KR101815897B1 - 지중열교환식 냉온풍공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지면부분에 매립되게 설치되면서 지면위로 흐르는 우수나 유수가 내부로 유입 저장되는 집수정이 구비되고 집수정의 하면부에는 수직하방으로 다수개의 급수관이 연통되게 설치되며 각 급수관의 외주면 하부에는 다수개의 급수공이 천공되어 있어 집수정에 모인 물을 급수관을 통해 지중의 토양으로 공급하여 열전도율을 높이는 급수부와, 상부가 개구된 함체형상으로 급수부로부터 수직하방으로 일정간격 이격된 지중에 매설되어 급수관으로부터의 물이 모이는 매립맨홀이 구비되고 매립맨홀의 내측 바닥면에는 복수개의 받침대가 고정설치된 맨홀부와, 하부가 매립맨홀의 받침대 위에 안착된 상태로 매립맨홀의 내부에 매설되고 좌우양측이 지면을 향해 상방으로 설치되어 내부를 순환하는 공기가 지중으로부터 열교환되게 하는 지열교환배관이 구비되며 지열교환배관의 일측끝단에는 공급관이 연결설치되어 지열교환배관으로부터의 열교환된 공기를 외부로 공급하고 타측끝단에는 회수관이 연결설치되어 외부로부터의 회수된 공기를 지열교환배관으로 순환공급하는 지열교환부로 구성된 것을 특징으로 하는 지중열교환식 냉온풍공급장치에 관한 것이다.

Description

지중열교환식 냉온풍공급장치{Cold air and warm air supply device using underground heat}

본 발명은 지중열을 이용하여 각종 건물이나 온실 등에 냉,온풍을 효율적으로 공급하기 위한 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지면부분에 매립되게 설치되면서 지면위로 흐르는 우수나 유수가 내부로 유입 저장되는 집수정이 구비되고 집수정의 하면부에는 수직하방으로 다수개의 급수관이 연통되게 설치되며 각 급수관의 외주면 하부에는 다수개의 급수공이 천공되어 있어 집수정에 모인 물을 급수관을 통해 지중의 토양으로 공급하여 열전도율을 높이는 급수부와, 상부가 개구된 함체형상으로 급수부로부터 수직하방으로 일정간격 이격된 지중에 매설되어 급수관으로부터의 물이 모이는 매립맨홀이 구비되고 매립맨홀의 내측 바닥면에는 복수개의 받침대가 고정설치된 맨홀부와, 하부가 매립맨홀의 받침대 위에 안착된 상태로 매립맨홀의 내부에 매설되고 좌우양측이 지면을 향해 상방으로 설치되어 내부를 순환하는 공기가 지중으로부터 열교환되게 하는 지열교환배관이 구비되며 상기 지열교환배관의 일측 상부끝단에는 열교환탱크가 연결된 공급관이 연결설치되어 지열교환배관으로부터의 공기를 일정온도로 가온 또는 냉각시켜 건물이나 온실로 공급하고 지열교환배관의 타측 상부끝단에는 송풍팬이 연결된 회수관이 연결설치되어 있어 건물이나 온실로부터의 회수된 공기를 지열교환배관으로 순환공급하는 지열교환부로 구성된 것을 특징으로 하는 지중열교환식 냉온풍공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 대형 빌딩이나 건물, 온실 등은 대형 공조시스템을 이용하여 실내의 냉,난방이 이루어지도록 하고 있는데, 상기 공조시스템은 이를 가동시키기 위한 전기나 유류 등의 소모가 매우 큰 단점이 있었다. 이 때문에 공조시스템 운전시 드는 전기나 유류 비용을 절약함과 동시에 공조시스템의 용량을 줄여 효율적인 냉난방 환경을 제공하기 위해 최근에는 지중열을 이용하는 방식이 개발되어 실제 적용되고 있다.

