KR101293216B1 - Geothermal heat exchanger - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지열교환기에 관한 것으로서, 내부에 열교환매체가 유동하는 유로가 마련된 유입관과, 유입관에 연통되며, 열교환매체를 지하의 지열과 열교환시킬 수 있도록 지하로 인입되는 것으로서, 상호 연통되게 연결되며, 중앙에 상하방향으로 연장된 공간부가 형성될 수 있도록 원형으로 배열된 다수의 제1단위관이 마련된 열교환부와, 열교환부에 연통되며, 열교환부를 통해 지열과 열교환된 열교환매체를 지상으로 배출하는 배출관을 구비한다.
본 발명에 따른 지열교환기는 열교환 매체가 지하에서 유동하는 유로를 확장하여 지열에 대한 열교환 매체의 열접촉면적 및 열접촉시간을 증가시키므로 열교환효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. The present invention relates to a geothermal heat exchanger, the inlet pipe is provided with a flow path through which the heat exchange medium flows, and the inlet pipe is in communication with each other, the heat exchange medium is introduced into the underground to exchange heat with the underground geothermal, it is connected to each other And a heat exchange part provided with a plurality of first unit pipes arranged in a circle so that a space portion extending in a vertical direction can be formed at the center thereof, and communicating with the heat exchange part, and discharging the heat exchange medium heat-exchanged with geothermal heat to the ground through the heat exchange part. A discharge pipe is provided.
The geothermal heat exchanger according to the present invention has an advantage of increasing heat exchange area and heat contact time of the heat exchange medium to geothermal heat by expanding a flow path through which the heat exchange medium flows underground.
Description
본 발명은 지열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지하공기, 지하수 등의 지열을 이용하여 열교환 매체를 가열하는 지열교환기에 관한 것이다. The present invention relates to a geothermal heat exchanger, and more particularly, to a geothermal heat exchanger that heats a heat exchange medium using geothermal heat such as underground air and groundwater.
일반적으로 냉난방을 위하여 사용되는 에너지는 화석연료를 이용하거나, 화석연료 또는 원자력을 이용하여 생산되는 전력에너지를 주로 사용하고 있으나, 상기 화석연료는 연소과정에서 발생하는 각종 공해물질로 인하여 수질 및 환경을 오염시키는 단점과 자원의 한정성에 따른 단가증가로 근래에는 대체에너지 개발이 활발하게 진행되고 있다. In general, energy used for cooling and heating uses fossil fuel, or fossil fuel or power energy produced by using nuclear power. However, the fossil fuel is used to control water quality and environment due to various pollutants generated during combustion. Recently, development of alternative energy is actively progressed due to the disadvantage of polluting and the increase of unit cost due to resource limitation.
이러한 대체에너지 중에서도 무한한 에너지를 갖는 풍력, 태양열, 지열 등에 관한 연구와 이를 이용한 냉난방 장치가 사용되고 있는데, 이들 에너지원은 공기 오염과 기후변화에 거의 영향을 미치지 않으면서 에너지를 얻을 수 있는 장점이 있는 반면, 에너지 밀도가 대단히 낮은 단점이 있다. Among these alternative energies, research on wind energy, solar heat, geothermal energy, etc., which have infinite energy, and air-conditioning devices using them are used. These energy sources have the advantage of obtaining energy with little effect on air pollution and climate change. The disadvantage is that the energy density is very low.
특히, 풍력과 태양열을 이용하여 에너지를 얻기 위해서는 설치장소의 한계와 함께 넓은 면적이 확보되어야 하며, 환경적인 변동성으로 인한 에너지 생산이 항상 일정치 않을 수 있다. 또한, 설치 및 유지관리에 많은 비용이 소요된다. In particular, in order to obtain energy using wind and solar heat, a large area must be secured along with the limit of the installation site, and energy production due to environmental variability may not always be constant. In addition, installation and maintenance are expensive.
따라서 항상 일정한 에너지를 얻을 수 있으며, 설치 및 유지관리에 상대적으로 저렴한 비용이 소요되는 지열에너지를 이용한 냉난방장치들이 많이 이용되고 있는데, 이것은 온도가 항상 일정한 지중의 지열에너지를 이용하는 기술이다. Therefore, a constant energy can be obtained at all times, and a lot of air-conditioning and heating devices using geothermal energy, which is relatively inexpensive to install and maintain, are used. This is a technology that uses geothermal energy of a constant underground temperature.
