KR101410702B1 - Method for construction of ground heat exchanger system using floor space of the underground structures - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아파트나 상업용 건물의 지하 주차장과 같은 지하 구조물의 바닥공간으로부터 지열을 회수하여 냉난방에 활용하도록 구성되는 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 지중 열교환기를 설치하기 위하여 별도의 부지를 마련해야 하는 동시에, 지중 열교환기의 설치를 위한 굴착 및 매립 과정이 요구되어 설치비용이 증가되었던 종래의 지중 열교환 시스템의 문제점을 해결하여, 아파트나 상업용 건물의 지하주차장 바닥시공시 매트 기초 내에 수평형 지중 열교환기를 설치함으로써, 종래의 시공방법에 비하여 설치가 용이한 동시에 시공비용을 절감할 수 있는 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법이 제공된다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of constructing an underground heat exchange system using a floor space of an underground structure configured to recover geothermal heat from a floor space of an underground structure such as an underground parking lot of an apartment or a commercial building, It is necessary to provide a separate site for installing the underground heat exchanger and to solve the problems of the conventional underground heat exchange system in which the installation cost is increased due to the excavation and burial process for installing the underground heat exchanger, There is provided a construction method of an underground heat exchange system using a floor space of an underground structure which is easier to install than a conventional construction method and can reduce construction cost by providing a horizontal earth heat exchanger in a mat base at the time of constructing a parking lot floor.
Description
본 발명은 지열을 이용하여 냉난방을 행하는 지중 열교환 시스템(ground heat exchanger system)에 관한 것으로, 더 상세하게는, 아파트나 상업용 건물의 지하 주차장과 같은 지하 구조물의 바닥공간으로부터 지열을 회수하여 냉난방에 활용하도록 구성되는 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ground heat exchanger system for performing cooling and heating using geothermal heat and more particularly to a geothermal heat exchanger system for recovering geothermal heat from an underground structure such as an underground parking lot of an apartment or a commercial building, And more particularly, to a method of constructing an underground heat exchange system using a floor space of an underground structure.
최근, 일반 가정에까지 에어컨 및 전열기가 보급됨에 따라, 이러한 에어컨이나 전열기의 사용이 증가하여 냉방 및 난방에 사용되는 에너지 사용량이 꾸준히 증가하고 있으나, 이러한 에너지 사용량의 증가 추세에 에너지의 공급이 따라가지 못하여 에너지 부족 현상이 사회적인 문제로 대두되고 있다. Recently, as air conditioners and electric heaters have spread to ordinary households, the use of such air conditioners and electric heaters has been increasing, and the energy consumption for cooling and heating has been steadily increasing. However, Energy shortages are emerging as social problems.
따라서 이를 해결하기 위한 방안의 하나로서, 근래에는, 에너지 절약과 더불어 기존의 석유나 석탄 등의 화석 연료나 전기를 이용한 냉난방 시스템을 대체할 수 있는 새로운 대체 에너지에 대한 수요가 증가하고 있다. Therefore, in recent years, there is an increasing demand for new alternative energy that can replace the conventional heating / cooling system using fossil fuel or electricity such as petroleum or coal as well as energy saving.
즉, 이러한 대체 에너지로서, 최근에는 예를 들면, 태양열, 풍력, 파력, 지열 등의 자연 자원을 이용한 신재생 에너지에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. In other words, as such alternative energy, researches on new and renewable energy using natural resources such as solar heat, wind power, wave power, and geothermal, for example, have actively been actively conducted.
아울러, 태양열, 풍력, 파력, 지열 등의 자연 자원을 이용한 이러한 신재생 에너지들은, 자연 자원을 그대로 이용하므로 석탄이나 석유 또는 원자력 발전과 같이 공해물질이 발생하지 않는다는 장점도 있다. In addition, these renewable energies using natural resources such as solar heat, wind power, wave power, and geothermal power have the advantage of not producing pollutants such as coal, petroleum or nuclear power because they use natural resources as they are.
또한, 에너지 절약 차원에서 가장 효율적인 방안은 일반 가정이나 사무실 등에서 냉난방에 소비되는 에너지를 줄이는 것이며, 이를 위한 방안의 하나로, 최근에 건축되는 건물들에는, 기존의 전기나 석유 또는 가스를 이용한 냉난방 설비를 대신하여 땅 속의 지열을 이용하여 냉난방을 행하는 지중 열교환 시스템이 많이 적용되고 있다. In addition, the most efficient way to save energy is to reduce the energy consumed by heating and cooling in a home or office, and as one of the measures, recently installed buildings are equipped with heating and air- Instead, a geothermal heat exchange system that utilizes geothermal heat in the ground to heat and cool has been widely applied.
즉, 예를 들면, 아파트나 공동주택 단지, 학교, 병원, 숙박시설, 공공기관 및 대형 빌딩 등의 건축시에 상기한 바와 같은 지열을 이용한 냉난방 시스템을 구비함으로써, 전력 소비량과 에너지 소비를 크게 감소할 수 있다. That is, for example, in the construction of an apartment or a public housing complex, a school, a hospital, a lodging facility, a public institution and a large building, the above-mentioned geothermal heating and cooling system is provided, can do.
