이송루프(6)가 교대로 연결되며, 마지막 하우징은 상기 수급펌프라인(8)과 연결되는 것을 특징으로 하는 복합형 루프시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 하우징(3)은 U자형 단면을 갖는 루프로 구성되어진 것을 특징으로 하는 복합형 루프시스템.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 하우징(3)은 외측영역에 플랜지(7)가 결합되어 청소시 상기 플랜지(7)만 제거하여 위생적인 청소가 가능하도록 구성되어진 것을 특징으로 하는 복합형 루프시스템.

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