통상적으로 사용되는 지열냉난방장치는 지열을 회수하기 위한 지열교환기와 회수한 지열을 필요한 장소로 이동시켜 냉난방을 행하도록 하는 히트펌프로 구성된다. Commonly used geothermal heating and cooling device is composed of a geothermal heat exchanger for recovering geothermal heat and a heat pump to move the recovered geothermal heat to a necessary place to perform the cooling and heating.
지열교환기의 설치는 지하 50m~200m 정도 깊의 보어홀(Bore-hole)을 소정의 간격으로 굴착한 다음, 굴착된 각각의 보어홀에 지열교환기를 삽입한 다음, 인접된 지열교환기를 상호 연결한 후, 이들을 히트펌프와 연결하는 방법으로 설치한다. 그리고, 지열교환기에 설치된 각 보어홀은 흙으로 채운 후, 그라우팅 작업을 실시한다. The installation of the geothermal heat exchanger drills the bore-holes 50m ~ 200m deep at a predetermined interval, inserts the geothermal heat exchanger into each of the excavated boreholes, and then interconnects the adjacent geothermal heat exchangers. After that, install them by connecting them with a heat pump. Each bore hole installed in the geothermal heat exchanger is filled with soil and then grouted.
일반적으로 지열교환기는 보어홀에 인입되도록 상하방향으로 연장된 열교환관을 구비한다. 그러나 상기 열교환관은 단일관이 직선형으로 연장형성되어 지열에 대한 열접촉면적 및 열접촉시간이 제한적이므로 열교환효율이 낮은 단점이 있다. In general, the geothermal heat exchanger is provided with a heat exchanger tube extending in the vertical direction to enter the bore hole. However, the heat exchange tube has a disadvantage in that the heat exchange efficiency is low because the single tube is extended in a straight line so that the thermal contact area and thermal contact time for geothermal heat are limited.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 지하의 지열에 대한 열교환 매체의 열접촉면적 및 열접촉시간을 확장시킬 수 있도록 형성된 열교환관이 마련된 지열교환기를 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention has been made to improve the above problems, and an object thereof is to provide a geothermal heat exchanger having a heat exchanger tube formed to extend the thermal contact area and thermal contact time of a heat exchange medium to underground geothermal heat. .
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지열교환기는 내부에 열교환매체가 유동하는 유로가 마련된 유입관과, 상기 유입관에 연통되며, 상기 열교환매체를 지하의 지열과 열교환시킬 수 있도록 지하로 인입되는 것으로서, 상호 연통되게 연결되며, 중앙에 상하방향으로 연장된 공간부가 형성될 수 있도록 원형으로 배열된 다수의 제1단위관이 마련된 열교환부와, 상기 열교환부에 연통되며, 상기 열교환부를 통해 상기 지열과 열교환된 상기 열교환매체를 지상으로 배출하는 배출관을 구비한다. The geothermal heat exchanger according to the present invention for achieving the above object is in communication with the inlet pipe, the inlet pipe is provided with a flow path through which the heat exchange medium flows, and the base heat exchange medium is introduced into the base to heat exchange with the underground geothermal heat It is to be connected to each other, the heat exchanger is provided with a plurality of first unit pipes arranged in a circle arranged to form a space extending in the vertical direction in the center, the heat exchanger is in communication with the heat exchanger, It is provided with a discharge pipe for discharging the heat exchange medium heat-exchanged with geothermal heat to the ground.
상기 단위관은 내부로 유입된 상기 열교환매체의 흐름을 하방으로 유도할 수 있도록 하방으로 연장형성된 제1연장부분과, 상기 제1연장부분의 하단부에 연통되며, 상기 제1연장부분을 통과한 상기 열교환매체의 흐름을 상방으로 유도할 수 있도록 상방으로 절곡되게 연장형성된 제2연장부분을 구비하는 것이 바람직하다. The unit pipe communicates with a first extension part extending downward to induce a flow of the heat exchange medium introduced into the lower part and a lower end of the first extension part and passing through the first extension part. It is preferable to have a second extension portion which is formed to be bent upward so as to guide the flow of the heat exchange medium upward.