상기와 같은 지중열을 이용한 장치에 관한 종래기술로서 대한민국 등록특허공보 등록번호 제 10-0659461호에서는 지중에 매설되고 통상의 히트펌프와 연결 설치되는 열매체파이프와 그리고 이 열매체파이프의 주변에는 저장탱크와 펌프를 경유 연결 설치되는 지중 가수파이프를 매설하는 가수장치를 병설하여 이루어지되, 상기 열매체파이프는 슬링키 타입과 스파이럴 타입으로 이루어진 열매체파이프를 각각 복합시킨 형태로서 수평형으로 매립 설치하고, 상기 열매체파이프는 매립할 토양을 사다리꼴 단면 형태로 굴착하고 설치시엔 슬링키 타입의 열매체파이프를 양측으로 배치하여 2라인을 각각 설치하고 이들의 중앙에는 스파이럴 타입의 열매체파이프를 설치하고 이들 열매체파이프 상호간은 병렬로 연결 설치하여 구성하고, 상기 가수장치는 구멍이 연속하여 뚫어진 지중 가수파이프를 이들 열매체파이프의 주변에 위치하도록 각각 매설하고, 상기 가수파이프는 구동펌프와 저장탱크가 연결 설치되어 저장탱크의 물을 구동펌프를 이용하여 상기 가수파이프에 공급하게 되면 가수파이프에 형성된 구멍을 통하여 지중에 물을 공급할 수 있게 구성되는 것을 특징으로 하는 지중 가수장치가 부착된 지열 열교환장치가 개시되었다.

그러나, 상기 종래기술은 지중 가수파이프를 열매체파이프의 주변에 매설하고 저장탱크로부터의 물이 구동펌프에 의해 가수파이프의 구멍을 통해 지중으로 공급하여 토양의 수분을 증대시켜 열유동을 향상시키도록 되어 있어 구동펌프를 통한 지속적인 물공급에 따른 소요비용이 크게 발생될 뿐 아니라 지중에 공급되는 물에 의해 열매체파이프가 설치된 부분의 지반이 침하되어 열매체파이프가 변형되거나 손상되는 문제점이 있었으며, 또한 지중에서 발생된 열이 지면위로 자연 상승되면서 외부로 방출되어 열매체파이프의 열교환율이 낮은 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위한 것으로 지면부분에 집수정을 매설하고 상기 집수정에는 지중으로 다수개의 급수관을 연통 설치하며 집수정의 일정간격 이격된 수직하방에는 상부가 개구된 매립맨홀을 매설하고 상기 매립맨홀의 내측에는 지열교환배관의 하부가 안착되게 매설하여 집수정에 모인 물이 급수관을 통해 지중의 토양으로 자연 공급되면서 수분이 매립맨홀의 내측으로 모여 수분에 의한 토양의 열전도율을 높이고 매립맨홀에 의해 수분의 유출방지 및 지반침하를 방지하면서 지열교환배관의 내부를 순환하는 공기가 지중으로부터 효율적으로 열교환되도록 하며, 상기 지열교환배관의 일측 상부끝단에는 열교환탱크가 연결된 공급관을 연결설치하여 지열교환배관으로부터의 열교환된 공기를 일정온도로 가온 또는 냉각시켜 건물이나 온실로 온풍이나 냉풍으로 공급하고 지열교환배관의 타측 상부끝단에는 송풍팬이 연결된 회수관을 연결설치하여 건물이나 온실로부터의 회수된 공기를 지열교환배관으로 순환공급하는 것에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 지면부분에 매립되게 설치되면서 지면위로 흐르는 우수나 유수가 내부로 유입 저장되는 집수정이 구비되고 집수정의 하면부에는 수직하방으로 다수개의 급수관이 연통되게 설치되며 각 급수관의 외주면 하부에는 다수개의 급수공이 천공되어 있어 집수정에 모인 물을 급수관을 통해 지중의 토양으로 공급하여 열전도율을 높이는 급수부와, 상부가 개구된 함체형상으로 급수부로부터 수직하방으로 일정간격 이격된 지중에 매설되어 급수관으로부터의 물이 모이는 매립맨홀이 구비되고 매립맨홀의 내측 바닥면에는 복수개의 받침대가 고정설치된 맨홀부와, 하부가 매립맨홀의 받침대 위에 안착된 상태로 매립맨홀의 내부에 매설되고 좌우양측이 지면을 향해 상방으로 설치되어 내부를 순환하는 공기가 지중으로부터 열교환되게 하는 지열교환배관이 구비되며 지열교환배관의 일측 상부끝단에는 열교환탱크가 연결된 공급관이 연결설치되어 지열교환배관으로부터의 공기를 일정온도로 가온 또는 냉각시켜 건물이나 온실로 공급하고 지열교환배관의 타측 상부끝단에는 송풍팬이 연결된 회수관이 연결설치되어 있어 건물이나 온실로부터의 회수된 공기를 지열교환배관으로 순환공급하는 지열교환부로 구성된 것에 본 발명의 특징이 있다.

