KR101491552B1 - 여과수를 이용한 지열 냉난방 장치 - Google Patents

Abstract

여과수를 이용한 지열 냉난방 장치에 대해서 개시하며, 상기 여과수를 이용한 지열 냉난방 장치는, 강변이나 호변에 설치되고, 외부의 여과수를 취수하기 위한 하나 이상의 지열공; 상기 지열공 중의 하나 이상의 지열공의 하부에 설치되며, 상기 여과수를 상기 지열공으로부터 취수하기 위한 취수 파이프; 상기 취수 파이프로부터 상기 지열공의 외부로 연장되는 중간 유동 파이프; 상기 지열공의 외부에 설치되며, 상기 중간 유동 파이프로부터 유동되어 온 상기 여과수가 유입되는 열 교환기; 및 상기 열 교환기에서 냉난방용으로 이용된 후에 유출되는 상기 여과수를 유동시키기 위한 유출 파이프를 포함하되, 상기 유출 파이프는, 상기 하나 이상의 지열공 중의 하나 이상의 지열공에 설치된 유입 파이프에 연결되며, 상기 중간 유동 파이프는 수평면에 대해서 경사각이 부여되어 연장되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 중간 유동 파이프에는 수평면에 대해서 0°를 초과하지만 5° 이하의 경사각이 부여되어 있는 것이 바람직하다.
상기 중간 유동 파이프에는, 부유 물질 제거조가 설치되는 있을 수 있으며, 상기 부유 물질 제거조에는, 부유 물질 제거 필터가 더 설치되어 있을 수 있다.

Description

여과수를 이용한 지열 냉난방 장치{APPARATUS FOR COOLING AND HEATING APPARATUS WITH GEOTHERMAL ENERGY USING FILTERED WATER}

본 발명은 냉난방 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강변이나 호변으로부터 자연 여과된 물(이하, '여과수'라 함)을 상기 강변이나 호변에 인접하여 설치된 냉난방용 지열공에서 취수하여 열 교환 매체로 이용하는 여과수를 이용한 지열 냉난방 장치에 관한 것이다.

본 발명은 국토교통부가 출연하고 국토교통과학기술진흥원에서 위탁 시행한 물관리연구사업(11기술혁신C05)에 의한 '수변지하수활용고도화' 연구단의 연구비 지원에 의해 수행되었다.

석유 자원이나 원자력 자원에만 의존하는 냉난방 시스템의 한계를 벗어나고자, 다양한 방법의 냉난방 시스템이 소개되고 있다.

이 중에서, 지열을 이용한 냉난방 시스템은, 그 시스템 구축에 상당한 시간과 비용이 소요되지만, 일단 구축되면 장시간 안정적으로 운전할 수 있는 특징이 있기 때문에, 최근에 들어서 주목받고 있는 냉난방 시스템이다.

그 중에서 지하수를 이용하는 지열 냉난방 시스템의 경우, 지하수 고갈 또는 지하수 오염이 우려되기 때문에 장기적으로 바람직하지 않은 방식으로 받아들여지고 있다.

해변에 인접하여 설치되어 해수를 이용하는 지열 냉난방 시스템은, 대용량에 유리하다는 장점은 있지만, 해수 등에 의한 부식 때문에, 장시간 안정적인 운전에는 불리하다.

따라서, 장기간의 안정적인 운용의 관점에서 보았을 때, 특히, 안정적인 냉난방 유량의 확보라는 측면에서 다른 지열 냉난방 시스템과 비교하여 상술한 여과수를 이용한 지열 냉난방 시스템이 유리하다.

하절기와 동절기에 걸친 여과수의 물리적인, 특히 온도 관련한 특성 등에 대해서는 생략하기로 한다.

이와 같은 여과수를 이용한 종래의 지열 냉난방 시스템에 대해서, 도 1을 참조하여 이에 대해서 설명한다.

도 1은, 종래의 지열 냉난방 시스템의 구조를 나타낸 개략도이다.

도 1에서, 도면 후보 10은 강 또는 호수를, 도면 부호 12는 지표면을 가리킨다. 상기 도면 부호 10은 강을 의미하고, 도면 부호 12는 지표면 또는 지표를 의미하는 것으로 이해하는 것이 바람직하다.