더 상세하게는, 이러한 지열을 이용한 냉난방 시스템은, 크게 나누어, 지중 열교환기, 히트펌프 및 실내 배관으로 구성되어, 여름에는 실내의 더운 열을 지반으로 보내고 지반을 통과한 차가운 바람이나 물을 이용하여 실내를 냉방하며, 겨울에는 실내의 차가운 공기를 지반으로 보내고 상대적으로 따뜻한 공기나 물로부터 열을 얻는 것으로, 연중 온도가 일정한 지하수, 지표수 등을 냉방시에는 히트싱크로, 난방시에는 히트소스로 이용하여 건축물의 냉난방을 동시에 가능하도록 하는 시스템이다. More specifically, the cooling / heating system using geothermal heat is roughly divided into an underground heat exchanger, a heat pump and an indoor piping. In summer, hot heat of the room is sent to the ground and the cold air or water passing through the ground is used In the winter, the cold air in the room is sent to the ground and the heat is obtained from the relatively warm air or water. By using ground water and surface water with constant temperature throughout the year as a heat sink for cooling and as a heat source for heating It is a system that enables air conditioning of buildings simultaneously.
여기서, 종래의 지중 열교환 장치는, 그 설치 형태에 따라 하나 또는 다수의 시추공에서 지하수를 순환시켜 열 교환하는 수직형 지중 열교환기와, 열교환기를 넓게 수평방향으로 매립하여 열교환시키는 수평형 지중 열교환기로 구분된다. Here, the conventional underground heat exchanging apparatus is divided into a vertical submerged heat exchanger in which groundwater is circulated in one or a plurality of boreholes according to its installation form, and a horizontal submerged heat exchanger in which a heat exchanger is horizontally buried widely .
즉, 도 1 및 도 2를 참조하면, 도 1은 종래의 수직형 지중열교환기의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 종래의 수평형 지중열교환기의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 1 and 2, the vertical submerged heat exchanger of FIG. 1 schematically shows the overall structure of a conventional vertical submerged heat exchanger, and FIG. 2 is a view schematically showing the overall structure of a conventional horizontal submerged submerged heat exchanger .
먼저, 종래의 수직형 지중 열교환기는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 지중열을 이용하기 위해 지열 히트펌프나 축열식 지열 히트펌프를 사용한 폐회로형 지중 열교환기 시스템으로 구성되는 것이 일반적이고, 이러한 축열식 지열 히트펌프는, 전체 부하 중 일부를 축열조가 담당함으로써 전체 히트펌프 용량을 감소하여 기존의 지열 히트펌프보다 초기 투자비가 적게 드는 장점이 있다. First, as shown in FIG. 1, a conventional vertical-type geothermal heat exchanger is generally constituted by a closed-loop type geothermal heat exchanger system using a geothermal heat pump or a regenerative geothermal heat pump for utilizing geothermal heat. The pump has the advantage of reducing the total heat pump capacity by taking charge of some of the total load by the heat storage tank, and thus lowering the initial investment cost than the existing geothermal heat pump.
그러나 상기한 바와 같은 폐회로형 지중 열교환기 시스템은, 대형 빌딩과 같이 냉난방 부하가 큰 건물의 경우에는 지중에 설치되는 폐회로형 지중 열교환기의 설치 심도나 천공수가 급격히 증가하여 초기비용이 매우 커지게 되며, 그에 대응하여 적절한 지중 열교환기의 설치 면적을 확보하기가 어렵다는 문제가 있고, 더하여, 가용면적에 의하여 축열조의 크기가 제한되거나 축열조 용량에 한계가 있다는 구조적인 문제점이 있다. However, in the case of a closed-loop type underground heat exchanger system as described above, in the case of a building having a large heating and cooling load such as a large building, the installation depth or drilling number of the closed-loop type underground heat exchanger installed in the ground rapidly increases, , There is a problem in that it is difficult to secure a proper installation area of the underground heat exchanger correspondingly, and further, there is a structural problem that the size of the heat storage tank is limited by the available area or the capacity of the heat storage tank is limited.
또한, 도 2에 나타낸 바와 같은 수평형 지중 열교환기는, 지중에 설치된 파이프 또는 코일 내부의 열 매체가 지중을 순환하면서 열교환된 후 건물 내부에 설치된 히트펌프를 통해 열교환함으로써 지중열을 건물의 냉난방 용도로 이용하도록 구성된다. In the horizontal underground heat exchanger as shown in Fig. 2, the heat medium in the pipe installed in the ground or the heat medium in the coil is heat-exchanged while circulating in the ground, and then heat-exchanged through the heat pump installed inside the building, .
이러한 구조의 수평형 지중열교환 장치는, 도 1의 수직형 지중 열교환 장치에 비하여 매립과 시공이 간편하여 일반 건물의 냉난방뿐만 아니라 온실 냉난방에도 많이 적용이 되고 있으나, 온실 부지의 지하에 지중 열교환기를 설치할 경우 지중 열교환기의 열교환에 의한 지반 내 온도 변화로 식생이 성장하기 위한 토양 내 적합한 온도와 습도를 유지하기가 어렵게 된다. 따라서 종래의 수평형 지중열교환 장치는, 일반적으로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 건물 외부의 별도의 부지에 설치되어야 하며, 그만큼 설치 면적을 많이 확보해야 하는 문제점이 있다. The horizontal floating type heat exchanger having such a structure is easier to be landfilled and installed than the vertical type submerged heat exchanger shown in FIG. 1, so that it is applied not only to the cooling and heating of a general building but also to the cooling and heating of a greenhouse. However, an underground heat exchanger It is difficult to maintain the proper temperature and humidity in the soil for vegetation growth due to the temperature change in the ground due to the heat exchange of the geothermal heat exchanger. Therefore, as shown in Fig. 2, the conventional horizontal type ground-based heat exchanger must be installed in a separate site outside the building, and the installation area must be secured accordingly.