상기와 같이 본 발명에 의하면 지면부분에 집수정이 매설되고 상기 집수정에는 지중으로 다수개의 급수관이 연통 설치되며 집수정의 일정간격 이격된 수직하방에는 상부가 개구된 매립맨홀이 매설되고 상기 매립맨홀의 내측에는 지열교환배관의 하부가 안착된 상태로 매설되어 집수정에 모인 물이 급수관을 통해 지중의 토양으로 자연 공급되면서 수분이 매립맨홀의 내측으로 모여 수분에 의한 토양의 열전도율을 높이고 매립맨홀에 의해 수분의 유출방지 및 지반침하를 방지하면서 지열교환배관의 내부를 순환하는 공기가 지중에서 효율적으로 열교환될 수 있으며, 상기 지열교환배관의 일측 상부끝단에는 열교환탱크가 연결된 공급관이 연결설치되어 있어 지열교환배관으로부터의 열교환된 공기를 일정온도로 가온 또는 냉각시켜 건물이나 온실로 온풍이나 냉풍으로 공급할 수 있고 지열교환배관의 타측 상부끝단에는 송풍팬이 연결된 회수관이 연결설치되어 있어 건물이나 온실로부터의 회수된 공기를 지열교환배관으로 지속적으로 순환공급할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 지중열교환식 냉온풍공급장치의 단면개략도
도 2는 본 발명에 따른 지중열교환식 냉온풍공급장치의 작동상태를 나타낸 단면개략도
도 3은 도 2의 A-A'선의 단면개략도
도 4는 본 발명에 따른 지중열교환식 냉온풍공급장치에서 매립맨홀의 내부에 지열교환배관의 하부가 설치된 부분의 평면개략도
도 5는 본 발명에 따른 지중열교환식 냉온풍공급장치가 건물의 지하층 외벽면에 연결설치된 상태의 단면개략도
도 6은 본 발명에 따른 지중열교환식 냉온풍공급장치의 다른 실시예를 도시한 단면개략도

이하 본 발명에 따른 바람직한 구성을 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 지중열교환식 냉온풍공급장치(1)는 도 1 내지 6에 도시된 바와 같이 지중열을 이용하여 각종 건물이나 온실 등에 냉,온풍을 효율적으로 공급하기 위한 장치로서, 지면부분에 매립되게 설치되면서 지면위로 흐르는 우수나 유수가 내부로 유입 저장되는 집수정(3)이 구비되고 집수정(3)의 하면부에는 수직하방으로 다수개의 급수관(4)이 연통되게 설치되며 각 급수관(4)의 외주면 하부에는 다수개의 급수공(5)이 천공되어 있어 집수정(3)에 모인 물을 급수관(4)을 통해 지중의 토양으로 공급하여 열전도율을 높이는 급수부(2)와, 상부가 개구된 함체형상으로 급수부(2)로부터 수직하방으로 일정간격 이격된 지중에 매설되어 급수관(4)으로부터의 물이 모이는 매립맨홀(10)이 구비되고 매립맨홀(10)의 내측 바닥면에는 복수개의 받침대(11)가 고정설치된 맨홀부(9)와, 하부가 매립맨홀(10)의 받침대(11) 위에 안착된 상태로 매립맨홀(10)의 내부에 매설되고 좌우양측이 지면을 향해 상방으로 설치되어 내부를 순환하는 공기가 지중으로부터 열교환되게 하는 지열교환배관(21)이 구비되며 지열교환배관(21)의 일측끝단에는 공급관(22)이 연결설치되어 지열교환배관(21)으로부터의 열교환된 공기를 외부로 공급하고 타측끝단에는 회수관(23)이 연결설치되어 외부로부터의 회수된 공기를 지열교환배관(21)으로 순환공급하는 지열교환부(20)로 구성된다.

