KR101569419B1 - 건물 하부 지반에서의 지중열교환용 열순환파이프 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지중열교환용 열순환파이프를 건물 하부에 위치하는 지반에 시공함에 있어서, 건물의 지하층 터파기 작업 등의 건물 시공을 위한 작업에 대한 방해를 최소화함과 동시에, 신속하고 용이하게 열순환파이프를 시공할 수 있게 하는 새로운 구성의 "건물 하부 지반에서의 지중열교환용 열순환파이프 시공방법"에 관한 것이다.
본 발명에서는 지열용 구멍(1)의 천공 단계; 케이싱(2) 삽입 설치 단계; 열순환파이프(3)를 삽입 설치 단계; 상승방지장치(100)를 열순환파이프(3)의 상단 위에 설치하는 단계; 그라우팅재(4)의 주입 단계; 케이싱(2)과 상승방지장치(100)의 제거 단계; 및 열순환파이프(3)의 상단이 노출될 때까지 터파기 작업을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건물 하부 지반에서의 지중열교환기용 열순환파이프의 시공방법이 제공된다.

Description

건물 하부 지반에서의 지중열교환용 열순환파이프 시공방법{Construction method of earth heat exchange pipe}

본 발명은 지중열을 냉방 또는 난방에 이용하기 위한 지중열교환용 열순환파이프의 시공방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 지중열교환용 열순환파이프를 건물 하부에 위치하는 지반에 시공함에 있어서, 건물의 지하층 터파기 작업 등의 건물 시공을 위한 작업에 대한 방해를 최소화함과 동시에 신속하고 용이하게 열순환파이프를 시공할 수 있게 하는 새로운 구성의 "건물 하부 지반에서의 지중열교환용 열순환파이프 시공방법"에 관한 것이다.

에너지의 절약 및 효율과 근래 신재생에너지에 대한 국가 지원 및 관심 증가로 인하여 지열을 이용한 냉난방시스템을 적용한 건물이 늘어나고 있는 실정이다. 지열을 이용하여 건물의 냉난방을 하는 기술로서 지중열교환기를 설치하는 방안이 있는데, 이러한 종래 기술의 일예가 대한민국 등록특허공보 제10-1309162호에 개시되어 있다.

지열을 이용하여 건물의 냉난방을 하기 위해서는, 지중열교환기지중열교환용 열순환파이프가 설치될 옥외 천공부지를 확보하여야 하는데 도심과 같은 지역에서는 옥외 천공부지의 확보가 어려운 단점이 있다. 이러한 옥외 천공부지 확보의 어려움을 해결하기 위하여 최근에는 건물 하부의 지반에 지열용 구멍을 천공하고, 천공된 지열용 구멍에 지중열교환용 열순환파이프를 설치하는 방안이 제시되고 있다.

건물 하부의 지반에 지중열교환용 열순환파이프를 설치 시공하는 종래의 방법으로는 건물이 들어설 부지에 터파기 토목공사가 진행되기 전에 지열용 구멍을 지반에 천공하는 방법과, 터파기 토목공사가 이루어진 후에 지열용 구멍을 지반에 천공하는 방법이 있다.

도 1에는 건물이 들어설 부지에서 터파기 토목공사 전에 지중열교환기용 열순환파이프를 설치하는 종래의 시공방법을 순차적으로 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 1의 (a)는 건물 시공부지에 지중열교환기용 열순환파이프 설치를 위한 지열용 구멍을 천공하는 과정을 보여주는 것이다. 도 1에 도시된 것처럼, 건물이 들어설 부지에 지열용 구멍(1)을 천공하게 되는데, 도 1의 (b)에 도시된 것처럼 지열용 구멍(1)에서 토사가 붕괴되는 것을 방지하기 위하여 강관으로 이루어진 케이싱(2)을 지열용 구멍(1)에 삽입 설치한다. 후속하여 도 1의 (c)에 도시된 것처럼, 지열용 구멍(1) 내에 설치된 케이싱(2)의 내부에 열순환파이프(3)를 삽입하고, 굴착장비를 이용하여 건물의 시공을 위한 터파기 토목공사 작업을 수행한다.