또한, 상기한 바와 같은 종래의 지중 열교환 시스템의 문제를 해결하기 위한한 종래의 지중 열교환 시스템의 구체적인 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허 제10-1063182호(2011.09.01.)에 개시된 바와 같은 "능동식 수평형 지중열교환 장치"가 있다. In addition, as a specific example of a conventional underground heat exchange system for solving the problem of the conventional underground heat exchange system as described above, for example, as disclosed in Korean Patent No. 10-1063182 (September 1, 2011) There is an " active horizontal water heat exchanger ".
상기한 등록특허 제10-1063182호의 능동식 수평형 지중열교환 장치는, 온실 부지의 지하에 지중 열교환기를 설치할 경우 지중 열교환기의 열교환에 의한 지반 내 온도 변화로 식생이 성장하기 위한 토양내 적정 온도와 습도를 유지하기가 어려웠던 문제를 해결하기 위해, 열교환이 일어나는 지반 내 온도를 빠른 시간에 능동적으로 회복시켜 줄 수 있고 습도조절이 가능한 수평형 지중 열교환 장치를 제공하고자 하는 것이다. In the active horizontal-type ground-based heat exchanger of the above-mentioned Japanese Patent No. 10-1063182, when an underground heat exchanger is installed under the greenhouse site, the temperature in the ground due to the heat exchange of the underground heat exchanger, In order to solve the problem that it is difficult to maintain the humidity, it is intended to provide a horizontal type groundwater heat exchanger capable of actively restoring the temperature in the ground where heat exchange occurs and quickly adjusting the humidity.
그러나 상기한 등록특허 제10-1063182호의 능동식 수평형 지중열교환 장치는 온실 부지의 지하에 설치되는 지중 열교환기에 관한 기술내용을 제시하고 있을 뿐, 아파트와 같은 일반 주택이나 상업용 건물에 적합한 지열 냉난방 시스템의 시공방법에 대하여는 고려된 바 없었다. However, the active horizontal-type ground-based heat exchanger of the above-mentioned Japanese Patent No. 10-1063182 only discloses the technical content of the underground heat exchanger installed in the underground of the greenhouse site, and is suitable for a general- No consideration has been given to the construction method of the concrete.
또한, 종래의 지중 열교환기에 대한 다른 예로서, 한국 공개특허공보 제10-2011-0108819호(2011.10.06.)에 제시된 바와 같은 "지열 열교환 장치 및 지열교환기 시공방법"이 있다. As another example of a conventional underground heat exchanger, there is a "geothermal heat exchanger and a geothermal heat exchanger construction method" as disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0108819 (October 10, 2011).
상기한 공개특허공보 제10-2011-0108819호의 지열 열교환 장치는, 수직방향으로 복수의 단으로 층을 형성하는 열교환 지관을 구성하고, 이 열교환 지관을 지면에 대하여 수직의 저심도로 파낸 복수의 골에 일대일로 대응하여 매립함으로써, 넓은 부지가 아닌 좁은 부지에서도 수평형 지열 열교환기를 시공할 수 있고, 수평형 지열 열교환기의 시공을 간소화할 수 있으며, 또한, 복수의 열교환 지관을 유출관과 유입관에 병렬 연결하고 각 열교환 지관마다 지관 밸브를 설치함으로써 복수의 열교환 지관의 운영 및 유지 보수를 편리하고도 효율적으로 수행할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 지열 열교환 장치 및 지열교환기 시공방법에 관한 것이다. The geothermal heat exchanger of the aforementioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2011-0108819 comprises a heat exchange branch pipe which forms a plurality of layers in a vertical direction, and the heat exchange branch pipe is divided into a plurality of grooves It is possible to construct a horizontal geothermal heat exchanger even in a narrow site rather than a wide site and to simplify the construction of the horizontal geothermal heat exchanger and to simplify the construction of the horizontal geothermal heat exchanger by arranging a plurality of heat exchange branch tubes in the outflow pipe and the inflow pipe The present invention relates to a geothermal heat exchanger and a method for constructing a geothermal heat exchanger, wherein the geothermal heat exchanger and the geothermal heat exchanger are constructed so that operation and maintenance of a plurality of heat exchange branch tubes can be conveniently and efficiently performed by providing branch pipes for each heat exchange branch pipe.
그러나 상기한 공개특허공보 제10-2011-0108819호의 지열 열교환 장치도, 종래의 다른 방법들과 마찬가지로 건축물 외부에 별도의 공간을 마련하고, 굴착을 통해 열교환기를 매설해야 하는 문제점이 있다. However, the geothermal heat exchanger disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2011-0108819 has a problem that a separate space is provided outside the building and a heat exchanger is buried through excavation as in other conventional methods.
즉, 상기한 바와 같이 종래의 지열을 이용한 냉난방 시스템들은, 지중 열교환 시스템을 매설하기 위한 별도의 부지가 필요하고, 또한, 지중 열교환 시스템이 매설을 위해 굴착 및 매립 등의 여러 단계의 작업이 요구되어 시공이 용이하지 못할 뿐만 아니라, 그만큼 시공비용도 많이 드는 문제점이 있다. That is, as described above, the conventional geothermal heating and cooling systems require separate sites for installing the underground heat exchange system, and various operations such as excavation and landfilling are required for burial of the underground heat exchange system Not only the construction is not easy, but also the construction cost is high.
