KR102105707B1 - geothermal heat exchanger and method of constructing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지중열 교환 장치에 관한 것으로서, 지중 내로 수직하게 형성된 보어홀 내에 삽입되며 상하로 개방된 메인 중공을 갖는 메인 관부와, 메인 관부 내에 설치되어 메인 관부 외부에서 메인 관부 저부를 통해 유입된 열교환수를 메인 관부 상부로 펌핑하는 수중펌프와, 수중펌프에서 펌핑된 열교환수를 상부로 송출하도록 메인 관부 내에 설치된 토출관 및 메인 관부를 보어홀로부터 상승시키는데 이용할 수 있도록 메인 관부에 일단이 결합되어 보어홀 상부로 연장된 인양 와이어를 구비한다. 이러한 지중열 교환 장치 및 그 시공 방법에 의하면, 시공성과 내구성을 향상시킬 수 있으면서 단열 성능을 확보할 수 있고, 지중으로 삽입된 관의 인양도 용이하게 할 수 있는 장점을 제공한다.The present invention relates to an underground heat exchange device, the main tube portion having a main hollow inserted vertically into a bore hole vertically formed into the underground, and installed inside the main pipe portion, and heat exchange introduced through the bottom of the main pipe portion outside the main pipe portion An underwater pump for pumping water to the upper portion of the main pipe and one end coupled to the main pipe so that the discharge pipe and the main pipe installed in the main pipe can be used to rise from the bore hole so as to send the heat exchanged water pumped from the underwater pump upward. It has a lifting wire extending to the top of the hole. According to this underground heat exchange device and its construction method, while providing improved workability and durability, it is possible to secure thermal insulation performance and to easily lift the pipe inserted into the underground.

Description

지중열 교환 장치 및 그 시공 방법{geothermal heat exchanger and method of constructing the same} Geothermal heat exchanger and method of constructing the same

본 발명은 지중열 교환 장치 및 그 시공 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 시공성과 내구성을 향상시킬 수 있도록 된 지중열 교환 장치 및 그 시공 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an underground heat exchange device and a construction method thereof, and more particularly, to an underground heat exchange device and a construction method capable of improving workability and durability.

최근에는 화석연료의 고갈 및 사용으로 인한 환경오염 문제를 해결하기 위하여 태양열 에너지, 풍력 에너지 또는 지중열 에너지를 이용하는 대체 에너지원 활용 방안이 다양하게 제시되고 있다.Recently, in order to solve the environmental pollution problem caused by exhaustion and use of fossil fuels, various alternative energy sources using solar energy, wind energy, or geothermal energy have been proposed.

대체 에너지원 중 지중열 에너지를 이용한 지중열 교환장치는 항상 일정의 온도를 유지하고 있는 지중의 열에너지와 열매체가 열교환할 수 있도록 구축되어 지중열을 활용할 수 있도록 되어 있다.Among the alternative energy sources, a geothermal heat exchange device using geothermal heat energy is constructed to exchange heat with the heat energy of the underground, which maintains a constant temperature, and utilizes geothermal heat.

일반적인 지중열교환 장치는 수직방향으로 지중 내로 천공된 보어홀(borehole)에 파이프를 삽입하여 열교환을 수행할 수 있도록 되어 있다.A general underground heat exchange device is configured to perform heat exchange by inserting a pipe into a borehole drilled into the ground in the vertical direction.

이러한 지중열교환 장치는 국내 등록특허 제10-1172656호 등 다양하게 게시되어 있다.Such underground heat exchange devices are variously posted, such as Korean Patent No. 10-1172656.

한편, 지중 내로 삽입되는 관은 외부와의 단열 성능이 떨어질 경우 열교환 성능이 떨어질 수 있어 단열성능을 확보할 수 있으면서도 장거리 연장이 가능한 구조가 요구되고 있다.On the other hand, the pipe inserted into the underground, if the heat insulation performance with the outside is inferior, the heat exchange performance may be reduced, so a structure capable of extending a long distance while securing the heat insulation performance is required.

또한, 지중 내로 삽입되는 관에 대해 유지 보수 등 필요에 의해 지상으로 인양이 요구될 때 용이하게 인양할 수 있는 구조가 요구된다.In addition, there is a need for a structure that can be easily lifted when lifting to the ground is required for maintenance, such as maintenance, for a pipe inserted into the ground.

