KR101234014B1 - Ｐｅ재질로 형성된 지열시스템 헤더 - Google Patents

Abstract

지열을 이용하여 냉·난방을 하는 지열시스템에 사용되는 헤더에 있어서,
PE재질로 이루어진 지중열배관;상기 지중열배관에 장착되는 2way밸브;
상기 지중열배관의 일정부위에 장착되며 상기 2way밸브의 상단에 위치한 버터플라이밸브;히트펌프와 연결되는 히트펌프배관;받침부재 위에 세워지는 지지대와 결합되어 지면으로 부터 지지되고 하부에는 다수개의 상기 지중열배관과 배수밸브가 장착되고 상부에는 상기 히트펌프배관이 장착되는 지중헤더;로 이루어진 것을 특징으로 하며 상기 버터플라이밸브의 하우징은 탄성력과 강도를 가진고무로 형성되어 있어 온도에 따른 배관의 수축과 팽창을 흡수할 수 있도록 하고 상기 지중헤더와 상기 지중열배관과 상기 히트펌프배관의 외부는 철판마감을 하여 열효율을 획기적으로 높인 PE재질로 형성된 지열시스템 헤더에 관한 것이다.

Description

ＰＥ재질로 형성된 지열시스템 헤더 {Polyethylene Header For Ground Heat System}

본 발명은 지열에너지를 이용하여 하우스나 건축물의 냉·난방을 하는 지열시스템에 사용되는 헤더에 있어서, 상기 헤더와 상기 헤더에 결합 되는 지중열배관을 PE재질로 형성하여 보온성을 높여 열효율을 획기적으로 증가시키고 부식을 막아 배관의 수명을 늘려 반영구적으로 사용할 수 있도록 한 PE재질로 형성된 지열시스템 헤더에 관한 것이다.

지열은 지표면의 하부에 분포되어 있는 토양의 암석이 태양복사열이나 지구 내부의 마그마열 때문에 보유하고 있는 열을 의미한다.

지표면 하부의 특정 심도의 지열은 연중 일정한 온도를 유지하고 있으며, 지하수가 풍부한 곳에서는 지하수의 수온을 이용하고 지하수의 산출성이 빈약한 곳에서는 순수한 토양과 암석 자체가 보유하고 있는 지열을 건물의 냉·난방에 사용하고 있다.

지열을 이용한 냉·난방시스템은 효율이 높고, 친환경적 방법으로 알려져 있으며 신재생 에너지로도 각광받고 있어 경제적이며 효과적인 방법으로 인식되고 있다.

이러한 지열에너지를 이용하기 위해서는 유체를 공급 또는 순환시켜 주기 위해 헤더가 사용되는데 종래 헤더에 결합되는 지중열 배관은 SUS나 철관 또는 동관으로 형성되어 유체가 흐르는 배관의 특성상 쉽게 부식이 되어 수명이 짧아 자주 교체를 해주어야 한다는 문제점이 있었다.

또한, 열전달 효율이 낮아 지열에너지를 효율적으로 이용하는데 어려움이 있었고 자주교체를 함에 따라 비용이 많이 들고 설치 및 유지가 어렵다는 문제점이 있었다.

KR 10-2010-0128374 A KR 10-0820919 B1

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 그 목적은 하우스나 건축물의 냉·난방에 지열 에너지를 이용하는 지열시스템에 사용되는 공급헤더 및 환수헤더를 PE재질로 형성함으로써 헤더의 부식을 막고 반영구적으로 사용할 수 있도록 함으로써 더욱 효율적으로 지열 에너지를 이용할 수 있도록 함에 있다.

또한, 헤더에 장착되는 버터플라이밸브의 하우징을 고무로 형성함으로써 버터플라이 밸브의 강도와 효율을 높이고 온도에 따른 배관의 수축 및 팽창을 줄여 지열시스템을 더욱 효율적으로 사용할 수 있도록 하였다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 PE재질로 형성된 지열시스템 헤더는 땅속에 100M 이상을 천공하고 누설이나 부식이 일어나지 않는 PE 파이프를 삽입하여 파이프 내부에 유체를 삽입한 후 펌프에 의해 순환시켜 땅속의 열과 열 교환이 이루어지도록 하고 지중열 배관에 2way밸브와 하우징이 고무로 형성된 버터플라이 밸브를 장착하고 상기 지중열 배관이 결합 되는 지중헤더의 재질도 PE로 형성하고 철판마감을 하여 열전도율을 높이는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 PE재질로 형성된 지열시스템 헤더는, 다수개의 지중열 배관을 PE재질로 형성하여 부식을 방지하고 반영구적으로 사용할 수 있도록 하여 지열에너지 이용을 극대화 시키고 상기 지중열배관에 2way밸브와 버터플라이밸브를 장착하여 시스템을 작동함에 있어 편리함을 제공하고 효율적인 제어를 할 수 있도록 하였다.

