KR101554668B1

KR101554668B1 - Underground water circulator of Geohill open type geothermal system and method for constructing the same

Info

Publication number: KR101554668B1
Application number: KR1020140032385A
Authority: KR
Inventors: 조희남; 조은섭; 최상일
Original assignee: 주식회사 지앤지테크놀러지
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2015-09-21
Also published as: KR20140135598A

Abstract

본 발명은 게오힐 개방형 지열 지중열교환 장치 및 이 시공 방법에 관한 것으로, 지열 굴착공의 무너짐 현상을 예방하면서도 지중 열교환 효율을 극대화하기 위해 환수 튜브관을 지열공의 전체 깊이에 안정적으로 설치 및 내부 케이싱의 폐색이 발생되어도 지하수의 순환이 가능하도록 하고 또한 지하수의 역류와 지열공의 오염을 방지함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 게오힐 개방형 지열 지중열교환 장치는, 지중에 형성되는 지열공(1)과; 상기 지열공의 상부를 밀폐하는 상부보호공(10)과; 상기 지열공의 내부에 지표면에서부터 암반선까지 설치되는 차폐벽(20)과; 하부에 다수의 환수공이 구성되며 상기 지열공 안에 상기 지열공과 일정 간격을 두고 상기 지열공의 바닥까지 설치되어 내부에는 급수부를 외부에는 환수부를 형성하는 내부 케이싱(30)과; 상기 내부 케이싱의 내부에 설치되어 지하수를 양수하는 수중펌프(40)와; 상기 수중펌프에 의해 펌핑되는 지하수를 급수하는 급수관(41)과; 상기 급수관을 통해 급수되는 지하수의 열을 회수하여 부하에 공급하는 지열 교환부와; 상하 종방향을 따라 다단의 토출공이 구비된 관형이면서 상기 내부 케이싱과 상기 지열공 사이의 환수부에 상기 내부 케이싱을 따라 설치되며 상기 지열 교환부를 통과하여 열을 빼앗긴 환수측 지하수를 상기 내부 케이싱과 상기 지열공 사이의 환수부에 환수시키는 하나 이상의 환수 튜브관(50)과; 상기 환수 튜브관의 하단부를 상기 내부 케이싱에 고정 및 환수측 지하수가 상기 환수부에 토출되도록 하는 결합유공헤더(60)와; 상기 내부 케이싱의 둘레부에 결합되어 내경측은 상기 내부 케이싱의 둘레면에 수밀하게 밀착되고 외경측은 상기 차폐벽의 내주면에 수밀하게 밀착됨과 더불어 상기 환수 튜브관이 수밀하게 배관되어 상기 환수부의 환수측 지하수의 역류를 방지하는 역류방지 차폐부(70)와; 상기 내부 케이싱과 지열공 사이의 환수부에 충진되는 충진재 또는 대류방지판으로 구성된다.The present invention relates to a geothermal heat exchange apparatus and geothermal heat exchange apparatus and method for preventing geothermal excavator from collapsing while maximizing the efficiency of underground heat exchange, The groundwater circulation is possible even if the clogging of the groundwater is occurred and the purpose is to prevent the reverse flow of the groundwater and the contamination of the ground hole.
The geothermal heat exchanger for geothermal underground according to the present invention comprises: a geothermal hole (1) formed in the ground; An upper protection hole (10) for sealing an upper portion of the tearing hole; A shielding wall 20 installed in the tearing hole from the ground surface to the rock line; And an inner casing (30) installed at the bottom of the tearing hole at a certain distance from the geothermal hole in the tearing hole, and having a water supply part inside and a water return part outside; An underwater pump 40 installed inside the inner casing for pumping groundwater; A water supply pipe (41) for supplying groundwater pumped by the underwater pump; A geothermal heat exchanger for recovering the heat of the ground water supplied through the water supply pipe and supplying the collected heat to the load; Wherein the inner casing and the grounding hole are provided with a plurality of discharge holes along the vertical direction and are disposed along the inner casing at the water returning portion between the inner casing and the grounding hole, At least one water return tube (50) for returning to the water return portion between the ground holes; A coupling hole header (60) for fixing the lower end of the return tube pipe to the inner casing and discharging the groundwater to the return water side to the water returning unit; And the inner diameter side of the inner casing is tightly adhered to the circumferential surface of the inner casing in a watertight manner and the outer diameter side is tightly adhered to the inner circumferential surface of the shielding wall in a watertight manner and the water return tube pipe is watertightly connected, A backflow preventing shield 70 for preventing backflow of the fuel gas; And a filling material or a convection preventing plate filled in a water returning portion between the inner casing and the grounding hole.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an open type geothermal heat exchanger and a method of constructing the geothermal heat exchanger,

본 발명은 게오힐 지열 지중열교환 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지열 굴착공의 함몰을 예방하면서도 지중 열교환 효율을 극대화하고, 환수 튜브관의 휨과 폐색 등에 의한 순환 장애를 방지하며, 내부케이싱과 지열 굴착공 사이를 수밀성 있게 차폐하여 지하수의 순환장애를 방지하고 오염을 방지하고, 지열공의 내부에 충진되는 충진재를 강제 및 가압식으로 충진하여 공극없이 고밀도의 충진이 가능하도록 한 게오힐 개방형 지열 지중열교환 장치 및 이 시공 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a geothermal geothermal heat exchange apparatus, and more particularly, to a geothermal geothermal heat exchange apparatus which is capable of maximizing the efficiency of underground heat exchange while preventing depression of a geothermal drilling hole and preventing circulation failure due to bending and occlusion of the return tube, The geothermal drilling holes are sealed with watertightness to prevent the circulation failure of the groundwater and prevent contamination. The filling material filling the inside of the geothermal hole is filled with the forced and pressurized type so that the high density filling can be performed without any gap. A heat exchanger and a method of this construction.

지열이란 지하수를 굴착하여 양수되는 지하수가 갖고 있는 고유열과 지중의 열을 통칭하는 것으로서 일반적으로 지표하부를 100미터이상 500미터 내외의 깊은 깊이로 굴착한 후 이곳에 열교환을 위한 파이프를 묻거나 일반 지하수를 사용하여 지하수 심정시설과 동일하게 지하수 심정펌프와 양수파이프를 설치하여 지하수를 양수한 후 지하수가 갖고 있는 열을 히트펌프를 사용하여 열을 이용한 후 열교환된 지하수를 환수관을 이용하여 다시금 지하수 심정 내부에 환수시키는 열교환시스템을 이용하여 사용하고 있다.Geothermal heat refers to the natural heat and ground heat of groundwater pumped by excavating groundwater. Generally, the ground surface is excavated at a deep depth of about 100 meters or more and 500 meters or so, and there is a pipe for heat exchange, The groundwater pumping pump and the pumping water were installed in the same way as the groundwater treatment facility, and the groundwater was pumped, and the heat of the groundwater was heat-exchanged using the heat pump, and then the groundwater exchanged with the heat- And a heat exchange system for returning to the inside is used.

지중 온도는 사계절 변함없이 15℃ 내지 17℃의 온도를 연중 유지하여 이 온도를 갖고 있는 지하수를 양수하여 히트펌프를 사용하여 열을 이용하게 되는 경우 지하수 심정 펌프의 양수량이 시간당 1000리터에 이르고 온도차가 4℃인 경우 시간당 4000킬로칼로리에 이르는 열량 확보가 가능하고 이렇게 열교환되어 상승되거나 혹 낮아진 지하수의 온도는 환수관을 통해 지하수 지열공 내부로 유입되어 지중의 열에 의해 다시금 열교환되어 지하수의 온도는 낮아지거나 혹 다시금 높아진 상태를 유지하게 되면서 이러한 사이클이 지속적으로 사용가능한 상태를 유지할 수 있게 된다. 이러한 원리를 이용한 시설이 지열을 이용한 냉난방시스템이다.The groundwater temperature is maintained at a temperature of 15 ° C to 17 ° C throughout the year without changing the ground temperature. When the groundwater having this temperature is pumped and heat is used by using the heat pump, the amount of water of the groundwater pump is reached to 1000 liters per hour. At 4 ℃, it is possible to obtain 4000 kilocalories per hour of heat. The temperature of the groundwater that is exchanged by the heat exchanger is lowered to the inside of the groundwater trench through the water pipe. This cycle can continue to be usable as it keeps increasing again. The facility using this principle is a geothermal heating and cooling system.

이러한 지열 냉난방 시스템에서 필수적인 시설은 바로 굴착된 지하수 심정 시설이며 특히 지하수를 양수하여 열교환을 위한 시설인 경우에는 지하수 심정펌프와 양수파이프 및 환수관을 다시금 굴착된 지하수 심정 내부에 연결되도록 하는 것은 반드시 갖춰져야 하는 시스템이라 할 것이다.In the geothermal heating and cooling system, it is essential that the excavated groundwater is an excavated groundwater facility. In particular, in the case of a facility for pumping groundwater and exchanging heat, it is necessary to connect the groundwater pump and the pumping water pipe to the inside of the excavated groundwater .