따라서 상기한 바와 같은 종래의 지중 열교환기의 시공방법들의 문제점을 해결하여, 지중 열교환시스템을 별도의 부지에 매립할 필요 없이 보다 용이하게 지중 열교환 시스템을 설치할 수 있는 새로운 시공방법을 제시하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 시공방법은 제공되지 못하고 있는 실정이다. Therefore, it is desirable to solve the problems of the conventional construction methods of the underground heat exchanger as described above, and to suggest a new construction method in which the underground heat exchange system can be installed more easily without having to fill the underground heat exchange system in a separate site However, the construction method satisfying all of such requirements has not yet been provided.
따라서 본 발명의 목적은, 지중 열교환기를 설치하기 위하여 별도의 부지를 마련해야 했던 종래의 지중 열교환 시스템 시공방법의 문제점을 해결하여, 아파트나 상업용 건물의 지하 구조물의 바닥공간을 이용하여 지중 열교환 시스템을 설치함으로써, 지중 열교환 시스템을 설치하기 위한 별도의 부지를 마련할 필요가 없는 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법을 제공하고자 하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to solve the problems of a conventional underground heat exchange system construction method which requires a separate site for installing an underground heat exchanger and to install an underground heat exchange system using floor space of an underground structure of an apartment or a commercial building To provide a method of constructing an underground heat exchange system using a floor space of an underground structure, in which it is not necessary to provide a separate site for installing an underground heat exchange system.
또한 본 발명의 다른 목적은, 지중 열교환기의 설치를 위하여는 굴착 및 매립과 같은 복잡한 과정이 요구되어 설치비용이 증가되었던 종래의 지중 열교환 시스템의 문제점을 해결하여, 아파트나 상업용 건물의 지하 구조물의 바닥공간을 이루는 기초 슬라브 내에 수평형 지중 열교환기를 매립하여 형성함으로써, 상기한 바와 같이 지중 열교환 시스템을 설치하기 위한 별도의 부지를 마련할 필요가 없는 동시에, 지중 열교환 시스템을 위한 별도의 굴착과 매립 과정이 필요 없이 지중 열교환 시스템을 용이하게 설치할 수 있도록 하여 시공 비용을 감소할 수 있는 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법을 제공하고자 하는 것이다. Another object of the present invention is to solve the problems of the conventional underground heat exchange system in which a complicated process such as excavation and landfilling is required for installation of an underground heat exchanger, It is not necessary to provide a separate site for installing the underground heat exchange system as described above, and it is also possible to provide a separate excavation and landfill process for the underground heat exchange system, The present invention is to provide a method of constructing an underground heat exchange system using a floor space of an underground structure which can reduce installation cost by allowing an underground heat exchange system to be easily installed.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법에 있어서, 상기 지하구조물의 바닥공간을 형성하기 위한 기초면을 형성하는 단계; 상기 기초면에 일정 간격으로 지지대를 설치하는 단계; 상기 지지대를 이용하여 지중 열교환기를 구성하기 위한 파이프를 설치하는 단계; 상기 파이프가 설치된 상기 기초면 상에 철근을 망 형태로 설치하는 단계; 및 상기 파이프 및 상기 철근이 설치된 상기 기초면 위에 콘크리트를 타설하여 지중 열교환기가 매립된 기초 슬라브를 형성하는 단계를 포함하여 구성되고, 상기 파이프를 설치하는 단계는, 상기 지지대를 축으로 하여 지그재그 형태로 감아 나가면서 상기 파이프를 설치함으로써, 상기 파이프와 상기 지지대 사이에 별도의 결합구나 고정장치를 사용할 필요 없이 상기 파이프를 설치 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법이 제공된다. In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a method of installing an underground heat exchange system using a floor space of an underground structure, the method comprising: forming a base surface for forming a bottom space of the underground structure; Installing a support on the base surface at regular intervals; Installing a pipe for constructing an underground heat exchanger using the support; Installing a reinforcing bar in a net shape on the base surface on which the pipe is installed; And forming a foundation slab in which an underground heat exchanger is embedded by placing concrete on the base surface provided with the pipe and the reinforcing bars, wherein the step of installing the pipe comprises the steps of: And the pipe is installed while being rolled up so that the pipe can be installed without using a separate coupling or fixing device between the pipe and the support. Method is provided.
여기서, 상기 지지대를 설치하는 단계에서, 상기 지지대는, 상기 기초 슬라브를 형성하는 단계에서 콘크리트 타설시 표면에 돌출되지 않는 길이로 설치되며, 상기 파이프 양끝 부분의 지지대는, 상기 기초 슬라브를 형성하는 단계에서 콘크리트 타설 후에도 일정 길이로 돌출되도록 나머지 지지대들보다 길게 설치되는 것을 특징으로 한다. Here, in the step of installing the support, the support is installed in a length that does not protrude from the surface when the concrete is laid in the step of forming the foundation slab, and the supports at the both ends of the pipe are formed in the step of forming the foundation slab And is longer than the remaining support rods so as to be protruded by a predetermined length even after concrete pouring.
또한, 상기 파이프를 설치하는 단계는, 상기 콘크리트 타설 후에 상기 콘크리트 밖으로 돌출되도록 길게 형성된 상기 지지대에 상기 파이프 양끝 부분을 고정하여, 상기 파이프의 양끝 부분이 콘크리트 밖으로 노출되도록 설치하는 것을 특징으로 한다. In addition, the step of installing the pipe may include securing the both ends of the pipe to the support member, which is formed so as to protrude out of the concrete after the concrete is poured, so that both ends of the pipe are exposed to the outside of the concrete.
