KR101488416B1 - Facilities utilizing new and renewable sources of geothermal cooling and heating systems in combination with snowmelt road - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 신재생 지열원을 활용한 시설물의 냉,난방과 도로 융설 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외기온도(T)와 외기습도(H)를 측정하여 변환기에서 빙점 이하를 계산하거나, 외부에 설치된 스노우센서에서 융설 순환펌프의 기동신호를 출력하여 블랙아이스에 대한 재해부터 자동 대응하고 인근 주변 시설물의 냉,난방과 융합키는 신재생 지열원을 활용한 시설물의 냉,난방과 도로 융설 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a cooling, heating and snow melting system of a facility utilizing a new geothermal heat source, and more particularly, to a system for measuring the outside temperature (T) and the outdoor humidity (H) The snow signal from the snow sensor automatically outputs the start signal of the snow melting circulation pump and automatically responds to the disaster of the black ice. The cooling, heating and convergence of the nearby facilities are performed by the cooling, heating and snow melting system .
일반적으로 겨울철 강설시 많은 눈이 노로나 보도에 적설되며 결빙된 노면의 경우 차량의 정체현상이 발생하고, 노면의 미끄럼으로 인해 정상적인 노면에 비해 약 4배 이상의 교통사고가 발생하는데, 이를 해결하기 위해 염화칼슘 등의 제설제를 살포하여 노면의 미끄럼을 방지하고 있다. In general, when snow falls in winter, many snow falls on the road or snow. In the case of frozen roads, the traffic congestion occurs, and the road slip causes about four times more traffic accidents than normal roads. It is spraying snow remover such as calcium chloride to prevent road surface slip.
하지만 미끄럼 방지를 위해 노면에 제설제를 살포할 경우, 이를 위한 인력 및 장비 동원 등의 유지관리 비용 증가와 제설제가 노면의 균열로 침투하여 토지를 오염시키는 환경오염의 문제, 부식에 의한 도로의 내구성 약화 및 차량의 부식 등을 초래하고 있다.However, in case of spraying snowmelt on the road surface for slip prevention, there is an increase in the maintenance cost of manpower and equipment mobilization for this purpose, problems of environmental pollution that pollute the land by penetrating cracks of road surface, Weakening and corrosion of vehicles.
특히, 도로의 급경사 구간, 고가교(高架橋) 램프, 경사가 심한 산악지역 도로, 터널의 진출부 및 주차장 램프 등은 도로 특성상 근본적인 제설 방법이 부재하여 노면의 결빙으로 인한 교통사고 등의 문제가 심각한 실정이다. 따라서 보행자 및 차량의 안전을 확보하기 위한 새롭고 친환경적인 수단으로 노면의 동결을 방지하는 제설방법 절실한 실정이다.Particularly, there is a serious problem of traffic accidents due to the freezing of roads due to lack of fundamental snow removal methods due to the characteristics of roads, such as steep sections of roads, elevated bridge lamps, high mountain roads, to be. Therefore, there is a need for a snow removal method that prevents the freezing of the road surface as a new and environmentally friendly means to secure the safety of pedestrians and vehicles.
종래의 노면 융설 기술은, 노면 내에 전기열선 및 지열에너지를 이용한 융설코일을 설치한 것이다. Conventional road snow melting techniques have been provided with snow melting coils using electric heat and geothermal energy in the road surface.
이와 같이 전기열선을 이용하여 노면 결빙을 방지하기 위한 실례로서, 공개특허 제2000-30642호에 노면 결빙 방지시스템 및 그 시공방법이 개시되어 있다. 이 노면결빙 방지시스템은 열선이 내장된 내부 발열체 및 외부 발열체와, 연결선에 의해 이들 내부 및 외부 발열체에 연결되고 도로의 환경을 감지하여 중앙컴퓨터로 전달하는 인공지능센서, 중앙컴퓨터의 지시에 의해 상기 열선을 자동조절하는 중앙 전압조절기로 구성되어 있는데, 이러한 열선 방식은 설치비용 및 유지관리 비용이 많이 소요되고, 전력소모가 많으며, 전기열선의 절연저항 저하의 문제로 누전 및 손상, 열화, 짧은 수명 등의 심각한 문제가 있다.As an example for preventing the freezing of the road surface by using the electric hot wire, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2000-30642 discloses a system for preventing freezing of the road surface and a construction method thereof. The system for preventing freezing of the road surface includes an internal heating element and an external heating element with a heating wire and an artificial intelligence sensor connected to the internal and external heating elements by a connection line, And a central voltage regulator that automatically adjusts the heat line. Such a hot line method requires a lot of installation and maintenance costs, consumes a large amount of electric power, has a problem of lowering the insulation resistance of the electric hot wire, There are serious problems such as.
