KR101691189B1 - Heating and cooling system using geothermal pipe - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 지열파이프를 이용하여 실내를 냉난방시키는 냉난방 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 열기 및 냉기를 저장하는 축열유닛의 성능이 개선되어 냉난방 효율이 향상된 냉난방 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
현대 산업 사회에서 화석 연료의 사용에 따른 환경오염이 날로 심각해지고 있는 실정이며, 이러한 화석 연료마저 매장량의 한계로 인해 가까운 미래에는 고갈을 피할 수 없는 현실에 있다. 이에, 환경오염을 방지하면서 기존의 화석 연료를 대체할 수 있는 대체에너지 자원의 개발과 보급 확대가 지속적으로 이루어지고 있다.The environmental pollution caused by the use of fossil fuels in the modern industrial society is getting worse and the fossil fuels are inevitably exhausted in the near future due to the limitation of the reserves. Therefore, the development and distribution of alternative energy resources that can replace existing fossil fuels while continuing to prevent environmental pollution are continuing.
대체에너지원으로는 이미 오래전부터 태양에너지나 풍력 및 지열 등의 재생에너지, 그리고 수소연료전지와 같은 신에너지 기술을 들 수 있다. 이 가운데 지열에너지는 지구의 지각/맨틀을 구성하는 물질의 방사성 원소 붕괴 및 지구 내부열의 방출에 의해 발생하는 에너지이다. 지열에너지는 지하 수 km 깊이의 지열원을 이용하는 심부 지열자원과, 지하 300m 이내의 연중 일정한 온도를 이용하는 천부 지열자원으로 분류된다.Renewable energy such as solar energy, wind and geothermal, and new energy technologies such as hydrogen fuel cells have long been an alternative energy source. Geothermal energy is the energy generated by the decay of the radioactive elements of the Earth's crust / mantle and the release of the earth's inner heat. Geothermal energy is classified into deep geothermal resources using geothermal resources at depths of several kilometers underground and deep geothermal resources using a constant temperature during the year within 300m underground.
상기와 같은 지열에너지를 이용한 최근의 지열 냉난방 시스템은, 냉매가 들어있는 파이프를 지중에 매설하여 일년 내내 일정한 온도를 유지하는 지열로 냉난방을 가동하는 시스템이다. 한국의 경우 지중의 온도는 대략 5∼25℃를 유지하는데, 여름철에는 실내의 열기를 지하에 매설된 파이프로 이동시켜 지상보다 차가운 지중의 온도를 이용하여 냉각함으로써 찬 공기를 다시 실내로 공급하여 냉방을 행하고, 겨울철에는 반대로 실내의 냉기를 지하의 파이프로 이동시켜 지상보다 따뜻한 지중의 온도를 이용하여 더운 공기로 변환하고 실내로 공급함으로써 난방을 행하게 된다.The recent geothermal heating and cooling system using the above-mentioned geothermal energy is a system in which cooling and heating is operated by a geothermal heat that keeps a constant temperature throughout the year by burping a pipe containing refrigerant in the ground. In Korea, the temperature of the ground is maintained at about 5 ~ 25 ℃. In summer, the heat is transferred to a pipe buried in the underground, and the cool air is cooled again by using the cooler ground temperature. In winter, the cold air in the room is moved to the underground pipe, and the indoor air is converted into hot air using the temperature of the ground which is warmer than the ground.
그러나 종래의 지열 냉난방 시스템은, 지중에 파이프를 매설하여 상기 파이프를 통해 전달되는 열기나 냉기를 히트펌프로 공급함으로써 실내를 난방 또는 냉방시키도록 구성되는 것이 일반적인바, 내부 구조가 복잡하고 시공비용이 많이 들어 상용화에 한계가 있다는 단점이 있다.However, in the conventional geothermal heating and cooling system, the pipe is buried in the ground and the heat or cool air transmitted through the pipe is supplied to the heat pump to heat or cool the room. The internal structure is complicated, There is a disadvantage that commercialization is limited.