상기 급수부(2)는 도 1 내지 3, 5에 도시된 바와 같이 지중의 토양으로 수분을 자연 공급하여 토양을 젖은 상태로 유지하여 지중의 열전도율을 높이기 위한 부분으로, 지면부분에 매립되게 설치되면서 지면위로 흐르는 우수나 유수가 내부로 유입 저장되는 집수정(3)이 구비되고 집수정(3)의 하면부에는 수직하방으로 다수개의 급수관(4)이 내부와 연통되게 설치되며 각 급수관(4)의 외주면 하부에는 다수개의 급수공(5)이 천공되어 있어 집수정(3)에 모인 물을 급수관(4)을 통해 지중의 토양으로 공급하여 열전도율을 높이도록 되어 있되, 상기 집수정(3)은 콘크리트 또는 합성수지 등의 재질로 상부가 개구되고 내부가 빈 함체형상으로 개구된 상부에는 다수개의 통수공(7)이 천공된 그레이팅(6)이 설치되어 있어 지면위로 흐르는 우수나 유수가 통수공(7)을 통해 집수정(3)의 내부로 유입되어 저장되도록 되어 있고 상기 집수정(3)은 하면부에 전후좌우 일정간격으로 다수개의 급수관(4) 상단부가 관통 개재된 상태로 연통되게 설치되며 상기 다수개의 급수관(4)은 수직으로 세워진 관형상으로 상부는 집수정(3)의 바닥면과 연통되고 하부는 막힌 상태로 하부 외주면에 다수개의 급수공(5)이 상하 일정간격으로 천공되어 있어 지중으로 2 ~ 5m 깊이로 설치되면서 집수정(3)에 모인 물이 다수개의 급수관(4)을 통해 흘러내리면서 급수공(5)을 통해 지중으로 유입되어 매립맨홀(10)이 설치되는 부분의 토양을 젖은 상태로 유지시켜 열전도율을 높이도록 되어 있다.

또한, 상기 집수정(3)은 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 외측면에는 단열패드(8a)가 고정부착되어 있고 집수정(3)이 설치된 부분의 인근 지면부분에도 단열패드(8b)가 수평으로 설치되어 있어 집수정(3)으로부터 일정간격 이격된 하측 지중에 설치되는 매립맨홀(10) 부분의 지열이 상승하여 집수정(3) 및 지면을 통해 손실되는 것을 방지하면서 지상에서 발생되는 여름철 뜨거운 열기나 겨울철 차가운 냉기가 토양 속으로 스며드는 것을 차단하도록 되어 있다.

상기 맨홀부(9)는 도 1 내지 5에 도시된 바와 같이 지중의 토양으로 공급되는 급수관(4)으로부터 물이 내측으로 모여 수분에 의한 토양의 열전도율을 높이고 수분이 외측으로 퍼져나가는 것을 방지하면서 수분에 의한 지반침하를 방지하는 부분으로, 상부가 개구된 함체형상으로 급수부(2)로부터 수직하방으로 일정간격 이격된 지중에 매설되어 급수관(4)으로부터의 물이 모이는 매립맨홀(10)이 구비되고 매립맨홀(10)의 내측 바닥면에는 복수개의 받침대(11)가 고정설치되어 있되, 상기 매립맨홀(10)은 콘크리트재질로 형성되고 급수관(4)의 하부끝단과 상하 일정간격 이격된 하측 지중에 매설되면서 내부에는 토양이 채워지도록 되어 있어 매립맨홀(10)의 개구된 상부를 통해 급수관(4)의 급수공(5)을 통해 흘러나오는 물이 내측으로 유입되어 모이면서 매립맨홀(10)의 내측에 채워진 토양을 장기간 젖은 상태로 유지시키도록 되어 있으며, 이에 따라 상기 매립맨홀(10)에 의해 수분이 외측으로 분산되면서 유출되지 않아 열교환효율을 높일 수 있고 매립맨홀(10)의 외측 지중은 물에 젖지 않은 마른 상태로 유지되어 지반이 수분에 의해 물러지면서 침하되는 것을 방지하게 된다.

또한, 상기 매립맨홀(10)은 내측 바닥면에 설치된 복수개의 받침대(11) 위에 지열교환배관(21)의 하부가 안착된 상태로 설치되도록 되어 있어 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 지열교환배관(21)의 하부가 매립맨홀(10)의 내측 바닥면으로부터 일정간격 이격된 상부에 설치되면서 안정되게 받침지지되고 매립맨홀(10)의 내부에 채워지는 토양이 지열교환배관(21)의 하부 외주면 전체를 감싸 열교환효율을 높이도록 되어 있으며, 상기 매립맨홀(10)의 좌우양측 상단부에는 한쌍의 돌출편(12)이 고정부착되어 있어 도 4에 도시된 바와 같이 수직으로 세워지는 지열교환배관(21)의 좌우측 수직부(25)가 각각 한쌍의 돌출편(12) 사이에 개재(介在)되어 고정설치되면서 지반침하에 따라 지열교환배관(21)이 틀어지거나 유동되는 것을 방지하도록 되어 있다.