잘 알다시피 지하수(地下水: groundwater)라 함은 지하의 지층이나 암석사이의 빈틈을 채우고 있거나 흐르는 물을 말하는 것으로, 현대에 이르러 산업화가 진척됨에 따라 환경오염이 심화되고, 토양의 오염이 심각해짐으로써 자연히 토양층을 투과하여 형성되는 지하수 역시 그 오염 율이 날로 증가되어 가고 있는 추세이다. 지층은 통상적으로 일반 흙과 모래 등으로 구성된 토사층과 지하수의 투수율이 그나마 높은 풍화암층, 그리고 불투수층이라 할 수 있는 연암층과 보통암, 경암층 순으로 구성되어 있다. 연암층 이하 층에 형성된 암반대수층 지하수는 지층 상부의 토사층이나 풍화암층으로부터의 오염된 지하수의 영향을 받지 않고 있어 맑고 깨끗한 수질상태를 유지하고 있게 된다. 그러나 토사층과 풍화암층은 지표상부로부터 유입하는 각종 오염물질로부터 일부 여과의 기능은 가능하다 하겠으나 투수 중 자연정화의 시간이 짧고 토사층이나 풍화암층이 오염되어 있을 경우 이 공간을 흐르는 지하수 역시 함께 오염될 수밖에 없는 상황이 발생된다. 지하수 개발과정에서는 당연히 토사층과 풍화암층을 천공하게 되고 이러한 천공되는 구간은 이어서 연암층과 보통암, 경암층을 관통하여 구성되어지게 된다.As you know, groundwater (groundwater) refers to water flowing or flowing between gravels and rocks in the ground. As industrialization progresses in modern times, environmental pollution becomes more serious and soils become more polluted. The contamination rate of groundwater, which is naturally formed by permeating the soil layer, is increasing day by day. The strata usually consist of a layer of weathered rock with a high permeability to soil and groundwater composed of ordinary soil and sand, and a soft rock layer, which can be called impervious layer, followed by a rock and a rock layer. The rock aquifer underground water formed in the layer below the soft rock layer is not affected by the contaminated groundwater from the soil layer or the weathered rock layer above the stratum, so that the water quality remains clear and clean. However, the soil layer and the weathered rock layer can function as a part of filtration from various pollutants flowing from the upper surface. However, if the time of natural purification is short and the soil layer or weathered layer is contaminated, Lt; / RTI > In the process of groundwater development, the soil layer and the weathered rock layer are pierced naturally, and the pierced section is formed by passing through the soft rock layer, the ordinary rock, and the carcass layer.

결과적으로 오염에 취약하거나 오염되어 있는 지하수는 아무런 저항이나 여과 수단없이 자연스럽게 오염되지 않은 암반대수층의 지하수에 혼입되어지게 되고 암반대수층 지하수 오염의 주요 요인이 되어왔다. 따라서, 지하수 개발과정에서 암반대수층의 지하수를 이러한 오염된 상층 지하수로부터 어떻게 보호하며 유입을 차단할 것인가가 지금까지의 지표하부보호벽 구성의 주요 목적이며 연구과제라 할 수 있었다.As a result, groundwater that is vulnerable to pollution or polluted has become naturally contaminated in the groundwater of uncontaminated rock aquifer without any resistance or filtration, and has become a major factor in groundwater aquifer contamination. Therefore, how to protect groundwater from rock aquifers from such contaminated upper groundwater and block the influx of groundwater in the process of groundwater development is the main objective of the underground protection wall.

지열을 이용하기 위한 굴착된 지하수 심정 역시 지하수를 사용하여야 하며 지하수 심정 펌프와 양수파이프를 설치하여야 함에는 일반 지하수 심정과 큰 차이가 없으며 단지 열을 이용한 후 다시금 지하수 심정 내부로 유입시키는 지하수환수관 시설만이 다를 뿐이어서 지하수 오염방지를 위한 지표하부보호벽 시설 또한 당연히 일반 지하수 심정과 동일하게 시설되어야 하고 또 고려되어야 할 부문이라 할 수 있다.Ground water should be used for excavated groundwater to utilize geothermal heat. Groundwater pump and water pipe should be installed. Ground water is not much different from general groundwater. However, The groundwater protection wall facilities for preventing groundwater pollution should be equally installed and should be considered as well.

또 다른 문제는 일반 지하수 심정과는 달리 지열용 지하수 심정은 다량의 지하수를 양수하여 사용함으로써 없어지는 것이 아니라 단지 지하수가 보유한 열량만을 열교환하여 사용한 후 양수했던 지하수량은 그대로 다시금 지하수 지열공 내부로 환수되도록 시설이 이루어져 있다는 것이고 이러한 이유로 인해 지하수량을 사용하는 지하수 심정과는 달리 시설비를 낮추기 위해 가능한 지하수 심정펌프와 양수파이프가 설치되는 최소한의 공간을 확보할 수 있는 직경으로 굴착이 이루어지게 되는데 반해 열교환 후 되돌아오는 환수된 지하수가 환수관을 따라 지하수 심정의 깊은 깊이까지는 투입이 불가능하다는 데 문제가 있었다. 대체적으로 상부에 위치한 지하수 환수관은 환수되는 지하수를 지하수 심정 상부에서 토출이 이루어지게 되고 토출된 환수지하수는 지하수 심정 내부에서 낙수되면서 다량의 기포를 함유하게 되고 이들 기포는 지하수 심정 내부에서 열교환된 지하수와 함께 지하수 심정펌프로 흡입되어 양수파이프를 통해 열교환시스템 내부를 순환하게 된다. 순환되는 열교환용 지하수 내부에 혼입된 기포는 일차적으로 고속으로 회전하면서 지하수를 양수하는 지하수 심정펌프의 임펠라를 부식시키게 되며 또 한편으로는 순환배관 중에 에어포켓을 형성하여 지하수의 순환장애를 일으킴은 물론 히트펌프 내부에서 효율적인 열교환을 방해하고 장치부식을 일으켜 열교환시스템의 장애를 발생시키는 요인으로 대두되고 있는 상황이다. 또한, 환수관을 통해 높고 강한 토출 수압으로 낙수되는 지하수는 특히 풍화암층의 암반공벽을 침식하여 다량의 모래를 지하수 심정 내부로 유입되게 작용하게 되고 결국 이들의 모래들로 인해 지하수 심정펌프의 임펠라 침식과 순환배관과 히트펌프에 모래가 침적되어 지하수의 소통을 저해하게 되어 정상적인 시스템 운용에 장애가 되는 문제가 있었다.Another problem is that unlike the general groundwater pollution, geothermal groundwater pollution does not disappear by using a large amount of groundwater to be pumped. Instead, only the heat of the groundwater is exchanged and used. The reason for this is that unlike the underground water that uses underground water, the drilling is carried out at a diameter that can secure the minimum space where the underground water pump and the water pipe are installed in order to lower the facility cost. On the other hand, There was a problem that the returning groundwater could not be put into the depths of the groundwater along the water pipe. Generally, the groundwater return pipe located at the upper part discharges the groundwater that is being returned from the upper part of the groundwater underground, and the discharged groundwater which is discharged from the groundwater falls into the groundwater, and contains a large amount of air bubbles. And is circulated in the heat exchange system through the water pipe. The air bubbles mixed in the circulating heat exchange groundwater primarily rotates at a high speed and corrodes the impeller of the groundwater pump, which pumped the ground water. On the other hand, air pockets are formed in the circulation pipe, The heat pump interferes with efficient heat exchange inside the heat pump and causes corrosion of the device, thereby causing trouble in the heat exchange system. In addition, groundwater drained by a high and strong discharge water pressure through the water return pipe especially erodes the anti-corrosion wall of the weathered rock layer, so that a large amount of the sand flows into the inner surface of the groundwater intrusion. As a result, There is a problem in that the sand is deposited on the circulation pipe and the heat pump, which interferes with the communication of the groundwater, which hinders normal operation of the system.

또한, 좁은 굴착 직경을 갖는 지열용 지하수 심정 내부에 이미 설치된 심정펌프와 연결된 양수파이프와 심정펌프를 가동시키기 위한 동력케이블과 수위선이 설치되어 있어 활용가능한 공간이 없음에도 불구하고 이곳에 다시금 환수배관을 수위 깊숙한 곳까지 함께 설치하여 구성한다는 것은 현실적으로 큰 어려움이 있었던 것이 사실이다. 이러한 결과 열교환 된 지하수가 환수되어 지하수 심정 내부로 유입되는 경우 상부에 떨어지는 지하수는 지중 열교환이 충분히 이루어지지 않은 상태에서 지하수 심정 펌프로 즉시 유입되어 지상의 히트펌프로 이동됨으로써 결과적으로 지열의 핵심기능 장치인 히트펌프의 효율을 떨어뜨리는 중요한 요인으로 작용되는 문제점을 가지고 있었으며 단순히 배열된 유공관의 설치깊이는 미쳐 열교환이 마쳐지지 않은 지하수를 지하수 심정펌프로 흡입되도록 함으로써 결과적으로 지열용 히트펌프의 열교환 효율을 떨어뜨리는 동일한 요인으로 작용하게 하였다.In addition, there is a water pipe connected to the heart pump which is already installed in the groundwater underground water having a narrow drilling diameter, and a power cable and a water line for operating the heart pump. Therefore, there is no space available, It is a fact that there was a great difficulty in constructing it to be installed together to the depth of the water level. As a result, when the heat-exchanged groundwater is returned to the inside of the groundwater, the groundwater falling to the upper part flows into the groundwater heat pump immediately after underground heat exchange is not sufficiently performed, The heat pump efficiency of the heat pump is lowered. The installation depth of the arranged oil pipe is insufficient. As a result, the groundwater that is not heat exchanged is sucked into the groundwater pump, The same factor of dropping.

지하수 지열공을 이용한 지열 지중 열교환기는 크게 밀폐형과 개방형으로 구분된다.Geothermal underground heat exchangers using groundwater trenches are classified into two types: closed type and open type.

밀폐형은 지열공 내부에 열교환용 고밀도폴리에칠렌관(HDPE)을 U튜브에 의해 수직으로 연결하여 내려 설치하고 그 내부에 열교환용 브라인을 순환시켜 지중 열을 교환할 수 있도록 구성한 것이다.In the closed type, the high density polyethylene pipe (HDPE) for heat exchange is vertically connected by the U tube in the tear hole, and the heat exchanging brine is circulated inside the trench and the ground heat can be exchanged.

개방형은 일반 지하수 관정과 유사하나 수중모터펌프에 의해 양수된 지하수를 지상에 설치된 히트펌프의 열교환기를 거쳐 열교환시킨 다음 순환되어 돌아온 지하수를 다시금 지열공 내부로 환수시켜 지중 열을 교환시킬 수 있도록 한 것이다.Open type is similar to general ground water system, but ground water pumped by underwater motor pump is heat-exchanged through heat exchanger of the heat pump installed on the ground, and ground water returned to circulation is again returned to the inside of the trench so that the earth heat can be exchanged .

일반적인 개방형 지중 열교환기는 계획된 깊이 대체적으로 300~500m깊이로 굴착된 지열공 안쪽에 100~125mm 직경의 PVC 파이프로 제작된 내부케이싱이 연결소켓에 의해 연장되어지면서 바닥까지 설치되어 진다.A typical open-type geothermal heat exchanger is installed to the bottom with an inner casing made of 100 ~ 125mm diameter PVC pipe inside the trench, excavated at a planned depth of approximately 300 ~ 500m depth, and extended by a connection socket.