또한, 종래의 지열 냉난방 시스템은 열기 및 냉기만을 전달할 뿐 시스템 내부에 자체적으로 내장되어 실내공기를 정화시키는 기능은 없으므로, 별도의 공기정화장치가 추가적으로 요구된다는 단점도 있다.In addition, since the conventional geothermal heating and cooling system only transmits hot air and cold air, it does not have a function of purifying the indoor air by being built in the system itself. Therefore, there is another disadvantage that a separate air purifier is additionally required.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 지열을 이용한 냉난방이 가능하되, 지하의 열기나 냉기를 직접 실내로 공급함으로써 냉난방 효율을 높일 수 있고, 공기정화 기능이 구비되어 보다 깨끗한 공기를 제공할 수 있으며, 구조가 단순 및 경량하고 축열성능이 향상된 냉난방 시스템을 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide an air conditioner capable of cooling and heating using geothermal heat, And it is an object of the present invention to provide a cooling / heating system having a simple structure, light weight, and improved heat storage performance.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 냉난방 시스템은, 수직으로 세워지되 하단이 막힌 중공관 형상으로 형성되어 지하에 매설되는 외부파이프와, 상기 외부파이프의 내부로 삽입되되 외측면이 상기 외부파이프의 내측면과 이격되고 하측에 복수 개의 관통공이 형성된 내부파이프로 구성되어, 상기 외부파이프와 내부파이프 사이로 공급된 외기가 상기 관통공을 통과하여 상기 내부파이프의 내측공간을 통해 배출되는 지열파이프; 상기 내부파이프의 상단에 연결되어 상기 내부파이프를 통해 배출된 공기의 흐름을 가이드하는 공급배관; 상기 공급배관에 장착되어, 상기 공급배관 내의 공기 흐름을 발생시키는 송풍팬; 내부공간이 외부와 격리된 챔버 구조를 갖는 축열하우징과, 상기 축열하우징 내에 채워지는 축열석재와, 상기 축열석재는 통과하지 못하고 공기는 통과할 수 있는 구조로 제작되어 상기 축열하우징 내에 배열되며 상기 공급배관으로부터 공기를 전달받는 흡기관과, 상기 축열석재는 통과하지 못하고 공기는 통과할 수 있는 구조로 제작되며 상기 축열하우징 내에 배열되는 배기관을 구비하여, 상기 흡기관으로 공급된 공기가 상기 축열석재를 지나 상기 배기관으로 유입되도록 구성되는 축열부; 상기 배기관으로 유입된 공기를 건축구조물 실내로 공급하는 급기배관;을 포함한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides an air conditioning and heating system comprising: an outer pipe vertically erected and formed in the shape of a hollow tube with a lower end closed; and an outer pipe inserted into the outer pipe, A geothermal pipe which is composed of an inner pipe spaced apart from an inner surface of the pipe and having a plurality of through holes at a lower side thereof and through which outer air supplied between the outer pipe and the inner pipe passes through the through hole and is discharged through an inner space of the inner pipe; A supply pipe connected to an upper end of the inner pipe to guide a flow of air discharged through the inner pipe; A blowing fan mounted on the supply pipe for generating an air flow in the supply pipe; The present invention relates to a heat storage material for a solar cell, comprising: a regenerative housing having a chamber structure in which an inner space is isolated from the outside; a regenerative stone filled in the regenerative housing; And an exhaust pipe arranged in the heat storage housing so as to allow the air to pass therethrough without allowing the regenerative stone to pass therethrough, A heat storage unit configured to flow into the exhaust pipe; And an air supply pipe for supplying the air introduced into the exhaust pipe to the inside of the building structure.
상기 외부파이프의 바닥면은 가운데 부위가 가장 낮아지도록 경사진 콘(corn) 형상으로 형성되어, 일정량의 응축수가 포집된다.The bottom surface of the outer pipe is formed in an inclined corn shape so that the middle portion is the lowest, so that a certain amount of condensed water is collected.
상기 내부파이프의 저면은 상기 외부파이프의 바닥면으로부터 일정 거리 이격된다.The bottom surface of the inner pipe is spaced a certain distance from the bottom surface of the outer pipe.
상기 내부파이프는 폴리에틸렌으로 제작되고, 상기 외부파이프는 알루미늄 합금으로 제작된다.The inner pipe is made of polyethylene and the outer pipe is made of an aluminum alloy.
상기 공급배관에 장착되되 지하수가 흐르는 내부유로가 마련되어 지하수를 열교환 매질로 활용하여 상기 공급배관 내의 공기를 온도변화시키는 열교환기 또는 히트펌프를 더 포함한다.And a heat exchanger or a heat pump that is installed in the supply pipe and has an inner flow path through which groundwater flows, and uses the ground water as a heat exchange medium to change the temperature of the air in the supply pipe.
상기 건축구조물 실내의 공기를 상기 공급배관으로 회송시키는 폐열회수배관을 더 포함한다.And a waste heat recovery pipe for returning air in the building structure to the supply pipe.
상기 흡기관은 상기 축열하우징의 내부공간 중 하측에 배열되고, 상기 배기관은 상기 축열하우징의 내부공간 중 상측에 배열된다.The intake tube is arranged on the lower side of the internal space of the regenerative housing, and the exhaust pipe is arranged on the upper side of the internal space of the regenerative housing.
상기 축열하우징은, 굴착부위 측면을 둘러싸도록 벽체를 시공하는 과정과, 굴착부위 바닥면에 바닥판을 시공하는 과정과, 상기 벽체와 바닥판으로 둘러싸인 공간에 축열석재를 채운 후 상부판과 와이어메시를 설치하는 과정과, 상기 와이어메시가 매립되도록 상기 상부판에 콘크리트를 타설하여 상판을 시공하는 과정을 통해 제작된다.The heat storage housing includes a step of constructing a wall to surround the excavated part side, a step of constructing a bottom plate on the bottom surface of the excavated part, a step of filling a space surrounded by the wall and the bottom plate with a regenerative stone, And placing the concrete on the upper plate so that the wire mesh is embedded, thereby constructing the upper plate.