또한, 상기 매립맨홀(10)은 외측면 및 저면부에 각각 철근(13)을 통해 연결된 침하방지블럭(14)이 다수개 설치되어 있어 콘크리트재질로 된 다수개의 침하방지블럭(14)에 의해 매립맨홀(10)이 지중에 안정적으로 매립 설치되어 침하되거나 유동되지 않도록 되어 있다.

한편, 상기 매립맨홀(10)은 내측면에 하나 또는 복수개의 수분감지센서(15)가 고정설치되어 있고 상기 수분감지센서(15)는 전선(도시하지 않음)을 통해 지면위에 설치된 통상의 제어회로부(도시하지 않음)와 회로연결되면서 지중에 매설된 매립맨홀(10)의 내측 토양이 수분에 의해 젖은 상태인지 여부를 감지하여 제어회로부에 설치된 LED 등을 통해 표시하도록 되어 있다.

또한, 상기 매립맨홀(10)은 도 5에 도시된 바와 같이 지중에 위치된 건물의 지하층 외벽면(31)에 일측이 맞닿은 상태로 앙카볼트(16) 등을 통해 연결설치되도록 되어 있어 건물의 외벽면(31)에 축적된 열량이 매립맨홀(10) 내측의 토양으로 전달되면서 지열교환배관(21)의 열교환효율을 높이도록 되어 있되, 이 경우 상기 매립맨홀(10)은 건물의 외벽면(31)에 맞닿은 일측면이 개구되어 있어 매립맨홀(10) 내측의 젖은 토양과 건물의 외벽면(31)이 직접적으로 맞닿아 열전도율을 높이면서 건물의 외벽면(31)에 축적된 열량이 보다 효과적으로 지열교환배관(21)으로 전달되도록 되어 있다.

한편, 본 발명에 따른 다른 실시예로서 도 6에 도시된 바와 같이 상기 매립맨홀(10)은 내측면에 단열패드(8c)가 고정부착되어 있어 매립맨홀(10) 내측의 열량이 외부로 손실되는 것을 방지하도록 되어 있으며, 상기 매립맨홀(10)의 내측 하부에는 외주면에 다수개의 보조급수공(18)이 천공된 보조급수관(17)이 설치되어 있고 상기 보조급수관(17)은 지상에 구비된 통상의 수도설비(도시하지 않음)와 연결되어 있어 비가 내리지 않는 가뭄기간 동안 상기 수도설비를 통해 보조급수관(17)에 물을 공급하여 매립맨홀(10) 내측의 토양이 수분에 젖은 상태로 유지되도록 되어 있다.

또한, 본 발명에 따른 다른 실시예로서 도 6에 도시된 바와 같이 상기 급수부(2)는 집수정(3)과 일정간격 이격된 외곽부분의 지중을 감싼 상태로 측면단열층(19)이 수직으로 매립되게 설치되어 있어 지중으로부터의 열손실을 최소화하도록 되어 있다.

상기 지열교환부(20)는 도 1 내지 5에 도시된 바와 같이 내부를 순환하는 공기를 지중열로 열교환되게 가온시키거나 냉각시켜 온풍이나 냉풍을 건물이나 온실로 순환공급하는 부분으로, 하부가 매립맨홀(10)의 받침대(11) 위에 안착된 상태로 매립맨홀(10)의 내부에 매설되고 좌우양측이 지면을 향해 상방으로 설치되어 내부를 순환하는 공기가 지중으로부터 열교환되게 하는 지열교환배관(21)이 구비되며 상기 지열교환배관(21)의 일측끝단에는 공급관(22)이 연결설치되어 지열교환배관(21)으로부터의 열교환된 공기를 외부로 공급하고 타측끝단에는 회수관(23)이 연결설치되어 외부로부터의 회수된 공기를 지열교환배관(21)으로 순환공급하도록 되어 있되, 상기 지열교환배관(21)은 열전도율이 높은 금속재질이나 콘크리트 또는 세라믹재질로 이루어지며 내부가 빈 관형상으로 지중에 매설된 상태로 내부를 순환하는 공기가 지열과 열교환되어 겨울철에는 지상보다 높은 온도를 지닌 지중의 열로 가온되거나 여름철에는 지상보다 낮은 온도를 지닌 지중의 냉기로 냉각되어 지상에 연결된 건물이나 온실로 냉,온풍을 공급하도록 되어 있다.