하부구간에는 스트레이너가 구성된 유공관이 연결되어 설치되며 내부케이싱 안쪽 상부에는 수중펌프가 설치되어 지하수를 양수관을 통해 지상 히트펌프까지 올려 순환시키게 된다. In the lower section, a pipe with a strainer is connected, and an underwater pump is installed in the upper part of the inner casing to circulate the ground water up to the ground heat pump through a pumping pipe.

이러한 개방형 지중 열교환기 형태는 여러 가지가 개발되어 적용되어지고 있다. Various types of open-loop heat exchangers have been developed and applied.

일명 게오힐 공법은 지열공 안쪽에 내부케이싱이 설치되고 하부에는 유공관이 구성되어 있게 되며 내부케이싱과 지열공벽 사이에는 예컨대 콩자갈로 이루어진 충진재가 채워지게 되며 그 안쪽에는 환수 분배관이 묻힌 상태로 설치되어지게 된다. 이러한 공법의 장점은 개방형 지열 지중열교환기가 운전 중 굴착공이 함몰되는 사고를 예방할 수 있는 장점이 있는 반면 환수 분배관을 통해 환수되는 순환지하수의 유동저항으로 인해 환수측 순환지하수가 지상으로 흘러넘쳐 배출되는 사례가 빈번하게 발견되는 문제점이 있다. 더욱이 개방형 지열공의 순환을 위해 설치되는 내부케이싱 중 유공관 설치분포가 지열공 바닥에 가까운 하부에 집중적으로 배치되어 있어 시설 운용 중 지하수와 함께 유입된 토사슬러리가 쌓여 가는 경우 내부케이싱의 유공관을 폐색시킴은 물론 환수분배관의 끝부분을 막게 되어 결과적으로 순환장애를 일으키는 큰 문제점으로 나타나고 있다.The so-called Gehoil method has an inner casing on the inner side of the trench and a porosity pipe on the bottom. Filling the inner casing with the trench is filled with bean gravel, for example, And installed. The advantage of this method is that an open geothermal underground heat exchanger can prevent an accident that the excavation hole is drowned during operation, while the flow resistance of circulating groundwater, which is returned through the water distribution pipe, There is a problem that cases are frequently found. Furthermore, among the internal casings installed for the circulation of the open geothrophy, the distribution of the pipe installation is intensively arranged at the lower part near the bottom of the geothermal hole, so that when the soil slurry flowing together with the groundwater accumulates during the operation of the facility, As well as the end portion of the circulation pipe, consequently causing a circulatory disorder.

또한, 환수 분배관을 내부케이싱 하단에서 별도 장치 없이 고정하여 삽입 설치하는 과정에서 환수 분배관이 굴착공벽과 내부케이싱 사이에 끼이게 되어 중간에 멈춰진 채 구부러지게 됨으로써 일부 환수 분배관의 경우 순환량이 확보되지 못하는 문제가 있었다.In addition, in the process of inserting and installing the circulating water distribution pipe at the lower end of the inner casing, the circulating water distribution pipe is caught between the excavation wall and the inner casing and is bent while being stopped in the middle. There was a problem that could not be done.

또한, 종래 충진재의 충진은 충진재를 내부 케이싱과 지열공 사이의 환수부에 중력식으로 투입하기 것이기 때문에 충진재들 간에 많은 공극이 존재하여 지열공을 안전하게 보호하지 못하고 내부 케이싱의 휨이 발생된 곳의 아래쪽에서 충진율이 매우 낮은 문제점이 있고 지하수의 흐름에 의해 충진재들이 움직이면서 붕괴 위험이 커지는 문제점이 있다.
In addition, since the filling of the filler in the prior art is to gravitate the filler into the return portion between the inner casing and the tail hole, there is a large gap between the fillers, so that the tail hole can not be safely protected, And there is a problem that the risk of collapse increases as the fillers move due to the flow of groundwater.

등록특허 제10-0803351호Patent No. 10-0803351 등록특허 제10-0845973호Patent No. 10-0845973

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 지열 굴착공의 무너짐 현상을 예방하면서도 지중 열교환 효율을 극대화하기 위해 환수 튜브관을 지열공의 전체 깊이에 안정적으로 설치 및 내부 케이싱의 폐색이 발생되어도 지하수의 순환이 가능하도록 한 게오힐 개방형 지열 지중열교환 장치 및 이 시공 방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to prevent the collapse of the geothermal drilling rig while preventing the collapse of the geothermal drilling rig, And the groundwater circulation is enabled even when the groundwater is circulated.

그리고 본 발명의 다른 목적은 지하수의 역류와 지열공의 오염을 방지하려는데 있다.Another object of the present invention is to prevent reverse flow of groundwater and pollution of ground hole.

본 발명의 또 다른 목적은 충진재를 고밀도로 충진하려는데 있다.
Another object of the present invention is to fill a filler material with high density.

본 발명에 의한 게오힐 개방형 지열 지중열교환 장치는, 지중에 형성되는 지열공과; 상기 지열공의 상부를 밀폐하는 상부보호공과; 상기 지열공의 내부에 지표면에서부터 암반선까지 설치되는 차폐벽과; 하부에 다수의 환수공이 구성되며 상기 지열공 안에 상기 지열공과 일정 간격을 두고 상기 지열공의 바닥까지 설치되어 내부에는 급수부를 외부에는 환수부를 형성하는 내부 케이싱과; 상기 내부 케이싱의 내부에 설치되어 지하수를 양수하는 수중펌프와; 상기 수중펌프에 의해 펌핑되는 지하수를 급수하는 급수관과; 상기 급수관을 통해 급수되는 지하수의 열을 회수하여 부하에 공급하는 지열 교환부와; 상하 종방향을 따라 다단의 토출공이 구비된 관형이면서 상기 내부 케이싱과 상기 지열공 사이의 환수부에 상기 내부 케이싱을 따라 설치되며 상기 지열 교환부를 통과하여 열을 빼앗긴 환수측 지하수를 상기 내부 케이싱과 상기 지열공 사이의 환수부에 환수시키는 하나 이상의 환수 튜브관과; 상기 환수 튜브관의 하단부를 상기 내부 케이싱에 고정 및 환수측 지하수가 상기 환수부에 토출되도록 하는 결합유공헤더와; 상기 내부 케이싱의 둘레부에 결합되어 내경측은 상기 내부 케이싱의 둘레면에 수밀하게 밀착되고 외경측은 상기 차폐벽의 내주면에 수밀하게 밀착됨과 더불어 상기 환수 튜브관이 수밀하게 배관되어 상기 환수부의 환수측 지하수의 역류를 방지하는 역류방지 차폐부와; 상기 내부 케이싱과 지열공 사이의 환수부에 충진되는 충진재 또는 대류방지판으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
The geothermal heat exchanger for geothermal underground according to the present invention comprises: a geothermal hole formed in the ground; An upper protection hole for sealing an upper portion of the tearing hole; A shielding wall installed in the ground hole from the ground surface to the rock line; An inner casing having a plurality of water holes formed at the lower portion thereof and disposed at the bottom of the tearing holes at a predetermined distance from the geothermal holes in the tearing holes, An underwater pump installed inside the inner casing to pump groundwater; A water supply pipe for supplying groundwater pumped by the underwater pump; A geothermal heat exchanger for recovering the heat of the ground water supplied through the water supply pipe and supplying the collected heat to the load; Wherein the inner casing and the grounding hole are provided with a plurality of discharge holes along the vertical direction and are disposed along the inner casing at the water returning portion between the inner casing and the grounding hole, At least one water return tube pipe for returning to the water returning portion between the ground holes; A coupling hole header for fixing the lower end portion of the return tube pipe to the inner casing and discharging the groundwater at the return water side to the water return portion; And the inner diameter side of the inner casing is tightly adhered to the circumferential surface of the inner casing in a watertight manner and the outer diameter side is tightly adhered to the inner circumferential surface of the shielding wall in a watertight manner and the water return tube pipe is watertightly connected, A backflow prevention shielding portion for preventing backflow of the fluid; And a filling material or a convection preventing plate filled in the water returning portion between the inner casing and the grounding hole.

본 발명에 의한 게오힐 개방형 지열 지중열교환 장치 및 이 시공 방법에 의하면, 지열 굴착공의 무너짐 현상을 예방하면서도 지중 열교환 효율을 극대화하기 위해 환수 튜브관을 지열공의 전체 깊이에 안정적으로 설치 및 내부 케이싱의 폐색이 발생되어도 지하수의 순환이 가능하도록 함으로써 지열 지중열교환 장치로서의 신뢰성과 효율성을 향상하는 효과가 있다.According to the geothermal heat exchanger of the present invention and the construction method of the present invention, in order to maximize the efficiency of underground heat exchange while preventing the collapse of the geothermal drill hole, the return tube pipe is stably installed in the entire depth of the geothermal hole, It is possible to circulate the groundwater even if the closure of the groundwater is caused, thereby improving the reliability and efficiency as a geothermal underground heat exchanger.

그리괴, 지하수의 역류와 지열공의 오염을 방지하여 지하수의 순환 장애를 방지함과 아울러 지하수 순환계통의 막힘을 방지할 수 있다.It prevents the reverse flow of ground water and the pollution of the ground hole and prevents the groundwater circulation disorder and prevents the groundwater circulation system from being clogged.

또한, 충진재를 지하수의 수류에 의해 강제 및 가압식으로 충진하여 공극률을 낮추는 반면 충진율을 높여 지열공 등의 안정성을 확보하는 효과도 있다.
In addition, the filling material is filled with the water of the ground water by the forced and pressurized type to lower the porosity, while the filling rate is increased to secure the stability of the tearing and the like.