상기 벽체의 내측면과 상기 바닥판의 상면과 상기 상부판의 저면에는 단열층이 구비된다.A heat insulating layer is provided on the inner surface of the wall, the upper surface of the bottom plate, and the bottom surface of the upper plate.
상기 지열파이프는 상기 축열하우징을 관통하도록 배열된다.The geothermal pipe is arranged to pass through the heat storage housing.
상기 축열하우징은 상측으로 갈수록 내부공간이 좁아지는 방향으로 벽체가 경사지게 형성되고, 상기 급기배관은 길이방향 일단이 상기 축열하우징의 내부공간 상부에 위치된다.The wall of the heat storage housing is inclined in a direction in which the inner space becomes narrower toward the upper side, and one end in the longitudinal direction of the heat supply housing is positioned above the inner space of the heat storage housing.
상기 급기배관의 길이방향 일단에는 하향으로 갈수록 단면적이 넓어지는 확관부가 구비되고, Wherein one end of the air supply pipe in its lengthwise direction is provided with an expansion part having a cross-
상기 배기관은 상기 확관부의 입구를 덮도록 장착된다.The exhaust pipe is mounted so as to cover the inlet of the expansion portion.
본 발명에 의한 지열파이프를 이용한 냉난방 시스템을 이용하면, 지열을 이용하여 냉방 및 난방을 할 수 있고, 지하의 열기나 냉기를 직접 실내로 공급함으로써 냉난방 효율을 높일 수 있으며, 외기를 일정 수준 정화시킨 후 실내로 공급할 수 있다는 장점이 있다.By using the geothermal pipe according to the present invention, it is possible to cool and heat by utilizing the geothermal heat, and it is possible to increase the cooling and heating efficiency by supplying the underground heat or cool air directly to the room, It is possible to supply it to the room afterwards.
도 1은 본 발명에 의한 냉난방 시스템의 개략도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 의한 냉난방 시스템에 포함되는 지열파이프의 분해사시도 및 단면도이다.
도 4 내지 도 10은 본 발명에 의한 냉난방 시스템에 포함되는 축열부의 시공과정을 순차적으로 도시한다.
도 11은 본 발명에 의한 냉난방 시스템 제2 실시예의 개략도이다.
도 12는 본 발명에 의한 냉난방 시스템 제3 실시예에 포함되는 축열부와 급기배관의 구조를 도시한다.1 is a schematic view of an air-conditioning system according to the present invention.
2 and 3 are an exploded perspective view and a cross-sectional view of a geothermal pipe included in the cooling / heating system according to the present invention.
4 to 10 sequentially illustrate the construction of the heat storage unit included in the heating and cooling system according to the present invention.
11 is a schematic view of a second embodiment of the cooling / heating system according to the present invention.
12 shows a structure of a heat storage unit and an air supply pipe included in the third embodiment of the cooling and heating system according to the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 냉난방 시스템의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 냉난방 시스템의 개략도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 의한 냉난방 시스템에 포함되는 지열파이프의 분해사시도 및 단면도이다.FIG. 1 is a schematic view of a cooling / heating system according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are an exploded perspective view and a sectional view of a geothermal pipe included in the cooling / heating system according to the present invention.
본 발명에 의한 냉난방 시스템은 지열을 이용하여 건축구조물의 실내를 난방 및 냉방시키기 위한 공조시스템으로서, 외기를 공기대 공기 방식으로 지하에서 직접 가열 또는 냉각시킨 후 건축구조물의 실내로 공급함으로써 보다 높은 냉난방 효율을 얻을 수 있다는 점에 구성상의 가장 큰 특징이 있다.The cooling / heating system according to the present invention is an air conditioning system for heating and cooling the interior of a building using geothermal heat. The outdoor air is directly heated or cooled in an air-to-air manner to the inside of a building structure, There is one of the biggest features of the configuration in that efficiency can be achieved.