지열에너지를 이용해 도로에 쌓인 눈을 녹이거나 노면의 결빙을 방지하는 또 다른 기술로는, 특허등록 제10-0394555호의 지열을 이용한 노면 결빙 방지장치가 있는데, 도로의 지층에 수직으로 매설되고, 그 내부에 열전달 매체가 유동하는 중공부가 형성된 본체와, 상기 중공부를 통해 지열에 의해 가열된 열전달 매체가 유입되어 방열되는 방열부가 구비되며, 콘크리트 및 아스팔트 포장층의 하방에 수평으로 배치되는 다수의 방열핀으로 이루어진 것을 특징으로 하는데, 상기 방식도 지열을 이용하므로 열선 방식에 비해 구조가 간단하고 시공 및 유지보수 비용이 저렴하여 경제적이나, 도로에 쌓인 눈이나 노면 결빙을 빠른시간 내에 녹여서 제거하는데 충분한 열을 전달하기 어려운 문제가 있다.Another technique for dissolving snow accumulated on the road using geothermal energy or preventing freezing of the road surface is disclosed in Japanese Patent No. 10-0394555, which is a device for preventing freezing of the road using geothermal heat, A plurality of heat dissipation fins disposed horizontally below the concrete and asphalt pavement layers, the heat dissipation fins having a hollow portion through which the heat transfer medium flows, This method is also economical because it is simple in construction compared with the hot-wire method and construction and maintenance cost is lower than that of the hot-wire method, and sufficiently dissipates heat to melt and dissolve frozen snow or road surface ice accumulated in the road in a short time. There is a difficult problem.
한편, 종래의 융설 시스템을 전력을 이용하여 전열선을 도로에 매설시키는 방법으로 기능상 융설에 적합하거나 전열선 피복재와 도포 포장 재질(아스콘, 콘크리트 등)과의 부조화로 약 2∼3년이면 전력소비가 급격히 증가하거나 융설 효과가 현저히 저하되는 문제점이 있다.On the other hand, in the conventional snow melting system, electric heating lines are buried on the road using electric power. As a result, it is suitable for snow melting or function inconsistency between heating wire covering material and coating material (ascon, concrete, etc.) There is a problem that the snowing effect is remarkably lowered.
그리고 기존의 융설 시스템은 도로에 직접 융설액을 살포하는 방법으로 도로 포장 재질과 도로 부가 시설물 등에 화학적 마모를 발생시키며 운행하는 차량에 부식을 발생시키는 문제가 있으며, 또한 인근 주변에 악취의 원인을 제공하는 문제와 함께 친환경적인 융설액의 개발이 절실히 필요한 상태이나 현재 신뢰성 있는 제품은 전무한 상태이다.
In addition, the existing snow melting system is a method of spraying the melt directly on the road, causing chemical wear on road pavement materials and roadside facilities, causing corrosion on vehicles that are running, and causing nearby odor And the development of environmentally friendly fusion liquids is in urgent need, but there are currently no reliable products.
따라서 이러한 종래의 결점을 해소하기 위하여 안출된 본 발명의 해결과제는, 환경 공해를 유발하지 않으며, 평상시에는 지열원을 이용하여 냉, 난방에 사용되고, 동절기 외기온도와 습도를 측정하여 변환기에서 빙점 이하를 계산하여 블랙아이스에 대응하도록 하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the solution of the present invention, which has been devised in order to overcome such conventional drawbacks, does not cause environmental pollution, and is usually used for cooling and heating by using a geothermal source, and measures the outside temperature and humidity of the winter season, So as to correspond to black ice.
본 발명의 다른 해결과제는, 외부에 설치된 스노우센서에서 융설 순환 펌프의 기동신호를 출력하여 융설시에만 지열원을 이용하도록 하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to output a start signal of a snow-melting circulation pump from an externally installed snow sensor, so that a geothermal heat source can be used only at the time of melting.
본 발명은 금속재질이나 엑셀파이프로 배관하는 외경에 주름관으로 이루어지도록 이중으로 설치하고, 상기 주름관에 열전도도가 높은 열매체유를 충진하여 열손실을 막고 도포 포장재질과 조화로운 설치가 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.The present invention is characterized in that a metal material or an outer pipe for piping with an excel pipe is installed in a double tube so as to be made of a corrugated tube and the corrugated tube is filled with thermal oil having a high thermal conductivity to prevent heat loss, The purpose.
