KR101855081B1 - 지열회수 순환장치 및 이를 이용한 지열회수 시스템 - Google Patents

지열회수 순환장치 및 이를 이용한 지열회수 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101855081B1
KR101855081B1 KR1020160016080A KR20160016080A KR101855081B1 KR 101855081 B1 KR101855081 B1 KR 101855081B1 KR 1020160016080 A KR1020160016080 A KR 1020160016080A KR 20160016080 A KR20160016080 A KR 20160016080A KR 101855081 B1 KR101855081 B1 KR 101855081B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
geothermal
pump
heat
geothermal heat
heating medium
Prior art date
Application number
KR1020160016080A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170095422A (ko
Inventor
김영원
김호성
Original Assignee
한국생산기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020160016080A priority Critical patent/KR101855081B1/ko
Publication of KR20170095422A publication Critical patent/KR20170095422A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101855081B1 publication Critical patent/KR101855081B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00—Geothermal collectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00—Geothermal collectors
    • F24T10/10—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground
    • F24T10/13—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes
    • F24T10/17—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes using tubes closed at one end, i.e. return-type tubes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00—Geothermal collectors
    • F24T2010/50—Component parts, details or accessories
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10—Geothermal energy
    • Y02E10/18—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)
  • Road Paving Structures (AREA)

Abstract

본 발명은 지열회수 순환장치 및 이를 이용한 지열회수 시스템에 관한 것으로 본 발명에 따른 지열회수 순환장치는 지열을 회수하기 위해 지반을 굴착하여, 열매체를 공급하는 주입정 및 열매체를 회수하는 생산정이 형성되는 지열정에 열매체를 순환시키기 위하여, 상기 생산정과 연결되어 상기 지열정 내부의 열매체를 회수하는 제1 펌프와 연결되는 지열회수유로 및 상기 주입정과 연결되어 상기 지열정의 내부로 열매체를 공급하는 제2 펌프와 연결되는 열매체공급유로를 포함한다.

Description

지열회수 순환장치 및 이를 이용한 지열회수 시스템{CIRCULATING APPARATUS FOR COLLECTING GEOTHERMAL AND GEOTHERMAL COLECTION SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 지열회수 순환장치 및 이를 이용한 지열회수 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 펌프 관리의 용이함과 동시에 펌프에 걸리는 부하를 줄일 수 있는 지열회수 순환장치 및 이를 이용한 지열회수 시스템에 관한 것이다.
지반의 내부에 보유되어 있는 열인 지열은 지구 내부 맨틀의 대류 또는 지각 속의 방사성 물질의 붕괴 또는 화신지역의 마그마 등에 의한 열을 그 열원으로 한다.
이러한 지열을 에너지원으로 이용하기 위하여 전 세계 약 80개국 이상에서 지열에너지를 활용하고 있으며, 전 세계적으로 그 관심도가 높아지고 있는 실정이다.
일반적으로 지열을 회수하기 위해서는 지반을 굴착하여 지열정을 형성하고, 지열정의 내부로 열매체를 순환시켜 지열을 전달받은 열매체를 회수하는 방식으로 지열을 이용하고 있다.
이때, 지열정의 내부에서 열매체를 순환시키기 위하여 펌프를 설치하게 되는데, 지상에서 지중의 열매체를 뽑아내기에는 펌프에 큰 부하가 걸리므로, 상대적으로 고가인 높은 출력의 펌프를 이용할 수 밖에 없으며, 큰 부하로 인해 펌프가 파손되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 주로 지열정에서 열매체가 순환하는 유로 내부에 수중펌프를 구비하여 동력을 제공하는 방식이 널리 이용되고 있다.
하지만, 수중펌프는 그 가격이 상대적으로 높고, 지열정의 내부에 펌프가 구비되므로, 펌프의 점검 또는 교체 등에 어려움이 많은 문제점이 있다.