즉, 본 발명에 의한 냉난방 시스템은 지열을 수집하는 지열파이프(100)와, 지열을 포집하여 축적시키는 축열부(200)와, 지열파이프(100)로부터 배출된 공기를 축열부(200)로 공급하는 공급배관(300)과, 축열부(200) 내의 공기를 건축구조물 실내로 공급하는 급기배관(600)으로 구성되되, 상기 지열파이프(100)는 수직으로 세워지되 하단이 막힌 중공관 형상으로 형성되어 지하에 매설되는 외부파이프(110)와, 상기 외부파이프(110)의 내부로 삽입되되 외측면이 상기 외부파이프(110)의 내측면과 이격되고 하측에 복수 개의 관통공(122)이 형성된 내부파이프(120)로 구성된다는 점에 구성상의 특징이 있다.That is, the cooling and heating system according to the present invention includes a
이와 같이 상기 지열파이프(100)가 이중관 구조 즉, 외부파이프(110)와 내부파이프(120)로 구성되면, 외부로부터 공급된 외기가 외부파이프(110)와 내부파이프(120) 사이를 통해 하강하면서 지열과 1차 열교환하고, 내부파이프(120) 하단에 형성된 관통공(122)을 지나 내부파이프(120) 내측공간을 통해 상승하면서 지열과 2차 열교환을 하게 되는바, 지열과의 열교환율이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. When the
이때, 지하의 온도는 계절별 편차가 지상보다 적으므로, 겨울철과 같이 지상의 온도보다 지하의 온도가 높은 경우 상기 외기는 지열파이프(100)를 지나면서 난방용으로 사용 가능할 만큼 따뜻하게 가열되고, 여름철과 같이 지상의 온도보다 지하의 온도가 낮은 경우 상기 외기는 지열파이프(100)를 지나면서 냉방용으로 사용 가능할 만큼 시원하게 냉각된다. In this case, when the temperature of the underground is higher than the temperature of the ground, such as winter, since the temperature of the underground is less than that of the ground, the outside air passes through the
한편, 상기 언급한 바와 같이 지열파이프(100)를 지나는 동안 가열된 공기는 겨울철 실외공기보다 온도가 높으므로 난방에 직접 사용될 수도 있지만, 사람이 따뜻함을 느낄 정도로 가열되지는 못하는바, 지열파이프(100)를 지나는 동안 가열된 공기의 온기를 축적하여 저장할 수 있는 축열부(200)가 구비된다. 상기 축열부(200)는, 내부공간이 외부와 격리된 챔버 구조를 갖는 축열하우징(210)과, 상기 축열하우징(210) 내에 채워지는 축열석재(240)와, 상기 축열석재(240)는 통과하지 못하고 공기는 통과할 수 있는 구조로 제작되어 상기 축열하우징(210) 내에 배열되며 상기 공급배관(300)으로부터 공기를 전달받는 흡기관(220)과, 상기 축열석재(240)는 통과하지 못하고 공기는 통과할 수 있는 구조로 제작되며 상기 축열하우징(210) 내에 배열되는 배기관(230)을 포함하여 구성된다. 상기 배기관(230)에는 공기 유량 및 흐름제어를 위한 공급댐퍼(310)가 구비된다.As described above, the heated air passing through the
따라서 상기 공급배관(300)을 통해 흡기관(220)으로 공급된 공기는 축열하우징(210) 내부를 채우게 되고, 축열하우징(210)의 내부 압력이 기준치 이상으로 상승되는 경우 축열하우징(210) 내의 공기가 배기관(230)과 급기배관(600)을 통해 건축구조물 실내로 토출된다. 이때, 축열하우징(210) 내에 채워진 축열석재(240)는 축열하우징(210) 내로 유입된 공기과 접촉하면서 가열되는데, 상기 축열석재(240)는 일정 시간동안 열에너지를 저장하고 있는 물성을 가지므로, 실내 난방이 필요 없는 동안 열에너지를 축적해 두었다가 실내 난방이 필요한 경우 축적된 열에너지를 다량 방출함으로써 보다 높은 난방효과를 수행할 수 있게 된다. 상기 축열석재(240)는 실내로 토출되는 공기에 유해성분이 포함되지 아니하도록 자연석재로 선택됨이 바람직하다.The air supplied to the
이때, 외기가 지열파이프(100)를 통과하여 공급배관(300)으로 유입되고 상기 공급배관(300)으로 유입된 공기가 원활하게 축열석재(240) 공극을 통과할 수 있도록, 상기 공급배관(300) 내에 공기압을 발생시켜 공급배관(300) 내부의 공기 흐름을 발생시키는 송풍팬(400)이 장착되어야 할 것이다.At this time, the outside air flows into the
한편, 흡기관(220)과 배기관(230)은 축열석재(240)를 사이에 두도록 이격된다면 어떠한 패턴으로도 배열될 수 있으나, 상기 흡기관(220)이 배기관(230) 위에 설치되면 흡기관(220)으로 유입된 공기에 이물질이 포함되어 있을 때 상기 이물질이 흡기관(220)으로 유입되어 실내로 제공되는 공기의 질이 저하되는 문제가 야기될 수 있다. 따라서 상기 흡기관(220)은 상기 축열하우징(210)의 내부공간 중 하측에 배열되고, 상기 배기관(230)은 상기 축열하우징(210)의 내부공간 중 상측에 배열됨이 바람직하다.The
지상의 외부 온도와 지하 온도 간에 기준치 이상의 차이가 발생되는 경우, 외기가 지열파이프(100)를 지나는 동안 지열파이프(100) 내에는 이슬이 맺히고, 이러한 이슬이 일정량 쌓이면 도 3에 도시된 바와 같이 외부파이프(110) 하측에는 응결수가 채워진다. 상기 언급한 바와 같이 외부파이프(110)의 하측에 응결수가 일정 수위 채워질 수 있도록, 상기 내부파이프(120)의 저면은 상기 외부파이프(110)의 바닥면으로부터 일정 거리 이격되어야 한다. When a difference between the external temperature of the ground and the ground temperature is greater than a reference value, dew is formed in the