또한, 본 발명에 따른 지열교환기는 상기 유입관 및 열교환부 사이에 설치되어 상기 유입관을 통해 유입된 상기 열교환매체를 예열하여 상기 열교환부에 공급하는 예열부를 더 구비하고, 상기 예열부는 상기 유입관에 연통되며, 내부에 상기 열교환 매체가 유동하는 경로가 마련된 제1연결관과, 상기 제1연결관에 연통되며, 상기 열교환매체를 지하의 지열과 열교환시킬 수 있도록 상기 열교환부보다 하측의 지하로 인입되는 것으로서, 상호 연통되게 연결되며, 순차적으로 배열되는 다수의 예열관이 마련된 보조 열교환부와, 상기 보조 열교환부에 연통되며, 상기 예열관들을 통과하여 예열된 상기 열교환부로 공급하는 제2연결관을 구비한다. In addition, the geothermal heat exchanger according to the present invention further includes a preheater installed between the inlet pipe and the heat exchanger to preheat the heat exchange medium introduced through the inlet pipe and to supply the heat exchanger to the preheater. A first connection pipe communicating with the first connection pipe having a path through which the heat exchange medium flows, and communicating with the first connection pipe to the basement below the heat exchange unit so as to heat exchange the heat exchange medium with underground geothermal heat. A second heat exchanger, which is drawn in, is connected in communication with each other and is provided with a plurality of preheating tubes arranged in sequence, and a second connection tube which is connected to the auxiliary heat exchanger and supplied to the heat exchanger that is preheated through the preheater tubes. It is provided.
한편, 본 발명에 따른 지열교환기는 공급부로부터 열교환 매체가 유입될 수 있도록 상기 공급부에 연통되는 제1매니폴드와, 상기 제1매니폴드에 연통되게 연결되며, 내부에 상기 열교환 매체가 유동하는 유로가 마련된 주입관과, 상기 주입관에 연통되며, 상기 열교환매체를 지하의 지열과 열교환시킬 수 있도록 지하로 인입되는 열교환관과, 상기 열교환관에 연통되며, 상기 열교환관을 통해 상기 지열과 열교환된 상기 열교환 매체를 지상으로 배출하는 배출관이 마련된 다수의 열교환 유닛과, 상기 열교환 유닛들의 배출관에 연통되게 연결되며, 상기 배출관들로부터 배출된 상기 열교환 매체를 수집하여 배출하는 제2매니폴드와, 상기 주입관들에 설치되어 각 상기 주입관을 개폐하는 제1개폐밸브와, 상기 배출관들에 설치되어 각 상기 배출관을 개폐하는 제2개폐밸브가 마련된 밸브유닛을 구비하고, 상기 열교환 유닛들의 각 열교환관은 상하 방향을 따라 상호 이격되는 위치의 지하에 각각 설치될 수도 있다. On the other hand, the geothermal heat exchanger according to the present invention is connected to the first manifold and the first manifold communicated to the supply unit so that the heat exchange medium flows from the supply unit, there is a flow path through which the heat exchange medium flows An injection tube provided, a heat exchange tube connected to the injection tube and introduced underground to heat exchange the heat exchange medium with underground geothermal heat, and a heat exchange tube connected to the heat exchange tube and heat exchanged with the geothermal heat through the heat exchange tube. A plurality of heat exchange units provided with discharge pipes for discharging the heat exchange medium to the ground, a second manifold connected to the discharge pipes of the heat exchange units, for collecting and discharging the heat exchange medium discharged from the discharge pipes, and the injection pipe A first opening / closing valve installed in the field to open and close each of the injection pipes, and installed in the discharge pipes to open and close each of the discharge pipes. And a valve unit provided with a second opening / closing valve, wherein each of the heat exchange tubes of the heat exchange units may be installed in a basement at a position spaced apart from each other along the vertical direction.
본 발명에 따른 지열교환기는 열교환 매체가 지하에서 유동하는 유로를 확장하여 지열에 대한 열교환 매체의 열접촉면적 및 열접촉시간을 증가시키므로 열교환효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. The geothermal heat exchanger according to the present invention has an advantage of increasing heat exchange area and heat contact time of the heat exchange medium to geothermal heat by expanding a flow path through which the heat exchange medium flows underground.