본 발명은 상기와 같은 요구사항을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 지중 내로 삽입되는 관의 인양을 용이하게 할 수 있으면서 단열 성능을 확보할 수 있는 지중열 교환 장치 및 그 시공 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised to solve the above-described requirements, and an object of the present invention is to provide an underground heat exchange device and a construction method capable of securing insulation performance while facilitating the lifting of a pipe inserted into the ground. have.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 지중열 교환 장치는 지중 내로 수직하게 형성된 보어홀 내에 삽입되며 상하로 개방된 메인 중공을 갖는 메인 관부와; 상기 메인 관부 내에 설치되어 상기 메인 관부 외부에서 상기 메인 관부 저부를 통해 유입된 열교환수를 상기 메인 관부 상부로 펌핑하는 수중펌프와; 상기 수중펌프에서 펌핑된 열교환수를 상부로 송출하도록 상기 메인 관부 내에 설치된 토출관; 및 상기 메인 관부를 상기 보어홀로부터 상승시키는데 이용할 수 있도록 상기 메인 관부에 일단이 결합되어 상기 보어홀 상부로 연장된 인양 와이어;를 구비한다.In order to achieve the above object, the underground heat exchange device according to the present invention is inserted into a bore hole vertically formed into the underground and has a main tube portion having a main hollow opened up and down; An underwater pump installed in the main pipe portion to pump heat exchange water flowing from the main pipe portion through the bottom portion of the main pipe portion to the upper portion of the main pipe portion; A discharge pipe installed in the main pipe portion to send the heat exchanged water pumped from the submersible pump upward; And a lifting wire having one end coupled to the main tube portion so as to be used to lift the main tube portion from the bore hole and extending to the top of the bore hole.

바람직하게는 상기 메인 관부는 지상으로부터 하방으로 연장된 제1삽입부분과; 상기 제1삽입부분으로부터 상기 제1삽입부분보다 외경이 작게 하방으로 연장된 제2삽입부분과; 상기 제2삽입부분의 하부에서 하방으로 스테인레스 스틸소재로 연장된 종단부분;을 구비하고, 상기 제1삽입부분은 지상에서 하방으로 연장되되 합성수지소재로 형성된 제1내관과, 상기 제1내관을 수용하도록 상기 제1내관 외측에 배치되며 상기 제1내관과의 사이에 공기 단열층을 형성하는 제1외관과, 상기 제1외관 외측에서 상기 제1외관을 감싸도록 밀착결합되는 커플링소켓과, 상기 커플링소켓으로부터 상기 제1외관을 관통하여 상기 제1내관의 외주면까지 도달되게 상기 커플링 소켓에 접합되어 상기 제1내관과 상기 제1외관 사이의 이격거리를 유지시키는 복수개의 이격지지핀을 구비한다.Preferably, the main tube portion includes a first insertion portion extending downward from the ground; A second insertion portion extending downward from the first insertion portion with a smaller outer diameter than the first insertion portion; And a termination portion extending from a lower portion of the second insertion portion downward to a stainless steel material, wherein the first insertion portion extends downward from the ground and accommodates the first inner pipe formed of a synthetic resin material and the first inner pipe. The first outer tube is disposed outside the first inner tube so as to form an air insulation layer between the first inner tube, and a coupling socket tightly coupled to surround the first outer tube outside the first outer tube, and the couple It is provided with a plurality of spacer support pins that are joined to the coupling socket so as to reach the outer circumferential surface of the first inner tube through the first outer tube from the ring socket to maintain a separation distance between the first inner tube and the first outer tube. .

바람직하게는 상기 제2삽입부분은 레듀사를 통해 상기 제1삽입부분보다 작은 외경을 갖으며, 내부가 진공 또는 단열재로 충진된 이중관 구조로 형성되어 있고, 상기 종단부분에는 하단에서 상단으로 진행될수록 크기가 점진적으로 축소되면서 메인 중공과 연통되는 투과홀이 형성된다.Preferably, the second insertion portion has a smaller outer diameter than the first insertion portion through a redu yarn, and the inside is formed of a double tube structure filled with vacuum or heat insulating material, and the end portion progresses from the bottom to the top. As the size gradually decreases, a transmission hole communicating with the main hollow is formed.

또한, 상기 메인관부 외측면에 길이방향을 따라 상호 이격되어 상기 메인관부를 감싸게 결합되는 제1 및 제2결합밴드와, 상기 제1 및 제2결합밴드 사이에 원주방향을 따라 상호 이격되게 결합되되 상기 메인관부로부터 외경이 확장되는 방향으로 돌출되되 탄성적 변형이 가능한 소재로 형성된 밀착 가이드 밴드를 갖는 탄성 이격지지 브라켓;을 더 구비하고, 상기 밀착가이드 밴드는 제1결합밴드로부터 상기 제2결합밴드에 대해 제1방향으로 경사지게 결합된 제1밀착가이드밴드와, 상기 제1결합밴드로부터 상기 제2결합밴드에 대해 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 경사지게 결합된 제2밀착가이드밴드가 상기 제1 및 제2결합밴드의 원주방향을 따라 상호 교대로 형성된 것이 바람직하다.In addition, the first and second coupling bands that are spaced apart from each other along the longitudinal direction on the outer surface of the main pipe portion and are coupled to surround the main pipe portion, and are coupled to be spaced apart from each other along the circumferential direction between the first and second coupling bands. An elastic separation support bracket having a close guide band formed of a material capable of elastically deforming but protruding in the direction in which the outer diameter extends from the main tube part further comprises; and the close guide band is the second coupling band from the first coupling band. The first bonding guide band inclined in the first direction with respect to the second bonding guide band inclined in the second direction intersecting the first direction with respect to the second bonding band from the first bonding band It is preferable that they are alternately formed along the circumferential direction of the first and second coupling bands.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 지중열 교환장치의 시공방법은 가. 지중 내로 수직하게 보어홀을 형성하는 단계와; 나. 상기 지중 내로 인양와이어가 결합된 메인관부를 보어홀을 통해 삽입하는 단계와; 다. 상기 메인 관부 내에 수중펌프가 장착된 토출관을 삽입하는 단계;를 포함한다.In addition, the construction method of the underground heat exchange device according to the present invention to achieve the above object is a. Forming a borehole vertically into the ground; I. Inserting a main pipe portion to which the lifting wire is coupled into the underground through a bore hole; All. And inserting a discharge pipe equipped with an underwater pump into the main pipe portion.