도 1에서, 지열공(100)은 강(10)에 인접하여 설치되어 있으며, 강(10)으로부터의 여과수는 강변 또는 호변(14)을 통해서 상기 지열공(100)으로 유입된다(화살표 16).

유입된 여과수는 지열공(100) 내의 취수공(102) 하단에 설치한 취수구(104)를 통해서 취수되어, 중간 유동 파이프(106)를 통해서 특정 건물(112) 내로 유입된다. 이때, 상기 건물(112) 내에는 열 교환기(108, 위치만 특정하였으며 구체적인 구성에 대해서는 생략함)(108)가 설치되어 있을 수 있다. 당연하지만, 상기 열 교환기(108)는 건물(112) 내에 위치하는 것이 아니라 건물(112) 외부에 위치할 수 있음은 잘 알고 있을 것이다.

상기 건물(112) 내의 열 교환기(108)로 유입되어 냉난방을 포함하는 열 교환을 마친 여과수는 배출구(110)를 통해서 외부로 배출된다.

이와 같이, 종래 기술에 따르면 여과수는 한번 사용된 다음 외부로 배출되기 때문에, 하절기든 동절기든 상당한 에너지를 함유한 채로 폐기되어 버려서, 귀중한 에너지 자원을 낭비하는 결과를 초래한다.

따라서, 종래 폐기되는 냉난방용으로 사용된 여과수를 재활용할 수 있는 기술이 요청되었다.

또한, 종래의 여과수를 이용하는 지열 냉난방 장치는 강변 등에서 직접 유입되는 풍부한 강물을 이용하는 것을 특징으로 하나, 이 강물은 갈수기와 홍수기에 걸쳐서 다량의 유기 물질 또는 잔 모래 등이 과량으로 유입되는 문제가 있었다. 이를 회피하고자 강변에서 멀리 떨어진 위치에 지열공을 설치하는 경우, 지열공으로 유입되는 여과수의 양이 충분히 확보되지 않을 우려가 있었다.

따라서, 냉난방에 필요한 충분한 유량을 확보하기 위해서는 강에 충분히 가까운 위치에 지열공을 설치할 필요가 있었다.

이와 같이, 강에 충분히 가까운 위치에 지열공을 설치한 경우, 상술한 바와 같이, 계절적으로, 과량의 유기 물질 또는 잔 모래 등이 불필요하게 유입되는 문제가 발생하였다.

상기 유기 물질과 잔 모래는 통상 부유 물질로서 존재하고 있으며, 여과수의 유량이 충분히 많은 경우에는 문제가 없으나, 이들이 점차 가라 앉으면서, 취수구에 도달하게 되면, 취수구의 막힘을 초래하였다.

종래에는 이와 같은 유기 물질 또는 잔 모래 등으로 인한 열 교환기의 파손을 방지하기 위해서, 도 1에 나타낸 취수구(104)에 필터 등을 설치하고 있었다.

그러나, 취수구(104)는 통상 깊은 곳에 설치되기 때문에, 유기 물질이나 잔 모래에 의한 막힘 현상이 발생하면 이를 유지 보수하는데, 상당한 시간과 비용이 발생하였다.

본 발명과 관련된 종래 기술로는 대한민국 등록특허 10-0743365호(2007년 07월 26일 공고)(발명의 명칭: "강변 여과수를 사용하는 히트 펌프 시스템")가 있다.

따라서, 본 발명은, 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유량이 풍부한 여과수를 사용하면서도, 고심도가 아니라 저심도의 여과수를 사용하고, 냉난방에 사용된 여과수를 재활용하는 것을 일 목적으로 한다.

또한, 상술한 문제점을 해결하기 위해서, 지열공 내의 유기 물질 또는 잔 모래의 영향을 최소화하는 것을 본 발명의 다른 목적으로 한다.