또한, 상기 지열교환배관(21)은 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 하부가 수평부(24)로 이루어져 있어 매립맨홀(10)의 내측 바닥면 위에 설치된 복수개의 받침대(11) 위에 수평으로 안착되어 안정적으로 고정설치되고 상기 수평부(24)의 좌우양측에는 각각 지면을 향해 수직 상방으로 연통되게 설치된 좌우측 수직부(25)가 구비되어 있어 상기 수평부(24)가 받침대(11)에 의해 매립맨홀(10)의 바닥면으로부터 일정간격 이격된 상부에 설치되면서 매립맨홀(10)의 내부에 채워지는 토양이 수평부(24)의 외주면을 전체적으로 감싸 급수부(2)를 통해 매립맨홀(10)의 내측으로 공급되는 수분에 의해 젖은 상태를 유지하는 매립맨홀(10) 내부의 토양에 의해 보다 효율적인 열교환이 이루어지며, 상기 지열교환배관(21)의 좌우측 수직부(25)는 지면을 향해 수직 상방으로 설치되면서 매립맨홀(10)의 좌우양측 상단부에 고정설치된 한쌍의 돌출편(12) 사이에 개재(介在)되어 지열교환배관(21)이 틀어지거나 유동되지 않고 안정적인 상태로 지중에 매립 설치되도록 되어 있다.

또한, 상기 지열교환배관(21)은 내측 가운데부분에 다수개의 지지대(26)가 지열교환배관(21)을 따라 일정간격으로 설치되어 있어 지열교환배관(21)이 압력에 의해 변형되거나 손상되는 것을 방지하도록 있고 내측면에는 다수개의 공기마찰턱(27)이 돌출형성되어 있어 지열교환배관(21)의 내부를 순환하는 공기가 다수개의 공기마찰턱(27)에 부딪치면서 난류를 형성하여 열교환효율을 증대시키도록 되어 있다.

한편, 상기 지열교환배관(21)은 도 4에 도시된 바와 같이 매립맨홀(10)의 내측에 설치되는 수평부(24)가 지그재그(zigzag)식으로 굴곡진 상태로 형성되어 매립맨홀(10)의 내측에 설치되는 지열교환배관(21)의 면적을 높여 열교환 효율을 더욱 증대시키도록 되어 있다.

또한, 상기 지열교환배관(21)은 도 2에 도시된 바와 같이 수직으로 세워진 좌우측 수직부(25)의 일측 상부끝단에는 열교환탱크(28)가 연결된 공급관(22)이 연결설치되어 있어 지열교환배관(21)으로부터의 열교환된 공기를 일정온도로 추가 가온 또는 냉각시켜 건물이나 온실로 냉,온풍을 공급하도록 되어 있고 상기 수직부(25)의 타측 상부끝단에는 송풍팬(29)이 연결된 회수관(23)이 연결설치되어 있어 건물이나 온실로부터의 회수된 공기를 지열교환배관(21) 내측으로 다시 순환공급하도록 되어 있다.

한편, 상기 지열교환배관(21)은 도 6에 도시된 바와 같이 수평부(24)의 좌우양측에 각각 경사부(30)가 일체로 형성되어 있어 좌우측 경사부(30)가 매립맨홀(10)의 좌우양측 상단부에 받침지지되게 설치되면서 지열교환배관(21)이 침하되거나 좌우측 위치가 틀어지는 것을 방지하도록 되어 있고 좌우측 경사부(30)의 상부끝단에는 각각 수직부(25)가 일체로 형성되도록 할 수 있다.

이하 본 발명에 따른 작용은 다음과 같다.