본 발명에 따른 지중열 교환 장치 및 그 시공 방법에 의하면, 시공성과 내구성을 향상시킬 수 있으면서 단열 성능을 확보할 수 있고, 지중으로 삽입된 관의 인양도 용이하게 할 수 있는 장점을 제공한다.According to the underground heat exchange apparatus and its construction method according to the present invention, while providing improved workability and durability, it is possible to secure thermal insulation performance and to facilitate the lifting of the tube inserted into the underground.

도 1은 본 발명에 따른 지중열 교환 장치를 나타내 보인 단면도이고,
도 2는 도 1의 제1내관과 제1외관의 결합구조를 다른 각도에서 나타내 보인 단면도이고,
도 3은 도 1의 종단부분을 발췌하여 도시한 사시도이고,
도 4는 도 1의 메인관부에 탄성이격 지지브라켓이 결합된 상태를 나타내 보인 부분 발췌 사시도이고,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 탄성이격 지지브라켓을 나타내 보인 정면도이다.1 is a cross-sectional view showing an underground heat exchange device according to the present invention,
2 is a cross-sectional view showing a coupling structure of the first inner tube and the first outer tube of FIG. 1 from different angles;
Figure 3 is a perspective view showing the excerpt of the longitudinal section of Figure 1,
Figure 4 is a partial excerpt perspective view showing a state in which the elastic separation support bracket is coupled to the main tube of Figure 1,
5 is a front view showing an elastic spacing support bracket according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지중열 교환 장치 및 그 시공 방법을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, an underground heat exchange apparatus and a construction method thereof according to a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 지중열 교환 장치를 나타내 보인 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an underground heat exchange device according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 지중열 교환 장치(100)는 메인 관부(110), 수중펌프(P)(150), 토출관(160), 인양 와이어(170)를 구비한다.Referring to FIG. 1, the underground heat exchange apparatus 100 according to the present invention includes a main pipe part 110, an underwater pump (P) 150, a discharge pipe 160, and a lifting wire 170.

메인 관부(110)는 지중 내로 수직하게 하방으로 연장되게 형성된 보어홀(102) 내에 삽입되며 상하로 개방된 메인 중공(116)을 갖는 구조로 되어 있다.The main tube portion 110 is inserted into a bore hole 102 formed to extend vertically downward into the underground and has a structure having a main hollow 116 opened up and down.

여기서, 보어홀(102)은 지중 내로 수킬로 미터 길이까지 진입되게 형성될 수 있다.Here, the borehole 102 may be formed to enter a length of several kilometres into the ground.

참조부호 107은 보어홀(106) 주변에 시멘트를 주입하여 형성된 그라우팅층이고, 참조부호 108은 보어홀(102)의 유실을 억제하도록 지상으로부터 암반영역까지 금속소재로 연장되게 형성되며 내부가 보어홀(102) 즉 관정이 되는 케이싱이다.Reference numeral 107 is a grouting layer formed by injecting cement around the bore hole 106, and reference numeral 108 is formed to extend from the ground to the rocky area to a metal material to suppress the loss of the bore hole 102, and the inside is a bore hole (102) That is, the casing serving as a well.

케이싱(108) 하부로부터 하방으로 연장된 보어홀(102) 부분은 암반을 천공하여 형성된 경우를 예시하였고, 케이싱(108)의 진입깊이는 지반의 종류에 따라 도시된 예와 다르게 더 깊게 연장되게 설치될 수 있음은 물론이다.The portion of the bore hole 102 extending downward from the lower portion of the casing 108 is illustrated by drilling a rock, and the depth of entry of the casing 108 is installed to extend deeper differently from the example shown according to the type of the ground. Of course it can be.