본 발명의 기술적 과제는, 배경기술에서 언급한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 펌프 관리의 용이함과 동시에 펌프에 걸리는 부하를 줄일 수 있는 지열회수 순환장치 및 이를 이용한 지열회수 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
기술적 과제를 해결하기 위해 안출된 본 발명에 따른 지열회수 순환장치는 지열을 회수하기 위해 지반을 굴착하여, 열매체를 공급하는 주입정 및 열매체를 회수하는 생산정이 형성되는 지열정에 열매체를 순환시키기 위한 것으로, 상기 생산정과 연결되어 상기 지열정 내부의 열매체를 회수하는 제1 펌프와 연결되는 지열회수유로 및 상기 주입정과 연결되어 상기 지열정의 내부로 열매체를 공급하는 제2 펌프와 연결되는 열매체공급유로를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 지열회수 순환장치는 상기 지열정의 입구를 밀폐하는 커버를 더 포함하고, 상기 지열회수유로는 상기 커버에서 상기 생산정에 대응되는 위치와 연통되고, 상기 열매체공급유로는 상기 커버에서 상기 주입정과 대응되는 위치가 연통되어 형성될 수 있다.
이때, 상기 커버는 하부에 상기 지열정 내부의 상기 열매체의 레벨을 측정하기 위한 센서부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 커버는 상기 지열정 내부의 에어를 배출하기 위한 밸브부를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 지열회수유로 및 상기 열매체공급유로는 상기 제1 펌프 및 상기 제2 펌프가 동일한 높이에서 연결되도록 형성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 지열회수 시스템은 전술한 지열회수 순환장치를 이용한 지열정 시스템으로, 지열정, 상기 지열정의 내부에 상기 지열정의 내주면과 이격되어 배치되는 지열정파이프, 상기 지열정파이프의 내측부와 연결되는 상기 지열회수유로와 연결되어, 상기 지열정 내부의 상기 열매체를 회수하는 메인펌프 및 상기 지열정파이프의 외측부와 연결되는 상기 열매체공급유로와 연결되어, 상기 지열정의 내부로 상기 열매체를 공급하는 보조펌프를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 메인펌프 및 상기 보조펌프는 상기 지열정의 외부에 구비될 수 있다.
또한, 상기 메인펌프는 상기 보조펌프에 비해 상대적으로 큰 출력을 가지도록 구비될 수 있다.
그리고, 상기 지열정은 상기 지열회수유로 및 상기 열매체공급유로와 연결되는 부위를 제외한 나머지 입구가 지상과 연통되지 않도록 폐쇄되어 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 지열회수 순환장치 및 이를 이용한 지열회수 시스템에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 지열정으로부터 지열을 회수하기 위한 지열정 시스템의 펌프를 지상에 설치하여, 펌프의 관리 및 교체가 용이할 수 있다.
둘째, 상대적으로 저렴하고 다양한 펌프를 이용할 수 있어 지열회수 시스템의 시공 및 관리 비용을 절감할 수 있다.
셋째, 상대적으로 낮은 출력의 펌프를 적용할 수 있으며, 펌프에 걸리는 부하를 줄일 수 있다.
이러한 본 발명에 의한 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 지열회수 순환장치의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 지열회수 시스템의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 지열회수 시스템의 지열정 내부에서 에어를 배출하는 상태를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
아울러, 본 발명을 설명하는데 있어서, 전방/후방 또는 상측/하측과 같이 방향을 지시하는 용어들은 당업자가 본 발명을 명확하게 이해할 수 있도록 기재된 것들로서, 상대적인 방향을 지시하는 것이므로, 이로 인해 권리범위가 제한되지는 않는다고 할 것이다.
지열회수 순환장치
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 지열회수 순환장치의 일 실시예의 구성에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
여기서, 도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 지열회수 순환장치의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 지열회수 순환장치는 본 발명에 따른 지열회수 순환장치는 지열을 회수하기 위해 지반을 굴착하여, 열매체를 공급하는 주입정 및 열매체를 회수하는 생산정이 형성되는 지열정에 열매체를 순환시키기 위한 구성으로, 지열회수유로(100), 열매체공급유로(200) 및 커버(300)를 포함할 수 있다.