본 발명의 지중열교환식 냉온풍공급장치(1)를 이용하여 지중열로 각종 건물이나 온실 등에 냉,온풍을 효율적으로 공급하고자 하는 경우에는, 먼저 지중에 일정깊이로 구멍을 파내고 상기 구멍의 내측에 상부가 개구된 매립맨홀(10)을 위치시킨 다음 상기 매립맨홀(10)의 내측 바닥면에는 복수개의 받침대(11)를 고정설치하며 복수개의 받침대(11) 위에 지열교환배관(21)의 하측 수평부(24)가 안착되게 하고 지열교환배관(21)의 좌우측 수직부(25)는 매립맨홀(10)의 좌우양측 상단부에 돌출설치된 한쌍의 돌출편(12) 사이에 개재되도록 하여 지열교환배관(21)이 유동되거나 침하되지 않게 하며, 상기 매립맨홀(10)의 내측에는 토양을 채워 다짐처리하면서 그 상부에 토양을 계속적으로 적층 다짐처리하여 매립맨홀(10)과 지열교환배관(21)을 지중에 매립설치하고 상기 매립맨홀(10)의 상부에 위치된 지면부분에는 집수정(3)을 매립설치하되, 도 1 에 도시된 바와 같이 집수정(3)의 하면부에 수직하방으로 다수개의 급수관(4)을 연통 설치하면서 다수개의 급수관(4) 하부끝부분이 매립맨홀(10)이 설치된 부분과 근접된 상부에 위치되게 설치한다.

다음으로, 상기 집수정(3)의 외측면과 집수정(3)이 설치된 부분의 인근 지면부분에는 단열패드(8a)(b)를 설치하여 지중에 설치되는 매립맨홀(10) 부분의 지열이 상승하여 집수정(3) 및 지면을 통해 손실되는 것을 방지하면서 지상에서 발생되는 여름철 뜨거운 열기나 겨울철 차가운 냉기가 토양 속으로 스며드는 것을 차단하며, 상기 지열교환배관(21)의 지상으로 위치되는 일측 상부끝단에는 열교환탱크(28)가 연결된 공급관(22)을 연결설치하고 타측 상부끝단에는 송풍팬(29)이 연결된 회수관(23)을 연결설치한다.

상기와 같이 본 발명의 지중열교환식 냉온풍공급장치(1)가 설치완료된 상태에서 지면을 따라 흐르는 우수나 유수가 집수정(3)으로 유입되어 저장되면 도 2 및 3에 도시된 바와 같이 다수개의 급수관(4)을 통해 지중으로 물이 공급되어 매립맨홀(10) 내측의 토양이 지속적으로 젖은 상태로 유지되면서 토양의 열전도율을 높이며 상기 송풍팬(29)이 설치된 회수관(23)을 통해 지열교환배관(21)으로 송풍되는 공기가 지중에 설치된 지열교환배관(21)을 통과하는 과정에서 지열과 열교환되면서 여름철 지상의 온도보다 낮은 온도를 유지하는 지열에 의해 일정온도로 냉각되거나 겨울철 지상의 온도보다 높은 온도를 유지하는 지열에 의해 일정온도로 가온된 상태로 공급관(22)으로 보내지고 공급관(22)에 설치된 열교환탱크(28)에 의해 추가적으로 가온 또는 냉각된 상태로 건물이나 온실 등에 냉,온풍을 공급하게 되며 건물이나 온실을 거친 공기는 회수관(23)을 통해 다시 회수되어 지열교환배관(21)의 내측으로 순환공급되어 지속적인 냉,온풍의 공급이 이루어지게 된다.

1. 냉온풍공급장치 2. 급수부
3. 집수정 4. 급수관
5. 급수공 6. 그레이팅
7. 통수공 8a, 8b, 8c. 단열패드
9. 맨홀부 10. 매립맨홀
11. 받침대 12. 돌출편
13. 철근 14. 침하방지블럭
15. 수분감지센서 16. 앙카볼트
17. 보조급수관 18. 보조급수공
19. 측면단열층 20. 지열교환부
21. 지열교환배관 22. 공급관
23. 회수관 24. 수평부
25. 수직부 26. 지지대
27. 공기마찰턱 28. 열교환탱크
29. 송풍팬 30. 경사부
31. 외벽면

Claims (6)