메인 관부(110)는 보어홀(102)보다 작은 직경을 갖게 형성되어 보어홀(102)의 내벽과의 사이로 공급수를 유입할 수 있게 되어 있다.The main tube portion 110 is formed to have a smaller diameter than the bore hole 102, so that the supply water can be introduced between the bore hole 102 and the inner wall.

이러한 메인 관부(110)는 보어홀(102)과의 사이로 유입되는 공급수가 지중에서 열교환 과정을 거친 후 메인 중공(116)을 통해 상방으로 유입됨으로써 생성된 열교환수를 이용할 수 있다.The main pipe portion 110 may use the heat exchanged water generated by the supply water flowing between the bore hole 102 and after passing through the heat exchange process in the ground upward through the main hollow 116.

여기서, 공급수는 지상으로부터 메인 관부(110)와 보어홀(102)과의 사이로 공급되는 물을 말하고, 열교환수는 공급수가 메인 관부(110)의 하단까지 진행하는 과정에서 지중과의 열교환 처리된 후 메인 관부(110)의 메인 중공(116) 상부로 유입된 물을 말한다.Here, the supply water refers to water that is supplied from the ground between the main pipe part 110 and the bore hole 102, and the heat exchange water is heat exchanged with the ground in the process of supply water proceeding to the bottom of the main tube part 110. It refers to the water introduced into the upper portion of the main hollow 116 after the main tube 110.

메인 관부(110)는 보어홀(102)과의 사이로 유입되는 공급수와 메인 중공(102) 내에 생성된 열교환수와의 단열이 충분히 이루어질 수 있도록 되어 있다.The main tube portion 110 is sufficiently insulated between the supply water flowing between the bore hole 102 and the heat exchange water generated in the main hollow 102.

이러한 메인 관부(110)를 구분하면 제1삽입부분(120), 제2삽입부분(130) 및 종단부분(140)으로 되어 있다.When the main pipe part 110 is divided, the first insertion part 120, the second insertion part 130, and the termination part 140 are formed.

제1삽입부분(120)은 지상으로부터 하방으로 연장되며 합성수지소재 예를 들면 폴리에틸렌(PE) 소재로 이중 관 구조로 형성되어 있고, 도 2를 함께 참조하여 설명한다.The first insertion portion 120 extends downward from the ground and is formed of a double tube structure made of a synthetic resin material, for example, polyethylene (PE) material, and will be described with reference to FIG. 2.

제1삽입부분(120)은 제1내관(121), 제1외관(122), 커플링소켓(127) 및 이격지지핀(128)을 구비한다.The first insertion portion 120 includes a first inner tube 121, a first outer tube 122, a coupling socket 127, and a spacer support pin 128.

제1내관(121)은 지상에서 하방으로 연장되되 합성수지소재 예를 들면 폴리에틸렌(PE) 소재로 단면이 원형 형태로 형성된 관이며 메인 중공(116)을 형성하는 부분이다.The first inner tube 121 extends downward from the ground, but is a tube formed of a synthetic resin material such as polyethylene (PE) in a circular cross-section and forms a main hollow 116.

제1외관(125)은 제1내관(121)을 수용하도록 제1내관(121) 보다 큰 내경을 갖으며 제1내관(121) 외측에 배치된다.The first outer tube 125 has a larger inner diameter than the first inner tube 121 to accommodate the first inner tube 121 and is disposed outside the first inner tube 121.

제1외관(125)도 폴리에틸렌(PE) 소재로 단면이 원형 형태로 형성된 것이 적용된다.The first exterior 125 is also a polyethylene (PE) material having a circular cross-section.

제1외관(125)과 제1내관(121) 사이의 이격공간은 공기 단열층을 형성한다.The separation space between the first outer tube 125 and the first inner tube 121 forms an air insulation layer.

커플링 소켓(127)은 원형링 형태로 형성되어 제1외관(125) 외측에서 제1외관(125)을 감싸도록 밀착결합되어 있다.The coupling socket 127 is formed in a circular ring shape and is tightly coupled to surround the first exterior 125 from the outside of the first exterior 125.

이격지지핀(128)은 커플링소켓(127)으로부터 제1외관(125)을 관통하여 제1내관(121)의 외주면까지 도달되게 커플링 소켓(127)에 접합되어 있다.The separation support pin 128 is joined to the coupling socket 127 so as to reach the outer circumferential surface of the first inner tube 121 through the first outer tube 125 from the coupling socket 127.

이러한 이격지지핀(128)은 커플링 소켓(127)에 원주 방향을 따라 적어도 3개 이상이 등 간격으로 형성되는 것이 바람직하다.It is preferable that at least three of the spacer support pins 128 are formed at equal intervals along the circumferential direction in the coupling socket 127.

이러한 이격지지핀(128)은 제1내관(121)과 제1외관(125) 사이의 이격거리를 일정하게 유지시키는 기능을 한다.The separation support pin 128 functions to maintain a constant separation distance between the first inner tube 121 and the first outer tube 125.