도 1은 본 발명에 따른 지열교환기를 이용한 열교환 시스템에 대한 회로도이고,
도 2는 도 1의 지열교환기에 대한 사시도이고,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 지열교환기에 대한 측면도이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 지열교환기에 대한 측면도이다. 1 is a circuit diagram of a heat exchange system using a geothermal heat exchanger according to the present invention,
Figure 2 is a perspective view of the geothermal heat exchanger of Figure 1,
3 is a side view of a geothermal heat exchanger according to another embodiment of the present invention;
Figure 4 is a side view of a geothermal heat exchanger according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지열교환기를 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, a geothermal heat exchanger according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 및 도 2에는 본 발명의 실시 예에 따른 지열교환기(110)가 도시되어 있다. 1 and 2 illustrate a
도면을 참조하면, 지열교환기(110)는 열교환 매체를 공급하는 공급부와 함께 열교환 시스템을 이룬다. 지열교환기(110)는 내부에 열교환매체가 유동하는 유로가 마련된 유입관(120)과, 유입관(120)에 연통되며, 열교환 매체를 지하의 지열과 열교환시킬 수 있도록 지하로 인입되는 열교환부(130)와, 열교환부(130)를 통과한 열교환매체를 외부로 배출시키는 배출관(140)을 구비한다. Referring to the figure, the
유입관(120)은 공급부로부터 열교환매체가 유입될 수 있도록 후술되는 공급부의 공급관에 연통되며, 소정길이 연장된 파이프로 형성된다. The
열교환부(130)는 상호 연통되게 연결되며, 중앙에 상하방향으로 연장된 공간부가 마련될 수 있도록 원형으로 배열된 다수의 단위관(131)을 구비한다. 단위관(131)은 내부로 유입된 열교환매체의 흐름을 하방으로 유도할 수 있도록 하방으로 연장형성된 제1연장부분(132)과, 제1연장부분(132)의 하단부에 연통되며, 제1연장부분(132)을 통과한 열교환매체의 흐름을 상방으로 유도할 수 있도록 상방으로 절곡되게 연장형성된 제2연장부분(133)을 구비한다. The
상기 언급된 바와 같이 구성된 열교환부(130)는 다수의 단위관(131)이 원형으로 배열되므로 직선형으로 배열된 단위관(131)들보다 더 많은 수의 단위관(131)이 보어홀 내에 설치되므로 지하 내의 열교환 매체의 유로를 확장할 수 있다. 열교환부(130)는 열교환 매체의 유로가 확장되어 지열에 대한 열교환 매체의 열접촉면적 및 접촉시간을 증가시키므로 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. Since the
한편, 도면에 도시되진 않았지만, 지열교환기(110)는 열교환부(130)과 배출관(140) 사이에 연통되게 연결되며, 열교환부(130)의 공간부에 삽입되도록 설치되어 열교환부(130)를 통과하는 열교환매체를 열교환부(130)의 공간부로 순환시켜 지열과 재열교환시키는 보조열교환부를 더 구비할 수도 있다. On the other hand, although not shown in the figure, the
상기 공급부(200)는 열교환 매체가 수용된 열교환 챔버(211)와, 지열교환기(110)와 열교환 챔버(211)를 연결하는 공급관(213) 및 리턴관(214)과, 공급관(213)에 설치되어 열교환 매체를 펌핑하는 순환펌프(215)와, 열교환 챔버(211)에 설치되어 지열교환기(110)로부터 공급된 열을 시설하우스와 같은 가열대상에 열을 전달하는 히트펌프유닛(20)을 구비한다. The
지열교환기(110)를 통해 지열과 열교환하여 가열된 열교환 매체는 공급관(213)을 통해 열교환 챔버(211)로 공급된다. 열교환 챔버(211)로 유입된 고온의 열교환 매체는 후술되는 히트펌프유닛(20)의 제1열교환기(22)와 열교환한다. 상기 언급된 바와 같이 제1열교환기(22)는 지열에 의해 가열된 고온의 열교환 매체와 열교환하여 다량의 열에너지를 흡수하므로 후술되는 히트펌프유닛(20)의 제2열교환기(21)의 난방효율을 향상시킨다. The heat exchange medium heated by heat exchange with geothermal heat through the