아울러, 상기 방법은, 상기 기초 슬라브를 형성하는 단계에서 상기 콘크리트를 타설하여 상기 기초 슬라브를 형성한 후, 연결 소켓을 이용하여 상기 콘크리트 밖으로 노출된 상기 파이프의 양끝 부분과 지상에 설치된 히트펌프를 연결하는 단계를 더 포함하도록 구성된 것을 특징으로 한다. In addition, the method may further include, after forming the base slab by pouring the concrete in the step of forming the base slab, connecting both ends of the pipe exposed to the outside of the concrete using a connection socket and a heat pump installed on the ground The method comprising the steps of:
더욱이, 상기 파이프를 설치하는 단계는, 상기 지지대와 접하는 부분 및 상기 파이프의 파손 위험이 우려되는 부분에 상기 파이프의 파손을 방지하기 위한 보호관을 설치하는 단계를 더 포함하도록 구성된 것을 특징으로 한다. In addition, the step of installing the pipe may further include a step of providing a protective pipe for preventing breakage of the pipe at a portion in contact with the support and a risk of damage to the pipe.
또한, 상기 파이프를 설치하는 단계는, 고밀도 폴리에틸렌(High-density polyethylene, HDPE) 재질로 이루어진 파이프를 U자 형태로 절곡하여 상기 파이프를 설치하는 것을 특징으로 한다. In addition, the step of installing the pipe is characterized in that a pipe made of high-density polyethylene (HDPE) is bent in a U-shape to install the pipe.
아울러, 본 발명에 따르면, 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템에 있어서, 상기 지하구조물의 바닥공간을 형성하는 기초슬라브와 일체로 형성되는 지중 열교환기; 상기 지중 열교환기로부터의 지열을 이용하여 냉난방을 행하는 히트펌프부 및 상기 히트펌프부로부터의 냉난방을 실내에 전달하는 순환펌프부를 포함하여 구성되고, 상기 지중 열교환기는, 상기에 기재된 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법을 이용하여 설치되는 것을 특징으로 하는 지중 열교환 시스템이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided an underground heat exchange system using a floor space of an underground structure, comprising: an underground heat exchanger formed integrally with a base slab forming a bottom space of the underground structure; And a circulation pump unit for transferring cooling and heating from the heat pump unit to the room, wherein the underground heat exchanger includes a floor space of the underground structure described above, The underground heat exchange system is installed using the method of constructing the underground heat exchange system using the underground heat exchange system.
상기한 바와 같이, 본 발명은, 아파트나 상업용 건물의 지하 구조물의 바닥공간을 이루는 기초 슬라브 내에 수평형 지중 열교환 시스템을 매립하는 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법을 제공함으로써, 별도의 지중 열교환 시스템을 설치하기 위한 별도의 부지를 마련할 필요가 없는 이점이 있다. As described above, the present invention provides a method of constructing an underground heat exchange system using a floor space of an underground structure for embedding a horizontal ground heat exchange system in a foundation slab constituting a floor space of an underground structure of an apartment or a commercial building, There is no need to provide a separate site for the installation of the underground heat exchange system.
또한, 본 발명은, 아파트나 상업용 건물의 지하 구조물의 바닥공간을 이루는 기초 슬라브 내에 수평형 지중 열교환 시스템을 매립하는 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법을 제공함으로써, 지중 열교환 시스템을 설치하기 위한 별도의 부지를 마련할 필요가 없는 동시에, 지중 열교환 시스템을 위한 별도의 굴착과 매립 과정이 필요 없이 지중 열교환 시스템을 용이하게 설치할 수 있으므로, 시공 비용을 줄일 수 있고, 나아가 건물 전체의 건축비용을 감소시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention provides a method for installing an underground heat exchange system using a floor space of an underground structure for embedding a horizontal ground heat exchange system in a foundation slab constituting a floor space of an underground structure of an apartment or a commercial building, It is not necessary to provide a separate site for installation and it is possible to easily install the underground heat exchange system without the need for a separate excavation and burial process for the underground heat exchange system. Therefore, the construction cost can be reduced, There is an effect that the cost can be reduced.
도 1은 종래의 수직형 지중 열교환기의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 수평형 지중 열교환기의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 플로우차트이다.
도 5는 도 4에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 4에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 파이프의 끝 부분을 콘크리트 밖으로 노출되도록 하고 연결소켓을 이용하여 파이프와 히트펌프를 연결한 모습을 나타내는 도면이다.
도 9는 파이프의 파손을 방지하기 위한 보호관이 설치된 모습을 나타내는 도면이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a general configuration of a conventional vertical earth heat exchanger. FIG.
2 is a view schematically showing the overall structure of a conventional horizontal groundwater heat exchanger.
3 is a diagram schematically showing the overall configuration of an underground heat exchange system using a floor space of an underground structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart schematically showing the overall construction of a construction method of an underground heat exchange system using a floor space of an underground structure according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining a construction method of an underground heat exchange system using a floor space of an underground structure according to an embodiment of the present invention shown in FIG.
6 is a view for explaining a construction method of an underground heat exchange system using a floor space of an underground structure according to an embodiment of the present invention shown in FIG.
FIG. 7 is a view for explaining a construction method of an underground heat exchange system using a floor space of an underground structure according to an embodiment of the present invention shown in FIG.
8 is a view showing a state where a pipe end is exposed to the outside of concrete and a pipe and a heat pump are connected using a connection socket.