또한, 상기 여과수를 재활용하는 복수의 지열공을 설치하여, 냉난방 용량의 부하(load)를 자유롭게 조절할 수 있는 것을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 여과수를 이용한 지열 냉난방 장치는, 강변이나 호변에 설치되고, 외부의 여과수를 취수하기 위한 하나 이상의 지열공; 상기 지열공 중의 하나 이상의 지열공의 하부에 설치되며, 상기 여과수를 상기 지열공으로부터 취수하기 위한 취수 파이프; 상기 취수 파이프로부터 상기 지열공의 외부로 연장되는 중간 유동 파이프; 상기 지열공의 외부에 설치되며, 상기 중간 유동 파이프로부터 유동되어 온 상기 여과수가 유입되는 열 교환기; 및 상기 열 교환기에서 냉난방용으로 이용된 후에 유출되는 상기 여과수를 유동시키기 위한 유출 파이프를 포함하되, 상기 유출 파이프는, 상기 하나 이상의 지열공 중의 하나 이상의 지열공에 설치된 유입 파이프에 연결되며, 상기 중간 유동 파이프는 수평면에 대해서 경사각이 부여되어 연장되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 경사각은, 상기 수평면에 대해서 0°를 초과하고, 5° 이하인 것이 특히 바람직하다.

또한, 상기 중간 유동 파이프에는, 부유 물질 제거조가 설치되어 있을 수 있으며, 상기 부유 물질 제거조에는, 부유 물질 제거 필터가 설치되는 있을 수 있다.

특히, 상기 부유 물질 제거 필터는, 재활용 직물인 것이 바람직하다.

또한, 상기 지열공 내의 상기 취수 파이프의 하단부에는 부유물 유입 방지 필터가 설치되어 있는 것이 바람직하다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 특허청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 명세서의 명확성을 위하여 과장되어 기술되어 있을 수 있음을 알아야 한다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 여과수를 이용한 지열 냉난방 장치에 따르면, 저심도이면서도 풍부한 유량의 강변 여과수를 사용할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 여과수를 이용한 지열 냉난방 장치에 따르면, 냉난방에 사용된 여과수를 재활용할 수 있다.

또한, 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 여과수를 이용한 지열 냉난방 장치에 따르면, 지열공 내의 유기 물질 또는 잔 모래의 영향이 최소화되어 열 교환 장치의 파손과 같은 고장을 억제할 수 있다.

또한, 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 여과수를 이용한 지열 냉난방 장치에 따르면, 배출되는 여과수를 재활용하는 복수의 지열공이 설치되기 때문에, 필요에 따라 냉난방 용량의 부하를 자유롭게 조절할 수 있다.

도 1은, 종래의 지열 냉난방 시스템의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 2는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 여과수를 이용한 지열 냉난방 장치의 개략 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 여과수를 이용한 지열 냉난방 장치의 중간 유동 파이프의 제 1 실시예를 나타낸 개략 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 여과수를 이용한 지열 냉난방 장치의 중간 유동 파이프의 제 2 실시예를 나타낸 개략 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 여과수를 이용한 지열 냉난방 장치의 일 구성례를 나타낸 개략 구조도이다.
도 6은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 여과수를 이용한 지열 냉난방 장치의 다른 구성례를 나타낸 개략 구조도이다.
도 7은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 여과수를 이용한 지열 냉난방 장치의 또 다른 구성례를 나타낸 개략 구조도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 특허청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 여과수를 이용한 지열 냉난방 장치에 관하여 자세히 설명하기로 한다.

도 2는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 여과수를 이용한 지열 냉난방 장치의 개략 단면도이다.

도 2에 따르면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 여과수를 이용한 지열 냉난방 장치(200, 이하 지열 냉난방 장치라 함)는, 지표면(12)에 대부분의 장치가 설치되며, 도 2에서는 열 교환기 등의 부수 장치는 그 도시를 생략하였다.

도 2에서 도면 부호 20 및 22는, 각각, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 지열 냉난방 장치(200)를 유지 관리 및 보호를 위해 보호 덮개(20) 및 보호벽(22)을 가리킨다.

상기 지열 냉난방 장치(200)는 풍부한 유량의 강변 여과수를 이용하기 위해서 강에 가까운 위치에 설치되는 것이 바람직하나, 그 구체적인 설치 위치는 강변의 지반이나 갈수기나 홍수기의 지하수면의 등락을 감안하여 적절한 곳에 설치하는 것이 바람직하며, 그와 같은 위치 설정은, 통상의 기술자라면 적절하게 수행할 수 있을 것이다.

상기 지열 냉난방 장치(200)는 지열공(202)을 포함하며, 상기 지열공(202)은 지열공 보호대(204)를 더 포함할 수 있다.