터파기 작업이 진행됨에 따라 지열용 구멍(1)에 존재하던 케이싱(2)이 굴착된 지면에 노출되는데, 그로 인하여 굴착장비의 운용에 지장이 생기므로 일정한 간격으로 케이싱(2)을 절단하는 작업을 수행하여야 한다. 케이싱(2)의 절단 과정에서는 절단된 케이싱(2)을 통해서 지열용 구멍(1) 내로 이물질이 유입되지 않도록 케이싱(2)을 밀봉하는 작업도 함께 수행하여야 한다. 이와 같은 터파기 작업, 케이싱의 절단 작업 및 케이싱 밀봉작업을 반복하면서 필요한 깊이로 터파기 토목공사를 완료하게 되면 터파기된 지하공간의 지면 위로 돌출된 케이싱(2)을 절단한 후, 케이싱(2) 내에 삽입되어 있던 열순환파이프(3)가 매립되도록 케이싱(2)의 내부에 그라우팅재(4)를 주입하여 채우고 케이싱(2)을 인발하게 된다.

그런데 위와 같이 터파기 토목공사의 수행전에 지열용 구멍을 천공하는 종래 기술의 경우, 건물이 구축될 부지에 강관으로 이루어진 케이싱(2)이 미리 설치되어 있으므로 터파기 작업이 용이하지 못하여 공사기간이 늘어나고, 터파기 작업, 케이싱의 절단 작업 및 케이싱 밀봉작업이 반복적으로 수행되어야 하므로 터파기 토목공사의 효율성이 매우 저하되는 등의 현상이 발생하여, 공사비용의 상승은 물론이고 공사기간의 지연이 초래되는 문제점이 있다. 또한 케이싱(2)을 이루는 강관을 절단하게 되므로 고가의 강관을 재활용하지 못하고 소모하게 되어 그만큼 시공원가가 상승되는 단점이 있다.

도 2에는 건물이 들어설 부지에서 미리 터파기 토목공사를 완료한 후에 지중열교환기용 열순환파이프를 설치하는 종래의 시공방법을 순차적으로 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 2의 (a)는 터파기 토목공사를 수행하는 상태를 보여주는 단면도이고, 도 2의 (b)는 터파기 토목공사가 완료된 후, 터파기된 지반에 지열용 구멍을 천공하고 케이싱을 삽입한 후(도 2의 (b)에서 b-1로 표시된 부분), 케이싱 내에 열순환파이프를 배치하며(도 2의 (b)에서 b-2로 표시된 부분), 열순환파이프가 매립되도록 그라우팅재를 지열용 구멍에 주입한 후(도 2의 (b)에서 b-3로 표시된 부분), 케이싱을 인발하는 상태(도 2의 (b)에서 b-4로 표시된 부분)를 보여주는 단면도이다. 도 2에 도시된 종래 기술은, 지중열교환기용 열순환파이프를 시공한다는 측면에서는 활용 가치가 있지만, 건물의 건축작업과 연관하여 볼 때에는 아래와 같은 문제점이 있다. 우선, 터파기 토목공사가 완료된 후, 터파기된 지반에서 지열용 구멍을 천공하기 때문에, 지열용 구멍을 천공하는 동안에는 건축물을 만드는 건축작업을 진행하지 못하게 되며, 그에 따라 건축물의 건축에 소요되는 공사기간이 연장되고 공사비용이 상승하는 문제가 발생하게 된다. 특히, 다른 건축작업의 진행에 대한 방해를 최소화시키려면, 터파기 토목공사가 완료된 직후에 신속하게 지열용 구멍을 천공하여야 하는데, 실무적으로 신속한 지열용 구멍 천공이 어려운 경우가 많고 무리한 공사가 진행될 여지가 발생하는 등 지중열교환기용 열순환파이프 설치 공사시기에 대한 유연성을 확보하기 어렵다는 문제가 있다.