히트펌프유닛(20)은 열교환챔버(211)에 설치되어 열교환매체와 열교환하는 제1열교환기(22)와, 냉난방대상에 설치되는 제2열교환기(21)와, 제1 및 제2열교환기(21,22)를 연결하여 폐회로를 구성하고 내부에 냉매가 흐르는 제1 및 제2냉매 순환관(23,24)과, 제1냉매 순환관(23)에 설치되어 냉매의 흐름을 제어하는 팽창밸브(26)와, 제2냉매 순환관(24)에 설치되는 압축기(25) 및 사방밸브(27)를 구비한다. The heat pump unit 20 is installed in the
냉난방대상의 외부에 설치된 제2열교환기(21)에 인접된 위치에는 제2열교환기(21)를 통과하는 냉매가 용이하게 냉난방대상의 외부의 공기와 열교환할 수 있도록 순환팬이 설치되는 것이 바람직하다. At a position adjacent to the
이때, 제2냉매 순환관(24)은 제1열교환기(21)와 압축기(25)를 상호 연결하는 제1관부재(28)와, 제2열교환기(22)와 압축기(25)를 상호 연결하는 제2관부재(29)를 구비한다. At this time, the second
상기 언급된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 지열교환기(110)를 이용한 열교환 시스템(100)의 작동을 상세히 설명하면 다음과 같다. Referring to the operation of the heat exchange system 100 using the
열교환챔버(211)에 수용된 열교환매체는 공급관(213)을 통해 지열교환기(110)로 유입된다. 지열교환기(110)로 유입된 열교환매체는 지열교환기(110)의 유로를 따라 유동하며 지하의 지열과 열교환한다. 지열에 의해 가열된 열교환매체는 리턴관(214)을 통해 열교환챔버(211)로 유입된다. 열교환 매체는 열교환챔버(211)과 지열교환기(110)를 순환하며 가열된다. The heat exchange medium accommodated in the
열교환챔버(211)에 수용된 고온의 열교환매체는 제1열교환기(22)와 열교환하여 냉매를 가열시키다. 제1열교환기(22)에서 외부로부터 열을 흡수하여 증발된 저온 저압의 기체 상태인 냉매는 제2관부재(29)를 통해 압축기(25)로 유입된다. 압축기(25)에 의해 저온 저압의 냉매는 압축되어 고온 고압의 상태가 되고, 고온 고압의 냉매는 제1관부재(28)를 통해 제2열교환기(21)로 유입된다. The high temperature heat exchange medium accommodated in the
한편, 제2열교환기(21)로 유입된 고온 고압의 냉매가스는 냉난방대상의 내부공기와 열교환하면서 냉난방대상 내부로 열을 방출시킨다. 여기서 냉매는 액화되어 저온 고압인 액체상태가 된다. 제2열교환기(21)에 의해 저온 고압의 액체 상태의 냉매는 제1냉매 순환관(23)을 통해 팽창밸브(26)를 통과하고, 팽창밸브(26)에 의해 냉매는 감압되어 저온 저압상태가 된다. 팽창밸브(26)에 의해 저압상태가 된 냉매는 제1냉매 순환관(23)을 통해 제1열교환기(22)로 유입되고, 제1열교환기(22)로 유입된 냉매는 외부의 열을 흡수하여 저온 저압의 기체상태가 되어 압축기(25)로 유입된다. On the other hand, the high temperature and high pressure refrigerant gas introduced into the
상기 언급된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 지열교환기(110)는 열교환 매체가 지하에서 유동하는 유로를 확장하여 지열에 대한 열교환 매체의 열접촉면적 및 열접촉시간을 증가시키므로 열교환효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. The
한편, 도 3에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 지열교환기(300)가 도시되어 있다. On the other hand, Figure 3 shows a
앞서 도시된 도면에서와 동일한 기능을 하는 요소는 동일 참조부호로 표기한다. Elements having the same functions as those in the previous drawings are denoted by the same reference numerals.
