KR102179626B1

KR102179626B1 - 스마트 팜용 개방형과 밀폐형 융합 지열 시스템 및 이 시공 방법

Info

Publication number: KR102179626B1
Application number: KR1020180063738A
Authority: KR
Inventors: 조희남; 장현호; 최성욱; 박상진
Original assignee: 주식회사 지앤지테크놀러지
Priority date: 2018-06-01
Filing date: 2018-06-01
Publication date: 2020-11-17
Also published as: KR20190137493A

Abstract

본 발명은 스마트 팜용 개방형과 밀폐형 융합 지열 시스템의 이 시공 방법에 관한 것으로, 개방형과 밀폐형의 지열 회수 방식을 융합하여 대규모 화훼 단지에도 경제적으로 적용하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 스마트 팜용 개방형과 밀폐형 융합 지열 시스템은, 지중의 심정에서 지하수를 급수 및 순환시키는 개방형 지열 지중열교환기(10)와; 열교환매체의 순환을 통해 지열을 회수하는 수직 또는 수평의 밀폐형 지열 지중열교환기(20)와; 상기 개방형 지열 지중열교환기와 밀폐형 지열 지중열교환기에 의해 회수한 지열을 저장하는 열교환 탱크(30)와; 상기 열교환 탱크에 저장되는 지열을 열원으로 하여 냉난방 열을 생산하는 히트펌프(40)와; 상기 히트펌프에 의해 생산된 냉난방 열을 하우스에 공급하는 냉난방기(50)를 포함하며, 상기 열교환 탱크를 매개로 하여 상기 개방형 지열 지중열교환기와 밀폐형 지열 지중열교환기를 통해 회수한 지열을 혼합하고 상기 히트펌프가 상기 혼합 열을 열원으로 하여 냉난방 열을 생산한 후 하우스에 공급하여 냉난방한다.

Description

스마트 팜용 개방형과 밀폐형 융합 지열 시스템 및 이 시공 방법{OPEN TYPE AND CLOSED TYPE FUSION GEOTHERMAL FOR SMART FARM AND METHOD FOR CONSTRUCTING THIS SAME}

본 발명은 스마트 팜용 지열 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 개방형과 밀폐형의 지열 회수 방식을 융합하여 대규모 화훼 단지에도 경제적으로 적용하는 스마트 팜용 개방형과 밀폐형 융합 지열 시스템 및 이 시공 방법에 관한 것이다.

이 부분은 본 출원 내용과 관련된 배경 정보를 제공할 뿐 반드시 선행기술이 되는 것은 아니다.

일반적으로 시설원예 하우스에서 작물 재배 시에는 기온, 햇빛, 이산화탄소 등과 같은 지상부의 환경은 물론, 토양 내의 수분, 양분, 산소 및 적정온도유지 등 토양내의 환경도 중요하다. 이에 시설작물이 잘 성장가능 하도록 최적의 환경을 조성하기 위한 온풍기, 이산화탄소발생기, 관수시설 등과 같은 장비는 다수 개발되어 사용되어 오고 있으나, 연료로는 주로 화석연료를 사용하고 있고 전량 수입에 의존하고 있는 상황이어서 원유의 가격변동에 따라 농가의 부담이 상당한 실정인데 비해, 연료를 절약할 수 있는 방법이나 대체에너지에 대한 개발은 미흡한 실정이다.

이에 지열을 이용하여 하우스를 냉난방하는 방안이 모색되고 있으나 대규모 화훼단지나 유리온실에는 적용하는데 한계가 있었으며 특히 개방형의 경우 많은 굴착비가 소요되어 경제성에서 문제가 있었다.