본 발명은 개방형의 경우 지중 열교환기와 수온을 이용하여 열교환기에서 열교환이 이루어지도록 함으로써 낮은 온도의 지하수를 활용하여 에너지를 절약하고, 높은 온도가 필요한 경우 히트펌프와 냉, 온수 저장탱크를 활용하여 융설하도록 하는 것을 목적으로 한다.
In the case of an open type, heat exchange is performed in a heat exchanger by using an underground heat exchanger and water temperature, thereby saving energy by utilizing ground water at a low temperature. When a high temperature is required, a heat pump, a hot water storage tank, The purpose of this
본 발명은 지중 열교환 파이프로 이루어지는 지중 열교환기가 지열원 순환펌프를 통하여 제1 유출배관과 제3 유입배관이 히트펌프와 각각 연결하며, 상기 히트펌프와 냉, 온수탱크를 지열 대류 순환펌프가 설치된 제2 유입배관과 제2 유출배관이 연결되고, 상기 냉, 온수탱크를 융설 순환펌프가 설치된 제1 유출배관을 통하여 시설물과 융설용 매립 열교환기로 연결한 후 제1 유입배관에서 냉, 온수탱크에 유입되도록 하되; 상기 제1 유출배관과 제3 유입배관에는 열교환기를 설치하여 물과 열매체를 통한 열교환이 이루어지도록 하는 시스템에 있어서,
상기 제3 유입배관에 3웨이 밸브로 설치된 제1 비례제어밸브가 유입 연결배관을 통하여 제4 비례제어밸브에 연결된 후 제1 유입배관에 연결되고,
상기 제1 유출배관에 설치한 지열원 순환펌프와 지중 열교환 파이프의 사이에는 제2 비례제어밸브가 유출 연결배관을 통하여 제3 비례제어밸브에 연결된 후 융설 순환펌프가 설치되어 외기온도와 외기 습도를 측정하여 빙점 이하의 계산으로 기동 신호를 출력하는 변환기를 설치하는 제3 유출배관에 연결되며,
상기 냉, 온수탱크와 제3 비례제어밸브를 탱크 유출배관으로 연결한 후 상기 냉, 온수탱크와 제4 비례제어밸브를 탱크 유입배관으로 연결하여 냉, 온수탱크로 순환에 따른 블랙 아이스에 대응하도록 설치하는 것을 특징으로 하는 것이다.
The present invention is characterized in that an underground heat exchanger made up of an underground heat exchange pipe is connected to a heat pump through a first outflow pipe and a third inflow pipe through a geothermal circulation pump and the heat pump and the hot and cold water tank are connected to each other through a geothermal circulation pump 2 inlet pipe and a second outlet pipe are connected to each other, and the cold / hot water tank is connected to a facility and a flue gas heat exchanger through a first outflow pipe provided with a snow-circulating pump, and then flows into a cold / hot water tank through a first inflow pipe ; And a heat exchanger is installed in the first outflow pipe and the third inflow pipe to perform heat exchange through water and a heating medium,
A first proportional control valve provided as a three-way valve to the third inflow pipe is connected to the first inflow pipe after being connected to the fourth proportional control valve through the inflow connection pipe,
A second proportional control valve is connected to the third proportional control valve through an outflow connection pipe and a snow circulation pump is installed between the geothermal circulation pump and the underground heat exchange pipe installed in the first outflow pipe to measure the outside air temperature and the outside air humidity And connected to a third outflow pipe for providing a converter for outputting a start signal in a calculation of a freezing point or less,
Hot water tank and the third proportional control valve are connected to each other through a tank outlet pipe, and the cold / hot water tank and the fourth proportional control valve are connected to the tank inflow pipe to correspond to the black ice due to circulation to the cold / hot water tank And the like.
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본 발명은 환경 공해를 유발하지 않으며, 평상시에는 지열원을 이용하여 도로 주변의 시설물에서 냉, 난방에 사용되고, 동절기 외기온도와 습도를 측정하여 변환기에서 빙점 이하를 계산하여 블랙아이스가 발생하게 되면 자동으로 대응하여 블랙아이스에 대한 재해부터 자동으로 대응이 가능하도록 하는 효과를 제공하는 것이다.The present invention does not cause environmental pollution, and is normally used for cooling and heating facilities in the vicinity of roads by using a geothermal source, and by measuring the outdoor temperature and humidity in winter, it calculates below the freezing point in the converter, It is possible to automatically cope with a disaster against black ice in response to the disaster.