지열회수유로(100)는 생산정과 연결되어 지열정 내부의 열매체를 회수하는 제1 펌프와 연결되는 유로의 구성으로, 본 실시예에서는 소정의 굵기로 형성되는 파이프가 소정의 높이(H1)로 상부로 돌출되다가 측부를 향해 절곡되는 형태로 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 지열회수유로(100)의 하부는 지열정의 생산정과 연결되고, 측부로 절곡되어 연장되는 단부는 생산정 내부의 열매체를 회수하는 동력을 제공하는 제1 펌프와 연결되도록 형성될 수 있다.
이러한 지열회수유로(100)는 지열정의 내부에서 지열을 전달받은 열매체가 내부에서 유동하기 충분한 내열성 및 강도로 형성되는 것이 유리할 수 있으며, 생산정 내부의 열매체를 회수하는 제1 펌프와 생산정을 연결하도록 마련된다면, 그 형태 및 구성은 제한되지 않고 다양할 수 있다.
한편, 열매체공급유로(200)는 주입정과 연결되어 지열정의 내부로 열매체를 공급하는 제2 펌프와 연결되는 유로의 구성으로, 본 실시예에서는 소정의 굵기로 형성되는 파이프가 소정의 높이(H2)로 상부로 돌출되다가 측부를 향해 절곡되는 형태로 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 열매체공급유로(200)의 하부는 지열정의 주입정과 연결되고, 측부로 절곡되어 연장되는 단부는 주입정의 내부로 열매체를 주입하는 동력을 제공하는 제2 펌프와 연결되도록 형성될 수 있다.
이러한 열매체공급유로(200) 역시 내부에 열매체가 유동하기 충분한 강도로 형성되는 것이 유리할 수 있으며, 주입정 내부에 열매체를 주입하는 제2 펌프와 주입정을 연결하도록 마련된다면, 그 형태 및 구성은 제한되지 않고 다양할 수 있다.
또한, 열매체공급유로(200)가 상부로 돌출되는 소정의 높이(H2)는 전술한 지열회수유로(100)가 상부로 돌출되는 높이(H1)와 동일한 것이 유리할 수 있다.
즉, 지열회수유로(100)와 연결되는 제1 펌프 및 열매체공급유로(200)와 연결되는 제2 펌프가 동일한 높이에서 연결되는 것이 유리할 수 있다.
본 실시예에서 열매체공급유로(200)는 단일의 구성이 구비되어 있지만, 지열정의 내부에 파이프를 삽입하여 주입정 및 생산정을 구분하는 경우, 주입정의 형태에 맞춰 열매체공급유로(200)가 복수개 구비되며 방사형으로 배치되는 것이 유리할 수 있다.
이러한 열매체공급유로(200)의 수량 및 배치에 대한 구성 역시 본 실시예에 제한되지 않고 다양할 수 있다.
이에 대한 보다 상세한 설명은 후술하는 본 발명에 따른 지열회수 시스템의 상세한 설명에서 후술하기로 한다.
한편, 커버(300)는 지열정 상부의 지면이 개방된 입구를 밀폐하는 구성으로, 지열정이 형성된 형태와 대응되거나, 지열정에 비해 상대적으로 크게 형성될 수 있다.
이러한 커버(300)의 구성은 지열정 내부공간을 밀폐하여, 열매체가 지열을 회수하기 위하여 유동하는 과정에서, 지열정의 내부공간까지 밀폐된 유로를 형성할 수 있다.
이때, 전술한 지열회수유로(100)는 생산정에 대응되는 위치의 커버(300)와 연통되고, 열매체공급유로(200)는 주입정에 대응되는 위치의 커버(300)와 연통되어 형성될 수 있다.
커버(300)를 통해, 지열정의 내부를 밀폐된 유로 형태로 구성하는 것에 대한 보다 상세한 설명 역시 후술하는 본 발명에 따른 지열 회수 시스템의 상세한 설명에서 후술하기로 한다.
또한, 커버(300)는 센서부(310), 밸브부(320) 및 실링부(330)를 더 포함할 수 있다.
센서부(310)는 커버(300)의 하부에 구비되며, 지열정의 내부로 삽입되어 지열정 내부의 열매체 레벨을 측정하기 위한 구성일 수 있다.