상기 지열공 보호대(204)는 상기 지열공(202)이 자연 붕괴하지 않도록 추가 축성되는 것으로, 완전하게 밀폐되는 구조가 아니라, 여과수가 자유롭게 통과할 수 있는 구조이면 충분하다.

상기 지열공(202)의 상단에는 지열공 덮개(220)가 더 설치될 수 있다. 상기 지열공 덮개(220)는, 갈수기에는 문제가 없지만, 홍수기에 과도한 양의 여과수가 유입되는 경우, 이들 여과수가 지열공(202)에서 넘치지 않도록 하기 위한 구성이다.

상기 지열공(202) 내부에는 여과수를 취수하기 위한 취수 파이프(210)가 설치된다. 상기 취수 파이프(210)의 하단부에는 부유물 유입 방지 필터(206)가 추가로 설치되어 있는 것이 바람직하다.

상기 부유물 유입 방지 필터(206)를 통과한 여과수는 취수 파이프(210) 하단의 취수구(208)를 통해서 유입될 수 있다. 여과수의 유입은 펌프(미도) 또는 모터(미도시)에 의해서 수행될 수 있다.

취수 파이프(210)에 유입된 여과수는 지열공(202) 상단의 일측에 형성된 중간 유동 파이프(216)를 통해서 열 교환기(미도시)까지 유동된다. 이때의 유입 중인 여과수를 도면 부호 218로 나타내었다.

여기에서, 상기 중간 유동 파이프(216)는 일정한 경사각, 즉 수평면에 대해서 상향 또는 하향으로 일정한 각도(a)를 갖도록 형성되어 있을 수 있다. 이때, 상기 경사각은 수평면에 대해서 0°를 초과하고, 5°이하인 것이 바람직하다.

상기 중간 유동 파이프(216)에 경사각(a)을 주는 이유는, 취수 파이프(210) 하단부에 부유물 유입 방지 필터(206)를 설치하여도 이를 통과한 유기 물질 또는 잔 모래와 같은 부유 물질이 취수구(208)를 통해서 유입되어 상기 중간 유동 파이프(216)로 유동되는 바, 이들 부유 물질들이 상기 중간 유동 파이프(216)를 통과하면서 중력에 의해서 자연스럽게 가라앉을 수 있도록 하기 위함이다.

이와 같이, 상기 중간 유동 파이프(216)를 통과하는 부유 물질에 대한 추가적인 대책에 대해서는 도 3 및 도 4를 참조하여 후술하기로 한다.

참고로, 상기 경사각(a)은 도 2에서는 상향각으로 표시하였으나, 필요에 따라서 하향각으로 형성될 수도 있다. 상기 경사각(a)의 상향각 또는 하향각의 구체적인 내용에 대해서는 도 3 및 도 4를 참조하여 후술한다.

또한, 상기 중간 유동 파이프(216)를 통해서 유동되어 열 교환기에서 냉난방용으로 이용된 후에 유출되는 여과수는, 지열공(202) 상단의 타측에 형성된 유출 파이프(212)를 통해서 유출되어, 최종적으로는 상기 지열공(202) 내로 재유입되어 재활용된다. 상기 유출 파이프(212)는 열 교환기(미도시)의 일단에서부터 연장되며, 도 2에서 지열공(202)의 상단에 연결되어 있으므로, 유입 파이프로 이해할 수도 있다.

도 2에서, 냉난방에 사용된 후에 유출된 여과수는 도면 부호 214로 나타내었다.

상기 유출되는 여과수는 도 2에서는 동일한 지열공(202)으로 재유입되는 것으로 도시하였으나, 상기 여과수는 다수의 지열공 중의 하나 또는 그 이상의 지열공으로 유입될 수도 있다. 이때, 다수의 지열공은 적절한 간격을 두고 형성될 수 있으며, 구체적인 간격은 통상의 기술자라면 적절하게 고안해 낼 수 있을 것이다.

여기에서, 다수의 지열공의 구성에 대해서는, 도 6 및 도 7을 참조하여 후술하기로 한다.

요컨대, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 지열공(202)은 단일 지열공(202)의 형태가 아니라, 적어도 하나 이상의 지열공(202)의 형태로 설치될 수 있다는 점을 기억해야 한다.