본 발명은 외부에 설치된 스노우센서에서 융설 순환 펌프의 기동신호를 출력하여 융설시에만 지열원을 이용하여 적용되도록 함으로써 도로 순환 체계를 개선하는 효과와 획기적인 경제성을 확보하는 효과를 제공하는 것이다.The present invention provides an effect of improving a road circulation system and securing a remarkable economical efficiency by outputting a start signal of a snow-melting circulation pump from an externally installed snow sensor and applying the signal by using a geothermal source only when the snow is circulated.
본 발명은 응달지역, 상시 비탈길, 급커브 등에 설치되어 사고율을 크게 저하시키도록 하는 효과를 제공하는 것이다.The present invention provides an effect of significantly reducing an accident rate by being installed in a shade area, a steep slope, a steep curve or the like.
본 발명은 내경에는 금속재질이나 엑셀파이프로 이루어진 배관을 설치하고, 상기 배관의 외경에는 주름관을 설치하는 이중구조를 제공하며 열전도도가 높은 열매체유를 충진하여 열팽창계수에 효과적으로 대응하며 열손실을 막을 수 있도록 하고, 도로 포장재질과 조화로 도로의 포장수명을 크게 연장하는 효과를 제공하는 것이다.The present invention provides a double structure in which a pipe made of a metal material or an excel pipe is provided for the inner diameter and a corrugated pipe is provided in the outer diameter of the pipe and the thermal oil having a high thermal conductivity is filled to effectively cope with the thermal expansion coefficient, And the effect of greatly extending the pavement life of road by road material and harmony.
본 발명은 개방형의 경우 지중 열교환기와 수온을 이용하여 열교환기에서 열교환이 이루어지도록 함으로써 히트펌프와 냉, 온수 저장탱크를 사용하지 않고 낮은 온도의 지하수를 활용하여 융설토록 함으로써 에너지를 절약하고, 높은 온도가 필요한 경우 히트펌프와 냉, 온수 저장탱크를 활용하여 융설하도록 함으로써 에너지를 크게 절약하는 효과를 제공하는 것이다.
In the case of an open type, heat exchange is performed in a heat exchanger by using an underground heat exchanger and a water temperature, thereby saving energy by utilizing low temperature ground water without using a heat pump and a cold and hot water storage tank, The heat pump and the cold and hot water storage tanks are utilized to provide the effect of greatly reducing energy consumption.
도 1 은 종래 지열 시스템에 대한 설치상태도
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 설치상태도
도 3 은 본 발명의 개방형에 대한 실시예를 나타낸 설치상태도
도 4 는 본 발명의 도로 설치 배관 상태에 대한 일부 분리 사시도
도 5 는 본 발명의 도로 설치 배관 상태에 대한 요부확대 단면도
도 6 은 본 발명의 도로 설치 배관 상태에 대한 실시예의 평면도
도 7 은 본 발명의 도로 설치 배관 상태에 대한 다른 실시예의 평면도
도 8 은 본 발명의 도로 설치 배관 상태에 대한 또 다른 실시예의 평면도FIG. 1 is a view showing an installation state of a conventional geothermal system
Fig. 2 is a view showing an installation state diagram showing a preferred embodiment of the present invention
3 is an installation state diagram showing an embodiment of the open type of the present invention
4 is a partially exploded perspective view of the state of the road installation piping according to the present invention.
Fig. 5 is an enlarged cross-sectional view showing the state of a road installation piping according to the present invention
6 is a plan view of an embodiment of a road installation piping state of the present invention
7 is a plan view of another embodiment of the road installation piping state of the present invention
8 is a plan view of another embodiment of the road installation piping state of the present invention
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부시킨 도면에 따라서 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 설치상태도이고, 도 3은 본 발명의 개방형에 대한 실시예를 나타낸 설치상태도를 나타낸 것이다.FIG. 2 is an installation state view showing a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an installation state diagram showing an open type embodiment of the present invention.