도면을 참조하면, 지열교환기(300)는 유입관(120) 및 열교환부(130) 사이에 설치되어 유입관(120)을 통해 유입된 열교환매체를 예열하여 열교환부(130)에 공급하는 예열부(310)를 더 구비한다. Referring to the drawings, the
예열부(310)는 유입관(120)에 연통되며, 내부에 열교환매체가 유동하는 경로가 마련된 제1연결관(311)과, 제1연결관(311)에 연통되며, 열교환매체를 지하의 지열과 열교환시킬 수 있도록 지하로 인입되는 보조열교환부(312)와, 보조열교환부(312)에 연통되며, 보조열교환부(312)를 통해 예열된 열교환매체를 열교환부(130)로 공급하는 제2연결관(313)을 구비한다. The preheating unit 310 is in communication with the
제1연결관(311)은 유입관(120)에 연통되며, 내부에 열교환매체의 유동 경로가 마련되고, 하방으로 연장된 파이프형으로 형성된다. The
보조열교환부(312)는 상호 연통되게 연결되며, 순차적으로 배열되는 다수의 예열관(314)을 구비한다. 이때, 예열관(314)들은 열교환부(130)의 중앙에 형성된 공간부의 반경방향을 따라 배열된다. 예열관(314)들은 배열방향에 직교하도록 상하방향으로 상호 나란하게 연장형성되고, 열교환매체가 유동하는 유로가 지그재그형으로 형성되도록 연통되게 상호 연결된다. 이때, 예열관(314)들은 열교환부(130)보다 고온의 지열과 열교환될 수 있도록 열교환부(130)보다 하측의 지하에 위치하도록 설치되는 것이 바람직하다. The
한편, 도시된 예에서는 보조열교환부(312)가 지그재그형으로 형성된 구조를 설명하였으나, 보조열교환부(312)는 도시된 예에 한정하는 것이 아니라 열교환 매체의 유로를 확장할 수 있도록 나선형으로 형성될 수도 있다. Meanwhile, in the illustrated example, the structure in which the
제2연결관(313)은 제1연결관(311)으로부터 최외각에 위치한 예열관(314)에 연통되게 설치되며, 단부가 열교환부(130)의 단위관(131)에 연통될 수 있도록 상방으로 연장형성된다. The second connecting
공급부로부터 유입된 열교환매체는 유입관(120)을 통해 제1연결관(311)으로 유입되고, 열교환매체는 제1연결관(311)을 통해 보조열교환부(312)으로 유입된다. 보조열교환부(312)로 유입된 열교환매체는 다수의 예열관(314)을 통과하며 지열과 열교환하여 가열되고, 제2연결관(313)을 통해 열교환부(130)의 단위관(131)으로 유입된다. 상기 언급된 바와 같이 예열관(314)은 열교환부(130)로 유입되는 열교환 매체를 열교환부(130)보다 하측의 지하 지열과 열교환시켜 예열시키므로 열교환 매체에 대한 가열효율을 향상시킬 수 있다. The heat exchange medium introduced from the supply part flows into the
한편, 도 4에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 지열교환기(400)가 도시되어 있다. On the other hand, Figure 4 shows a
도면을 참조하면, 지열교환기(400)는 공급부로부터 열교환 매체가 유입될 수 있도록 상기 공급부에 연통되는 제1매니폴드(410)와, 상기 제1매니폴드(410)에 연통되게 연결된 다수의 열교환 유닛(420)과, 상기 열교환 유닛(420)들에 연통되게 연결되며, 상기 열교환 유닛(420)들로부터 배출된 상기 열교환 매체를 수집하여 배출하는 제2매니폴드(430), 상기 열교환 유닛(420)들으로의 열교환 매체의 유입 및 상기 열교환 유닛(420)들로부터 열교환 매체의 배출을 제어하는 밸브유닛(440)을 구비한다. Referring to the drawings, the
제1매니폴드(410)는 공급부의 공급관에 연통되어 열교환 매체를 다수의 열교환 유닛(420)에 공급한다. The first manifold 410 communicates with the supply pipe of the supply unit to supply the heat exchange medium to the plurality of heat exchange units 420.
열교환 유닛(420)은 제1매니폴드(410)에 연결되며, 내부에 상기 열교환 매체가 유동하는 유로가 마련된 주입관(421)과, 상기 주입관(421)에 연통되며, 상기 열교환매체를 지하의 지열과 열교환시킬 수 있도록 지하로 인입되는 열교환관(422)과, 상기 열교환관(422)에 연통되며, 상기 열교환관(422)을 통해 상기 지열과 열교환된 상기 열교환 매체를 지상으로 배출하는 배출관(423)이 마련된다. The heat exchange unit 420 is connected to the first manifold 410, and communicates with the
주입관(421)은 제1매니폴드(410)에 연통되게 연결되며, 지하로 인입되도록 하방으로 연장된 파이프형으로 형성된다. The
열교환관(422)은 상호 연통되게 연결되며, 상하방향으로 연장형성된 다수의 보조관(429)을 구비한다. 열교환관(422)는 중앙에 상하방향으로 연장된 공간부가 형성될 수 있도록 보조관(429)들이 원형으로 배열된다. The
한편, 도시된 예에서는 열교환관(422)이 다수의 보조관(429)에 의해 중앙에 공간부가 형성된 구조를 설명하였으나 열교환관(422)은 도시된 예에 한정하는 것이 아니라 파형 또는 나선형으로 형성될 수도 있다. Meanwhile, in the illustrated example, the