마지막으로, 도 2에서 도면 부호 222는, 상기 지열공(202) 내의 상황, 예를 들면, 여과수의 온도, 여과수의 유량 등을 모니터링하기 위한 센서 등의 감시 장비가 설치되거나, 상기 지열공(202) 내의 여과수를 펌핑하기 위한 펌프 또는 모터(미도시) 등의 구성이 추가 설치되는 곳을 의미한다.

다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 상기 도 1의 지열공(202) 내에 유입된 유기 물질이나 잔 모래와 같은 부유 물질에 대한 일 대책에 대해서 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

도 3은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 여과수를 이용한 지열 냉난방 장치의 중간 유동 파이프의 제 1 실시예를 나타낸 개략 단면도이다.

도 3에서, 지열공(300)으로부터 취수된 여과수에는 부유 물질이 상당량 포함되어 있을 수 있다. 이들 부유 물질이 열 교환기(미도시)로 유입되면, 상술한 바와 같이, 열 교환기의 고장을 초래할 수 있기 때문에, 이들을 중간에서 제거하는 것이 바람직하다.

따라서, 도 3에서는, 일정한 각도(a)가 형성된 중간 유동 파이프(316)의 일부분에 부유 물질 제거조(320)를 추가로 설치하였다. 상기 부유 물질 제거조(320)에는 부유 물질이 침전되어 가라앉아 있다. 이들 침전물은 도면 부호 322로 나타내었다.

상기 부유 물질 제거조(320) 내의 침전물(322) 덕분에 부유 물질이 제거된 여과수(340)가 열 교환기로 공급될 수 있다. 따라서, 열 교환기의 수명 연장에 기여할 수 있다.

도 3에서, 도면 부호 326은, 상기 부유 물질 제거조(320) 내의 침전물(322)을 인위적으로 제거할 수 있는 관리구를 의미하는 것으로 이해하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 부유 물질 제거조(320)를 설치하였음에도 여과수 내의 부유 물질의 제거가 불충분한 경우, 상기 부유 물질 제거조(320) 내에 부유 물질 제거 필터가 더 설치될 수 있는 바, 이에 대해서는, 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.

도 4는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 여과수를 이용한 지열 냉난방 장치의 중간 유동 파이프의 제 2 실시예를 나타낸 개략 단면도이다.

도 4는, 상기 도 1의 지열공(202) 내에 유입된 유기 물질이나 잔 모래와 같은 부유 물질에 대한 다른 대책에 대해서 설명하는 도면이다.

도 4에 있어서, 도 3의 구성과 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.

도 4에 나타낸 부유 물질 제거조(420)에는 부유 물질 제거 필터(424)가 더 설치되어 있을 수 있다. 이때, 상기 부유 물질 제거 필터(424)는, 바람직하게는, 경제적인 관점에서, 재활용 직물을 이용한 필터이면 좋다. 물론, 상기 부유 물질 제거 필터(424)로서 마이크론 단위의 고성능 필터를 사용할 수도 있다. 그러나, 경제적인 관점에서 및 관리의 용이성 등을 위해서, 상기 부유 물질 제거 필터(424)는 재활용 직물로 형성되는 것이 바람직하다.

도 4에서도 도 3에서와 마찬가지로, 중간 유동 파이프(416)에는 일정한 각도(a)가 형성되어 있음에 주목하여야 한다. 또한, 도 3 및 도 4에서 이들 중간 유동 파이프(316 및/또는 416)에 형성된 각도는 0°를 초과하고 5° 이하의 각도인 것이 바람직하나, 이들의 경사각 방향은 상향각 또는 하향각이더라도 무방하다.

즉, 상기 중간 유동 파이프(316 및/또는 416)의 일부 구간에 침전물이 발생할 우려가 있으므로, 상기 경사각이 0°인 경우는 바람직하지 않다.

도 4에서, 도면 부호 426은, 도 3에서와 마찬가지로, 부유 물질 제거조(420) 내에 새로운 부유 물질 제거 필터(424)를 투입하거나, 필터 성능이 떨어진 부유 물질 제거 필터(424)를 제거하는 등의 관리 용도를 위한 관리구를 의미하는 것으로 이해하는 것이 바람직하다. 상기 부유 물질 제거 필터(424)의 필터 성능에 대해서는, 부유 물질 제거 필터(424)의 필터링 성능을 모니터링하는 센서(미도시)가 추가되어 있을 수도 있다.