이와 같이 외부파이프(110) 하측에 응결수가 채워지면, 외부파이프(110)와 내부파이프(120) 사이로 유입된 외기에 먼지나 이물질이 포함되어 있는 경우 하강하던 외기가 관통공(122)을 통과하기 위해 유동방향을 전환하는 과정에서 먼지나 이물질이 응결수에 떨어지고, 상기 내부파이프(120) 내측공간에는 깨끗한 공기만이 통과하게 된다.When the condensed water is filled in the lower portion of the
즉, 외부파이프(110) 하측에 응결수가 채워지면 외기를 정화시키는 정화기능까지 수행할 수 있게 되는바, 건축구조물 실내로는 맑은 공기가 제공되는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 내부파이프(120) 내측공간을 지난 공기는 축열석재(240)를 지나면서 다시 한 번 물리적으로 여과되는바, 건축구조물 실내로 제공되는 공기는 별도의 공기정화가 필요 없을 만큼 깨끗하게 정화될 수 있다는 장점이 있다.In other words, if the condensed water is filled in the lower side of the
한편, 외부파이프(110) 하측에 채워진 응결수 수위가 관통공(122) 높이보다 높아지면 외기의 유동이 정상적으로 이루어질 수 없으므로, 상기 응결수 수위가 기준치 이상으로 상승되었을 때 응결수가 외부로 배출될 수 있도록, 자동수위감지센서가 장착된 수중펌프를 내부파이프(120) 내에 장착시켜 응결수의 수위를 유지하는 것이 바람직하다. 상기 수중펌프 수위센서는 관리를 위한 모니터링 시스템과 연결되어 관리자가 수위를 확인하도록 구성될 수 있다.On the other hand, if the level of the condensed water filled in the lower side of the
외기와 지하 간의 온도차로 인해 이슬이 맺힐 때, 상기 이슬이 내부파이프(120) 내측면에 맺히면 내부파이프(120) 내측공간을 통과하는 공기의 습도가 매우 높아질 수 있다는 문제점이 있다. 따라서 본 발명에 의한 냉난방 시스템은 이슬이 내부파이프(120)에는 맺히지 아니하고 외부파이프(110)에만 맺힐 수 있도록, 상기 내부파이프(120)는 합성수지로 제작되고 상기 외부파이프(110)는 토양의 열을 표면을 통해 내부로 전달시킬 수 있도록 열전도성이 높은 금속으로 제작됨이 바람직하다. 이때 상기 내부파이프(120)와 외부파이프(110)는 모두 내수성과 내화학성이 우수해야 하는바, 상기 내부파이프(120)는 폴리에틸렌으로 제작되고, 상기 외부파이프(110)는 토양층의 열손실을 최소화시키면서 전달할 수 있는 알루미늄 합금으로 제작됨이 바람직하다.When the dew is formed on the inner surface of the
본 발명에 의한 냉난방 시스템이 냉방용으로 활용될 때, 지열파이프(100)를 통과한 공기는 외기보다 일정 수준 낮은 온도를 갖도록 냉각되지만, 여름철과 같이 외기가 매우 뜨겁고 지하의 온도 역시 일정 수준 상승하는 경우에는 상기 외기가 지열파이프(100)를 통과하더라도 사용자가 시원함을 느낄 만큼 차갑게 냉각되지는 아니할 수 있다. 따라서 본 발명에 의한 냉난방 시스템은, 지열파이프(100)를 통과한 공기가 추가적으로 냉각될 수 있도록, 상기 공급배관(300) 내의 공기와 지하수를 열교환시키는 열교환기(500) 또는 히트펌프(미도시)가 추가로 구비될 수 있다.When the cooling / heating system according to the present invention is used for cooling, the air passing through the
상기 열교환기(500)는 펌프(510)에 의해 압송된 지하수가 흐르는 내부유로가 구비되는바, 지열파이프(100)를 지난 공기와 지하수를 열교환시킴으로써 상기 공기를 더욱 차갑게 냉각시킬 수 있게 된다. 이때 상기 열교환기(500)는 지열파이프(100)를 지난 공기와 지하수 간의 열교환을 수행할 수 있다면 어떠한 구조로도 제작될 수 있다.The
한편, 급기배관(600)을 통해 건축구조물 실내로 토출되는 공기량만큼 건축구조물 실내의 공기가 외부로 배출되어야 하는데, 실내 공기는 일정 수준 가열 또는 냉각된 상태이므로 즉, 여름철에는 실내 공기가 외기보다 시원하고 겨울철에는 실내 공기가 외기보다 따뜻하므로, 상기 실내 공기를 그대로 외부로 방출시키면 그만큼 열에너지를 낭비하는 결과가 초래된다.On the other hand, the air inside the building structure must be discharged to the outside by the amount of air discharged into the interior of the building structure through the
따라서 본 발명에 의한 냉난방 시스템은 실외로 배출되는 공기를 대기 중으로 방출시키는 것이 아니라 공급배관(300)으로 회수시킴으로서 실내 공기의 온기 또는 냉기를 재사용할 수 있도록 구성됨이 바람직하다. 즉, 본 발명에 의한 냉난방 시스템은 상기 건축구조물 실내의 공기를 상기 공급배관(300)으로 회송시키는 폐열회수배관(700)을 추가로 구비할 수 있다. 이때 상기 폐열회수배관(700)에는 공기유량 제어를 위한 회수댐퍼(710)가 구비된다.Therefore, it is preferable that the air-conditioning system according to the present invention is configured not to discharge the air discharged outdoors to the atmosphere, but to recover the air to the
이와 같이 폐열회수배관(700)이 구비되면 건축구조물 실내의 공기가 다시 한번 축열부(200)를 지나게 되는바, 겨울철에는 더욱 따뜻하게 가열되고 여름철에는 더욱 차갑게 냉각되는 효과 즉, 냉난방 효율이 더욱 향상되는 효과를 얻을 수 있다.When the waste