특허문헌(등록특허 제10-1303575호)은 지반 표면으로부터 계획된 깊이까지 굴착하여 일정규모의 지하공간을 형성한 후 상기 지하공간 내부에 일정 두께의 철근 콘크리트로 형성되며 구획벽에 의해 상부저장조와 하부저장조로 구획 형성된 용수저장조와; 상기 용수저장조의 측벽에서 상기 측벽의 둘레방향으로 따라 상하 일정간격으로 다수 설치된 천공홀과, 상기 천공홀 내에 삽입되어 상기 용수저장조 내부로의 지하수 유동을 원활하게 할 수 있도록 설치된 다수의 유공관과; 상기 용수저장조 내부에 밀폐형 열교환 파이프 중 수직형 열교환 파이프와 수평형 열교환 파이프를 혼합 적용시켜 설치된 복합 열교환 파이프에 개방형 시스템 적용시 냉난방에 사용된 용수를 다시 상기 하부저장조로 보내도록 설치한 열교환 파이프와; 상기 복합 열교환 파이프 및 개방형과 밀폐형 시스템을 선택적으로 적용할 수 있도록 상기 복합 열교환 파이프에 설치한 상부밸브 및 하부밸브와; 지열 보호를 위해 상기 용수저장조 상부에 충전한 충전재와; 상기 용수저장조의 일측에 설치되어 상기 용수저장조와 인접한 지역에 지하수위 확인과 지하수 양수를 위해 수직방향으로 천공한 천공홀과, 상기 천공홀 내부에 지하수위의 변화를 확인하기 위하여 외부에서 수동 또는 자동으로 모니터링 할 수 있도록 저수조 내부에 마련한 지하수위 측정기와, 상기 천공홀 내부의 지하수를 취수하기 위한 유공관 및 상기 천공홀 내부의 지하수를 상기 용수저장조로 보내기 위해 설치한 이송파이프를 포함하는 대구경 천공을 활용한 혼합형 지열시스템으로서, 개방형과 밀폐형을 적용한 것이지만 개방형과 밀폐형을 선택적으로 사용하는 것이며 개방형과 밀폐형의 열을 함께 이용하지 않는다.

등록특허 제10-1303575호 등록특허 제10-1818574호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 개방형과 밀폐형의 지열 회수 방식을 융합하여 대규모 화훼 단지에도 경제적으로 적용할 수 있는 스마트 팜용 개방형과 밀폐형 융합 지열 시스템 및 이 시공 방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 스마트 팜용 개방형과 밀폐형 융합 지열 시스템은, 개방형 지열 지중열교환기와; 수직 또는 수평의 밀폐형 지열 지중열교환기와; 상기 개방형 지열 지중열교환기와 밀폐형 지열 지중열교환기에 의해 회수한 지열을 저장하는 열교환 탱크와; 상기 열교환 탱크에 저장되는 지열을 열원으로 하여 냉난방 열을 생산하는 히트펌프와; 상기 히트펌프에 의해 생산된 냉난방 열을 하우스에 공급하는 냉난방기를 포함하며, 상기 열교환 탱크를 매개로 하여 상기 개방형 지열 지중열교환기와 밀폐형 지열 지중열교환기를 통해 회수한 지열을 혼합하고 상기 히트펌프가 상기 혼합 열을 열원으로 하여 냉난방 열을 생산한 후 하우스에 공급하여 냉난방하는 것을 특징으로 한다.