지중 150m 정도 깊이를 천공하는 지중 열교환 파이프(11)를 감싸는 지중 열교환기(10)는 지중 열교환 파이프(11)의 내경에 열매체가 공급되는 수직 밀폐형, 수평 밀폐형, 에너지 파일형, 기타 열원을 이용하는 것이며, 상기 지중 열교환기(10)로부터 제1 유출배관(22)이 지열원 순환펌프(21)를 통하여 히트펌프(20)에 연결되고, 상기 히트펌프(20)와 지중 열교환 파이프(11)에는 제3 유입배관(23)이 연결된다.The
상기 히트펌프(20)와 냉, 온수탱크(30)의 사이에는 지열 대류순환펌프(31)가 설치된 제2 유입배관(33)과 제2 유출배관(32)이 연결되고, 상기 제3 유입배관(23)에는 제1 비례제어밸브(50)가 3웨이(3way) 밸브로 설치되며, 상기 제1 유출배관(22)에 설치한 지열원 순환펌프(21)와 지중 열교환 파이프(11)의 사이에는 제2 비례제어밸브(51)가 설치되는 것이다.A
상기 제1 비례제어밸브(50)에 연결되는 유입 연결배관(55)이 제4 비례제어밸브(53)를 통하여 제1 유입배관(42)에 연결되고, 상기 제2 비례제어밸브(51)에 연결되는 유출 연결배관(54)이 제3 비례제어밸브(52)를 통하여 제3 유출배관(43)에 연결되는 것이다.An
상기 제3 유출배관(43)에는 융설 순환펌프(41)가 설치되어 외기온도(T)와 외기 습도(H)를 측정하여 빙점 이하의 계산으로 기동 신호를 출력하는 변환기(S)를 설치하는 것이다.
A
상기 제3 유입배관(23)과 펌프(12)가 설치된 지중 열교환 파이프(11)는 열교환기(80)를 통하여 물을 공급하도록 연결하며, 상기 히트펌프(20)에 연결되는 제3 유입배관(23)과 제1 유출배관(22)은 열교환기(80)를 통하여 열매체가 공급되도록 연결하는 것이다.The underground
상기 제1 유입배관(42)과 제3 유출배관(43)에는 시설물에 연결되어 통상적인 냉, 난방을 수행하므로 본 발명에서는 이에 대하여 생략하기로 한다.
The
도 4는 본 발명의 도로 설치 배관 상태에 대한 일부 분리 사시도이고, 도 5는 본 발명의 도로 설치 배관 상태에 대한 요부확대 단면도를 나타낸 것이다.FIG. 4 is a partially cutaway perspective view of the road installation piping according to the present invention, and FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the road installation piping according to the present invention.
도포 포장재(64)와 함께 융설용으로 설치하는 배관(60)은 온수가 공급되는 금속 재질이나 엑셀 파이프로 이루어진 내경관(61)의 외측으로 열전도도가 높은 열매체유(63)를 충진하는 공간이 형성되고, 상기 열매체유(63)가 충진되는 공간을 갖는 주름관(62)을 형성하는 것이다.The
상기 주름관(62)은 요철형태로 형성되어 열팽창계수에 따른 수축과 팽창이 자유롭도록 하는 것이다.
The
도 6은 본 발명의 도로 설치 배관 상태에 대한 실시예의 평면도이고, 도 7은 본 발명의 도로 설치 배관 상태에 대한 다른 실시예의 평면도, 도 8은 본 발명의 도로 설치 배관 상태에 대한 또 다른 실시예의 평면도를 나타낸 것이다.Fig. 6 is a plan view of the embodiment of the road installation piping according to the present invention, Fig. 7 is a plan view of another embodiment of the road installation piping condition of the present invention, and Fig. Fig.
이중 구조로 설치하는 배관(60)은 도 6에 도시한 바와 같이, 도로 포장재(64)로 이루어지는 도로(70)에서 차선(71)이 구분되거나 중앙선(72)으로 분리되는 것이며, 상기 도로(70)에 차량의 바퀴(차륜)가 닿는 부분에만 배관(60)을 설치하여 융설 시스템에 적용하는 것이다.As shown in FIG. 6, the piping 60 installed in the dual structure is divided into the
이중 구조로 설치하는 배관(60)은 도 7에 도시한 바와 같이, 도로 포장재(64)로 이루어지는 도로(70)에서 차량의 바퀴(차륜)가 닿는 부분에 간헐적으로 배관(60)을 설치하여 융설 시스템에 적용하는 것이다. As shown in Fig. 7, the piping 60 provided with a double structure is provided with a
이중 구조로 설치하는 배관(60)은 도 8에 도시한 바와 같이, 도로 포장재(64)로 이루어지는 도로(70)의 일정한 간격에서 간헐적으로 배관(60)을 설치하여 융설 시스템에 적용하는 것이다.