도 1은 본 발명의 PE재질로 형성된 지열시스템 헤더의 상세도이다.
도 2는 본 발명의 PE재질로 형성된 지열시스템 헤더의 외부에 철판마감을 한 것을 나타낸 상세도이다.
도 3은 본 발명의 버터플라이밸브를 나타낸 사시도이다.

이하, 본 발명에 따른 PE(Polyethylene)재질로 형성된 지열시스템 헤더의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명의 PE재질로 형성된 지열시스템 헤더의 상세도이다.

도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 PE재질로 형성된 지열시스템 헤더는, 지상에 설치되는 받침부재(18)에 지지대(19)가 수직으로 세워져 결합되고 상기 지지대(19)의 상부에 지중헤더(11)가 결합되어 상기 지중헤더(11)가 지상으로부터 지지되고 상기 지중헤더(11)의 하부에는 버터플라이밸브(20)와 2way밸브(14)가 장착된 다수개의 지중열배관(12)이 결합된다.

또한, 상기 지중헤더(11)의 일측면에는 상기 지중헤더(11)내의 배수가 잘 이루어질 수 있도록 배수밸브(17)가 설치된다.

상기 지중헤더(11)의 상부에는 온도계(15)와 압력계(16) 및 상기 버터플라이밸브(20)가 장착된 히트펌프배관(13)이 결합된다.

상기 지중헤더(11)는 PE재질로 형성하여 열손실을 막아 효율을 높이고 부식을 막음으로써 상기 지중헤더(11)를 반영구적으로 사용할 수 있도록 하였고 상기 받침부재(18)는 상기 지중헤더(11)를 지면에 지지를 해야하므로 강도가 높은 콘크리트의 재질을 사용하는 것이 바람직하며 상기 지지대(19)는 스테인레스관으로 형성하여 상기 지중헤더(11)를 확실하게 지지할 수 있도록 한다.

상기 지중열배관(12)의 하부는 지중과 연결되어 지중의 지열에너지를 공급하거나 지중으로 환수하는 통로 역할을 하며, 상기 지중열배관(12)은 헤더가 개방형일 경우 약 400M 천공을 하고 밀폐형일 경우에는 약 150M 천공을 하는 것이 바람직하다.

상기 지중열배관(12)은 PE재질로 형성하여 상기 지중열배관(12)을 통해 공급되거나 환수되는 지열 또는 유체의 열손실을 막아 효율을 높이고 부식을 방지하여 상기 지중열 배관(12)의 수명을 높이도록 하였다.

상기 지중열배관(12)에 장착된 상기 2way밸브(14)는 on/off 동작으로 상기 지중열배관(12)에 흐르는 유체를 제어하고 온도에 따라서 유량을 조절할 수 있도록 함으로써 효율적인 제어가 이루어질 수 있도록 하였다.

상기 지중열배관(12)에 장착된 상기 버터플라이밸브(20)은 상기 2way밸브(14)와 마찬가지로 상기 지중열배관(12)에 흐르는 유체를 제어함으로써 지열에너지를 이용할 수 있도록 한다.

상기 버터플라이밸브(20)에 대한 내용은 도 3을 참조하여 후술하도록 한다.

상기 지중헤더(11)의 상부에 장착되는 상기 히트펌프배관(13)은 히트펌프(미도시)와 연결되어 상기 히트펌프(미도시)로 유체를 순환 및 공급해주는 통로역할을 한다.

상기 히트펌프배관(13)에는 상기 온도계(15)와 압력계(16)가 장착되어 있어 상기 히트펌프배관(13)에 흐르는 유체의 압력과 온도를 상시 측정하여 지열에너지를 더욱 효율적으로 이용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 PE재질로 형성된 지열시스템 헤더의 외부에 철판마감을 한 것을 나타낸 상세도이다.

도 2에 도시한 바와 같이 상기 지중헤더(11)와 상기 지중열배관(12)과 상기 히트펌프배관(13)의 외부를 외부부재(30)로 마감함으로써 보온성을 높이고 부식을 방지하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 외부부재(30)는 부식을 막고 외부로부터 가해지는 충격으로부터 상기 지중헤더(11), 상기 지중열배관(12) 및 상기 히트펌프배관(13)을 보호할 수 있는 재질을 사용하며 아연도금이 된 철판을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 외부부재(30)로 마감하기 전 외부를 유리솜(미도시)으로 마감하게 되면 보온성을 획기적으로 증가시켜 지열에너지를 효율적으로 이용할 수 있다.