도 1은 본 발명에 의한 게오힐 개방형 지열 지중열교환 장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 게오힐 개방형 지열 지중열교환 장치에 적용된 상부 보호공의 내부 구성도.
도 3은 본 발명에 의한 게오힐 개방형 지열 지중열교환 장치에 적용된 내부 케이싱의 구성도.
도 4는 본 발명에 의한 게오힐 개방형 지열 지중열교환 장치에 적용된 결합유공헤더와 환수 튜브관을 도시한 확대도.
도 5는 본 발명에 의한 게오힐 개방형 지열 지중열교환 장치에 적용된 투명 케이싱의 예시도.
도 6은 본 발명에 의한 게오힐 개방형 지열 지중열교환 장치에 적용된 환수 튜브관의 설치 상태 평면도.
도 7은 본 발명에 의한 게오힐 개방형 지열 지중열교환 장치에 적용된 충진재의 충진 예시도.
도 8은 본 발명에 의한 게오힐 개방형 지열 지중열교환 장치에 대류방지판이 적용된 구성도.
도 9는 본 발명에 의한 게오힐 개방형 지열 지중열교환 장치에 적용된 대류방지판의 설치 상태 사시도.
도 10은 본 발명에 의한 게오힐 개방형 지열 지중열교환 장치에 적용된 대류방지판의 단면도.
도 11은 본 발명에 의한 게오힐 개방형 지열 지중열교환 장치에 적용된 대류방지판의 벌림부를 도시한 평면도.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram of a geothermal underground heat exchange apparatus according to the present invention. FIG.
BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to a geothermal heat exchanger,
3 is a configuration diagram of an internal casing applied to a geothermal underground heat exchange apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is an enlarged view showing a coupling hole header and a return tube pipe applied to a geo-thermal underground geothermal underground heat exchanger according to the present invention. FIG.
FIG. 5 is an illustration of a transparent casing applied to a geothermal underground heat exchange apparatus according to the present invention. FIG.
6 is a plan view of a state of installation of a return tube pipe applied to a geothermal underground heat exchange apparatus according to the present invention.
FIG. 7 is an illustration of filling of a filler applied to a geothermal underground heat exchange apparatus according to the present invention. FIG.
FIG. 8 is a view showing a configuration in which a convective prevention plate is applied to a geothermal underground heat exchange apparatus according to the present invention. FIG.
9 is a perspective view of the installation of a convection preventing plate applied to a geothermal underground heat exchange apparatus according to the present invention.
10 is a sectional view of a convection preventing plate applied to a geothermal underground heat exchange apparatus according to the present invention.
11 is a plan view showing a spreading portion of a convection preventing plate applied to a geothermal underground heat exchanger according to the present invention.

도 1에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 게오힐 개방형 지열 지중열교환 장치는, 지중에 형성되는 지열공(1)과; 지열공(1)의 상부를 밀폐하는 상부보호공(10)과; 지열공(1)의 내부에 지표면에서부터 암반선까지 설치되는 차폐벽(20)과; 지열공(1) 안에 설치되며 지열공(1)을 급수부와 환수부로 구획함과 더불어 지하수의 급수를 위한 순환이 가능하도록 하는 내부 케이싱(30)과; 내부 케이싱(30)의 내부에 설치되어 지하수를 양수하여 급수하는 급수수단[수중펌프(40),수중펌프(40)에 의해 펌핑되는 지하수를 급수하는 급수관(41)]과; 급수관(41)을 통해 급수되는 지하수의 열을 회수하여 부하에 공급하는 지열 교환부(공지된 것을 사용하므로 구체적인 설명을 생략함)와; 상기 지열 교환부를 통과하면서 열을 빼앗긴 환수측 지하수를 내부 케이싱(30)에 의해 구획된 환수부에 환수하는 환수 튜브관(50)과; 환수 튜브관(50)의 하단부를 내부 케이싱(30)에 고정함과 더불어 환수 튜브관(50)에 의해 환수되는 환수측 지하수를 내부 케이싱(30) 내부로 유도하는 결합유공헤더(60)와; 내부 케이싱(30) 외부의 환수부에 있는 환수측 지하수가 지상을 향해 역류하는 것을 막는 역류방지 차폐부(70)와; 내부 케이싱(30)과 지열공(1) 사이의 환수부에 충진되는 충진재(80)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the geothermal-open geothermal underground heat exchanging apparatus according to the present invention includes a geothermal hole 1 formed in the ground; An upper protection hole (10) for sealing the upper portion of the ground hole (1); A shielding wall 20 installed in the ground hole 1 from the ground surface to the rock line; An inner casing (30) installed in the tearing hole (1) and partitioning the tearing hole (1) into a water supply part and a water returning part, and circulation for supplying water of groundwater; Water supply means (water pump 40, water supply pipe 41 for supplying ground water pumped by the underwater pump 40) installed inside the inner casing 30 to supply and supply ground water; A geothermal heat exchanger for collecting the heat of the ground water supplied through the water supply pipe 41 and supplying the heat to the load; A water return tube 50 for returning the water-side groundwater having passed through the geothermal heat exchanger to the heat exchanger compartmented by the inner casing 30; A coupling hole header 60 for fixing the lower end of the return tube pipe 50 to the inner casing 30 and for guiding the return water to the inside of the inner casing 30 by the return tube pipe 50; A backflow prevention shielding part (70) for preventing backflow of the water-side groundwater in the water return part outside the inner casing (30) toward the ground; And a filler material (80) filled in the water returning portion between the inner casing (30) and the grounding hole (1).

지열공(1)은 지면에서부터 일정 심도로 굴착에 의해 형성되는데, 차폐벽(20)의 시공 구간(차폐공)은 구경이 더 크게(법정 그라우팅 두께 5cm를 확보하기 위함) 천공되며, 즉 차폐벽(20)의 시공 구간과 그 하부의 구간이 직경차에 의해 단차지게 형성된다. 대체적으로 30m 내외 깊이로 단부를 형성하여 굴착을 진행하게 된다. 즉 지열공(1)의 직경이 150mm 인 경우 암반선 1m 이상 구간은 250mm로 하고 지열공(1)의 직경이 200mm 인 경우에는 300mm로 직경을 확보한다.The ground hole 1 is formed by excavation at a certain depth from the ground. The construction area (shielding hole) of the shielding wall 20 is perforated with a larger diameter (to secure a legal grounding thickness of 5 cm) (20) and a lower section thereof are stepped by a difference in diameter. Generally, the end is formed at a depth of about 30m and excavation proceeds. That is, in the case where the diameter of the ground hole 1 is 150 mm, the section of the rock shaft 1 m or longer is 250 mm, and when the diameter of the ground hole 1 is 200 mm, the diameter is secured to 300 mm.

상부 보호공(10)은 지열공(1)의 오염방지 등을 목적으로 하며 내부에 공간이 구비된 박스형의 보호공 본체(11), 보호공 본체(11)의 상측 개방부에 분리 가능하게 결합되어 보호공 본체(11) 내부를 개폐하는 보호공 덮개(12)로 구성된다.The upper protection hole 10 is provided with a box-shaped protection hole body 11 having a space therein for the purpose of preventing contamination of the ground hole 1, And a protective ball cover 12 for opening and closing the inside of the protective ball body 11.

도 2에서 보이는 바와 같이, 상부 보호공(10)은 지열공(1)의 오염 방지와 함께 지열공(1)측의 관로와 지열 교환부측의 관로 등이 연결되는 공간을 제공하고 각종 계측기[예를 들어, 급수측 유량계(13), 환수측 유량계(14), 압력계(15), 컨트롤러(전송장치 포함)(16)]가 설치되도록 한다.
As shown in FIG. 2, the upper protection hole 10 is provided to prevent contamination of the ground hole 1 and to provide a space in which the channel on the side of the ground hole 1 is connected to the channel on the side of the geothermal heat exchanger, The water flow meter 13, the water flow meter 14, the pressure gauge 15, and the controller (including the transfer device) 16 are installed.

차폐벽(20)은 지면에서부터 암반선에 걸쳐 상기 지열공보다 단차지도록 큰 직경으로 천공되는 차폐공의 내부에 상기 차폐공의 내벽과 공간이 형성되도록 설치되는 그라우팅 케이싱(21), 그라우팅 케이싱(21)과 상기 차폐공의 사이에 충진 경화되는 그라우팅벽(22)(그라우트재, 몰탈 등), 지반의 붕괴를 막기 위하여 상기 차폐공의 내벽에 설치되는 흙막이 케이싱(23)으로 구성될 수 있다.The shielding wall 20 includes a grouting casing 21 installed to form an inner wall and a space of the shielding hole in a shielding hole drilled from the ground to a large diameter so as to be stepped from the grounding hole, A grouting wall 22 (grout material, mortar or the like) filled and cured between the shielding holes, and an earth retaining casing 23 installed on the inner wall of the shielding hole to prevent collapse of the ground.

또한, 차폐벽(20)은 저부에 자체 탄성력 또는 내부에 주입되는 유체 또는 지하수에 의해 팽창창하는 차폐재(24)가 구성될 수 있다.Further, the shielding wall 20 may be constructed of a self-elastic force at the bottom or a shielding member 24 which is inflated by the fluid or groundwater injected therein.

차폐재(24)는 내부에 주입되는 유체에 의해 팽창하는 팽창튜브, 지하수에 의해 팽창하는 수팽창고무튜브 등이 사용 가능하다.The shielding member 24 may be an expansion tube that expands by the fluid injected into the interior, or a water-expanded rubber tube that expands by the groundwater.

차폐재(24)는 도 1에 도시된 위치로 한정되지 아니하고 차폐벽(20)의 아래쪽에 시공될 수도 있다.The shielding material 24 is not limited to the position shown in FIG. 1 but may be applied to the lower side of the shielding wall 20.

내부 케이싱(30)은 지열공(1) 내부를 급수부(내부)와 환수부[외부, 지열공(1)과 사이 공간]로 구획하며, 상기 환수부를 흐르면서 열교환된 지하수를 상기 급수부로 안내하기 위한 환수공(31)이 구비된 것으로 하부에서부터 일정 구간의 유공관[환수공(31)이 구성되는 구간] 및 상기 유공관 상부의 무공관의 조합에 의해 구성된다. The inner casing 30 divides the inside of the tearing hole 1 into a water supply portion (inside) and a water return portion (external space between the tearing hole 1) and guides the ground water exchanged through the water return portion to the water supply portion (A section in which the water recovery hole 31 is formed) and a non-hollow pipe on the upper part of the pipe.