As shown in Fig. 8, the piping 60 installed in a double structure is intermittently installed at a certain interval of the
이러한 구성으로 이루어지는 본 발명의 신재생 지열원을 활용한 시설물의 냉,난방과 도로 융설 병용 시스템은, 수직 밀폐형과 수평 밀폐형, 에너지 파일형, 기타 열원을 이용하는 경우에는 지중 열교환기(10)에 연결된 지중 열교환 파이프(11)의 내경에 열매체가 충진되어 있으므로 열교환을 통하여 소정의 온도로 냉각 또는 가열된 후 지열원 순환펌프(21)를 통하여 제1 유출배관(22)에서 히트펌프(20)에 공급되는 것이다.The system for combining the cooling, heating and snow melting of the facilities using the new and renewable geothermal energy source of the present invention having the above-described structure is connected to the
상기 히트펌프(20)에 재열원을 공급하는 경우 제1 비례제어밸브(50)는 제3 유입배관(23)으로 공급되도록 개방하고, 제2 비례제어밸브(51)는 제1 유출배관(22)을 통하여 히트펌프(20)에 공급되도록 개방하는 것이다.The first
상기 히트 펌프(20)는 제2 유출배관(32)을 통하여 냉, 온수탱크(30)에 이송된 후 통상적으로 시설물의 냉, 난방을 수행할 수 있으며, 상기와 같은 시설물의 냉, 난방을 수행하는 도중 융설을 한 장소에 열원이 필요한 경우에는 융설 순환펌프(41)에 설치된 변환기(S)에서 외기 온도(T)와 외기 습도(H)를 측정하여 빙점 이하를 계산한 후 소정의 온도로 확인되는 경우 기동 신호를 출력하여 융설 순환펌프(41)를 구동하는 것이다.The
상기 융설 순환펌프(41)가 구동하면 탱크 유출배관(56)에서 제3 비례제어밸브(52)의 제어로 제3 유출배관(43)을 통하여 융설용 매립 열교환기(40)에 공급하고 제1 유입배관(42)을 통하여 제4 비례제어밸브(53)의 제어로 탱크 유입배관(57)으로부터 냉, 온수탱크(30)로 순환되도록 함으로써 블랙 아이스에 대응하도록 하는 것이다.When the snow
그리고 필요한 경우 도로 포장재(64)의 주변이나 융설용 매립 열교환기(40)를 적용하는 도로 인근에 스노우센서를 설치하는 경우 온도를 측정하여 융설 순환 펌프(41)의 기동 여부를 결정하여 융설 여부를 제어할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.When a snow sensor is installed in the vicinity of the
상기 냉, 온수탱크(30)에 연결된 제2 유입배관(33)에는 지열 대류 순환 펌프(31)가 설치되어 히트펌프(20)로 공급한 후 제 3 유입배관(23)을 통하여 지중 열교환 파이프(11)에 순환되도록 하는 것이다.
The geothermal
한편, 본 발명은 상기와 같은 블랙아이스에 대한 대응과. 스노우센서를 통한 융설 순환펌프(41)의 구동 제어를 함에 있어서, 에너지원의 소모가 가장 많은 히트펌프(20)를 가동하지 않고 저온 융설을 수행하는 경우에는 융설 순환펌프(41)의 구동으로 제1 유출배관(22)을 통하여 제2 비례제어밸브(51)에서 유출 연결배관(54) 및 제3 비례제어밸브(52), 제3 유출배관(43)에서 융설용 매립 열교환기(40)로 공급이 이루어져 융설되도록 하며, 상기 융설용 매립 열교환기(40)에서 제1 유입배관(42)과 제4 비례제어밸브(53), 유입 연결배관(55), 제1 비례제어밸브(50) 및 제3 유입배관(23)을 통하여 지중 열교환 파이프(11)로 순환되는 것이다.In the meantime, the present invention relates to a countermeasure against black ice as described above. In the case where low-temperature snow melting is performed without operating the
상기와 같은 융설을 수행함에 있어서 온도가 저온이므로 융설 시간이 기어지는 단점이 있지만, 블랙아이스에 대한 대응이 가능한 특징이 제공되는 것이다.
In the above-mentioned snow melting, since the temperature is low, there is a disadvantage in that the snow melting time is caught, but a feature capable of coping with black ice is provided.