이러한 제1삽입부분(120)은 일정길이마다 플랜지(미도시)를 통해 상호 연결 및 접합 처리하여 연장시키는 것이 바람직하다. The first insertion portion 120 is preferably extended by interconnecting and joining through a flange (not shown) every predetermined length.

제2삽입부분(130)은 제1삽입부분(120)의 하단에서 레듀사(129)를 통해 제1삽입부분(120)보다 외경 및 내경이 더 작으면서 하방으로 연장된 부분이다.The second insertion portion 130 is a portion that extends downward while having a smaller outer diameter and inner diameter than the first insertion portion 120 through the redu yarn 129 at the lower end of the first insertion portion 120.

여기서 레듀사(129)는 외경 차이가 있는 제1삽입부분(120)의 하단과 제2삽입부분(130)의 상단을 접합하여 결합할 수 있도록 형성되어 있다.Here, the red yarn 129 is formed to be joined by joining the lower end of the first insertion portion 120 and the upper end of the second insertion portion 130 having different outer diameters.

제2삽입부분(130)은 레듀사(129)를 통해 제1삽입부분(120)보다 작은 외경을 갖으며, 이중관 구조로 형성되어 있다.The second insertion portion 130 has a smaller outer diameter than the first insertion portion 120 through the red yarn 129, and is formed in a double tube structure.

제2삽입부분(130)은 메인 중공(116)을 형성하며 제1내관(121)보다 작은 내경 을 갖는 제2내관(131)과, 제2내관(131) 외측에서 제2내관(131)을 감싸며 제2내관(131)과의 사이에 밀폐된 진공공간을 형성하는 제2외관(135)으로 되어 있다.The second insertion portion 130 forms the main hollow 116 and has a second inner tube 131 having an inner diameter smaller than that of the first inner tube 121 and a second inner tube 131 outside the second inner tube 131. It is a second outer shell 135 that wraps and forms a closed vacuum space between the second inner tube 131.

제2외관(135)의 외경은 제1외관(121)의 외경보다 작게 형성되어 있다.The outer diameter of the second exterior 135 is smaller than the outer diameter of the first exterior 121.

제2삽입부분(130)의 제2내관(131)과 제2외관(135) 사이의 이격공간은 진공상태로 밀폐되게 처리될 수 있다.The separation space between the second inner tube 131 and the second outer tube 135 of the second insertion portion 130 may be sealed to a vacuum.

이와는 다르게, 제2삽입부분(130)의 제2내관(131)과 제2외관(135) 사이의 이격공간은 우레탄 계열의 단열소재로 충진될 수 있다.Alternatively, the space between the second inner tube 131 and the second outer tube 135 of the second insertion portion 130 may be filled with a urethane-based insulating material.

또한, 제2삽입부분(130)은 앞서 제1삽입부분(120)과 같이 이격지지핀(128) 및 커플링소켓(127)에 의해 제2내관(131)이 제2외관(135)에 대해 이격거리가 안정적으로 유지되게 형성될 수 있음은 물론이다.In addition, the second insertion portion 130 is the second inner tube 131 by the spacer support pin 128 and the coupling socket 127 as in the first insertion portion 120, the second outer tube 135 with respect to Of course, the separation distance may be formed to be stably maintained.

또한, 제2삽입부분(130)도 일정길이마다 플랜지(미도시)를 통해 상호 연결 및 접합 처리하여 연장시키는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that the second inserting portion 130 is also extended by interconnecting and joining through a flange (not shown) every predetermined length.

제2삽입부분(130)의 제2내관(131) 및 제2외관(135)도 폴리에틸렌과 같은 합성수지로 형성된 것을 적용할 수 있다.The second inner tube 131 and the second outer tube 135 of the second insertion portion 130 may also be formed of a synthetic resin such as polyethylene.

종단부분(140)은 제2삽입부분(130)의 하부에서 하방으로 연장되며 메인 중공(116)을 형성하는 관이며 스테인레스 스틸소재로 형성되어 있다.The end portion 140 extends downward from the bottom of the second insertion portion 130 and is a tube forming the main hollow 116 and is formed of a stainless steel material.

종단부분(140)의 외주면에는 도 3에 도시된 바와 같이 하단에서 상단으로 진행될수록 크기가 점진적으로 축소되면서 메인 중공(116)과 연통되는 투과홀(142)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 3, a transmission hole 142 communicating with the main hollow 116 is formed on the outer circumferential surface of the end portion 140 as the size gradually decreases as it progresses from the bottom to the top.