도 4 내지 도 10은 본 발명에 의한 냉난방 시스템에 포함되는 축열부(200)의 시공과정을 순차적으로 도시한다.4 to 10 sequentially show a construction process of the
본 발명에 의한 냉난방 시스템에 포함되는 축열하우징(210)은, 내부에 다량의 축열석재(240)가 채워질 수 있도록 견고하면서 현장에서 제작이 용이하도록 콘크리트로 제작됨이 바람직하다. It is preferable that the
상기 축열하우징(210)을 제작하고자 하는 경우, 먼저 도 4에 도시된 바와 같이 굴착부위 측면을 둘러싸도록 벽체(212)를 세우고, 도 5에 도시된 바와 같이 벽체(212)로 둘러싸인 굴착공간에 지열파이프(100)를 배립시킨 후, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 바닥판(214)과 흡기관(220), 배기관(230)을 설치한다.In order to manufacture the
흡기관(220) 및 배기관(230) 설치가 완료되면, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 벽체(212)와 바닥판(214)으로 둘러싸인 공간에 축열석재(240)를 채우고, 도 9에 도시된 바와 같이 상부판(250)(216)과 와이어메시(260)를 축열석재(240) 상에 안착시킨 후, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 와이어메시(260)가 매립되도록 상기 상부판(250)(216)에 콘크리트를 타설한다.8, the space surrounded by the
이와 같은 과정으로 제작된 축열하우징(210)은, 축열석재(240)로 채워진 내부공간이 외부와 완전히 격리되므로, 상기 축열석재(240)에 저장되어 있는 열에너지가 쉽게 외부로 방출되지 아니하게 된다. 이때, 열에너지 방출을 더욱 효과적으로 방지할 수 있도록, 상기 벽체(212)의 내측면과 상기 바닥판(214)의 상면과 상기 상부판(250)(216)의 저면에는 단열층(미도시)이 추가로 시공될 수도 있다.In the
도 11은 본 발명에 의한 냉난방 시스템 제2 실시예의 개략도이다.11 is a schematic view of a second embodiment of the cooling / heating system according to the present invention.
본 발명에 의한 냉난방 시스템은, 외기를 일정 수준 예열시킨 후 지열파이프(100)로 공급시킬 수 있도록 상기 지열파이프(100)로 유입되는 외기에 열에너지를 전달시키는 폐열회수탱크(800)를 구비할 수 있다. 이와 같이 외기가 폐열회수탱크(800)에 의해 예열된 후 지열파이프(100)로 공급되도록 구성되면, 외기 온도가 매우 낮더라도 공급배관(300)으로 공급되는 공기를 기준치 이상으로 가열할 수 있어 난방 효율이 개선되는 효과를 얻을 수 있다.The cooling and heating system according to the present invention may include a waste
또한, 본 발명에 의한 냉난방 시스템은 축열부(200)가 매우 높은 열을 저장할 수 있도록, 지열파이프(100)를 지나는 동안 가열된 공기를 이용하여 고온의 공기를 생성시킨 후 이를 축열부(200)로 공급하는 히트펌프가 추가로 구비될 수도 있다. 이때 상기 히트펌프는 종래의 지열 냉난방 시스템에 다양한 구조로 적용되고 있는바, 상기 히트펌프의 내부구조 및 작동원리에 대한 상세한 설명은 생략한다.The heating and cooling system according to the present invention generates hot air using heated air while passing through the
도 12는 본 발명에 의한 냉난방 시스템 제3 실시예에 포함되는 축열부(200)와 급기배관(600)의 구조를 도시한다.12 shows the structure of the
도 1 내지 도 11에 도시된 바와 같이 축열하우징(210)이 직육면체 형상으로 형성되고 흡기관(220)과 배기관(230)이 어느 일측 구석에 장착되면, 흡기관(220)을 통해 축열하우징(210) 내부로 공급된 공기 중 축열하우징(210)의 일측 구석(도 1에서는 우측 상부 구석)에 위치하는 공기는 배기관(230)으로 원활하게 유입되지 못하는 현상이 발생된다. 이와 같이 축열하우징(210) 내부의 공기가 모두 배기관(230)으로 유입되지 못하면 그만큼 축열석재(240) 활용성이 떨어지는 문제가 발생된다.1 to 11, when the
본 발명에 의한 냉난방 시스템은 축열하우징(210) 내에 채워진 축열석재(240)의 활용성을 극대화시킬 수 있도록 즉, 흡기관(220)을 통해 축열하우징(210) 내부로 공급된 공기가 모두 배기관(230)으로 유입될 수 있도록, 축열하우징(210)의 벽체(212)가 상측으로 갈수록 내부공간이 좁아지는 방향으로 경사지게 배열되고, 상기 급기배관(600)은 길이방향 일단이 상기 축열하우징(210)의 내부공간 상부에 위치될 수 있다. The heating and cooling system according to the present invention can maximize the utilization of the regenerated
즉, 도 12에 도시된 바와 같이 상기 급기배관(600)의 길이방향 일단에는 하향으로 갈수록 단면적이 넓어지는 확관부(610)가 구비되되, 상기 환관부(610)의 외측면은 축열하우징(210)의 내벽에 밀착되도록 구성될 수 있다.12, the one end of the
이와 같이 상기 축열하우징(210)이 깔때기를 뒤집어 놓은 형상으로 제작고 급기배관(600) 끝단에 확관부(610)가 구비되면, 흡기관(220)을 통해 공급된 공기가 모두 배기관(230)으로 유입될 수 있으므로, 모든 축열석재(240)를 활용할 수 있다는 장점 즉, 냉난방 효율을 높일 수 있다는 장점이 있다.When the expanding
이때, 상기 배기관(230)은 상기 확관부(610)의 입구를 덮도록 장착되는바, 축열석재(240)는 상기 배기관(230)으로 유입되지 못하고 공기만이 배기관(230)으로 유입된다.At this time, the