도 3에는 건물의 지하구조물을 탑다운(Top Down)방식으로 시공하는 경우에 대한 개략적인 단면도가 도시되어 있는데, 탑다운 방식의 시공에서는 지중 방향으로 점차 터파기를 해가면서 건물의 지하구조물을 시공하게 된다. 이러한 탑다운 방식의 공사에서는 터파기가 완료된 지반 상면에서 지열용 구멍을 시공하게 되는데, 지열용 구멍을 천공할 지점에는 이미 지하구조물의 프레임들이 설치 완료되어 있으므로 지하구조물의 층고에 의한 제약이 존재하게 되어 지열용 구멍 천공을 위한 장비 반입이 어렵고, 지열용 구멍의 천공깊이에도 큰 제약이 따르게 되는 문제점이 있다. 즉, 도 3의 원 K로 표시된 부분처럼, 지열용 구멍을 천공할 위치에서 이미 지하구조물이 형성되어 있으므로, 천공 장비의 연직크기가 크면 그 위쪽의 지하구조물에 걸리기 때문에 천공 장비의 연직크기는 지하구조물의 높이 이하로 제한되는 것이다. 천공 장비의 연직크기가 클수록 더 깊은 지열용 구멍을 천공할 수 있는데, 이와 같이 천공 장비의 연직크기에 제한이 있게 되면, 그 만큼 지열용 구멍의 천공 깊이도 줄어 들 수밖에 없는 것이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1309162호(2013. 09. 23. 공고).

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 지중열교환기용 열순환파이프를 건물 하부에 위치하는 지반에 시공하되, 건물의 지하층 터파기 작업 등의 건물 시공을 위한 작업에 대한 방해를 최소화함과 동시에, 강관으로 이루어진 케이싱의 낭비를 억제하며, 지중열교환기용 열순환파이프 설치 공사시기에 대한 유연성을 확보하면서 신속하고 용이하게 지중열교환기용 열순환파이프를 시공할 수 있게 하는 지중열교환기용 열순환파이프 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 지열용 구멍의 천공 깊이도 충분히 확보할 수 있으면서도 신속하고 용이하게 지중열교환기용 열순환파이프를 시공할 수 있게 하는 지중열교환기용 열순환파이프 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 건물 하부 지반에 지열용 구멍을 천공하는 단계; 관부재로 이루어진 케이싱을 지열용 구멍에 삽입 설치하는 단계; 케이싱의 내부에 열순환파이프를 삽입 설치하는 단계; 열순환파이프가 그라우팅재의 주입으로 인하여 상승하는 것을 방지하는 상승방지장치를 열순환파이프의 상단 위에 설치하는 단계; 그라우팅재를 지열용 구멍에 주입하여 열순환파이프를 그라우팅재에 매립하는 단계; 케이싱과 상승방지장치를 지열용 구멍으로부터 제거하는 단계; 및 열순환파이프의 상단이 노출될 때까지 터파기 작업을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건물 하부 지반에서의 지중열교환기용 열순환파이프 시공방법이 제공된다.

위와 같은 본 발명의 지중열교환기용 열순환파이프 시공방법에서는, 상승방지장치는, 지면까지 연장되는 관입지지봉과, 열순환파이프의 상단에 밀착하게 되며 관입지지봉의 하단에 결합되어 있는 가압부재로 구성되며; 가압부재와 관입지지봉은 분해 조립이 가능한 형태로 결합될 수 있다.

본 발명의 경우, 건물이 구축될 부지에서 열순환파이프는 설계된 지중 깊이 내에 설치되어 있지만, 지열용 구멍에 존재하던 케이싱 등의 굴착 장애물이 모두 제거된 상태이므로, 종래 기술과 달리 굴착장비로 터파기 토목공사 작업을 수행할 때 케이싱의 존재로 인한 작업방해가 전혀 없다.

또한, 본 발명에서는, 종래 기술의 필수 작업인 케이싱 절단 작업, 케이싱 밀봉작업 등이 전혀 필요하지 않으므로 터파기 작업이 매우 효율적으로 신속하게 진행될 수 있으며, 따라서 터파기 토목공사의 공사비 절감, 공사기간 단축의 효과를 발휘할 수 있게 된다.