이와 같이 하단에서 상단으로 진행될수록 크기가 점진적으로 축소되면서 메인 중공(116)과 연통되는 투과홀(142)들은 투수량을 메인 중공(116)의 하단 단면적보다 확장시킬 수 있으면서도 가능한한 제2삽입부분(130)의 하단으로부터 최대한 멀리 위치한 부분의 투수량은 늘리고 가까이 위치한 부분의 투수량은 줄여 공급수의 지중과의 열교환 효율을 증대시킬 수 있다.As the size progresses gradually from the bottom to the top as described above, the transmission holes 142 communicating with the main hollow 116 can expand the permeation amount from the bottom cross-sectional area of the main hollow 116 while being able to expand the second insertion part ( 130) The permeability of the portion located as far as possible from the bottom of the bottom can be increased, and the permeation amount of the portion located close to it can be reduced to increase the heat exchange efficiency with the underground of the feed water.

수중펌프(P)(150)는 메인 관부(110)의 메인 중공(116) 내에 설치되어 메인 관부(110) 외부에서 메인 관부(110)의 저부 즉, 종단부분(140)을 통해 메인 중공(116) 내로 유입된 열교환수를 메인 관부(110) 상부로 펌핑할 수 있게 설치되어 있다.The submersible pump (P) 150 is installed in the main hollow 116 of the main pipe 110, the main hollow (116) from the outside of the main pipe 110 from the bottom of the main pipe 110, that is, the main hollow (116) ) It is installed to pump the heat-exchanged water flowing into the upper portion of the main tube 110.

토출관(160)은 수중펌프(150)와 접속되어 수중펌프(150)에서 펌핑된 열교환수를 지상 상부로 송출하도록 메인 관부(110)의 메인중공(116) 내에 메인 중공(116) 보다 작은 외경을 갖게 설치되어 있다.The discharge pipe 160 is connected to the submersible pump 150 and has an outer diameter smaller than the main hollow 116 in the main hollow 116 of the main tube 110 to send the heat exchanged water pumped from the submersible pump 150 to the upper surface. Is installed.

인양와이어(170)는 메인 관부(110)를 보어홀(102)로부터 상승시키는데 이용할 수 있도록 메인 관부(110)에 일단이 결합되어 보어홀(102) 상부로 연장되어 있다.The lifting wire 170 has one end coupled to the main tube portion 110 so as to be used to lift the main tube portion 110 from the bore hole 102 and extends to the top of the bore hole 102.

인양 와이어(170)는 금속사로 엮은 것을 적용하는 것이 바람직하다.The lifting wire 170 is preferably applied with a metal thread.

인양 와이어(170)는 제2삽입부분(130)의 하단을 폐쇄하는 하단플랜지(136)의내측에 형성된 고리(172)에 일단이 결합되어 제2외관(135)와 제2내관(131) 사이, 레듀사(129), 제1외관(125)과 제1내관(121) 사이를 통해 지상으로 연장되게 설치되어 있다.The lifting wire 170 has one end coupled to the ring 172 formed on the inner side of the lower flange 136 that closes the lower end of the second inserting portion 130, between the second outer tube 135 and the second inner tube 131. , Reduosa 129, is installed to extend to the ground through the first exterior 125 and the first inner tube 121.

인양와이어(170)는 다수 개가 설치될 수 있으며 일단의 결합위치는 도시된 예와 다른 위치의 메인 관부(110)와 결합될 수 있다.A plurality of lifting wires 170 may be installed, and one end of the coupling position may be combined with the main tube portion 110 in a position different from the illustrated example.

또한, 인양와이어(170)는 메인 관부(110) 외측에 일단이 결합되어 상방으로연장될 수도 있다.In addition, the lifting wire 170 may be extended one end is coupled to the outside of the main tube portion 110 upwards.

한편, 메인관부(110)의 보어홀(102)과의 이격지지력을 확보하기 위해 도 4에 도시된 탄성 이격지지 브라켓(180)을 적용할 수 있다.On the other hand, the elastic space support bracket 180 shown in FIG. 4 may be applied to secure a space support force between the bore hole 102 of the main pipe part 110.

탄성 이격지지 브라켓(180)은 메인관부(110) 외측면에 길이방향을 따라 상호 이격되어 메인관부(110)를 감싸게 결합되는 제1 및 제2결합밴드(181)(182)와, 제1 및 제2결합밴드(181)(182) 사이에 원주방향을 따라 상호 이격되게 결합되되 메인관부(110)로부터 외경이 확장되는 방향으로 돌출되되 탄성적 변형이 가능한 소재로 형성된 다수의 밀착 가이드 밴드(185)를 갖는 구조로 되어 있다.The elastic separation support bracket 180 is spaced apart from each other along the longitudinal direction on the outer surface of the main pipe portion 110, the first and second coupling bands 181, 182 coupled to surround the main pipe portion 110, and the first and A plurality of close guide bands (185) formed of a material that is elastically deformable but protrudes in the direction in which the outer diameter extends from the main pipe part (110), but is spaced apart from each other along the circumferential direction between the second coupling bands (181) (182) ).