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will also be appreciated that many modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
100 : 지열파이프 110 : 외부파이프
120 : 내부파이프 122 : 관통공
200 : 축열부 210 : 축열하우징
212 : 벽체 214 : 바닥판
216 : 상부판 220 : 흡기관
230 : 배기관 240 : 축열석재
250 : 상부판 260 : 와이어메시
300 : 공급배관 400 : 송풍팬
500 : 열교환기 600 : 급기배관
700 : 폐열회수배관 800 : 폐열회수탱크100: geothermal pipe 110: outer pipe
120: inner pipe 122: through hole
200: heat storage unit 210: heat storage housing
212: wall 214: bottom plate
216: upper plate 220: intake pipe
230: exhaust pipe 240: regenerated stone
250: top plate 260: wire mesh
300: supply pipe 400: blowing fan
500: Heat exchanger 600: Supply pipe
700: waste heat recovery pipe 800: waste heat recovery tank
Claims (12)
상기 내부파이프(120)의 상단에 연결되어 상기 내부파이프(120)를 통해 배출된 공기의 흐름을 가이드하는 공급배관(300);
상기 공급배관(300)에 장착되어, 상기 공급배관(300) 내의 공기 흐름을 발생시키는 송풍팬(400);
내부공간이 외부와 격리된 챔버 구조를 갖는 축열하우징(210)과, 상기 축열하우징(210) 내에 채워지는 축열석재(240)와, 상기 축열석재(240)는 통과하지 못하고 공기는 통과할 수 있는 구조로 제작되어 상기 축열하우징(210) 내에 배열되며 상기 공급배관(300)으로부터 공기를 전달받는 흡기관(220)과, 상기 축열석재(240)는 통과하지 못하고 공기는 통과할 수 있는 구조로 제작되며 상기 축열하우징(210) 내에 배열되는 배기관(230)을 구비하여, 상기 흡기관(220)으로 공급된 공기가 상기 축열석재(240)를 지나 상기 배기관(230)으로 유입되도록 구성되는 축열부(200);
상기 배기관(230)으로 유입된 공기를 건축구조물 실내로 공급하는 급기배관(600);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
And an outer pipe 110 inserted into the outer pipe 110 and spaced apart from an inner surface of the outer pipe 110, And an inner pipe 120 having a plurality of through holes 122 formed on a lower side thereof so that outside air supplied to the space between the outer pipe 110 and the inner pipe 120 passes through the through hole 122, 120) through the inner space of the geothermal pipe (100);
A supply pipe 300 connected to an upper end of the inner pipe 120 to guide the flow of the air discharged through the inner pipe 120;
A blowing fan 400 installed in the supply pipe 300 to generate an air flow in the supply pipe 300;
The present invention relates to a heat storage stones 240 that are filled in a heat storage housing 210 and a heat storage housing 210 in which the heat storage stones 240 can not pass, (220) for receiving air from the supply pipe (300) and arranged in the regenerative housing (210), and a structure in which the regenerative stone (240) can not pass and air can pass through And an exhaust pipe 230 arranged in the heat storage housing 210 so that the air supplied to the intake pipe 220 flows into the exhaust pipe 230 through the regenerative stone 240 200);
An air supply pipe (600) for supplying the air introduced into the exhaust pipe (230) to the interior of the building structure;
And the air-conditioning system comprises:
상기 외부파이프(110)의 바닥면은 가운데 부위가 가장 낮아지도록 경사진 콘(corn) 형상으로 형성되어, 일정량의 응축수가 포집되는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein a bottom surface of the outer pipe (110) is formed in an inclined corn shape so that a center portion thereof is lowest, so that a predetermined amount of condensed water is collected.