위와 같이 지열정의 내부공간이 밀폐된 상태에서 다양한 원인으로 인해 지열정의 내부로 에어가 유입되면, 지열정의 주입정 상부에 에어층이 형성될 수 있다.
따라서, 센서부(310)는 지열정의 주입정에 대응되는 위치의 커버(300) 하부에 구비되는 것이 유리할 수 있다.
이러한 센서부(310)의 구성은 일반적으로 유체의 레벨을 측정하기 위한 다양한 센서가 구비될 수 있으며, 그 구성은 제한되지 않고 다양할 수 있다.
또한, 밸브부(320)는 지열정 내부에 존재하는 에어를 배출하기 위한 구성일 수 있다.
전술한 바와 같이, 주입정의 상부에 에어층이 형성되는 경우, 이를 지상 외부로 배출할 수 있도록, 주입정에 대응되는 위치의 커버(300)에 밸브부(320)를 구비하여 내부의 에어를 외부로 배출시킬 수 있다.
이러한 밸브부(320)의 구성 역시 지열정 내부에 유입된 에어를 배출하도록 마련된다면 그 형태 및 구성은 제한되지 않고 다양할 수 있다.
이러한 센서부(310) 및 밸브부(320)의 구동에 대한 보다 상세한 설명 역시 후술하는 본 발명에 따른 지열 회수 시스템의 상세한 설명에서 후술하기로 한다.
그리고, 실링부(330)는 커버(300)의 하면에서 지열정의 주입정 및 생산정이 서로 연통되지 않도록 격리하는 구성일 수 있다.
후술하는 본 발명에 따른 지열회수 시스템은 지열정의 내부 중앙에 지열정파이프를 삽입하여 주입정 및 생산정을 구분하는 형태이므로, 본 실시예에서는 커버(300)의 중앙부 하면에 지열정파이프와 대응되는 형태로 실링부(330)가 형성될 수 있다.
이러한 실링부(330)의 구성 역시 지열정의 주입정 및 생산정을 서로 격리하도록 마련된다면, 그 형태 및 구성은 제한되지 않고 다양할 수 있다.
이러한 커버(300)의 구성은 지열을 회수하기 위한 다양한 형태 또는 구성의 지열정 시스템에 적용되기 위하여, 각각의 환경에 맞는 형태로 구성되거나, 복수개가 구비되는 등 본 실시예에 제한되지 않고 다양한 구성이 적용될 수 있다.
또한, 커버(300)가 지열정을 보다 효과적으로 밀폐하기 위하여, 지열정의 상부에서 소정의 깊이까지 지반 및 지열정의 내부공간을 격리하는 격벽의 구성이 더 포함될 수도 있다.
지열회수 시스템
이어서, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 지열회수 시스템의 일 실시예의 구성에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
여기서, 도 3은 본 발명에 따른 지열회수 시스템의 일 실시예를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 지열회수 시스템의 지열정 내부에서 에어를 배출하는 상태를 나타내는 도면이다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 지열회수 시스템은 지열회수유로(100), 열매체공급유로(200), 커버(300), 지열정(400), 지열정파이프(500), 메인펌프(600) 및 보조펌프(700)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 지열회수 시스템은 전술한 본 발명에 따른 지열회수 순환장치를 이용하는 구성이므로, 본 실시예의 지열회수유로(100), 열매체공급유로(200) 및 커버(300)의 구성은 전술한 지열회수 순환장치의 지열회수유로(100), 열매체공급유로(200) 및 커버(300)의 구성과 동일한 구성일 수 있다.
따라서, 지열회수유로(100), 열매체공급유로(200) 및 커버(300)의 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
지열정(400)은 지반을 굴착하여 형성되는 홀의 구성으로, 이용하고자 하는 온도의 지열이 발생되는 깊이까지 굴착하여 형성될 수 있다.
또한, 지열정(400)은 지열을 회수하기 위해 충분한 양의 열매체가 유동할 수 있는 폭으로 형성되는 것이 유리할 수 있다.