도 3은 본원 발명의 버터플라이밸브에 대한 사시도이다.

도 3에 도시한 바와 같이 본 발명의 상기 버터플라이밸브(20)는 밸브 하우징(21)의 재질을 탄성과 강도가 우수한 고무를 사용하여 온도변화에 따른 배관의 수축을 흡수할 수 있는 장점을 가질 수 있도록 하여 효율적인 제어를 할 수 있도록 하였고 상기 버터플라이밸브(20)가 각각의 상기 지중열배관(12)에 모두 장착되어 상기 지중열배관(12)마다 흐르는 유량을 상기 버터플라이밸브(20)를 이용해 제어함으로써 유동 유체를 조절할 수 있도록 하였다.

이렇게 구성된 본원발명의 PE재질로 형성된 지열시스템 헤더의 작동원리에 대해 개략적으로 후술하기로 한다.

본 작동원리는 환수시 헤더에 적용되는 원리이며 공급시 이루어지는 헤더는 이와 반대로 이루어진다.

상기 히트펌프(미도시)로부터 배출되는 유체는 상기 히트펌프배관(13)을 통해 상기 지중헤더(11)로 유입되고 유입된 유체는 상기 지중헤더(11)의 하부에 설치된 각각의 상기 지중열배관(12)을 통해 지중으로 이동하여 환수가 된다.

이때 상기 지중열배관(12)에는 각각 상기 버터플라이밸브(20)와 상기 2way밸브(14)가 장착되어 있어 다수개의 상기 지중열배관(12)을 각각 제어할 수 있도록 하고, 상기 버터플라이밸브(20)를 개폐함으로써 유체의 흐름을 제어할 수 있도록 한다.

또한, 상기 지중열배관(12)에 장착된 상기 2way밸브(14)를 이용하여 온도에 따른 유체의 흐름을 조절할 수 있도록 함으로써 유체를 효과적으로 제어하여 열효율을 획기적으로 증가시켜 지열에너지를 효율적으로 이용할 수 있도록 하였다.

본원발명은 하우스 및 건축물의 냉·난방등에 사용할 수 있으며 신재생에너지인 지열에너지를 이용하기 때문에 친환경적으로 에너지를 사용할 수 있으며 일반적인 냉·난방시스템에 비해 열효율이 우수하다는 장점이 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 PE재질로 형성된 지열시스템 헤더에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

10 : 지열시스템 헤더 11 : 지중헤더
12 : 지중열배관 13 : 히트펌프배관
14 : 2way밸브 15 : 온도계
16 : 압력계 17 : 배수밸브
18 : 받침부재 19 : 지지대
20 : 버터플라이밸브 21 : 하우징
30 : 외부부재

Claims (3)

1. 지열을 이용하여 냉·난방을 하는 지열시스템에 사용되는 헤더에 있어서,
   양측면에 지지대가 설치되고 상기 지지대의 하부에 받침부재가 형성되어 지상에 세워지는 PE재질로 이루어진 지중헤더;
   상기 지중헤더 내의 배수가 잘 이루어질 수 있도록 설치된 배수밸브;
   하부는 지중열교환이 가능하도록 지중에 설치되고 상부는 지상에 세워진 상기 지중헤더의 하부에 결합되는 PE재질로 이루어진 지중열배관;
   상기 지중열배관에 장착되며 배관에 흐르는 유체를 on/off 동작을 통하여 제어하는 2way밸브;
   상기 지중열배관의 일정부위에 장착되며 상기 2way밸브의 상단에 위치한 버터플라이밸브;
   히트펌프와 연결되고 상기 지중헤더의 상부에 결합되며 압력계와 온도계가 장착된 히트펌프배관;으로 이루어지고,
   상기 버터플라이밸브의 하우징의 재질은 고무로 형성되어 온도에 따라 배관의 수축 및 팽창을 흡수할 수 있도록 하며,
   상기 지중헤더,상기 지중열배관,상기 히트펌프배관의 외부는 유리솜으로 보온한 후 상기 유리솜의 외부를 다시 아연도금한 철판재질의 외부부재로 마감한 것을 특징으로 하는 PE재질로 형성된 지열시스템 헤더.
   
   
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