밀착가이드 밴드(185)는 탄성력을 갖는 금속소재로 띠 형태로 형성된 것을 적용한다.The adhesion guide band 185 is a metal material having elasticity, and is formed in a band shape.

바람직하게는 상부에서 낙하되는 공급수의 낙하력을 지지시키기 위한 접촉면적을 확장하기 위해 탄성 이격지지 브리켓(180)은 도 5에 도시된 바와 같이 제1결합밴드(181)로부터 제2결합밴드(182)에 대해 제1방향으로 경사지게 결합된 제1밀착가이드밴드(185a)와, 제1결합밴드(181)로부터 제2결합밴드(182)에 대해 제1방향과 교차하는 제2방향으로 경사지게 결합된 제2밀착가이드밴드(185b)가 제1 및 제2결합밴드(181)(182)의 원주방향을 따라 상호 교대로 형성된 것을 적용한다.Preferably, in order to expand the contact area for supporting the falling force of the supply water falling from the top, the elastically spaced support briquettes 180 are provided with a second coupling band from the first coupling band 181 as shown in FIG. 182) is coupled obliquely in the first direction with respect to the first coupling guide band 185a coupled to the first direction with respect to the second coupling band 182 from the first coupling band 181 The second adhered guide bands 185b are alternately formed along the circumferential direction of the first and second coupling bands 181 and 182.

이 경우 지상에서 보어홀(102)과 메인 관부(110) 사이로 공급되는 공급수의 낙하력을 저지시킬 수 있다.In this case, the falling force of the supply water supplied between the borehole 102 and the main pipe portion 110 from the ground can be prevented.

이하에서는 이러한 지중열교환장치의 시공과정을 설명한다.Hereinafter, a construction process of the underground heat exchange device will be described.

먼저, 지중 내로 수직하게 보어홀(102)을 형성한다. First, a bore hole 102 is formed vertically into the underground.

보어홀(102) 형성과정에서 앞서 설명된 케이싱(108) 및 그라우팅층(107)도 형성된다.In the process of forming the bore hole 102, the casing 108 and the grouting layer 107 described above are also formed.

다음은 인양와이어(170)의 일단을 결합한 메인관부(110)를 지중 내의 보어홀(102)을 통해 삽입되게 설치한다.Next, the main pipe portion 110 having one end of the lifting wire 170 is installed to be inserted through the bore hole 102 in the underground.

메인 관부(110)는 길이방향을 따라 상호 접합하면서 하방으로 연장되게 설치하면 된다.The main pipe part 110 may be installed to extend downward while bonding to each other along the longitudinal direction.

마지막으로 메인 관부(110) 내에 수중펌프(150)가 장착된 토출관(160)을 삽입한다.Finally, the discharge pipe 160 in which the submersible pump 150 is mounted is inserted into the main pipe portion 110.

이러한 지중열교환장치(100)는 공급수를 메인관부(110)와 보어홀(102) 사이로 공급하고, 토출관(170)을 통해 열교환수를 이용할 수 있다. 또한, 토출관(170)을 통해 토출되는 열교환수는 열교환기(미도시)를 거친 후 공급수 투입경로를 통해 공급되도록 순환경로를 갖게 형성할 수 있음은 물론이다.The underground heat exchange device 100 supplies the supply water between the main pipe part 110 and the bore hole 102, and can use the heat exchange water through the discharge pipe 170. In addition, the heat exchanged water discharged through the discharge pipe 170 may be formed to have a circulation path so that it is supplied through a supply water input path after passing through a heat exchanger (not shown).

이러한 지중열교환장치(100) 및 그 시공 방법에 의하면, 시공성과 내구성을 향상시킬 수 있으면서 단열 성능을 확보할 수 있고, 지중으로 삽입된 메인관부의 수리 또는 교체시 인양도 용이하게 할 수 있는 장점을 제공한다.According to the underground heat exchange device 100 and its construction method, while improving the workability and durability, it is possible to secure the heat insulation performance, and when lifting or replacing the main pipe part inserted into the underground, it is also possible to easily lift. to provide.

110: 메인 관부 150: 수중펌프
160: 토출관 170: 인양 와이어110: main pipe 150: submersible pump
160: discharge pipe 170: lifting wire

Claims (5)