한편, 지열정파이프(500)는 전술한 지열정(400)의 내부공간을 구획하기 위한 구성으로, 지상에서 지열정(400)의 하부까지 연장되고, 지열정(400)의 내부에 지열정(400)의 내주면과 서로 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 지열정파이프(500)는 지열정(400)의 내부 하면에 접촉하지 않고 소정의 간격으로 이격되어 배치되는 것이 유리할 수 있다.
즉, 지열정파이프(500)의 구성은 지열정(400) 내부의 공간을 지열정파이프(500)의 외부 및 내부 공간으로 구획하여, 지열을 회수하기 위한 열매체는 지열정(400) 및 지열정파이프(500) 사이의 공간으로 주입되어 지열에 의해 가열되고, 지열정(400)의 하부에서 지열정파이프(500)의 내부로 유입되어 지열정파이프(500)를 통하여 지상으로 회수될 수 있다.
이러한 지열정파이프(500)의 구성은 지반 내부의 압력 및 유동하는 열매체의 압력을 견딜 수 있는 충분한 강도로 형성되는 것이 유리할 수 있다.
그리고, 지열정파이프(500)는 지열정파이프(500) 내부 및 외부간의 열교환 효율을 낮추기 위한 단열부를 포함하여 형성될 수 있다.
단열부는 적어도 하나 이상의 단열소재가 지열정파이프(500)의 면을 따라 구비되어 형성될 수 있으며, 외관 및 내관을 포함하는 이중관 형태의 지열정파이프(500)의 외관 및 내관 사이의 공간에 구비되는 것이 유리할 수 있다.
이러한 구성은 지열정(400)의 내부에서 열매체가 순환하는 과정에서, 지열정(400)의 내부로 주입되는 열매체와 지열을 전달받아 가열된 열매체가 지열정파이프(500)를 통해 서로 열교환하는 것을 방지하여, 지열회수의 효율을 향상시키는데 유리할 수 있다.
위와 같은 지열정(400) 및 지열정파이프(500)의 구성의 상부에 전술한 커버(300)의 구성이 구비되어, 지열정(400)의 상면을 밀폐하며 지열정(400)의 내부 공간을 폐쇄된 유로로 형성할 수 있다.
즉, 지열정(400)의 입구는 전술한 지열회수유로(100) 및 열매체공급유로(200)와 연결되는 부위를 제외한 나머지 부위가 지상과 서로 연통되지 않도록 폐쇄되어 형성될 수 있다.
이때, 커버(300)의 실링부(330)는 지열정파이프(500)의 상단과 접촉하여 지열정파이프(500)의 내부 및 외부를 격리하므로, 지열정(400)의 상부에 주입정 및 생산정이 서로 연통되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 지열정(400)의 내부공간에서 지반을 통해 공기가 유입되는 것을 방지할 수 있도록 지열정(400)의 상부에 소정의 깊이까지 지반 및 지열정(400)의 내부공간을 서로 격리하는 격벽(W)의 구성이 더 포함되는 것이 유리할 수 있다.
이러한 구성은 본 발명에 따른 지열회수 시스템이 보다 밀폐된 유로를 형성하는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 메인펌프(600)는 전술한 지열정파이프(500)의 내측부와 연결되는 지열회수유로(100)와 연결되어 지열정(400) 내부의 열매체를 회수하는 구성으로, 전술한 본 발명에 따른 지열회수 순환장치에서의 제1 펌프에 대응되는 구성일 수 있다.
본 실시예에서 메인펌프(600)는 지열회수유로(100)와 연결되어 지열정파이프(500)의 내부인 생산정으로부터 가열된 열매체를 지상으로 회수하는 동력을 제공할 수 있다.
한편, 보조펌프(700)는 전술한 지열정파이프(500)의 외측부와 연결되는 열매체공급유로(200)와 연결되어 지열정(400)의 내부로 열매체를 공급하는 구성으로, 전술한 본 발명에 따른 지열회수 순환장치에서의 제2 펌프에 대응되는 구성일 수 있다.
본 실시예에서 보조펌프(700)는 열매체공급유로(200)와 연결되어 지열정파이프(500)의 외측부인 주입정에 열매체를 주입하는 동력을 제공할 수 있다.