그리고 도 3에 도시한 바와 같이, 개방형의 경우에는 제1 유출관(22)과 제3 유입관(23) 및 지중 열교환 파이프(11)가 물을 이용하므로 열교환기(80)를 설치하여 물이 순환되도록 하고, 상기 열교환기(80)의 히트펌프(20) 방향의 제1 유출배관(22)과 제3 유입배관(23)을 연결하여 열매체를 통하여 냉, 난방이 이루어지도록 하며, 이 역시 히트펌프(20)와 냉, 온수탱크(30)로부터 시설물을 냉, 난방 하거나, 융설을 필요로 하는 경우에는 융설 순환펌프(41)를 통하여 융설용 매립 열교환기(40)로부터 적정한 융설이 이루어지도록 한다.3, in the case of the open type, since the
또한, 히트펌프(20)를 사용하지 않고, 펌프(12)를 통한 제1 유출배관(22)에서 열교환기(80)로 소정의 온도를 공급하고, 제3 유입배관(23)을 통하여 지중 열교환 파이프(11)로 순환되도록 하며, 열교환기(80)에서는 융설 순환펌프(41)의 구동으로 제2 비례제어밸브(51)에서 유출 연결배관(54)과 제3 비례제어밸브(52) 및 제3 유출관(43)을 통하여 융설용 매립 열교환기(40)를 통하여 융설을 수행하고, 제1 유입배관(42)과 제4 비례제어밸브(53) 및 유입 연결배관(55), 제1 비례제어밸브(50)를 통하여 제3 유입배관(23)에서 열교환기(80)로 순환되도록 함으로써 지하수 또는 하천수를 이용한 저온 융설을 가능하므로 히트펌프(20)를 사용하지 않아도 되는 장점으로 열에너지를 최소화하면서 융설을 가능하게 하는 것이다.
It is also possible to supply the predetermined temperature from the
본 발명의 도포 포장재(64)에 설치하는 배관(60)은 내경에 금속재질이나 엑셀파이프로 이루어지는 내경관(61)이 형성되어 온수(필요시 냉수)를 공급할 수 있도록 하며, 내경관(61)의 외경과 주름관(62)의 사이에 형성되는 공간에는 열매체유(63)를 충진하는 것이다.The
상기 열매체유(63)를 충진함으로써 금속재질(동관)이나 엑셀파이프로 이루어지는 내경관(61)이 융설용 열교환기로부터 온수를 공급하게 되므로 상대적 온도가 높아 팽창하게 되므로 피로도로 인하여 끊어질 가능성이 있으나, 열매체유(63)가 높은 열전도도를 실현하므로 열팽창계수에 따른 수축과 팽창으로 인한 피로도를 해소하고 열손실을 막을 수 있는 것이다.Since the
그리고 주름관(62)은 요철형태로 형성되어 있어서 전열면적을 확대하여 도로 포장재(64)에 열전달이 효과적으로 이루어지며, 도로 포장재(64)와의 접촉에서 열팽창계수에 따른 작용을 통하여 도로 포장재(64)가 피로하지 않도록 함으로써 수명을 연장하여 도로의 포장상태를 장기간 지속시켜 크랙이나 손상을 방지하는 것이다.The
또한, 내경관(61)과 주름관(62)이 이중으로 형성되어 있으며, 내경관(61)이 온수를 공급하는 기능에 따른 열팽창계수에 대한 피로도가 상대적으로 많이 작용함에 따른 끊어짐의 가능성이 많아, 어느 한 부분이 끊어지는 경우 내경관(61)을 주름관(62)으로부터 분리하여 새로운 것으로 편리하게 교환할 수 있으므로 주름관(62)이나 도로 포장재(64)를 교환하는 새로운 포장을 하지 않고서도 문제점을 해결하는 보수작업의 수행이 가능한 것이다.
In addition, since the
한편, 본 발명은 도 6 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 도로(70)에 배관(60)을 통한 융설 시스템을 적용함에 있어서, 배관(60)이 차량의 차륜(바퀴)가 도로(70)에서 이동하는 부분에만 매설하여 차량의 차륜(바퀴) 부분이 집중적으로 융설되도록 하는 것이다.6 to 8, when the snow melting system is applied to the
그리고 배관(60)의 부분적인 매설을 함에 있어서 차륜(바퀴)가 도로(70)에서 이동하는 부분에 간헐적으로 설치하거나, 도로(70)의 폭에 해당하는 융설을 간헐적으로 함으로써 융설을 위한 설치비용과 운용비용 및 획기적인 경제성을 제공할 수 있는 것이다.
In order to partially burrow the
본 발명은 평상시에는 시설물의 냉, 난방을 수행하고, 융설이 필요한 경우 이를 감지하여 신속한 융설을 수행함으로써 사고를 미연에 방지함은 물론, 히트펌프를 구동하지 않고 지중 열교환을 통하여 저온 융설의 수행으로 에너지를 크게 절약할 수 있는 매우 유용한 발명을 제공하는 것이다.
The present invention relates to a system and a method for cooling and heating a facility in which the facility is normally heated and when it is required to be heated, it is sensed to perform quick snowmelt to prevent accidents and to perform low temperature snow melting through underground heat exchange without driving a heat pump Thereby providing a very useful invention capable of greatly saving energy.