9 is a view showing a state in which a protective pipe for preventing breakage of the pipe is installed.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method of constructing an underground heat exchange system using a floor space of an underground structure according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다. Hereinafter, it is to be noted that the following description is only an embodiment for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to the contents of the embodiments described below.
즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 지중 열교환기를 설치하기 위하여 별도의 부지를 마련해야 했던 종래의 지중 열교환 시스템 시공방법의 문제점을 해결하기 위하여, 아파트나 상업용 건물의 지하 구조물의 바닥공간을 이용하여 지중 열교환 시스템을 설치함으로써, 지중 열교환 시스템을 설치하기 위한 별도의 부지를 마련할 필요가 없는 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법에 관한 것이다. That is, in order to solve the problem of the conventional underground heat exchange system construction method in which a separate site has to be provided for installing the underground heat exchanger, the present invention uses a floor space of an underground structure of an apartment or a commercial building The present invention relates to a method of constructing an underground heat exchange system using a floor space of an underground structure, in which an underground heat exchange system is installed so that a separate site for installing an underground heat exchange system is not required.
또한 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 지중 열교환기의 설치를 위하여는 굴착 및 매립과 같은 복잡한 과정이 요구되어 설치비용이 증가되었던 종래의 지중 열교환 시스템의 문제점을 해결하기 위해, 아파트나 상업용 건물의 지하 구조물의 바닥공간을 이루는 기초 슬라브 내에 수평형 지중 열교환기를 매립하여 형성함으로써, 상기한 바와 같이 지중 열교환 시스템을 설치하기 위한 별도의 부지를 마련할 필요가 없는 동시에, 지중 열교환 시스템을 위한 별도의 굴착과 매립 과정이 필요 없이 지중 열교환 시스템을 용이하게 설치할 수 있도록 하여 시공 비용을 감소할 수 있는 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법에 관한 것이다. Further, in order to solve the problems of the conventional underground heat exchange system, in which a complicated process such as excavation and landfilling is required for installation of the underground heat exchanger and the installation cost is increased as described later, It is not necessary to provide a separate site for installing the underground heat exchange system as described above, and it is also possible to provide a separate excavation for the underground heat exchange system, And a method of constructing an underground heat exchange system using a floor space of an underground structure that can reduce the construction cost by facilitating the installation of the underground heat exchange system without the burial process.
계속해서, 첨부된 도면을 참조하여, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다. Next, with reference to the accompanying drawings, a concrete embodiment of a construction method of an underground heat exchange system using the floor space of an underground structure according to the present invention as described above will be described.
먼저, 도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. Referring to FIG. 3, FIG. 3 is a view schematically showing the overall configuration of an underground heat exchange system using a floor space of an underground structure according to an embodiment of the present invention.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템(30)은, 지하에 설치되는 수평형 열교환기로 구성되는 지중 열교환기(31), 지중 열교환기(31)로부터의 지열을 이용하여 냉난방을 행하는 히트펌프부(32) 및 히트펌프부(32)로부터의 냉난방을 실내에 전달하는 순환펌프부(33)를 포함하여 구성된다. 3, the underground
여기서, 상기한 히트펌프(32) 및 순환펌프부(33)는 지상에 설치되며, 지중 열교환기(31)는 해당 건축물의 지하주차장과 같은 지하 구조물 공사시 바닥면을 이루는 기초슬라브 내에 매립되어 기초슬라브와 함께 형성된다. Here, the
계속해서, 도 4를 참조하여, 상기한 바와 같은 기초슬라브 내에 매립되는 지중 열교환기(31)의 구체적인 시공방법에 대하여 설명한다. Next, with reference to Fig. 4, a concrete construction method of the
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 플로우차트이다. FIG. 4 is a flowchart schematically showing the overall construction of a construction method of an underground heat exchange system using a floor space of an underground structure according to an embodiment of the present invention.
도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법은, 먼저, 시멘트와 자갈을 섞어 기초면을 형성하고(단계 S41), 기초면에 일정 간격으로 지지대를 설치하며(단계 S42), 상기 지지대를 지그재그 형태로 감듯이 하여 파이프를 설치한 다음(단계 S43), 철근을 망 형태로 설치하고(단계 S44), 그 위에 콘크리트를 타설하여 지중 열교환기가 매립된 기초 슬라브를 형성한다(단계 S45). As shown in FIG. 4, in the method for constructing the underground heat exchange system using the floor space of the underground structure according to the embodiment of the present invention, first, the base surface is formed by mixing cement and gravel (Step S41) (Step S42). The reinforcing bars are installed in a net shape (step S44), and concrete is placed thereon to perform the underground heat exchange Thereby forming a base slab in which a base is buried (step S45).
더 상세하게는, 도 5 내지 도 7을 참조하면, 도 5 내지 도 7은 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법을 설명하기 위한 도면이다. 5 to 7 are views for explaining a construction method of an underground heat exchange system using the floor space of an underground structure according to an embodiment of the present invention as described above .