내부 케이싱(30)은 2개 이상의 단위 관(PE, PVC 등)이 연결소켓(32)이나 열융착소켓, 또는 맞대기 열융착 등을 매개로 하여 연쇄적으로 연결되어 지열공(1)의 심도에 맞도록 구성된다.The inner casing 30 is connected to two or more unit pipes (PE, PVC, etc.) in series through a connection socket 32, a heat fusion socket, Respectively.

내부 케이싱(30)은 온도에 의해 신축되는 재질로 이루어지는 경우 신축 거동이 가능하도록 구성되며, 도 3에서 보이는 것처럼, 단위 관(30-1)들은 신축 소켓(33)을 통해 관이음된다. 신축 소켓(33)은 신축이 가능한 벨로우즈관일 수 있다. 또한, 신축 소켓(33)의 지지를 위하여 지지바(33a)가 구성될 수 있다. 지지바(33a)는 바람직하게 하부에 장공이 구비된 막대 형태이며 상하 종방향을 따라 배열되면서 상부는 신축 소켓(33)에 고정되고 하부의 장공은 신축 소켓(33)에 돌출된 가이드핀이 신축 거동이 가능하도록 슬라이딩 결합된다.As shown in FIG. 3, the unit tubes 30-1 are connected to each other through the expansion and contraction socket 33, as shown in FIG. 3, when the inner casing 30 is made of a material that is stretchable by temperature. The expansion and contraction socket 33 may be a bellows pipe that can be expanded and contracted. Further, a support bar 33a may be formed for supporting the expansion and contraction socket 33. [ The support bars 33a are preferably rod-shaped bars provided at the bottom and are arranged along the vertical direction. The upper portion of the support bars 33a is fixed to the expansion and contraction socket 33, And is slidingly coupled so as to be movable.

또는 내부 케이싱(30)은 단위 관(30-1)의 일측 단부를 스웨이징 확관된 편수칼라관(34)으로 가공하여 이웃하는 단위 관(30-1)의 타측이 삽입 및 접착제로 접착되는 구조로 이루어질 수도 있다. 단위 관(30-1)들의 관이음부는 나사못 등의 체결구에 의해 체결력이 보강될 수도 있다.
Alternatively, the inner casing 30 may have a structure in which one end of the unit tube 30-1 is formed into a twisted color tube 34 swaged and expanded, and the other side of the adjacent unit tube 30-1 is inserted and adhered with an adhesive &Lt; / RTI > The tube portions of the unit tubes 30-1 may be reinforced by fastening means such as screws.

도 4에 도시된 것처럼, 내부 케이싱(30)은 지열공(1) 내부에서 직진성을 유지한 상태로 설치되도록 하며 특히 비중이 물보다 가벼운 PE재질의 관을 사용하는 경우 지하수 중 침강이 용이하도록 예컨대 하단부에 웨이트(35)가 결합된다. 웨이트(35)는 접착 등 다양한 방법에 의해 내부 케이싱(30)의 하단부에 고정되며, 부가적으로 로프(36)[본 발명에서 로프(36)는 웨이트(35)와 내부 케이싱(30)을 지지하는 모든 자재를 말함]에 의해 고정될 수도 있다.As shown in FIG. 4, the inner casing 30 is installed in a state where the inner casing 30 maintains straightness in the tearing hole 1. In the case of using a PE pipe having a specific gravity smaller than that of water, And the weight 35 is coupled to the lower end. The weight 35 is fixed to the lower end of the inner casing 30 by various methods such as adhesion and is additionally provided with a rope 36 (in the present invention, the rope 36 supports the weight 35 and the inner casing 30) Quot ;, or " all materials ").

로프(36)는 하단부가 웨이트(35)에 결속고리 등을 통해 고정되고 상단부는 상부 보호공(10) 등에 고정될 수 있다.The lower end of the rope 36 may be fixed to the weight 35 via a coupling ring or the like and the upper end may be fixed to the upper protection hole 10 or the like.

로프(36)는 웨이트(35)만을 고정하는 것으로 한정되지 아니하고 내부 케이싱(30)을 고정하면서 내부케이싱(30)의 비중을 더하여 주는 기능도 겸할 수 있다. 도 3에서 보이는 것처럼, 로프(36)는 내부 케이싱(30)의 단위 관(30-1)들을 따라 배선되며 단위 관(30-1)의 둘레부에 끼워지는 와이어 고리(37)와 연결됨으로써 단위 관(30-1)들을 고정한다.The rope 36 is not limited to fixing only the weight 35, and may also serve to add specific gravity of the inner casing 30 while fixing the inner casing 30. [ 3, the rope 36 is connected to the wire loop 37 which is wired along the unit tubes 30-1 of the inner casing 30 and is fitted around the periphery of the unit tube 30-1, Thereby fixing the tubes 30-1.

내부 케이싱(30)은 통상 수도용으로 사용되는 PVC 파이프나 PE 파이트 등 투명성이 확보되지 않은 재질 또는 색상으로 제작되어 설치되며, 따라서 깊은 심도로 구성되는 지열공(1)의 내부에 설치되는 내부 케이싱(10)과 지열공(1) 사이에 형성되는 환수 튜브관(50)의 설치가 정상적으로 이루어져 있는지의 여부에 대해 확인이 불가능하였을 뿐 아니라 콩자갈이나 규사 등으로 채워지는 충진재(80)가 균일하게 채워져 있는지의 여부에 대해서도 확인이 불가능하였다. 더욱이 지열공(1)의 경우 굴착과정에서 직진성이 확보되지 않은 경우가 많아 내부 케이싱(30)을 설치하게 되면 휘어진 구간부분에서 충진재(80)가 쌓이게 되고 이러한 현상이 반복되어지게 될 경우 불완전한 충진이 이루어져 결국 지열 지중열교환기의 효율을 떨어뜨리는 결과가 나타나게 된다 . The inner casing 30 is made of a material or color that is not ensured in transparency, such as a PVC pipe or a PE fire, which is usually used for water supply. Therefore, the inner casing 30 is installed inside the tearing hole 1 It is impossible to confirm whether or not the installation of the return tube tube 50 formed between the tearing holes 1 and 10 and the tearing hole 1 is normally performed and the filling material 80 filled with bean gravel or silica sand is uniformly filled It was not possible to confirm whether or not it existed. Further, in the case of the ground hole 1, the straightness is not ensured in the excavation process. When the inner casing 30 is installed, the filler material 80 is piled up in the bent portion. When the phenomenon is repeated, incomplete filling This results in lowering the efficiency of the geothermal underground heat exchanger.

이를 해결하기 위하여 본 발명은 수중 카메라에 의해 내부 케이싱(30) 외부의 환수부를 촬영 및 영상의 확인이 가능하도록 내부 케이싱(30)에 투명부를 구성한다.In order to solve this problem, the present invention forms a transparent portion in the inner casing (30) so that an image of the water return portion outside the inner casing (30) can be photographed and confirmed by an underwater camera.

투명부는 예컨대 도 5에서 보이는 것처럼, 단위 관(30-1)들 사이에 아크릴 등의 투명 케이싱(30-2)을 설치하는 방법이 가능치하다. 투명 케이싱(30-2)을 하나 또는 일정 간격으로 다수개 설치하여 수중 카메라(2)를 투명 케이싱(30-2) 안쪽에 투입 촬영함으로써 상기 환수부의 촬영 및 영상 확인이 가능하다.As shown in FIG. 5, for example, a transparent casing 30-2 such as acrylic may be installed between the unit tubes 30-1. A plurality of transparent casings 30-2 may be installed at one or a predetermined interval so that the underwater camera 2 is inserted into the transparent casing 30-2 and photographed.

투명부는 다른 예로서, 내부 케이싱(30)에 투명창을 설하는 것으로도 가능하다.As another example of the transparent portion, it is also possible to place a transparent window in the inner casing 30. [

내부 케이싱(30)은 직선관, 대경부와 소경부에 의해 직경이 단차진 이형관 등 모두가 사용 가능하다. 즉, 수중펌프(40)가 설치되는 깊이까지는 125mm 직경의 내부케이싱(30)을 사용하고 지하수의 순환과 열교환이 이루어지는 구간은 그보다 작은 80~100mm 직경의 내부케이싱(30)을 적용하도록 함으로써 경제적인 시공이 되도록 할 수 있다.The inner casing 30 can be used as a straight pipe, a large-diameter diaphragm having a large diameter by a large diameter portion and a small diameter portion. That is, the inner casing 30 having a diameter of 125 mm is used up to the depth where the submersible pump 40 is installed, and the inner casing 30 having a diameter of 80 to 100 mm, which is smaller than that of the inner casing 30, It is possible to make construction.

수중펌프(40)는 내부 케이싱(30)의 내부인 급수부에 설치되어 상기 급수부 내의 지하수를 펌핑함으로써 급수관(41)에 지하수를 급수한다.
The submersible pump 40 is installed in a water supply part inside the inner casing 30 to supply ground water to the water supply pipe 41 by pumping ground water in the water supply part.

환수 튜브관(50)은 일측이 지열 교환부의 환수측과 연결되어 환수측 지하수를 공급받으며 환수측 지하수를 상기 환수부에 환수하는 것으로서 상기 환수부의 바닥부가 폐색되어도 환수측 지하수를 내부 케이싱(30) 내부의 급수부에 공급할 수 있도록 내부와 외부가 연통하는 다수의 토출공(51)이 상하 종방향을 따라 구비된다.The return pipe tube 50 is connected to the water return side of the geothermal exchange part to receive the ground water from the water return side and to return the ground water to the water returning part. Even when the bottom part of the water returning part is closed, And a plurality of discharge holes 51 communicating with the inside and the outside so as to be supplied to the water supply portion inside are provided along the vertical direction.

환수 튜브관(50)은 내부 케이싱(30) 상단부에서부터 하부[지열공(1)의 바닥으로부터 일정 높이 이격된 곳]까지 설치되며 PE, PVC, 합성수지제재 등을 재지로 한다.The water return tube 50 is installed from the upper end of the inner casing 30 to a lower portion (a portion spaced apart from the bottom of the tearing hole 1 by a predetermined height) and is made of PE, PVC, or synthetic resin.