특히 본 발명에서는 케이싱을 이루는 강관을 손상하지 않고 인발하여 지상으로 빼내게 되므로, 케이싱을 다른 공사에 재활용할 수 있게 되며, 따라서 그만큼 시공에 소요되는 재료비를 절감할 수 있게 되는 장점도 발휘된다.

도 1은 건물이 들어설 부지에서 터파기 토목공사 전에 지중열교환기용 열순환파이프를 설치하는 종래의 시공방법을 순차적으로 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 2는 건물이 들어설 부지에서 미리 터파기 토목공사를 완료한 후에 지중열교환기용 열순환파이프를 설치하는 종래의 시공방법을 순차적으로 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 3은 건물의 지하구조물을 탑다운 방식으로 시공할 때 종래 기술에 따라 지중열교환기용 열순환파이프의 설치를 위한 천공작업을 수행하는 것을 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 4는 건물이 들어설 부지의 지반에서 본 발명에 따라 지중열교환기용 열순환파이프를 시공하는 방법에 대한 개략적인 흐름도이다.
도 5 내지 도 7은 각각 본 발명의 지중열교환기용 열순환파이프 시공방법을 순차적으로 보여주는 개략적인 단면도
도 8은 본 발명에 따라 상승방지장치가 열순환파이프 위에 위치한 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 9는 도 8의 선 A-A에 따른 개략적인 단면도이다.
도 10은 상승방지장치가 열순환파이프 위에 위치한 상태를 보여주는 도 7에 대응되는 개략적인 단면도이다.
도 12 내지 도 15는 각각 도 7에 후속하여 본 발명의 지중열교환기용 열순환파이프 시공방법을 순차적으로 보여주는 개략적인 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

도 4에는 건물이 들어설 부지의 지반(건물 하부 지반)에서 본 발명에 따라 지중열교환기용 열순환파이프를 시공하는 방법에 대한 개략적인 흐름도가 도시되어 있고, 도 5 내지 도 7, 및 도 10 내지 도 15에는 본 발명의 지중열교환기용 열순환파이프 시공방법을 순차적으로 보여주는 개략적인 단면도가 각각 도시되어 있다.

본 발명의 시공방법에 의해 건물 하부 지반에서 지중열교환기용 열순환파이프를 시공하기 위해서는, 우선 건물의 지하 공간 확보를 위한 터파기 토목공사를 수행하기에 앞서, 도 5의 (a)에 도시된 것처럼 건물 하부 지반에 지열용 구멍(1)을 천공한다(단계 G10). 지열용 구멍(1)을 천공한 후, 도 5의 (b) 및 (c)에 도시된 것처럼 지열용 구멍(1)에서 토사가 붕괴되는 것을 방지하기 위하여 관부재로 이루어진 케이싱(2)을 지열용 구멍(1)에 삽입 설치한다(단계 G20). 도 5에서 도면부호 400은 천공장치(400)를 가리키며, 도면부호 401은 천공기(401)를 가리킨다.

후속하여 도 6에 도시된 것처럼, 지열용 구멍(1) 내에 설치된 케이싱(2)의 내부에 열순환파이프(3)를 삽입한다(단계 G30). 도 6에서 도면부호 420은 열순환파이프를 지중에 설치하기 위한 장비(420)를 가리키는데, 도 6의 (a)는 장비(420)를 이용하여 케이싱(2)이 설치된 지열용 구멍(1) 내에 열순환파이프(3)를 삽입하는 상태를 보여주는 것이며, 도 6의 (b)는 케이싱(2)이 설치된 지열용 구멍(1) 내에 열순환파이프(3)가 삽입되어 위치한 상태를 보여주는 것이다. 예를 들어, 열순환파이프(3)의 상단부분에 로프를 묶어 열순환파이프(3)를 지열용 구멍(1) 내에서 설계깊이까지 안착하여 설치한다.

지열용 구멍(1) 내에 열순환파이프(3)가 삽입 설치된 후에는, 열순환파이프가 매립되도록 그라우팅재(4)를 지열용 구멍(1)에 주입하게 되는데, 본 발명에서는 그라우팅재(1)가 주입되었을 때 부력으로 인하여 열순환파이프(3)가 지면 방향으로 상승하는 것을 방지하기 위하여, 그라우팅재(4)를 주입하기에 앞서, 열순환파이프(3)가 삽입설치된 지열용 구멍(1) 내에 상승방지장치(100)를 설치한다(단계 G40).