즉, 메인펌프(600) 및 보조펌프(700)는 지열정(400)의 외부에, 즉 지상에 구비될 수 있다.
이러한 구성을 포함하는 본 발명에 따른 지열회수 시스템의 사용양태를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 지열정(400)의 생산정 내부에 있는 가열된 열매체를 지상으로 끌어올리는 과정에서, 생산정의 열매체를 회수하는 메인펌프(600)는 지열회수유로(100)의 절곡된 단부에 연결되므로, 메인펌프(600)가 구비되는 높이는 지열회수유로(100)가 상부로 돌출되는 높이(H1)와 동일할 수 있다.
이러한 경우, 메인펌프(600)를 수중펌프를 이용하지 않고 상대적으로 저렴한 일반적으로 이용되는 다양한 펌프를 적용할 수 있어, 비용절감의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 메인펌프(600)가 지상에 구비되어 접근성이 향상되므로, 펌프의 정비와 같은 관리 및 펌프의 교체 등이 보다 용이해지는 효과를 얻을 수 있다.
다만, 본 실시예에서 메인펌프(600)는 지상면에 비해 높게(H1) 구비되므로, 지열정(400)의 내부에 구비되는 펌프에 비해 상대적으로 높은 부하가 걸릴 수 있다.
이러한 경우, 메인펌프(600)를 보다 높은 출력의 펌프로 구비해야 하거나, 높은 부하로 인한 고장이 발생할 염려가 있기 때문에, 본 발명에 따른 지열회수 시스템은 보조펌프(700)를 함께 포함할 수 있다.
보조펌프(700)는 지열정(400)의 주입정으로 열매체를 공급할 때, 열매체가 중력만을 이용하여 공급되지 않도록 의도적으로 압력을 가해 공급할 수 있다.
주입정에 공급되는 열매체의 압력이 높아지면 지열정(400)의 전체 내부압력이 상승하고, 이는 생산정으로부터 회수되는 열매체도 상대적으로 높은 압력으로 회수되므로, 메인펌프(600)에 걸리는 부하를 줄이는 효과를 얻을 수 있다.
즉, 메인펌프(600)의 배치가 높아진 만큼 상승하는 부하를 보조펌프(700)로 보상하도록 구성될 수 있다.
이때, 메인펌프(600) 및 보조펌프(700)는 동일한 높이로 구비되는 것이 유리할 수 있다.
이러한 경우, 메인펌프(600) 및 보조펌프(700)가 구비되는 높이의 단차에 의한 부하를 줄이는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 메인펌프(600)는 보조펌프(700)에 비해 상대적으로 큰 출력을 가지도록 구비되는 것이 유리할 수 있다.
기본적으로 본 발명에 따른 지열회수 시스템의 열매체 유동에 필요한 동력은 메인펌프(600)가 제공하고, 보조펌프(700)는 메인펌프(600)가 지상에 구비되기 위하여 높아진 높이만큼의 부하를 상쇄시키기 위한 동력만을 제공할 수 있다.
따라서, 동일한 출력의 펌프가 복수개로 구비되지 않아도 되므로, 보조펌프(700)는 상대적으로 저렴한 저출력의 펌프를 이용할 수 있다.
이러한 구성은 본 발명에 따른 지열회수 시스템에 제조 및 관리에 소요되는 비용을 절감하는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 지열회수 시스템의 지열정(400) 내부에는 어떠한 이유로 내부에 에어가 유입될 수도 있다.
이러한 경우, 메인펌프(600)에 의해 내부의 열매체가 외부로 배출되는 압력을 받고 있으므로, 생산정의 수위가 내려가지는 않지만, 주입정의 상부에는 도 4에 도시된 바와 같이 에어층이 형성될 수 있다.
이러한 경우, 메인펌프(600)의 위치가 열매체의 수면에 비해 높아지는 높이(H1)가 보다 늘어난 높이(H3)가 되어, 메인펌프(600)에 걸리는 부하가 보다 커질 수 있다.