상기 개방형 지열 지중열교환기의 열교환 코일관을 열교환 탱크에 내장하고, 상기 히트펌프는 열교환기를 밀폐형 코일관으로 하여 열교환 탱크에 내장하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 스마트 팜용 개방형과 밀폐형 융합 지열 시스템 및 이 시공 방법에 의하면, 개방형과 밀폐형의 융합을 통해 하우스를 적정 수준으로 냉난방하기 위한 지열을 얻을 수 있고 깊은 심도의 심정을 천공하는 작업을 최소화함으로써 현실적인 적용이 가능하므로 보급을 활성화할 수 있고, 개방형 지열을 위한 심정의 심도를 밀폐형 지열을 위한 굴착공간보다 상대적으로 깊게 하여 저층의 지열을 회수하고 넓은 하우스 면적의 지중을 밀폐형 지열을 위한 공간으로 활용하여 적은 공사비로 시공이 가능하므로 투자비용을 대폭으로 절감하고 경제적으로 적용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 스마트 팜용 개방형과 밀폐형 융합 지열 시스템의 전체 구성도.
도 2와 도 3은 각각 본 발명에 의한 스마트 팜용 개방형과 밀폐형 융합 지열 시스템에 적용된 열교환 배관의 예를 보인 계통도.
도 4는 본 발명에 의한 스마트 팜용 개방형과 밀폐형 융합 지열 시스템의 다른 예를 보인 계통도.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 스마트 팜용 개방형과 밀폐형 융합 지열 시스템은, 지열을 회수하는 개방형 지열 지중열교환기(10), 지열을 회수하는 수직 또는 수평의 밀폐형 지열 지중열교환기(20), 개방형과 밀폐형 지열 지중열교환기(10,20)에 의해 회수한 지열을 저장하는 열교환탱크(30), 열교환탱크(30)에 저장된 열을 회수하여 냉난방 열을 생산하는 히트펌프(40), 히트펌프(40)에 의해 생산된 냉난방 열을 하우스(1)에 공급하여 하우스(1) 내부를 냉난방하는 냉난방기(50)로 구성된다.

개방형 지열 지중열교환기(10)는 지중의 심정(11), 심정(11) 안에서 지하수를 펌핑하는 수중펌프(12), 수중펌프(12)에 의해 펌핑되는 지하수를 열교환탱크(30)에 순환시킨 후 다시 심정(11)에 복귀시켜 지하수의 열을 공급하는 지열교환 코일관(13)을 포함하며, 심정(11) 안의 지하수를 펌핑하여 열교환탱크(30)에 급수한 후 다시 심정(11)으로 복귀시키고 이 과정에서 지하수의 열이 열교환탱크(30) 안에서 열교환되도록 한다.

밀폐형 지열 지중열교환기(20)는 열교환매체인 브라인(brine)이 순환하는 유로인 지열 순환관(21) 및 브라인을 강제로 순환시키는 펌프(22)로 구성된다.

지열 순환관(21)은 지중에 매설되며 수직형과 수평형 모두가 가능하고, 바람직하게 공사비용이 상대적으로 적게 소요되는 수평형으로 시공된다. 예를 들어 굴착기로 지반을 터파기(적정 온도의 지열을 회수할 수 있는 깊이로서 예를 들어 지표면에서부터 대략 1.5m 내외)하여 공간을 마련하고 이 공간에 지열 순환관(21)을 배관 및 되메우기를 통해 지열 순환관(21)을 설치하고, 이와 같은 터파기는 심정(11)을 천공하는 천공장비를 사용하지 아니하고 천공장비보다 저렴한 비용으로 사용이 가능한 굴착기를 이용하므로 경제성이 좋다.

지열 순환관(21)은 양쪽의 개방부가 열교환탱크(30)의 내부와 연통하도록 연결되어 열교환탱크(30) 내부와 함께 브라인의 순환 경로를 제공한다.

펌프(22)는 지열 순환관(21)과 열교환탱크(30)을 경로로 하여 브라인을 순환시키며, 지열 순환관(21)을 통과하면서 지열을 회수하고 열교환탱크(30)에서 회수한 지열을 히트펌프(40)에 공급하는 열교환이 이루어지도록 한다.

펌프(22)는 지중에 설치되는 것으로 도시되었으나 이에 한정되지 아니하고 지상이나 열교환탱크(30) 안에 설치되는 것도 가능하다.

지열 순환관(21)을 설치하는 공간은 지중의 공간이므로 하우스(1) 아래의 지중 공간을 활용하는 것이 바람직하다.

열교환탱크(30)는 내부에 브라인이 저장되며 펌프(22)의 펌핑에 의해 브라인을 지열 순환관(21)으로 공급하고 지열을 회수한 브라인을 저장한다.