환수 튜브관(50)은 내부 케이싱(30)을 따라 설치되어 깊은 심도로 설치될 것이며, 결합유공헤더(60)에 의해 내부 케이싱(30)에 고정되는 하단부 이외의 구간에서 흔들림 등을 일으키지 않도록 고정클립 등에 의해 내부 케이싱(30)에 고정될 수 있다.The return pipe tube 50 is installed along the inner casing 30 to be installed at a deep depth and is fixed to the inner casing 30 in a section other than the lower end fixed to the inner casing 30 by a coupling hole head 60 And can be fixed to the inner casing 30 by a clip or the like.

환수 튜브관(50)은 지열공(1) 안에 하나만 사용될 수도 있고 2개 이상이 사용될 수도 있으며, 후자의 경우 지열 교환부와 연결되는 하나의 메인 환수관에 분배 매니폴드를 형성하고 이 분배 매니폴드에 2개 이상의 환수 튜브관(50)을 설치할 수 있다(도 6 참고).In the latter case, a distribution manifold is formed in one main return pipe connected to the geothermal heat exchanger, and the distribution manifold 50 is connected to the geothermal heat exchanger, It is possible to install two or more return tube tubes 50 (see FIG. 6).

도 4에서 보이는 바와 같이, 결합유공헤더(60)는 내부 케이싱(30)의 둘레부(유공관 부분)에 공간(환수측 지하수의 원활한 흐름을 위한 공간)이 형성되도록 하는 통 구조이거나 판형 구조로 제작될 수 있다.As shown in FIG. 4, the combined piercing header 60 may have a tubular structure in which a space (a space for smooth flow of return water on the return water side) is formed in a peripheral portion (a pipe portion) of the inner casing 30 .

결합유공헤더(60)의 예컨대 상부에는 환수 튜브관(50)의 하단부가 유체 연통 가능하게 연결되어 환수 튜브관(50)의 하단부를 내부 케이싱(30)에 고정함으로써 삽입 설치과정에서나 운용과정에서 환수 튜브관(50)의 배관 상태를 고정하여 유지(구부러짐이나 이탈을 방지)할 수 있고 토사 슬러지에 의해 지열공(1)의 바닥측에 있는 내부 케이싱(30)의 환수공(31)이 막히더라도 환수 튜브관(50)과 내부 케이싱(30)을 유체 연통 가능하게 연결함으로써 환수측 지하수를 내부 케이싱(30)에 환수할 수 있다.The bottom end of the return pipe tube 50 is connected to the upper end of the coupling hole header 60 in fluid communication with the lower end of the return tube pipe 50 to the inner casing 30, The piping state of the tube pipe 50 can be fixed and prevented (bent or dislodged), and even if the return hole 31 of the inner casing 30 on the bottom side of the ground hole 1 is blocked by the earth sludge The return water pipe 50 can be connected to the inner casing 30 in fluid communication with the inner casing 30 to return the groundwater to the inner casing 30.

나아가서 결합유공헤더(60)는 상기 환수부와 연통하는 하나 이상의 환수공(61)이 구비되어 상기 환수부의 환수측 지하수가 환수공(61)을 통해 내부 케이싱(30)의 내부에 급수되도록 할 수 있다.Further, the coupling hole header 60 may include one or more water return holes 61 communicating with the water returning portion so that the groundwater in the water returning side of the water returning portion may be supplied to the inside of the inner casing 30 through the water return hole 61 have.

즉, 결합유공헤더(60)는 환수 튜브관(50)을 통해 환수측 지하수가 내부 케이싱(30)의 바닥부까지 흐르도록 함으로써 환수측 지하수의 원활한 순환을 가능하게 한다.That is, the combined piercing header 60 allows the return water to flow to the bottom of the inner casing 30 through the water return tube 50, thereby enabling smooth circulation of the return water.

결합유공헤더(60)는 내부 케이싱(30)에 일체로 구성되는 것도 가능하지만, 지열공(1)의 다양한 심도에 맞는 높이로 설치될 수 있도록 단품으로 제작된 후 현장 여건에 맞는 위치에 결합되는 것도 가능하다. 물론, 환수 튜브관(50)의 구부러짐이나 이탈을 방지하기 위해 밴드형태의 고정링을 만들고 환수튜브관(50)을 압착시켜 고정하고 나사못이나 리벳 등을 이용하여 추가 고정하는 방법을 통해 동일한 효과를 구현할 수도 있다. 이때 다수의 토출공(51)을 환수 튜브관(50) 하부에 집중시킴으로써 환수측 지하수의 원활한 순환을 가능하게 할 수도 있다.
The coupling hole headers 60 may be integrally formed with the inner casing 30, but they may be separately manufactured so as to be installed at a height corresponding to various depths of the hole 10, It is also possible. Of course, in order to prevent bending or dislodging of the return tube tube 50, a band-shaped retaining ring is formed, and the return tube tube 50 is compressed and fixed and further fixed by screws or rivets, It can also be implemented. At this time, by concentrating the plurality of discharge holes 51 in the lower part of the return tube tube 50, it is possible to smoothly circulate the return water.

역류방지 차폐부(70)는 내부 케이싱(30)과 지열공(1) 사이에 일정 두께(예를 들어 200mm ~ 300mm)로 형성되어 내부 케이싱(30)과 지열공(1) 사이의 환수부를 흐르는 환수측 지하수가 유동저항에 의해 지상이나 상부 보호공(10)으로 역류하지 못하도록 함과 아울러 오염을 방지하는 것이며, 내부에 주입되는 유체에 의해 팽창하는 팽창튜브(패커), 지하수에 의해 팽창하는 수팽창고무 튜브 등이 사용 가능하고, 뿐만 아니라 그라우팅에 의한 차폐 슬래브도 가능하다. 물론, 상부보호공(10)과 흙막이케이싱(23), 또는 그라우팅케이싱(21)과 결합하기 위해 구성되는 상부보호공(10) 자체의 연장 케이싱 구간에 덮개형태나 금속판재, 그라우팅재제 등으로 동일한 기능을 갖게 할 수도 있다. 즉 역류방지 차폐부(70)는 종류나 위치에 상관없이 내경측은 내부 케이싱(30)의 둘레면에 수밀하게 밀착되고 외경측은 차폐벽(20)의 내주면에 수밀하게 밀착됨과 더불어 환수 튜브관(50)이 수밀하게 배관되는 구성으로 이루어지며, 즉, 중앙에는 내부 케이싱(30)이 배관되는 케이싱공이 그리고 상기 케이싱공의 둘레부에는 환수 튜브관(50)이 수밀하게 관통되는 배관공이 구비되며 외력(유체, 지하수 등)에 의해 변형되는 링 형상의 차폐막(수팽창고무 튜브 등), 내부에 주입되는 유체에 의해 역류를 방지하는 링 형상의 패커, 내부 케이싱(30)과 환수 튜브관(50)의 설치 후 그라우팅에 의해 시공되는 경화체인 차폐 슬래브 중 하나이다.The backflow prevention shield 70 is formed to have a certain thickness (for example, 200 mm to 300 mm) between the inner casing 30 and the ground hole 1 and flows through the water return portion between the inner casing 30 and the ground hole 1 An inflating tube (packer) which inflates by the fluid injected into the inside, and an inflator that inflates by the groundwater Expanded rubber tubes, etc., as well as shielded slabs by grouting are possible. It is needless to say that the upper protective hole 10 and the upper retaining hole 10 formed to be engaged with the grouting casing 21 or the upper retaining hole 10, Function. That is, the backflow prevention shield 70 is tightly adhered to the circumferential surface of the inner casing 30, irrespective of the type or position thereof, and the outer diameter side is tightly adhered tightly to the inner circumferential surface of the shielding wall 20, A pipe hole through which the internal casing 30 is piped and a pipe through which the return pipe pipe 50 penetrates at the periphery of the casing hole is provided and an external force A ring-shaped shielding film (a water-inflating rubber tube or the like) deformed by a fluid, a groundwater, or the like, a ring-shaped packer for preventing backflow by a fluid injected into the inner casing 30, It is one of shielded slabs which is a hardened material to be installed by grouting after installation.

또는 역류방지 차폐부(70)는 상하 2중 구조로서 고무나 플라스틱의 하부 받침판, 상기 하부 받침판 상부에 콘크리트 타설되는 슬래브나 수팽창고무 튜브 등의 상부 차폐부로 구성될 수 있다. 역류방지 차폐부(70)에 의해 내부 케이싱(30)의 환수 튜브관(50) 설치공간에서 수위저하에 따른 부압형성을 방지하기 위해 자유로운 공기흡입이 가능하면서도 지하수 배출은 방지되도록 에어벤트(미도시)를 연결하여 구성할 수도 있다. Or the backflow preventing shield 70 may be configured as an upper shielding structure such as a rubber or plastic lower shielding plate and a slab or a water inflating rubber tube placed on the lower shielding plate. The backflow prevention shield 70 is provided with an air vent (not shown) so as to prevent the formation of negative pressure due to the lowering of the water level in the installation space of the return tube pipe 50 of the inner casing 30, ) May be connected.

충진재(70)는 예를 들어 3~5mm[내부 케이싱(30)의 환수공(31)과 환수 튜브관(50)의 토출공(51) 및 결합유공헤더(60)의 환수공(61)보다는 큰 크기] 내외의 콩자갈이나 모래 또는 규사 또는 이들의 혼합물을 사용하며 내부 케이싱(30)과 환수 튜브관(50)의 설치 후 내부 케이싱(30)과 지열공(1) 사이에 저부에서부터 상부로 균일하게 채워짐으로써 지열공(1)이 함몰되지 않도록 함으로써 지열공(1)의 함몰에 의한 지하수의 순환장애를 방지한다.The filling material 70 is formed to have a diameter of about 3 to 5 mm (for example, about 3 to 5 mm) (the inner space of the inner casing 30 and the inner space of the discharge hole 51 of the return tube tube 50 and the return hole 61 of the coupling hole header 60 A large amount of soybean gravel or sand or a mixture of silica and silica or a mixture of these is used and the inner casing 30 and the water return tube 50 are installed between the inner casing 30 and the ground hole 1 from the bottom to the top The ground hole 1 is prevented from being recessed by uniformly filling the ground hole 1, thereby preventing the circulation failure of the groundwater due to the depression of the ground hole 1.