따라서, 전술한 밸브부(320)를 통해 지열정(400)의 내부에 형성된 에어층을 외부로 배출시켜 열매체의 수위를 상승시켜, 메인펌프(600)에 걸리는 부하가 커지는 것을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
이때, 전술한 센서부(310)를 통해 지열정(400) 내부의 열매체 수위를 확인하여 수위가 낮아진 경우, 즉각적으로 대처할 수 있는 효과도 얻을 수 있다.
또한, 전술한 격벽(W)의 구성을 적용하여, 지열정(400) 내부에 에어가 발생하는 것을 미연에 방지할 수도 있다.
전술한 모든 구성에 의한 본 발명에 다른 지열회수 순환장치 및 지열회수 시스템을 통하여 지열정으로부터 지열을 회수하기 위한 지열정 시스템의 펌프를 지상에 설치하여, 펌프의 관리 및 교체가 용이한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상대적으로 저렴하고 다양한 펌프를 이용할 수 있어 지열회수 시스템의 시공 및 관리 비용을 절감하는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 상대적으로 낮은 출력의 펌프를 적용할 수 있으며, 펌프에 걸리는 부하를 줄이는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 이상 설명한 바와 같이 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 지열회수유로
200 : 열매체공급유로
300 : 커버
310 : 센서부
320 : 밸브부
330 : 실링부
400 : 지열정
500 : 지열정파이프
600 : 메인펌프
700 : 보조펌프

Claims (9)

  1. 지열을 회수하기 위해 지반을 굴착하여, 열매체를 공급하는 주입정 및 열매체를 회수하는 생산정이 형성되는 지열정에 열매체를 순환시키기 위한 지열회수 순환장치에 있어서,
    상기 생산정과 연결되어 상기 지열정 내부의 열매체를 회수하는 제1 펌프와 연결되는 지열회수유로;
    상기 주입정과 연결되어 상기 지열정의 내부로 열매체를 공급하는 제2 펌프와 연결되는 열매체공급유로; 및
    상기 지열정의 입구를 밀폐하고, 하부에 상기 지열정 내부의 상기 열매체의 레벨을 측정하기 위한 센서부 및 상기 지열정 내부의 에어를 배출하기 위한 밸브부가 구비되어 상기 센서부를 통해 계측된 상기 열매체의 레벨이 기 설정된 값보다 낮아진 경우 상기 밸브부가 개방되어 상기 열매체의 수위가 조절되는 커버;가 포함되고,
    상기 지열회수유로는 상기 커버에서 상기 생산정에 대응되는 위치와 연통되고, 상기 열매체공급유로는 상기 커버에서 상기 주입정과 대응되는 위치가 연통되어 형성되는 지열회수 순환장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지열회수유로 및 상기 열매체공급유로는,
    상기 제1 펌프 및 상기 제2 펌프가 동일한 높이에서 연결되도록 형성되는 지열회수 순환장치.
  6. 제1항 또는 제5항에 의한 지열회수 순환장치를 이용한 지열회수 시스템에 있어서,
    지열정;
    상기 지열정의 내부에 상기 지열정의 내주면과 이격되어 배치되는 지열정파이프;
    상기 지열정파이프의 내측부와 연결되는 상기 지열회수유로와 연결되어, 상기 지열정 내부의 상기 열매체를 회수하는 메인펌프; 및
    상기 지열정파이프의 외측부와 연결되는 상기 열매체공급유로와 연결되어, 상기 지열정의 내부로 상기 열매체를 공급하는 보조펌프;
    를 포함하는 지열회수 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 메인펌프 및 상기 보조펌프는,
    상기 지열정의 외부에 구비되는 지열회수 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 메인펌프는,
    상기 보조펌프에 비해 상대적으로 큰 출력을 가지도록 구비되는 지열회수 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 지열정은,
    상기 지열회수유로 및 상기 열매체공급유로와 연결되는 부위를 제외한 나머지 입구가 지상과 연통되지 않도록 폐쇄되어 형성되는 지열회수 시스템.