열교환탱크(30)에서는 개방형 지열 지중열교환기의 지하수의 열, 밀폐형 지열 지중열교환기의 브라인의 열이 공존, 즉, 지하수와 브라인이 열교환된 혼합 열을 갖고 있는 것이며, 히트펌프(40)는 열교환탱크(30) 안의 혼합 열을 회수하여 냉난방 열을 생산한다.

히트펌프(40)는 예를 들어 열교환탱크(30)의 제1열교환기(41)를 이용하여 지중의 열을 회수하고 실내기 형태의 제2열교환기를 이용하여 하우스(1) 내부를 냉난방될 수 있도록 한다. 물론 하절기 주간 짧은 시간에 몰리게 되는 냉방부하에 효과적으로 대처하기 위해 하우스측 부하쪽에 별도의 축열조(80)를 구성하고 히트펌프(40)의 제2열교환기(42)를 축열조(80)에 연결하도록 하며 순환관(52)을 축열조(80)와 냉난방기(50)에 걸쳐 배관하고 순환관(52)에 순환펌프(53)를 설치하여 하우스 내부에 냉난방기(50)(히트펌프의 제2열교환기 가능)를 구성하여 냉난방할 수도 있다.

히트펌프(40)는 압축기, 제1열교환기, 팽창변, 제2열교환기가 배관으로 연결되고 상기 압축기에 의해 압축된 냉매를 제1열교환기 또는 제2열교환기로 공급하기 위한 사방밸브가 구성되는 통상의 제품이다.

히트펌프(40)가 열교환탱크(30) 내부의 혼합 열을 회수하는 방법은 예를 들어 도 2에서 보이는 것처럼, 히트펌프(40)의 제1열교환기(41)를 열교환탱크(30) 안에 배관하여 냉매가 열교환탱크(30)의 브라인의 열을 회수하는 방법이 있다.

도 2에서 보이는 것처럼, 열교환탱크(30) 안에 브라인을 공급하는 브라인 보충수단(70)이 적용될 수 있다.

열교환탱크(30) 내부에는 밀폐형 수직 또는 수평의 지열 코일관(21)을 순환하는 부동액인 브라인이 충수되어져 있게 되며 브라인 보충수단(70)에는 적정한 에틸알코올 농도가 유지될 수 있는 유지관리 방안이 마련되어져 있게 된다. 이러한 구성을 통해 개방형 지중열교환기로부터 유입 되는 지하수는 열교환코일관 내부를 순환하게 되어 브라인과 섞이지 않고 순환할 수 있게 한 것이다.

도 3은 다른 방식으로 열교환탱크(30) 내부의 브라인을 히트펌프(40)의 제1열교환기(41)의 냉매와 열교환시키기 위하여 브라인 순환관(31)을 배관한다.

브라인 순환관(31)에는 브라인을 순환시키기 위한 펌프(32)가 구성된다.

히트펌프(40)의 제1열교환기(41)는 코일 형태, 판 형태이다.

히트펌프(40)는 브라인의 열을 열원으로 하여 제2열교환기에서 냉방용 또는 난방용의 냉매를 생산하며, 제2열교환기를 흐르는 냉매의 냉난방 열을 하우스(1) 내부에 공급하여 하우스를 냉방 또는 난방한다.

열교환 탱크(30)와 히트펌프(40)의 열전달 방식은 본 발명에서 도시하고 설명한 방식으로 한정되지 아니하고 다양한 방식이 가능하다.

냉난방기(50)는 히트펌프(40)의 제2열교환기일 수 있다.

냉난방기(50)는 별도의 열교환기(51)를 통해 히트펌프(40)의 제2열교환기(42)를 흐르는 냉매의 열을 회수하는 간접식이 바람직하다.

본 발명은 지하수의 원활한 급수를 위하여 블리딩 지하수를 회수하여 저장하고 블리딩 지하수를 하우스의 재배수로 급수하도록 다음과 같이 구성된다.