충진재(80)는 자체 보유한 비열과 열전도율에 따라 지열을 보유하거나 열전달 효율을 증대함으로써 지열 지중열교환 장치의 효율성을 향상한다.The filler material 80 improves the efficiency of the heat exchanger in the geothermal space by retaining the geothermal heat or increasing the heat transfer efficiency according to the specific heat and the thermal conductivity of the filler material 80.

충진재(80)의 충진 방법은 다음과 같다.The filling method of the filling material 80 is as follows.

종래 충진재의 충전 방법은 지열공의 흙막이 케이싱과 내부 케이싱 사이 공간에 3~7mm 내외 크기의 콩자갈 또는 규사 알갱이 등으로 이루어진 충진재를 넣어 채우는 것이며, 그러나 굴착과정에서 구부러진 지열공의 특성과 내부 케이싱이 구부러진 구간에서 밀착되어 형성되는 폐쇄구간이 반복되어 내부 케이싱과 지열공 사이를 완벽하게 충진재로 충진하는데 한계가 있었다. 더욱이 환수 튜브관이 설치되는 경우에는 내부 케이싱과 지열공 사이 공간은 더욱 협소하기 때문에 지열공의 직경을 과대히 크게 하기 전에는 완전한 충진 자체가 어려움이 있었다.Conventionally, a method of filling a filler is to fill a filler made of bean gravel or silica sand with a size of about 3 to 7 mm in a space between a retaining casing and an inner casing of a geothermal hole. However, in the digging process, The closed section formed in close contact with the bent section is repeated, and there is a limit to completely fill the space between the inner casing and the ground hole with the filling material. Further, when the return tube pipe is installed, since the space between the inner casing and the tail hole is narrower, it is difficult to completely fill the hole before the diameter of the tail hole is excessively increased.

본 발명은 이를 해결하기 위하여 도 7에서 보이는 것처럼, 내부 케이싱(30)의 지상측 단부에 캡(38)을 씌우고, 지열공(1)의 지상측 입구에 호퍼(100)를 설치하며, 내부 케이싱(30) 안쪽에는 수중모터펌프(110)와 양수관(120)을 연결하여 설치하여 지하수를 양수하는 한편 양수된 지하수를 급수수단(펌프, 급수관, 급수 노즐 등)에 의해 일정 압력으로 호퍼(100) 내부에 급수하여 호퍼(100) 내부를 통해 지하수가 지열공(1)으로 순환하도록 하고, 이러한 과정에서 콩자갈 등 충진재(80)를 호퍼(100) 내부에 투입하여 순환되는 지하수에 의해 충진재(80)를 강제로 흐르게 하여 내부 케이싱(30)과 지열공(1) 공벽 사이에 채워지게 한다. 따라서, 지하수는 캐리어의 기능을 하는 것이고 충진재(80)는 지하수의 흐름에 의해 지열공(1) 바닥에서부터 상층으로 계속해서 충진되므로 충진재(80)에 의한 충진층에는 공극이 없게 된다. 물론 충진재(80)는 채걸름(스크린)을 하여 일정 크기 이상이나 이하는 제거하여 지하수와 혼합하여 충진하는 과정에서 장애가 없도록 하는 것은 당연하다 하겠다. 여기서 지하수는 충진재(80)를 채우기 위한 캐리어이므로 반드시 수조에 의해 저장하여 순환하는 것으로 한정되지 아니한다.
7, the cap 38 is placed on the ground side end of the inner casing 30, the hopper 100 is installed on the ground side inlet of the ground hole 1, An underwater motor pump 110 and a water pipe 120 are connected to the inside of the hopper 30 to pump the ground water and the groundwater is pumped by a water supply means (pump, water supply pipe, water supply nozzle, The groundwater is circulated through the inside of the hopper 100 to the ground hole 1 and the filling material 80 such as soybean gravel is charged into the hopper 100 by the circulating groundwater, 80 are forced to flow between the inner casing 30 and the ground hole 1. Accordingly, the groundwater serves as a carrier, and the filling material 80 is continuously filled from the bottom of the ground hole 1 to the upper layer by the flow of the groundwater, so that there is no space in the filling layer by the filling material 80. Of course, it is natural that the filler material (80) is made to be free from obstacles in the process of filling and mixing with groundwater by removing the particles of a certain size or less by screening. Since the groundwater is a carrier for filling the filler 80, the groundwater is not limited to being stored and circulated by the water tank.

본 발명에 의한 게오힐 개방형 지열 지중열교환 장치의 시공 방법은 지열공(1) 천공 - 내부 케이싱(30)과 환수 튜브관(50)의 조립체[내부 케이싱(30)과 환수 튜브관(50) 및 결합유공헤더(60)가 조립된 것]및 급수수단 설치 - 충진재(80) 충진 - 역류방지 차폐부(70) 시공 - 상부 보호공(10) 설치 공정으로 이루어지며, 지열 교환부와 급수관(41) 및 환수 튜브관(50)의 시공 및 연결 공정은 종래와 동일하다.The method of constructing the geothermal underground heat exchanging apparatus according to the present invention is a method for constructing a geothermal heat exchanger in which the geothermal hole 1 is drilled and the assembly of the inner casing 30 and the return tube pipe 50 And the installation of the water supply means and the installation of the filler material 80 and the filling of the backflow preventive shielding portion 70 and the installation of the upper protective hole 10, And the return tube tube 50 are the same as those of the conventional art.

지열공(1) 천공은 차폐벽(20)의 시공을 위하여 암반선까지 굴착하는 1차 굴착 - 1차 굴착된 굴착공에 차폐벽(20) 시공 - 차폐벽(20) 내부에서부터 설계 심도까지 굴착하여 지열공(1)을 형성하는 2차 굴착 공정으로 이루어질 수 있다.
The drilling of the ground hole (1) is carried out by a primary drilling which excavates to the rock line for the construction of the shielding wall (20) - the construction of the shielding wall (20) in the excavation hole of the primary excavation - excavation from the inside of the shielding wall And a secondary excavation step of forming a ground hole (1).

도 8에서처럼, 본 발명에 의한 게오힐 개방형 지열 지중열교환 장치는 충진재를 부득이 채우지 못할 경우 지하수의 대류현상에 의한 열효율 저감현상을 방지하기 위해 대류방지판(90)에 의해 내부 케이싱(30)과 지열공(1) 사이의 환수부를 부분 차폐하여 지하수의 대류현상을 억제하도록 구성될 수도 있다. 즉, 온도 차이에 의해 온도가 높은 지하수는 상부로 이동하고자 하고 온도가 낮은 지하수는 하부로 이동하는 특성으로 인해 정상적인 열이동이 어려운 현상이 발생될 수도 있게 되어 이러한 대류현상이 발생되지 않도록 방해되는 기능을 하는 것이다.As shown in FIG. 8, in the geothermal heat exchanger in the geothermal opening type geothermal ground according to the present invention, in order to prevent reduction of heat efficiency due to the convection phenomenon of the groundwater when the filling material is inevitably filled, It may be configured to partially shield the water returning portion between the hot holes 1 to suppress the convection of groundwater. That is, the groundwater having a high temperature due to the temperature difference tends to move to the upper part, and the groundwater having a low temperature moves to the lower part, which may result in a phenomenon in which normal heat transfer is difficult. .

대류방지판(90)은 내부 케이싱(30)을 따라 일정 심도에 다단으로 설치되어 지하수의 대류현상에 의한 열이동의 왜곡현상을 방지하며 합성수지나 고무판재 등의 재질로 할 수 있다.The convection preventing plate 90 is installed at a predetermined depth along the inner casing 30 to prevent distortion of heat transfer due to the convection phenomenon of the groundwater and can be made of a synthetic resin or a rubber plate material.

도 8과 도 9에서 보이는 것처럼, 대류방지판(90)은 판형이며 중앙에 상하로 관통 형성되며 내부 케이싱(30)이 배관되는 케이싱공(91), 케이싱공(91)의 둘레부에 상하로 관통 형성되며 환수 튜브관(50)이 관통되는 배관공(92) 그리고 환수 튜브관(50)에서 토출되는 환수측 지하수가 흐르는 하나 이상의 순환공(93)으로 구성된다.As shown in Figs. 8 and 9, the convection preventing plate 90 is plate-shaped and has a casing hole 91 through which the inner casing 30 is pierced vertically at the center, A plumbing hole 92 through which the water return tube 50 penetrates, and at least one circulation hole 93 through which the water return side water discharged from the water return tube 50 flows.

케이싱공(91)과 배관공(92)은 각각 내부 케이싱(30) 및 환수 튜브관(50)과의 견고한 결합을 위하여 상하 종방향의 허브가 각각 구성된다.The casing hole 91 and the plumbing hole 92 constitute a vertical hub in the vertical direction for the purpose of firmly coupling the inner casing 30 and the return tube pipe 50, respectively.

대류방지판(90)의 고정은 내부 케이싱(30)을 케이싱공(91)에 삽입한 후 상기 허브에 나사못을 이용하여 고정하거나 고정밴드를 이용하여 고정한다.After the inner casing 30 is inserted into the casing hole 91, the convection prevention plate 90 is fixed to the hub using a screw or a fixing band.

도 11에서 보이는 것처럼 배관공(92)은 환수 튜브관(50)의 삽입이 용이하도록 외부를 향하는 절개선에 의한 벌림부(94)가 형성될 수 있다.As shown in FIG. 11, the opening 92 of the plumbing hole 92 may be formed by cutting outwardly to facilitate insertion of the return tube tube 50.

이러한 구성의 대류방지판(90)은 한 위치에서 2겹 이상을 설치하여 대류현상의 억제효과를 높일 수도 있다.The convection preventing plate 90 having such a configuration may be provided by two or more layers at one position to enhance the effect of suppressing the convection phenomenon.