다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 여과수를 이용한 지열 냉난방 장치의 실제 구성의 일 개념에 대해서 살펴 보기로 한다.

도 5는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 여과수를 이용한 지열 냉난방 장치의 일 구성례를 나타낸 개략 구조도이다.

도 5에 따르면, 지열공(500)은 강(10)으로부터의 여과수를 이용하기 위해서 강(10)에 인접하여 설치되어 있으며, 지열공(500)으로부터 취수된 여과수는 필터부(520)를 거쳐서 열 교환기(540)로 유동된다. 상기 열 교환기(540)에서 열 교환을 마친 여과수는 지열공(500)으로 재차 유입된다. 상기 필터부(520)는, 도 3 및 도 4에 나타낸 부유 물질 제거조(320 또는 420)를 의미하는 것으로 이해하는 것이 바람직하다.

도 5에서, 도면 부호 12는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지열공(500), 필터부(520), 및 열 교환기(540)의 대략적인 배치 위치를 설명하기 위한 것으로, 이들 각종 장치가 지표면에 위치하거나 이에 인접하여 위치하고 있음을 의미한다.

또한, 도 5에서, 지열공(500), 필터부(520), 및 열 교환기(540)를 순환하는 화살표는, 여과수의 흐름, 즉 유동 방향을 나타낸다.

다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 다수의 지열공을 형성한 구성에 대해서 설명한다.

도 6은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 여과수를 이용한 지열 냉난방 장치의 다른 구성례를 나타낸 개략 구조도이다.

도 6에 따르면, 지열공(600)에는 인집하여 다른 지열공(620)이 설치될 수 있으며, 상기 다른 지열공(620)에도 마찬가지로 인접하여 또 다른 지열공(640)이 더 설치되어 있을 수 있다. 상기 지열공(600, 620, 640)의 숫자는 도시된 숫자만으로 한정되는 것이 아님은 잘 알 것이다.

도 6에 있어서도, 도 5에서와 마찬가지로, 도면 부호 12는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지열공(600, 620, 640)의 대략적인 설치 위치를 설명하기 위한 것으로, 이들 지열공(600, 620, 640)이 지표면에 위치하고 있음을 의미한다.

도 6으로부터, 상기 지열공(600)은, 도 5에 나타낸 지열공(500)과 동일한 지열공일 수 있으며, 상기 지열공(600)에서 취수된 여과수는 열 교환기를 통과한 다음에 동일한 지열공(600)으로 유입될 수 있음을 알아야 한다.

또한, 이와 유사하게, 상기 지열공(600)으로부터 취수된 여과수는, 열 교환기를 통과한 다음에 적어도 하나의 다른 지열공(620 및/또는 640)으로 재유입될 수 있다.

다르게는, 지열공(600)에는 여과수가 전혀 유입되지 않고, 다른 지열공(620 또는 640)에만 여과수가 유입되는 구성도 가능하며, 지열공(600)에는 일부만 유입되도록 하고, 다른 지열공(620 또는 640)에는 나머지 대부분의 여과수가 유입되도록 구성할 수도 있다.

도 6의 다른 지열공을 활용하는 구체적인 방법에 대해서는 도 7을 사용하여 설명한다.

도 7은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 여과수를 이용한 지열 냉난방 장치의 또 다른 구성례를 나타낸 개략 구조도이다.

도 7에 따르면, 지열공(700)으로부터 유동된 여과수는 열 교환기(760)에서 냉난방용 열 교환에 사용된 다음에 다른 지열공(720)으로 투입된다.

이와 같이, 여과수를 지열공(700) 이외의 다른 지열공(720)으로 투입시키는 구성의 경우, 여과수의 냉난방 용량의 저하를 방지할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

즉, 하절기나 동절기에 냉난방에 사용된 여과수는 온도가 변할 수 있는 바, 이들 온도가 변한 여과수가 지열공(700)에 재투입되는 경우, 해당 지열공(700) 내의 여과수 온도에 영향을 미칠 수 있기 때문에, 다른 지열공(720)으로 이들 여과수를 투입하는 경우, 이들 온도가 변한 여과수에 의한 지열공(700) 내의 여과수의 온도 변화를 방지할 수 있으므로, 냉난방 용량의 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.