즉, 본 발명의 실시예에 따른 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 먼저, 기초면(51)을 형성한 후, 기초면(51) 상에 파이프(52)가 설치될 길을 만들기 위해 일정 간격으로 복수의 지지대(53)를 설치한 다음, 각각의 지지대(53)를 지그재그 형태로 감아나가면서 파이프(52)를 설치한다. That is, as shown in FIG. 5, the method for constructing the underground heat exchange system using the floor space of the underground structure according to the embodiment of the present invention is characterized in that after the
다음으로, 상기한 바와 같이 하여 기초면(51)에 파이프(52)를 설치한 후, 도 6에 나타낸 바와 같이, 가로 및 세로로 교차되도록 일정 간격으로 철근(61)을 설치한다. Next, after the
그 후, 도 7에 나타낸 바와 같이, 파이프(52) 및 철근(61)이 설치된 기초면(51)에 콘크리트를 타설하여, 지중 열교환기가 매립된 기초 슬라브(71)를 일체로 형성한다. Thereafter, as shown in Fig. 7, concrete is laid on the
여기서, 상기한 파이프(52)는, 예를 들면, 고밀도 폴리에틸렌(High-density polyethylene, HDPE) 재질로 이루어진 파이프를 U자 형태로 절곡하여 사용할 수 있다. Here, the
또한, 상기한 지지대(53)는, 바람직하게는, 차후 콘크리트 타설시 표면에 돌출되지 않을 정도의 길이로 설치하며, 이때, 히트펌프부(32)와 연결되기 위한 파이프(52) 양끝 부분의 지지대(53')는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 콘크리트 타설 후에도 일정 길이로 돌출되도록 나머지 지지대들보다 좀 더 길게 설치하여 파이프(52)의 양끝 부위를 콘크리트 밖으로 돌출되는 지지대(53')에 고정한다. The
더 상세하게는, 도 8을 참조하면, 도 8은 파이프의 끝 부분을 콘크리트 밖으로 노출되도록 하고 연결소켓을 이용하여 파이프와 히트펌프를 연결한 모습을 나타내는 도면이다. More specifically, referring to FIG. 8, FIG. 8 is a view showing a pipe and a heat pump connected to each other by exposing the end portion of the pipe to the outside of the concrete and connecting sockets.
즉, 도 8에 나타낸 바와 같이, 파이프(52) 양끝의 일정 부분이 콘크리트 밖으로 노출되도록 하고, 연결소켓(81) 등을 이용하여 파이프(52)와 히트펌프(32)를 연결하도록 한다. 8, a predetermined portion of both ends of the
따라서 상기한 파이프(52) 및 지지대(53')의 돌출부위는, 과도하게 길게 돌출될 필요 없이 연결소켓(81)을 연결할 수 있을 정도로만 돌출되면 충분하다. Therefore, it is sufficient that the protruding portions of the
더욱이, 상기한 바와 같이 파이프(53)와 지지대 사이에는 별도의 결합구나 고정장치가 필요 없으나, 예를 들면, 상기 지지대(53)와 접하는 부분 및 파이프(52)가 구부러지는 부분 등과 같이, 파이프(52)의 파손 위험이 우려되는 부분에는, 도 9에 나타낸 바와 같이 보호관(91)을 이용하여 파이프의 파손을 방지하도록 구성될 수 있다. Further, as described above, there is no need for a separate coupling or fixing device between the
즉, 도 9를 참조하면, 도 9는 상기한 바와 같이 파이프(52)의 파손을 방지하기 위한 보호관(81)이 설치된 모습을 나타내는 도면이다. Referring to FIG. 9, FIG. 9 is a view showing a state in which a
도 9에 나타낸 바와 같이, 지지대(53)와 접하는 부분이나 파이프(52)가 구부러지는 부분 등과 같이, 파이프(52)의 파손 위험이 우려되는 부분에 보호관을 덧씌움으로써, 휘어짐이나 꺾임 또는 외부의 물리적 충격으로 인한 파이프(52)의 파손을 방지하고 수명을 연장시킬 수 있다. As shown in Fig. 9, by covering the portion where the
따라서 상기한 바와 같은 과정을 통하여 본 발명에 따른 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법을 구현할 수 있으며, 그것에 의해, 별도의 고정구나 조립 작업 등이 필요 없이, 지지대(53)에 지그재그 형태로 파이프(52)를 감는 간단한 작업만으로 지중 열교환기를 설치할 수 있다. Therefore, the method of constructing the underground heat exchange system using the floor space of the underground structure according to the present invention can be implemented through the above-described process, The ground heat exchanger can be installed simply by winding the
아울러, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 아파트나 상업용 건물의 지하 구조물의 바닥공간을 이루는 기초 슬라브 내에 수평형 지중 열교환 시스템을 매립하는 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법이 제공됨으로써, 지중 열교환 시스템을 설치하기 위한 별도의 부지를 마련해야 했던 종래의 지중 열교환 시스템 시공방법의 문제점을 해결할 수 있다. In addition, according to the present invention, as described above, there is provided a construction method of an underground heat exchange system using a floor space of an underground structure in which a horizontal ground heat exchange system is embedded in a foundation slab constituting a floor space of an underground structure of an apartment or a commercial building , It is possible to solve the problem of the conventional underground heat exchange system construction method in which a separate site for installing the underground heat exchange system has to be provided.
더욱이, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 아파트나 상업용 건물의 지하 구조물의 바닥공간을 이루는 기초 슬라브 내에 수평형 지중 열교환 시스템을 매립하는 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법이 제공됨으로써, 지중 열교환 시스템을 설치하기 위한 별도의 부지를 마련할 필요가 없는 동시에, 종래와 같이 지중 열교환 시스템을 위한 별도의 굴착과 매립 과정이 필요 없이 지중 열교환 시스템을 용이하게 설치할 수 있으므로, 건축물의 시공 비용을 감소할 수 있다. Further, according to the present invention, as described above, there is provided a method of constructing an underground heat exchange system using a floor space of an underground structure for embedding a horizontal earth-based heat exchange system in a foundation slab constituting a floor space of an underground structure of an apartment or a commercial building It is not necessary to provide a separate site for installing the underground heat exchange system and it is possible to easily install the underground heat exchange system without the need for a separate excavation and burial process for the underground heat exchange system as in the prior art, Can be reduced.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes, modifications, combinations, and substitutions may be made without departing from the scope of the present invention as set forth in the following claims. I will.