대류방지판(90)은 충진재(80) 대용으로 사용되는 것이므로 본 발명의 시공 방법시 충진재 충진 공정 대신 대류방지판(90) 설치 공정이 적용된다.Since the convection prevention plate 90 is used as a substitute for the filler material 80, the process of installing the convection preventer plate 90 is applied instead of the filler material filling process in the construction method of the present invention.

1 : 지열공,
10 : 상부 보호공, 20 : 차폐벽
30 : 내부 케이싱 31 : 환수공
32 : 소켓, 33 : 신축 소켓
34 : 편수칼라 소켓, 35 : 웨이트
36 : 로프, 37 : 와이어 고리
40 : 수중 펌프, 41 : 급수관
50 : 환수 튜브관, 51 : 토출공
60 : 결합유공헤더, 70 : 역류방지 차폐부
80 : 충진재, 90 : 대류방지판1:
10: upper protection hole, 20: shielding wall
30: inner casing 31:
32: socket, 33: extension socket
34: Number collar socket, 35: Weight
36: rope, 37: wire loop
40: submersible pump, 41: water pipe
50: return tube tube, 51: discharge tube
60: coupling hole header, 70: backflow prevention shield
80: filling material, 90: convection-preventing plate

Claims

A ground hole (1) formed in the ground;
An upper protection hole (10) for sealing an upper portion of the tearing hole;
A shielding wall 20 installed in the tearing hole from the ground surface to the rock line;
And an inner casing (30) installed at the bottom of the tearing hole at a certain distance from the geothermal hole in the tearing hole, and having a water supply part inside and a water return part outside;
An underwater pump 40 installed inside the inner casing for pumping groundwater;
A water supply pipe (41) for supplying groundwater pumped by the underwater pump;
A geothermal heat exchanger for recovering the heat of the ground water supplied through the water supply pipe and supplying the collected heat to the load;
Side groundwater, which is a tubular type having at least one discharge hole and which is installed along the inner casing in a water-circulating portion between the inner casing and the tearing hole and through which the heat is exchanged through the geothermal heat exchanger, One or more return tube tubes (50) for returning to the inside of the inner casing or returning the inside of the inner casing together with the inside of the inner casing;
And a coupling hole header (60) for fixing a lower end portion of the return tube pipe to the inner casing,
Wherein the coupling hole header has a tubular structure or a plate structure which is coupled to a peripheral portion of the inner casing so as to have a space communicating with a water inlet of the inner casing or a lower end portion of the tubular tube which is directly fixed to communicate with the inner portion of the inner casing And a water return side groundwater flowing through the water return tube pipe is supplied to the inner casing.

A ground hole (1) formed in the ground;
An upper protection hole (10) for sealing an upper portion of the tearing hole;
A shielding wall 20 installed in the tearing hole from the ground surface to the rock line;
And an inner casing (30) installed at the bottom of the tearing hole at a certain distance from the geothermal hole in the tearing hole, and having a water supply part inside and a water return part outside;
An underwater pump 40 installed inside the inner casing for pumping groundwater;
A water supply pipe (41) for supplying groundwater pumped by the underwater pump;
A geothermal heat exchanger for recovering the heat of the ground water supplied through the water supply pipe and supplying the collected heat to the load;
Side groundwater, which is a tubular type having at least one discharge hole and which is installed along the inner casing in a water-circulating portion between the inner casing and the tearing hole and through which the heat is exchanged through the geothermal heat exchanger, One or more return tube tubes (50) for returning to the inside of the inner casing or returning the inside of the inner casing together with the inside of the inner casing;
And a backflow prevention shield (70) for preventing reverse flow of the return water flowing through the water returning part toward the upper protection hole,
Wherein the inner casing includes a transparent portion for observing the water return portion.

A ground hole (1) formed in the ground;
An upper protection hole (10) for sealing an upper portion of the tearing hole;
A shielding wall 20 installed in the tearing hole from the ground surface to the rock line;
And an inner casing (30) installed at the bottom of the tearing hole at a certain distance from the geothermal hole in the tearing hole, and having a water supply part inside and a water return part outside;
An underwater pump 40 installed inside the inner casing for pumping groundwater;
A water supply pipe (41) for supplying groundwater pumped by the underwater pump;
A geothermal heat exchanger for recovering the heat of the ground water supplied through the water supply pipe and supplying the collected heat to the load;
Side groundwater, which is a tubular type having at least one discharge hole and which is installed along the inner casing in a water-circulating portion between the inner casing and the tearing hole and through which the heat is exchanged through the geothermal heat exchanger, One or more return tube tubes (50) for returning to the inside of the inner casing or returning the inside of the inner casing together with the inside of the inner casing;
A coupling hole header (60) for fixing the lower end of the return tube pipe to the inner casing;
And a backflow prevention shield (70) for preventing reverse flow of the return water flowing through the water returning part toward the upper protection hole,
Wherein the coupling hole header has a tubular structure or a plate structure which is coupled to a peripheral portion of the inner casing so as to have a space communicating with a water inlet of the inner casing or a lower end portion of the tubular tube which is directly fixed to communicate with the inner portion of the inner casing And a water return side groundwater flowing through the water return tube pipe is supplied to the inner casing.

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[6] The apparatus according to claim 1 or 3, wherein the coupling hole header includes at least one water return hole (61) communicating with the water returning part, so that the water return side water of the water returning part is supplied to the inside of the inner casing through the water return hole Wherein the geothermal underground heat exchanger is an open type geothermal underground heat exchanger.

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The backflow prevention shield according to claim 2 or 3, wherein the backflow prevention shield comprises a casing hole through which the inner casing is piped at the center, and a plumbing hole through which the return tube pipe penetrates the outer periphery of the casing hole, Shaped packers for preventing backflow by a fluid injected into the inside, and shielded slabs which are hardened bodies by grouting. The geothermal underground heat exchanger of claim 1,

[4] The geothermal underground heat exchanger as claimed in claim 2 or 3, wherein the backflow prevention shield is installed in the upper protection hole and shields the water return portion between the inner casing and the ground hole.

The geothermal heat exchanger according to any one of claims 1 to 3, further comprising a filling material (80) filled in a water returning portion between the inner casing and the tearing hole.

The air conditioner according to any one of claims 1 to 3, further comprising at least one convection preventing plate (90) installed between the inner casing and the tearing hole to prevent heat transfer of the groundwater, (92) formed at the periphery of the casing hole and through which the return tube pipe passes, and at least one circulation hole (93) through which the return water flows from the return tube pipe Wherein the geothermal underground heat exchanger is an open-hearth geothermal underground heat exchanger.

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The geothermal heat exchanger according to any one of claims 1 to 3, further comprising a weight (35) coupled to a lower end of the inner casing and supported via a rope (36).

The geothermal heat exchanger according to claim 1 or 3, wherein the inner casing includes a transparent portion for observing the water return portion.

The geothermal underground heat exchanger according to any one of claims 1 to 3, wherein the inner casing is formed by joining two or more PE pipes by heat fusion.

The geothermal heat exchanger according to any one of claims 1 to 3, wherein the inner casing is configured to be capable of elastic expansion and contraction according to a temperature change.

The shielding apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the shielding wall has a shielding hole pierced with a large diameter so as to be stepped with respect to the grounding hole from the ground to the rock line, an inner wall of the shielding hole, And a grouting wall (22) filled and cured between the grouting casing and the shielding hole, wherein the grouting wall (22) is formed between the grouting casing and the shielding hole.

[Claim 16] The method according to claim 16, wherein the shielding wall is provided at a bottom portion corresponding to an upper portion of the tearing hole and includes a self-elastic force or a shielding material which is inflated by a fluid or groundwater injected into the tearing hole. Heat exchanger.

A first step of drilling a hole (1) in the ground;
The assembly of the inner casing 30, the return tube tube 50 and the coupling hole header 60, the inner casing 30 and the return tube tube 50, and the backflow prevention shield 60, A second step of installing an assembly, an assembly of the inner casing (30), the return tube pipe (50), the coupling hole header and the backflow prevention shield, and the water supply means;
A third step of installing a geothermal heat exchanger on the ground and connecting the geothermal heat exchanger with the water supply means and the water return tube pipe;
A fourth step of filling a filler into the water returning portion between the inner casing and the tearing hole after the third step;
And a fifth step of providing an upper protective hole (10) on the ground side opening portion of the tearing hole,
The fourth step is to finish the filling material through the ground side opening portion of the inner casing so that the filling material can not penetrate, and ground water in the tearing hole is discharged to the outside, and groundwater for carrier is supplied through the hopper to the ground side opening portion of the tearing hole Wherein the filling material is supplied to the hopper during charging to fill the filling material by the flow of the groundwater for carrier.

A first step of drilling a hole (1) in the ground;
The assembly of the inner casing 30, the return tube tube 50 and the coupling hole header 60, the inner casing 30 and the return tube tube 50, and the backflow prevention shield 60, A second step of installing an assembly, an assembly of the inner casing (30), the return tube pipe (50), the coupling hole header and the backflow prevention shield, and the water supply means;
A third step of installing a geothermal heat exchanger on the ground and connecting the geothermal heat exchanger with the water supply means and the water return tube pipe;
And a fourth step of providing an upper protective hole (10) at a ground side opening portion of the tearing hole,
The second step may include providing a convection-preventing plate at one or more stages around the inner casing to block the convection of the groundwater while supporting the ground hole,
The convection preventing plate includes a casing hole (91) through which the inner casing is piped, a plumbing hole (92) formed around the casing hole and through which the return tube pipe penetrates, and a groundwater returning from the return water tube Wherein at least one or more circulation holes (93) are provided in the geothermal heat exchanger.

A first step of inserting an inner casing having oil chambers in the ground hole excavated in the ground and closing the filling material through the ground side opening of the inner casing so as to prevent infiltration of the filling material;
A second step of installing a pumping means including an underwater motor pump and a pumping water pipe in the inner casing;
The second water supply means is operated to allow the groundwater in the tearing hole to be pumped to the outside through the inside of the inner casing while the pumped water is injected into the water returning portion between the inner casing and the tearing hole A third step;
And a fourth step of injecting a filler into the water returning part while the groundwater is injected into the water returning part between the inner casing and the tearing hole through the third step so as to be filled by the water flow of the groundwater Geo - Open Geothermal Underground Heat Exchanger Construction Method.