도 7에는 도 6에 도시된 상태에 후속하여, 열순환파이프(3)의 상승 방지를 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 상승방지장치(100)를 지열용 구멍(1)에 삽입하여 열순환파이프(3) 위에 설치하는 상태를 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 8에는 상승방지장치(100)가 열순환파이프(3) 위에 위치한 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 9에는 도 8의 선 A-A에 따른 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 본 발명의 상승방지장치(100)는, 지면까지 연장되는 관입지지봉(101)과, 관입지지봉(101)의 하단에 결합되어 있어서 열순환파이프(3)의 상단에 밀착하게 되는 가압부재(102)로 구성된다.

도 8 및 도 9에 도시된 실시예의 경우, 관입지지봉(101)은 파이프 부재로 구성되어 있고, 가압부재(102)는 열순환파이프(3)의 상단을 감싸는 원통형 부재로 구성되어 있다. 가압부재(102)의 상단은 관입지지봉(101)의 하단에 분해 조립이 가능한 형태로 결합되는 것이 바람직하다. 위와 같이 관입지지봉(101)이 파이프 부재로 구성된 경우, 관입지지봉(101) 자체를 지열용 구멍(1) 내에 그라우팅재(4)를 주입하기 위한 부재로 이용할 수 있다. 즉, 관입지지봉(101)을 통해서 그라우팅재(4)를 주입할 수 있는 것이다. 도 10에는 상승방지장치(100)가 열순환파이프(3) 위에 위치한 상태를 보여주는 도 7에 대응되는 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 10의 경우에는 트레미 관 등과 같이 그라우트재를 주입하기 위한 별도의 그라우팅재 주입관(40)이 관입지지봉(101) 내에 위치하고 있다. 관입지지봉(101)이 파이프 부재로 구성되는 경우, 위에서 설명한 것처럼 관입지지봉(101) 자체를 그라우팅재의 주입을 위한 부재로 활용할 수도 있지만, 도 10에 도시된 것처럼 별도의 그라우팅재 주입관(40)을 관입지지봉(101)의 중공 내부에 삽입하여 지열용 구멍(1)의 필요한 위치까지 그라우팅재 주입관(40)이 도달하게 할 수도 있는 것이다.

이와 같이 관입지지봉(101)을 파이프 부재로 구성하는 경우에는 그라우팅재 주입 작업에서 매우 유리하지만, 관입지지봉(101)의 형태가 반드시 파이프 부재에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 관입지지봉(101)은 중공이 존재하지 않은 단순한 봉부재로 이루어질 수 있는데, 이 경우 그라우팅재 주입관(40)은 도 11에 도시된 것처럼 관입지지봉(101)과 병행하여 지열용 구멍(1)으로 삽입될 수 있다.

도면에서 가압부재(102)는 열순환파이프(3)의 상단을 감싸는 원통형 부재로 구성된 것으로 예시되어 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 가압부재(102)는 열순환파이프(3)의 상단에 밀착하여 열순환파이프(3)가 상승되지 못하도록 힘을 전달하면 충분하므로 단순한 수평한 판부재와 같이 다양한 형태의 부재로 구성되어도 무방하다.