10 : 지중 열교환기 11 : 지중 열교환 파이프
12 : 펌프 20 : 히트펌프
21 : 지열원 순환펌프 22 : 제1 유출배관
23 : 제3 유입배관 30 ; 냉, 온수탱크
31 : 지열 대류 순환펌프 32 : 제2 유출배관
33 : 제3 유출배관 40 : 융설용 매립 열교환기
41 : 융설 순환펌프 42 : 제1 유입배관
43 : 제3 유출배관 50 : 제1 비례제어밸브
51 : 제2 비례제어밸브 52 : 제3 비례제어밸브
53 : 제4 비례제어밸브 54 : 유출 연결배관
55 : 유입 연결배관 56 : 탱크 유출배관
57 : 탱크 유입배관 60 : 배관
80 : 열교환기10: Underground heat exchanger 11: Underground heat exchange pipe
12: Pump 20: Heat pump
21: Geothermal circulation pump 22: First outflow pipe
23:
31: geothermal convection circulation pump 32: second outflow pipe
33: third outflow pipe 40: embedding heat exchanger for melting furnace
41: snow melting circulation pump 42: first inflow pipe
43: third outflow pipe 50: first proportional control valve
51: second proportional control valve 52: third proportional control valve
53: fourth proportional control valve 54: outlet connection piping
55: inlet connection piping 56: tank outlet piping
57: tank inflow pipe 60: piping
80: heat exchanger
Claims (6)
상기 제3 유입배관(23)에 3웨이 밸브로 설치된 제1 비례제어밸브(50)가 유입 연결배관(55)을 통하여 제4 비례제어밸브(53)에 연결된 후 제1 유입배관(42)에 연결되고,
상기 제1 유출배관(22)에 설치한 지열원 순환펌프(21)와 지중 열교환 파이프(11)의 사이에는 제2 비례제어밸브(51)가 유출 연결배관(54)을 통하여 제3 비례제어밸브(52)에 연결된 후 융설 순환펌프(41)가 설치되어 외기온도(T)와 외기 습도(H)를 측정하여 빙점 이하의 계산으로 기동 신호를 출력하는 변환기(S)를 설치하는 제3 유출배관(43)에 연결되며,
상기 냉, 온수탱크(30)와 제3 비례제어밸브(52)를 탱크 유출배관(56)으로 연결한 후 상기 냉, 온수탱크(30)와 제4 비례제어밸브(53)를 탱크 유입배관(57)으로 연결하여 냉, 온수탱크(30)로 순환에 따른 블랙 아이스에 대응하도록 설치하는 것을 특징으로 하는 신재생 지열원을 활용한 시설물의 냉,난방과 도로 융설 병용 시스템.The geothermal heat exchanger 10 including the underground heat exchange pipe 11 is connected to the heat pump 20 through the first outflow pipe 22 and the third inflow pipe 23 through the geothermal circulation pump 21, The heat pump 20 and the cold and hot water tank 30 are connected to a second inflow pipe 33 and a second inflow pipe 32 provided with a geothermal convection circulation pump 31, Hot water tank 30 from the first inflow pipe 42 after connecting the facilities and the embedding heat exchanger 40 for the refuse through the first outflow pipe 22 provided with the snow-melting circulation pump 41 ; Wherein a heat exchanger (80) is installed in the first outflow pipe (22) and the third inflow pipe (23) to perform heat exchange through water and a heating medium,
The first proportional control valve 50 provided in the third inflow pipe 23 as a three-way valve is connected to the fourth proportional control valve 53 through the inflow connecting pipe 55 and is connected to the first inflow pipe 42 Connected,
A second proportional control valve 51 is connected between the geothermal circulation pump 21 provided in the first outflow pipe 22 and the underground heat exchange pipe 11 through a third connection pipe 54, And a converter S connected to the outdoor heat exchanger 52 and provided with a snow circulation pump 41 for measuring the outside air temperature T and the outside air humidity H and outputting a start signal by calculation below a freezing point, (43)
Hot water tank 30 and the third proportional control valve 52 are connected to the tank outlet pipe 56 and then the cold and hot water tank 30 and the fourth proportional control valve 53 are connected to the tank inflow pipe 57) and is installed so as to correspond to black ice according to the circulation to the cold / warm water tank (30). The system for cooling, heating and snow melting of facilities utilizing a new and renewable geothermal source.
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|---|---|---|---|
| KR20140078222A KR101488416B1 (en) | 2014-06-25 | 2014-06-25 | Facilities utilizing new and renewable sources of geothermal cooling and heating systems in combination with snowmelt road |
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