KR1020160016080A 2016-02-12 2016-02-12 지열회수 순환장치 및 이를 이용한 지열회수 시스템 KR101855081B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160016080A KR101855081B1 (ko) 2016-02-12 2016-02-12 지열회수 순환장치 및 이를 이용한 지열회수 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160016080A KR101855081B1 (ko) 2016-02-12 2016-02-12 지열회수 순환장치 및 이를 이용한 지열회수 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170095422A KR20170095422A (ko) 2017-08-23
KR101855081B1 true KR101855081B1 (ko) 2018-06-21

Family

ID=59759262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160016080A KR101855081B1 (ko) 2016-02-12 2016-02-12 지열회수 순환장치 및 이를 이용한 지열회수 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101855081B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200102702A (ko) 2019-02-22 2020-09-01 (주) 지명 직렬 연결이 가능한 지열 순환 시스템
KR20210005822A (ko) 2019-02-22 2021-01-15 (주) 지명 직렬 연결이 가능한 지열 순환 시스템

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115218990A (zh) * 2022-08-23 2022-10-21 中石化绿源地热能开发有限公司 地热井液位测量方法及地热井液位测量结构

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101315395B1 (ko) * 2013-02-21 2013-10-08 유동진 지중열을 이용한 순환수 열교환 장치

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101605304B1 (ko) * 2014-03-27 2016-03-22 주식회사 지앤지테크놀러지 물넘침 방지 기능을 갖는 개방형 게오일 지열 지중 열교환 장치 및 이를 이용한 지하수 유량 제어 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101315395B1 (ko) * 2013-02-21 2013-10-08 유동진 지중열을 이용한 순환수 열교환 장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200102702A (ko) 2019-02-22 2020-09-01 (주) 지명 직렬 연결이 가능한 지열 순환 시스템
KR20210005822A (ko) 2019-02-22 2021-01-15 (주) 지명 직렬 연결이 가능한 지열 순환 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170095422A (ko) 2017-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101855081B1 (ko) 지열회수 순환장치 및 이를 이용한 지열회수 시스템
KR100880675B1 (ko) 이중 삽입 지열관을 이용한 폐쇄형 지중열교환기 장치 및구성 방법
KR101992308B1 (ko) 스마트팜과 건축물 냉난방을 위한 단일 급수방식을 이용한 지열시스템 및 이의 시공 방법
KR101403041B1 (ko) 개방형 지열 지중 열교환기 장치
KR101238454B1 (ko) 개방형 지중 열교환기용 밀폐식 상부보호공 환수햇더장치
KR101933091B1 (ko) 유입수 조절 가능한 터널 시스템 및 그 제어 방법
KR101584095B1 (ko) 교대 운전이 가능한 지중 열교환기
CN101762104A (zh) 一种地热水单井分级回灌方法及其设备
KR101418884B1 (ko) 수직개방형 지중 열교환기
KR20190087741A (ko) 지하수 추출 자동제어 장치에 의한 지중 열교환시스템
KR20200044499A (ko) 리사이클링 탱크가 구비되고 슬러지 제거가 용이한 지열 히트펌프 시스템
CN102102380A (zh) 同井回灌井分层采灌系统
JP5314394B2 (ja) 地熱及び温泉熱採取回収装置
JP5161285B2 (ja) 地下水利用熱交換システムおよび地下水利用熱交換設備
KR100717391B1 (ko) 지열 열교환기용 지하수 순환 및 오염방지장치
KR101802597B1 (ko) 공급관 결합챔버를 구비한 개방형 지중 열교환기
KR101187863B1 (ko) 환수관이 지열공 저부에 설치되는 개방형 지중 열교환 시스템
CN105134674B (zh) 一种液压油箱及采用液压油箱的工程机械
KR101795583B1 (ko) 지열정 열교환시스템
KR101959037B1 (ko) 개방형 지중 열교환기용 상부 케이싱
JP2004317102A (ja) 井水熱利用ヒートポンプ
KR20170057548A (ko) 자분형 개방형 지열공 지하수 순환시스템
KR20160148268A (ko) 복수개의 관정을 활용하여 주입량을 개선한 지중열교환 장치
KR102457279B1 (ko) 동일 순환 열매체를 공유하는 밀폐형과 개방형 융합 지중열교환 시스템 및 이의 시공 방법
JP2015148415A (ja) 地下水資源の回収システム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right