지중 내로 수직하게 형성된 보어홀 내에 삽입되며 상하로 개방된 메인 중공을 갖는 메인 관부와;
상기 메인 관부 내에 설치되어 상기 메인 관부 외부에서 상기 메인 관부 저부를 통해 유입된 열교환수를 상기 메인 관부 상부로 펌핑하는 수중펌프와;
상기 수중펌프에서 펌핑된 열교환수를 상부로 송출하도록 상기 메인 관부 내에 설치된 토출관; 및
상기 메인 관부를 상기 보어홀로부터 상승시키는데 이용할 수 있도록 상기 메인 관부에 일단이 결합되어 상기 보어홀 상부로 연장된 인양 와이어와;
상기 메인관부 외측면에 길이방향을 따라 상호 이격되어 상기 메인관부를 감싸게 결합되는 제1 및 제2결합밴드와, 상기 제1 및 제2결합밴드 사이에 원주방향을 따라 상호 이격되게 결합되되 상기 메인관부로부터 외경이 확장되는 방향으로 돌출되되 탄성적 변형이 가능한 소재로 형성된 밀착 가이드 밴드를 갖는 탄성 이격지지 브라켓;을 구비하고,
상기 밀착가이드 밴드는 제1결합밴드로부터 상기 제2결합밴드에 대해 제1방향으로 경사지게 결합된 제1밀착가이드밴드와, 상기 제1결합밴드로부터 상기 제2결합밴드에 대해 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 경사지게 결합된 제2밀착가이드밴드가 상기 제1 및 제2결합밴드의 원주방향을 따라 상호 교대로 형성된 것을 특징으로 하는 지중열교환장치.A main tube part inserted into a bore hole vertically formed into the ground and having a main hollow opened up and down;
An underwater pump installed in the main pipe portion to pump heat exchange water flowing from the main pipe portion through the bottom portion of the main pipe portion to the upper portion of the main pipe portion;
A discharge pipe installed in the main pipe portion to send the heat exchanged water pumped from the submersible pump upward; And
A lifting wire having one end coupled to the main tube portion so as to be used to lift the main tube portion from the bore hole, and extending to the top of the bore hole;
The first and second coupling bands that are spaced apart from each other along the longitudinal direction on the outer surface of the main pipe portion and are coupled to surround the main pipe portion, and are coupled to be spaced apart from each other along the circumferential direction between the first and second coupling bands. It is provided with an elastic spaced apart support bracket having a close guide band formed of a material that is elastically deformable but protrudes in the direction in which the outer diameter extends from the tube portion.
The adhesion guide band intersects the first direction with respect to the second coupling band from the first coupling band and the first coupling guide band coupled obliquely in the first direction with respect to the second coupling band. A second heat exchanger device inclined in the second direction to be arranged, characterized in that formed alternately along the circumferential direction of the first and second coupling bands. 제1항에 있어서, 상기 메인 관부는
지상으로부터 하방으로 연장된 제1삽입부분과;
상기 제1삽입부분으로부터 상기 제1삽입부분보다 외경이 작게 하방으로 연장된 제2삽입부분과;
상기 제2삽입부분의 하부에서 하방으로 스테인레스 스틸소재로 연장된 종단부분;을 구비하고,
상기 제1삽입부분은
지상에서 하방으로 연장되되 합성수지소재로 형성된 제1내관과, 상기 제1내관을 수용하도록 상기 제1내관 외측에 배치되며 상기 제1내관과의 사이에 공기 단열층을 형성하는 제1외관과, 상기 제1외관 외측에서 상기 제1외관을 감싸도록 밀착결합되는 커플링소켓과, 상기 커플링소켓으로부터 상기 제1외관을 관통하여 상기 제1내관의 외주면까지 도달되게 상기 커플링 소켓에 접합되어 상기 제1내관과 상기 제1외관 사이의 이격거리를 유지시키는 복수개의 이격지지핀을 구비하는 것을 특징으로 하는 지중열 교환장치.The method of claim 1, wherein the main tube portion
A first insertion portion extending downward from the ground;
A second insertion portion extending downward from the first insertion portion with a smaller outer diameter than the first insertion portion;
With a termination portion extending from the bottom of the second insertion portion to a stainless steel material downward;
The first insertion portion
A first inner tube extending downward from the ground but formed of a synthetic resin material, a first outer tube disposed outside the first inner tube to accommodate the first inner tube and forming an air insulation layer between the first inner tube and the first inner tube A coupling socket that is tightly coupled to surround the first exterior from the outside of the exterior, and is coupled to the coupling socket so as to reach the outer circumferential surface of the first interior through the first exterior from the coupling socket. Underground heat exchange device, characterized in that it comprises a plurality of spaced apart support pins to maintain the separation distance between the inner tube and the first outer tube. 제2항에 있어서, 상기 제2삽입부분은 레듀사를 통해 상기 제1삽입부분보다 작은 외경을 갖으며, 내부가 진공 또는 단열재로 충진된 이중관 구조로 형성되어 있고,
상기 종단부분에는 하단에서 상단으로 진행될수록 크기가 점진적으로 축소되면서 메인 중공과 연통되는 투과홀이 형성된 것을 특징으로 하는 지중열 교환장치.The method according to claim 2, wherein the second insertion portion has a smaller outer diameter than the first insertion portion through the redu yarn, the inside is formed of a double tube structure filled with vacuum or thermal insulation,
Geothermal heat exchanger, characterized in that as the progress from the bottom to the top is gradually reduced in size at the end portion, a transmission hole communicating with the main hollow is formed. 삭제delete 삭제delete
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