열순환파이프(3)의 상승방지장치(100)를 설치한 후에는, 열순환파이프(3)가 매립되도록 그라우팅재(4)를 지열용 구멍(1)에 주입하는 작업을 수행한다(단계 G50). 도 11에는 도 7에 도시된 상태에 후속하여 그라우팅재(4)를 지열용 구멍(1)에 주입하는 상태를 보여주는 단면도가 도시되어 있다. 주입된 그라우팅재(4)가 경화되어 열순환파이프(3)가 더 이상 상승할 수 없는 상태가 되면, 후속하여 상승방지장치(100)와 케이싱(2)을 제거하는 작업을 수행한다(단계 G60). 케이싱(2)은 그라우팅재(4)가 경화되기 전 또는 경화된 후에 지열용 구멍(1)으로부터 인발하여 제거하게 되는데, 도 12의 (a)에는 케이싱(2)을 인발하여 제거하는 상태를 보여주는 단면도가 도시되어 있고, 도 12의 (b)에는 케이싱(2)의 인발 후 지열용 구멍(1)에서 토사가 붕괴되거나 또는 인위적으로 지열용 구멍(1)에 토사를 채워서 지열용 구멍(1)이 되메워진 상태를 보여주는 단면도가 도시되어 있다. 케이싱(2)을 인발하기 전 또는 후에 상승방지장치(100)도 지열용 구멍(1)에서 뽑아서 제거한다. 열순환파이프(3)가 완전히 그라우팅재(4)에 잠기도록 또는 열순환파이프(3)의 상단 일부만 남겨두고 나머지가 그라우팅재(4)에 잠기도록 그라우팅재(4)가 지열용 구멍(1)에 주입될 수 있는데, 이 때 상승방지장치(100)의 가압부재(102)의 전부 또는 일부가 그라우팅재(4)에 묻히게 될 수 있다. 앞서 설명한 것처럼 가압부재(102)의 상단이 관입지지봉(101)의 하단에 분해 조립이 가능한 형태로 결합되어 있는 경우, 가압부재(102)는 남겨둔 상태로 상승방지장치(100)의 관입지지봉(101)만을 제거할 수 있다. 상승방지장치(100)는 압축력을 지지하는 부재이므로, 단순하게 가압부재(102)의 상단이 관입지지봉(101)의 하단 구멍에 끼워지게 하거나 또는 반대로 가압부재(102)의 상단 구멍에 관입지지봉(101)의 하단이 끼워지게 하는 구성을 통해서, 상승방지장치(100)를 제거할 때 관입지지봉(101)에 인발력을 가하여 관입지지봉(101)이 가압부재(102)로부터 쉽게 제거될 수 있게 할 수 있다. 물론 관입지지봉(101)을 뽑아서 제거할 때 관입지지봉(101)이 가압부재(102)로부터 분리되는 구성은 위에서 예시된 것에 한정되지 아니하며, 기타 다른 구성을 이용할 수도 있다.

케이싱(2)을 인발하게 되면, 도 12의 (b)에 도시된 것처럼, 지열용 구멍(1)에서 토사가 붕괴하여 지열용 구멍(1)이 막히게 될 수도 있지만, 본 발명에서는 이미 그라우팅재(4) 내에 열순환파이프(3)가 매립된 이후에 케이싱(2)의 인발되므로, 케이싱(2)의 인발 후 지열용 구멍의 토사 붕괴는 아무런 문제가 되지 않는다.

도 13에는 앞서 살펴본 도 5 내지 도 7, 도 11 및 도 12의 상태를 하나의 도면에 모아서 도시한 개략적인 단면도인데, 도 13의 (a)는 도 5의 (a)에 해당하는 것이고, 도 13의 (b)는 도 5의 (b)에 해당하는 것이며, 도 13의 (c )는 도 6의 (a)에 해당하는 것이다. 그리고 도 13의 (d)는 도 7에 해당하는 것이고, 도 13의 (e)는 도 11에 해당하는 것이며, 도 13의 (f)는 도 12의 (b)에 해당하는 것이다. 도 13에서 도면부호 500은 터파기할 지반의 경계가 되는 흙막이 벽체(500)이다.