이때, 상기 열교환 유닛(420)들의 각 열교환관(422)은 각 열교환 유닛(420)을 통해 지열과 열교환하여 가열된 열교환 매체의 온도가 상이하도록 상하 방향을 따라 상호 이격된 위치에 설치되는 것이 바람직하다. In this case, the
배출관(423)은 열교환관(422)의 단부에 연통되게 연결되면, 단부는 제2매니폴드(430)에 연통되게 연결된다. When the
밸브유닛(440)은 상기 주입관(421)들에 설치되어 각 상기 주입관(421)을 개폐하는 제1개폐밸브(441)와, 상기 배출관(423)들에 설치되어 각 상기 배출관(423)을 개폐하는 제2개폐밸브(442)를 구비한다. 제1 및 제2개폐밸브(441,442)는 사용자가 용이하게 제어할 수 있도록 솔레노이드 밸브인 것이 바람직하다. The
밸브유닛(440)은 각 열교환 유닛(420)의 주입관(421) 및 배출관(423)을 선택적으로 개폐하므로 별도의 온도조절수단 없이 사용자가 원하는 온도로 가열되는 열교환 매체를 선택적으로 사용할 수 있다. Since the
한편, 도면에 도시되진 않았지만, 본 발명에 따른 지열교환기(400)는 열교환 유닛(420)들의 각 배출관(423) 내부에 설치되어 열교환 매체의 온도를 측정하는 온도센서와, 상기 온도센서에 연결되어 각 배출관(423)을 통해 배출되는 열교환 매체의 온도 정보를 디스플레이하는 디스플레이부를 더 구비할 수도 있다. On the other hand, although not shown in the figure, the
디스플레이부는 각 열교환 유닛(420)을 통해 가열된 열교환 매체의 온도정보를 사용자에게 표시하고, 사용자는 디스플레이부를 통해 제공되는 온도정보를 통해 열교환 매체가 원하는 온도로 가열되는 열교환 유닛(420)으로 열교환 매체가 순환되도록 밸브유닛(440)을 제어한다. The display unit displays temperature information of the heat exchange medium heated by each heat exchange unit 420 to the user, and the user heats the medium to the heat exchange unit 420 where the heat exchange medium is heated to a desired temperature through the temperature information provided through the display unit. The
상기 언급된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 지열교환기(400)는 상하방향을 따라 상호 이격된 위치에 설치된 열교환관(422)들에 의해 별도의 온도조절수단 없이도 다양한 온도의 열교환 매체를 제공받을 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art.
따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.
110: 지열교환기
120: 유입관
130: 열교환부
131: 단위관
140: 배출관
310: 예열부
311: 제1연결관
312: 보조열교환부
313: 제2연결관
314: 예열관
410: 제1매니폴드
420: 열교환 유닛
430: 제2매니폴드
440: 밸브유닛
441: 제1개폐유닛
442: 제2개폐유닛110: geothermal heat exchanger
120: inlet pipe
130: heat exchanger
131: unit pipe
140: discharge pipe
310: preheater
311: first connector
312: auxiliary heat exchanger
313: second connector
314: preheating tube
410: first manifold
420: heat exchange unit
430: second manifold
440: valve unit
441: first opening and closing unit
442: second opening and closing unit
Claims (4)
상기 유입관에 연통되며, 상기 열교환매체를 지하의 지열과 열교환시킬 수 있도록 지하로 인입되는 것으로서, 상호 연통되게 연결되며, 중앙에 상하방향으로 연장된 공간부가 형성될 수 있도록 원형으로 배열된 다수의 단위관이 마련된 열교환부와;
상기 열교환부에 연통되며, 상기 열교환부를 통해 상기 지열과 열교환된 상기 열교환매체를 지상으로 배출하는 배출관과;
상기 유입관 및 열교환부 사이에 설치되어 상기 유입관을 통해 유입된 상기 열교환매체를 예열하여 상기 열교환부에 공급하는 예열부;를 구비하고,
상기 단위관은 내부로 유입된 상기 열교환매체의 흐름을 하방으로 유도할 수 있도록 하방으로 연장형성된 제1연장부분과, 상기 제1연장부분의 하단부에 연통되며, 상기 제1연장부분을 통과한 상기 열교환매체의 흐름을 상방으로 유도할 수 있도록 상방으로 절곡되게 연장형성된 제2연장부분을 구비하고,
상기 예열부는
상기 유입관에 연통되며, 내부에 상기 열교환 매체가 유동하는 경로가 마련된 제1연결관과,
상기 제1연결관에 연통되며, 상기 열교환매체를 지하의 지열과 열교환시킬 수 있도록 상기 열교환부보다 하측의 지하로 인입되는 것으로서, 상호 연통되게 연결되며, 순차적으로 배열되는 다수의 예열관이 마련된 보조 열교환부와,
상기 보조 열교환부에 연통되며, 상기 예열관들을 통과하여 예열된 상기 열교환부로 공급하는 제2연결관을 구비하는 것을 특징으로 하는 지열교환기.