30. 지중 열교환 시스템 31. 지중 열교환기
32. 히트펌프부 33. 순환펌프부
51. 기초면 52. 파이프
53. 지지대 61. 철근
71. 기초 슬라브 81. 연결소켓
91. 보호관 30. Underground
32.
51.
53. Supports 61. Reinforcement
71.
91. Protector
Claims (7)
상기 지하구조물의 바닥공간을 형성하기 위한 기초면을 형성하는 단계;
상기 기초면에 일정 간격으로 지지대를 설치하는 단계;
상기 지지대를 이용하여 지중 열교환기를 구성하기 위한 파이프를 설치하는 단계;
상기 파이프가 설치된 상기 기초면 상에 철근을 망 형태로 설치하는 단계; 및
상기 파이프 및 상기 철근이 설치된 상기 기초면 위에 콘크리트를 타설하여 지중 열교환기가 매립된 기초 슬라브를 형성하는 단계를 포함하여 구성되고,
상기 파이프를 설치하는 단계는,
상기 지지대를 축으로 하여 지그재그 형태로 감아 나가면서 상기 파이프를 설치함으로써, 상기 파이프와 상기 지지대 사이에 별도의 결합구나 고정장치를 사용할 필요 없이 상기 파이프를 설치 가능하도록 구성되며,
상기 지지대를 설치하는 단계에서,
상기 지지대는, 상기 기초 슬라브를 형성하는 단계에서 콘크리트 타설시 표면에 돌출되지 않는 길이로 설치되고,
상기 파이프 양끝 부분의 지지대는, 상기 기초 슬라브를 형성하는 단계에서 콘크리트 타설 후에도 일정 길이로 돌출되도록 나머지 지지대들보다 길게 설치되는 것을 특징으로 하는 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법. A method of constructing an underground heat exchange system using a floor space of an underground structure,
Forming a base surface for forming a bottom space of the underground structure;
Installing a support on the base surface at regular intervals;
Installing a pipe for constructing an underground heat exchanger using the support;
Installing a reinforcing bar in a net shape on the base surface on which the pipe is installed; And
And forming a foundation slab in which an underground heat exchanger is embedded by placing concrete on the foundation surface provided with the pipe and the reinforcing bars,
The step of installing the pipe includes:
The pipe is installed while being wound in a zigzag fashion about the support base so that the pipe can be installed without using a separate coupling or fixing device between the pipe and the support,
In the step of installing the support,
Wherein the supporting frame is installed to a length that does not protrude from the surface when the concrete is laid in the step of forming the foundation slab,
Wherein the supports at both ends of the pipe are installed longer than the remaining supports so as to protrude by a predetermined length even after concrete is laid in the step of forming the foundation slab.
상기 파이프를 설치하는 단계는,
상기 콘크리트 타설 후에 상기 콘크리트 밖으로 돌출되도록 길게 형성된 상기 지지대에 상기 파이프 양끝 부분을 고정하여, 상기 파이프의 양끝 부분이 콘크리트 밖으로 노출되도록 설치하는 것을 특징으로 하는 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법. The method according to claim 1,
The step of installing the pipe includes:
Wherein the ends of the pipe are fixed to the supporting base formed to be protruded out of the concrete after the concrete is poured out so that both ends of the pipe are exposed to the outside of the concrete. Way.
상기 기초 슬라브를 형성하는 단계에서 상기 콘크리트를 타설하여 상기 기초 슬라브를 형성한 후, 연결 소켓을 이용하여 상기 콘크리트 밖으로 노출된 상기 파이프의 양끝 부분과 지상에 설치된 히트펌프를 연결하는 단계를 더 포함하도록 구성된 것을 특징으로 하는 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법. The method of claim 3,
The step of forming the foundation slab includes forming the foundation slab in the step of forming the foundation slab and then connecting both ends of the pipe exposed to the outside of the concrete using a connection socket to a heat pump installed on the ground Wherein the bottom space of the underground structure is used as an underground heat exchange system.
상기 파이프를 설치하는 단계는,
상기 지지대와 접하는 부분 및 상기 파이프의 파손 위험이 우려되는 부분에 상기 파이프의 파손을 방지하기 위한 보호관을 설치하는 단계를 더 포함하도록 구성된 것을 특징으로 하는 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법. 5. The method of claim 4,
The step of installing the pipe includes:
The method of claim 1, further comprising the step of installing a protective pipe at a portion where the pipe is in contact with the support and a risk of damage to the pipe, to prevent breakage of the pipe. Way.
상기 파이프를 설치하는 단계는,
고밀도 폴리에틸렌(High-density polyethylene, HDPE) 재질로 이루어진 파이프를 U자 형태로 절곡하여 상기 파이프를 설치하는 것을 특징으로 하는 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법. 6. The method of claim 5,
The step of installing the pipe includes:
Wherein a pipe made of high-density polyethylene (HDPE) is bent in a U-shape so as to install the pipe, and a method of constructing the underground heat exchange system using the floor space of the underground structure.
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