도 14 및 도 15에는 각각 굴착장비를 이용하여 건물의 시공을 위한 터파기 토목공사 작업을 수행하는 상태를 보여주는 개략적인 단면도가 순차적으로 도시되어 있다. 케이싱(2)의 인발 후에는 도 14 및 도 15에 도시된 것처럼, 굴삭기 등과 같은 굴착장비를 이용하여 건물의 시공을 위한 터파기 토목공사 작업을 수행한다(G 70). 이미 열순환파이프(3)는 설계된 지중 깊이 내에 설치되어 있고, 건물이 구축될 부지에서 열순환파이프(3)의 위쪽에는 지중열 구멍(1)에 존재하던 케이싱(2) 및 관입지지봉(101)도 모두 제거된 상태이므로, 본 발명에서는 종래 기술과 달리, 굴착장비로 터파기 토목공사 작업을 수행할 때 케이싱의 존재로 인한 작업방해가 전혀 없다. 특히, 종래 기술에서는 케이싱을 절단하는 작업 이외에도, 케이싱 밀봉작업도 반복하여야 하지만, 본 발명에서는 케이싱 절단, 케이싱 밀봉 등이 전혀 필요하지 않으므로, 터파기 작업이 매우 효율적으로 진행될 수 있으며, 따라서 터파기 토목공사의 공사비 절감, 공사기간 단축의 효과를 발휘할 수 있게 된다. 특히 본 발명에서는 케이싱(2)을 이루는 강관을 절단하지 않고 인발하여 지상으로 빼내게 되므로, 케이싱(2)을 다른 공사에 재활용할 수 있게 되며, 그만큼 시공에 소요되는 재료비를 절감할 수 있게 되는 장점도 가지게 된다.

터파기 토목공사 작업은 열순환파이프(3)의 상단이 노출될 때까지 계속되며, 터파기 토목공사 작업이 완료되면, 종래와 마찬가지로 열순환파이프(3)에 필요한 관부재를 연결하고 건축물을 시공하게 된다.

위에서 살펴본 것처럼, 본 발명에 의하면, 터파기 토목공사가 신속하게 진행될 수 있으며, 따라서 건축물의 건축에 소요되는 공사기간을 종래기술에 비하여 크게 단축시킬 수 있고 공사비용 역시 크게 절감할 수 있게 된다.

1: 지열용 구멍
2: 케이싱
3: 열순환파이프
4: 그라우팅재

Claims (2)

1. 건물 하부 지반에 지열용 구멍(1)을 천공하는 단계;
   관부재로 이루어진 케이싱(2)을 지열용 구멍(1)에 삽입 설치하는 단계;
   케이싱(2)의 내부에 열순환파이프(3)를 삽입 설치하는 단계;
   열순환파이프(3)가 그라우팅재의 주입으로 인하여 상승하는 것을 방지하는 상승방지장치(100)를 열순환파이프(3)의 상단 위에 설치하는 단계;
   그라우팅재(4)를 지열용 구멍(1)에 주입하여 열순환파이프(3)를 그라우팅재(4)에 매립시키는 단계;
   주입된 그라우팅재(4)가 경화되어 그라우팅재(4)에 매립된 열순환파이프(3)가 더 이상 상승할 수 없는 상태가 되도록 열순환파이프(3)를 건물 하부 지반에 시공 완료한 후, 케이싱(2)과 상승방지장치(100)를 모두 지열용 구멍(1)으로부터 제거하는 단계; 및
   케이싱(2)이 제거됨으로써 지열공 구멍(1)의 토사가 붕괴되거나 또는 케이싱(2)의 제거 후 지열공 구멍(1)에 토사를 채운 상태에서 열순환파이프(3)의 상단이 노출될 때까지 터파기 작업을 수행하는 단계를 포함함으로써,
   열순환파이프(3)를 지열공 구멍(1) 내의 그라우팅재(4)에 매립하여 시공한 후에, 케이싱(2)의 존재 및 상승방지장치(100)의 존재로 인한 작업방해 없이 건물 하부 지반의 터파기 작업을 수행할 수 있게 되며;
   상승방지장치(100)는, 지면까지 연장되는 관형상의 관입지지봉(101)과, 열순환파이프(3)의 상단을 감싸는 원통형 부재로 구성되어 열순환파이프(3)의 상단에 밀착하게 되며 관입지지봉(101)의 하단에 결합되어 있는 가압부재(102)로 구성되며, 가압부재(102)의 상단이 관입지지봉(101)의 하단 관부재 구멍에 끼워지거나 가압부재(102)의 상단 구멍에 관입지지봉(101)의 하단이 끼워져서, 가압부재(102)와 관입지지봉(101)은 분해 조립이 가능한 형태로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 건물 하부 지반에서의 지중열교환기용 열순환파이프 시공방법.
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