An inlet pipe having a flow path through which a heat exchange medium flows;
In communication with the inlet pipe, the heat exchange medium is introduced into the base so as to heat exchange with the geothermal heat of the underground, are connected in communication with each other, the plurality of circularly arranged to form a space extending in the vertical direction in the center A heat exchange part provided with a unit pipe;
A discharge pipe communicating with the heat exchanger and discharging the heat exchange medium heat-exchanged with the geothermal heat through the heat exchanger to the ground;
And a preheater installed between the inlet pipe and the heat exchanger to preheat the heat exchange medium introduced through the inlet pipe to supply the heat exchanger.
The unit pipe communicates with a first extension part extending downward to induce a flow of the heat exchange medium introduced into the lower part and a lower end of the first extension part and passing through the first extension part. It is provided with a second extending portion is formed to be bent upwardly to guide the flow of the heat exchange medium upwards,
The pre-
A first connection pipe communicating with the inlet pipe and having a path through which the heat exchange medium flows;
It is connected to the first connecting tube, the heat exchange medium is introduced into the basement lower than the heat exchange unit to exchange heat with the underground geothermal, it is connected in communication with each other, a plurality of pre-heating tubes arranged in sequence Heat exchanger,
And a second connecting pipe communicating with the auxiliary heat exchanger and supplying the heat exchanger to be preheated through the preheating tubes.
상기 제1매니폴드에 연통되게 연결되며, 내부에 상기 열교환 매체가 유동하는 유로가 마련된 주입관과, 상기 주입관에 연통되며, 상기 열교환매체를 지하의 지열과 열교환시킬 수 있도록 지하로 인입되는 열교환관과, 상기 열교환관에 연통되며, 상기 열교환관을 통해 상기 지열과 열교환된 상기 열교환 매체를 지상으로 배출하는 배출관이 마련된 다수의 열교환 유닛과;
상기 열교환 유닛들의 배출관에 연통되게 연결되며, 상기 배출관들로부터 배출된 상기 열교환 매체를 수집하여 배출하는 제2매니폴드와;
상기 주입관들에 설치되어 각 상기 주입관을 개폐하는 제1개폐밸브와, 상기 배출관들에 설치되어 각 상기 배출관을 개폐하는 제2개폐밸브가 마련된 밸브유닛;을 구비하고,
상기 열교환 유닛들의 각 열교환관은 상하 방향을 따라 상호 이격되는 위치의 지하에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 지열교환기.
A first manifold in communication with the supply portion such that a heat exchange medium can be introduced from the supply portion;
An injection pipe connected to the first manifold and having a flow path through which the heat exchange medium flows, and a heat exchanger connected to the injection pipe so that the heat exchange medium can exchange heat with the underground geothermal heat. A plurality of heat exchange units communicating with a tube and the heat exchange tube, the discharge tube discharging the heat exchange medium heat-exchanged with the geothermal heat to the ground through the heat exchange tube;
A second manifold connected to the discharge pipes of the heat exchange units and configured to collect and discharge the heat exchange medium discharged from the discharge pipes;
A valve unit provided in the injection pipes and having a first open / close valve for opening and closing each injection pipe, and a second open / close valve installed in the discharge pipes to open and close each discharge pipe;
Geothermal heat exchanger, characterized in that each of the heat exchange tubes of the heat exchange units are installed in the basement of the spaced apart position in the vertical direction.
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KR1020110137742A KR101293216B1 (en) | 2011-12-19 | 2011-12-19 | Geothermal heat exchanger |
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KR1020110137742A KR101293216B1 (en) | 2011-12-19 | 2011-12-19 | Geothermal heat exchanger |
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KR101038577B1 (en) * | 2011-03-08 | 2011-06-03 | 태조건설 주식회사 | Cooling and heating apparatus using geothermal energy |
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2011
- 2011-12-19 KR KR1020110137742A patent/KR101293216B1/en not_active IP Right Cessation
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