1. 지면부분에 매립되게 설치되면서 지면위로 흐르는 우수나 유수가 내부로 유입 저장되는 집수정(3)이 구비되고 집수정(3)의 하면부에는 수직하방으로 다수개의 급수관(4)이 연통 설치되며 각 급수관(4)의 외주면 하부에는 다수개의 급수공(5)이 천공되어 있어 집수정(3)에 모인 물을 급수관(4)을 통해 지중의 토양으로 공급하여 열전도율을 높이는 급수부(2)와, 상부가 개구된 함체형상으로 급수부(2)로부터 수직하방으로 일정간격 이격된 지중에 매설되어 급수관(4)으로부터의 물이 모이는 매립맨홀(10)이 구비되고 매립맨홀(10)의 내측 바닥면에는 복수개의 받침대(11)가 고정설치된 맨홀부(9)와, 하부가 매립맨홀(10)의 받침대(11) 위에 안착된 상태로 매립맨홀(10)의 내부에 매설되고 좌우양측이 지면을 향해 상방으로 설치되어 내부를 순환하는 공기가 지중으로부터 열교환되게 하는 지열교환배관(21)이 구비되며 지열교환배관(21)의 일측끝단에는 공급관(22)이 연결설치되어 지열교환배관(21)으로부터의 열교환된 공기를 외부로 공급하고 타측끝단에는 회수관(23)이 연결설치되어 외부로부터의 회수된 공기를 지열교환배관(21)으로 순환공급하는 지열교환부(20)로 구성되고, 상기 매립맨홀(10)은 지중에 위치된 건물의 지하층 외벽면(31)에 일측이 맞닿은 상태로 연결설치되어 있되 상기 매립맨홀(10)은 건물의 외벽면(31)에 맞닿은 일측면이 개구되어 있어 매립맨홀(10) 내측의 젖은 토양과 건물의 외벽면(31)이 맞닿으면서 열전도율을 높이는 것을 특징으로 하는 지중열교환식 냉온풍공급장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 집수정(3)은 외측면에 단열패드(8a)가 고정부착되어 있고 집수정(3)이 설치된 부분의 인근 지면부분에는 단열패드(8b)가 수평으로 설치되어 있어 매립맨홀(10) 부분의 지열이 상승하여 집수정(3) 및 지면을 통해 손실되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 지중열교환식 냉온풍공급장치.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 매립맨홀(10)은 외측면 및 저면부에 각각 철근(13)을 통해 연결된 침하방지블럭(14)이 다수개 설치되어 있으며, 상기 매립맨홀(10)의 내측면에는 하나 또는 복수개의 수분감지센서(15)가 고정설치되어 있고 수분감지센서(15)는 전선을 통해 지면위에 설치된 제어회로부와 회로연결되면서 지중에 매설된 매립맨홀(10)의 내측 토양이 수분에 의해 젖은 상태인지 여부를 감지하여 제어회로부에 표시하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 지중열교환식 냉온풍공급장치.
   
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서, 상기 지열교환배관(21)은 하부가 수평부(24)로 이루어져 있어 매립맨홀(10)의 내측 바닥면 위에 설치된 복수개의 받침대(11) 위에 수평으로 안착된 상태로 고정설치되어 매립맨홀(10)의 바닥면으로부터 일정간격 이격되게 설치되고 수평부(24)의 좌우양측에는 각각 지면을 향해 수직 상방으로 연통되게 설치된 좌우측 수직부(25)가 구비되며 좌우측 수직부(25)는 매립맨홀(10)의 좌우양측 상단부에 고정설치된 한쌍의 돌출편(12) 사이에 개재되어 지열교환배관(21)이 지중에서 틀어지거나 유동되지 않게 매립 설치되는 것을 특징으로 하는 지중열교환식 냉온풍공급장치.
   
6. 제 1항 또는 제 5항에 있어서, 상기 지열교환배관(21)은 수직으로 세워진 좌우측 수직부(25)의 일측 상부끝단에 열교환탱크(28)가 연결된 공급관(22)이 연결설치되어 있어 지열교환배관(21)으로부터의 열교환된 공기를 일정온도로 추가 가온 또는 냉각시켜 건물이나 온실로 냉,온풍을 공급하도록 되어 있고 상기 수직부(25)의 타측 상부끝단에는 송풍팬(29)이 연결된 회수관(23)이 연결설치되어 있어 건물이나 온실로부터의 회수된 공기를 지열교환배관(21) 내측으로 다시 순환공급하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 지중열교환식 냉온풍공급장치.

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