더 나아가서, 도 7에서는, 예비 지열공(740)이 더 형성되어 있는 바, 상기 예비 지열공(740)은, 기존의 지열공(700)에서의 냉난방 용량의 저하가 우려되는 경우에 가동시킬 수 있는 예비 지열공(740)으로 이해하는 것이 바람직하다.

즉, 냉난방 부하기 높지 않은 경우에는 다른 지열공(700 및/또는 720)으로부터의 여과수를 이용하다가, 냉난방 부하가 피크치에 도달하는 경우, 상기 예비 지열공(740)의 여과수를 추가적으로 이용하는 구성으로 형성할 수도 있다.

이 경우, 상기 예비 지열공(740) 내의 여과수의 온도 변화를 제어하기 위해서, 냉난방에 사용된 여과수의 재투입량은 제로(0)거나 사실상 제로인 것이 바람직하다. 당연하게도, 상기 예비 지열공(740)의 갯수는 하나로만 한정되지 않는다.

필요하다면, 강변에서 멀리 떨어진 곳에 설치할 수도 있지만, 냉난방에 필요한 풍부한 유량을 고려한다면, 예비 지열공(740)은 강변에 인접하여 설치되는 것이 바람직하다는 것을 잘 알 것이다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10 : 강 또는 호수
12 : 지표면
14 : 강변 또는 호변
16 : 여과수의 유입
20 : 보호 덮개
22 : 보호벽
100 : 지열공
102 : 취수공
104 : 취수구
106 : 중간 유동 파이프
108 : 열 교환기
110 : 배출구
112 : 건물
200 : 여과수를 이용한 지열 냉난방 장치
202 : 지열공
204 : 지열공 보호대
206 : 부유물 유입 방지 필터
208 : 취수구
210 : 취수 파이프
214 : 여과수
216, 316, 416 : 중간 유동 파이프
220 : 지열공 덮개
320, 420 : 부유 물질 제거조
322 : 침전물
424 : 부유 물질 제거 필터
500, 600, 620, 640, 700, 720 : 지열공
520 : 필터부
540 : 열 교환기
740 : 예비 지열공
a : 경사각

Claims (6)

1. 강변이나 호변에 설치되고, 외부의 여과수를 취수하기 위한 하나 이상의 지열공;
   상기 지열공 중의 하나 이상의 지열공의 하부에 설치되며, 상기 여과수를 상기 하나 이상의 지열공으로부터 취수하기 위한 취수 파이프;
   상기 취수 파이프로부터 상기 하나 이상의 지열공의 외부로 연장되는 중간 유동 파이프;
   상기 하나 이상의지열공의 외부에 설치되며, 상기 중간 유동 파이프로부터 유동되어 온 상기 여과수가 유입되는 열 교환기; 및
   상기 열 교환기에서 냉난방용으로 이용된 후에 유출되는 상기 여과수를 유동시키기 위한 유출 파이프를 포함하되,
   상기 유출 파이프는, 상기 하나 이상의 지열공 중의 하나 이상의 지열공에 설치된 유입 파이프에 연결되며,
   상기 중간 유동 파이프는 수평면에 대해서 경사각이 부여되어 연장되어 형성되며,
   상기 경사각은, 상기 수평면에 대해서 0°를 초과하고, 5° 이하이며,
   냉방 부하의 변동에 대응하기 위한 예비 지열공을 더 포함하고, 냉방 부하가 피크치에 도달하는 경우 상기 예비 지열공 내의 여과수를 사용하는 것을 특징으로 하는, 여과수를 이용한 지열 냉난방 장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 중간 유동 파이프에는, 부유 물질 제거조가 설치되는 것을 특징으로 하는,
   여과수를 이용한 지열 냉난방 장치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 부유 물질 제거조에는, 부유 물질 제거 필터가 설치되는 것을 특징으로 하는,
   여과수를 이용한 지열 냉난방 장치.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 부유 물질 제거 필터는, 재활용 직물인 것을 특징으로 하는,
   여과수를 이용한 지열 냉난방 장치.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 지열공 내의 상기 취수 파이프의 하단부에는 부유물 유입 방지 필터가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는,
   여과수를 이용한 지열 냉난방 장치.

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