상기 내부파이프(120)의 저면은 상기 외부파이프(110)의 바닥면으로부터 일정 거리 이격되는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
The method of claim 2,
Wherein a bottom surface of the inner pipe (120) is spaced a certain distance from a bottom surface of the outer pipe (110).
상기 내부파이프(120)는 폴리에틸렌으로 제작되고, 상기 외부파이프(110)는 알루미늄 합금으로 제작되는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the inner pipe (120) is made of polyethylene, and the outer pipe (110) is made of an aluminum alloy.
상기 공급배관(300)의 장착되되 지하수가 흐르는 내부유로가 마련되어 지하수를 열교환 매질로 활용하여 상기 공급배관(300) 내의 공기를 온도변화시키는 열교환기(500) 또는 히트펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
The method according to claim 1,
The apparatus further includes a heat exchanger (500) or a heat pump which is provided with an internal flow passage through which the ground water flows, and uses the ground water as a heat exchange medium to change the temperature of air in the supply pipe (300) Air conditioning system.
상기 건축구조물 실내의 공기를 상기 공급배관(300)으로 회송시키는 폐열회수배관(700)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a waste heat recovery pipe (700) for returning air in the building structure to the supply pipe (300).
상기 흡기관(220)은 상기 축열하우징(210)의 내부공간 중 하측에 배열되고, 상기 배기관(230)은 상기 축열하우징(210)의 내부공간 중 상측에 배열되는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
Claim 1
Wherein the intake pipe (220) is arranged on the lower side of the internal space of the regenerative housing (210), and the exhaust pipe (230) is arranged on the upper side of the internal space of the regenerative housing (210).
상기 축열하우징(210)은, 굴착부위 측면을 둘러싸도록 벽체(212)를 시공하는 과정과, 굴착부위 바닥면에 바닥판(214)을 시공하는 과정과, 상기 벽체(212)와 바닥판(214)으로 둘러싸인 공간에 축열석재(240)를 채운 후 상부판(250)(216)과 와이어메시(260)를 설치하는 과정과, 상기 와이어메시(260)가 매립되도록 상기 상부판(250)(216)에 콘크리트를 타설하여 상부판(250)(216)을 시공하는 과정을 통해 제작되는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
The method according to claim 1,
The heat accumulating housing 210 includes a step of constructing the wall 212 to surround the excavation site side and a step of constructing the bottom plate 214 on the bottom surface of the excavation site, Installing the top plate 250 and the wire mesh 260 after filling the space enclosed with the regenerated stone 240 into the space surrounded by the top plate 250 and the wire mesh 260, And the upper plate (250) and the lower plate (216) are installed.
상기 벽체(212)의 내측면과 상기 바닥판(214)의 상면과 상기 상부판(250)(216)의 저면에는 단열층이 구비되는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
The method of claim 8,
Wherein a heat insulating layer is provided on an inner surface of the wall body (212), an upper surface of the bottom plate (214), and a bottom surface of the upper plates (250) and (216).
상기 지열파이프(100)는 상기 축열하우징(210)을 관통하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
The method of claim 8,
Wherein the geothermal pipe (100) is arranged to pass through the heat storage housing (210).
상기 축열하우징(210)은 상측으로 갈수록 내부공간이 좁아지는 방향으로 벽체(212)가 경사지게 형성되고, 상기 급기배관(600)은 길이방향 일단이 상기 축열하우징(210)의 내부공간 상부에 위치되는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
The method of claim 8,
The wall 212 is inclined in a direction in which the inner space becomes narrower toward the upper side of the thermal storage housing 210 and one end in the longitudinal direction of the heat supply pipe 600 is positioned above the inner space of the thermal storage housing 210 And the air-conditioning system.
상기 급기배관(600)의 길이방향 일단에는 하향으로 갈수록 단면적이 넓어지는 확관부(610)가 구비되고,
상기 배기관(230)은 상기 확관부(610)의 입구를 덮도록 장착되는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
The method of claim 11,
The air supply pipe 600 is provided at one longitudinal end thereof with an expanded portion 610 having a larger cross-
Wherein the exhaust pipe (230) is mounted so as to cover the inlet of the expansion pipe (610).
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JP2020148200A (en) * | 2019-03-07 | 2020-09-17 | 株式会社 テーオー | Geothermal heat recovery device |
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