지열교환 코일관(13)의 환수측에 연결되어 지하수를 블리딩 지하수로 회수하는 회수관(61), 회수관(61)에 의해 회수되는 블리딩 지하수를 저장하는 블리딩 탱크(60), 블리딩 탱크(60)에 저장된 블리딩 지하수를 하우스(1)의 재배수로 급수하기 위한 급수수단으로 펌프(62) 및 급수관(63)을 포함한다.

본 발명에 의한 스마트 팜용 개방형과 밀폐형 융합 지열 시스템 시공 방법은 다음과 같다.

1. 개방형 지열 지중열교환기 설치.

지중에 심정(11)을 천공하고, 심정(11) 안에 지열교환 코일관(13)과 수중펌프(12)를 설치하여 지하수의 급수와 순환을 준비한다.

2. 밀폐형 지열 지중열교환기 설치.

굴착기로 지반을 굴착하여 공간을 확보하며 대략 1.5m 내외의 깊이로 굴착하여 공간을 확보하고 이 공간은 지열 순환관(21)을 횡방향으로 배관하도록 깊이보다 면적이 넓은 수평형의 공간이다.

상기 공간 안에 지열 순환관(21)을 배관하고 되메우기한다.

3. 열교환 탱크 설치 및 배관.

도 2와 도 3에서 보이는 것처럼 개방형 지열 지중열교환기(10)와 밀폐형 지열 지중열교환기(20)와 열교환탱크(30)를 배관한다. 그리고, 블리딩 탱크(60)와 회수관(61)과 펌프(62) 및 급수관(63)을 설치한다.

4. 히트펌프 설치 및 배관.

열교환탱크(30) 주변에 히트펌프(40)를 설치하고 열교환탱크(30)와 히트펌프(40)를 열교환이 가능하도록 배관한다.

5. 냉난방기 설치 및 배관.

하우스(1) 안에 냉난방기(50)를 설치하고 히트펌프(40)와 배관한다.

도 4는 본 발명에 의한 스마트 팜용 개방형과 밀폐형 융합 지열 시스템의 다른 예를 도시한 것이며, 전술한 것과 반대로 열교환 탱크(30) 내부를 지하수로 채우고 밀폐형 지열 지중열교환기(20)에 의해 순환하는 브라인을 열교환 탱크(30) 내부를 순환하도록 배관하고, 열교환 탱크(30) 내부 지하수의 열을 히트펌프(40)에 공급하도록 구성된다.

따라서, 개방형 지열 지중열교환기(10)의 지열교환 코일관은 급수관(14)과 환수관(15)으로 구분되어 급수관(14)과 환수관(15)이 열교환 탱크(30)의 내부와 각각 연통하도록 연결된다.

열교환 탱크(30) 안에서 지하수와 브라인의 열교환 효율을 높이기 위하여 브라인은 열교환 탱크(30) 안에서 코일관으로 분산되어 열교환 탱크(30)를 흐른 후 다시 지열 순환관(21)으로 복귀하도록 다음과 같이 구성되며, 지열 순환관(21)의 공급측과 연결되는 하나 이상의 하부 챔버(23), 하부 챔버(23)에 연결되는 다수의 코일관(24), 다수의 코일관(24)이 모이고 브라인을 지열 코일관(21)의 복귀측으로 안내하는 하나 이상의 상부 챔버(25)로 구성된다.

열교환 탱크(30) 내부의 열을 히트펌프(40)에 공급하는 방식은 히트펌프(40)의 제1열교환기를 열교환 탱크(30) 내부에 배관하여 지하수와 냉매의 열교환 방식, 열교환 탱크(30) 내부와 히트펌프(40)의 제1열교환기에 걸쳐 별도의 순환관을 부설하여 지하수 또는 다른 열교환매체를 이용하여 열교환하는 방식 등 다양한 방식이 가능하다.

본 실시예에서는 수중 펌프(12)의 손상 방지와 원활한 공급을 위하여 심정(11) 내 지하수의 수위를 감지하는 심정측 수위센서(16), 심정측 수위센서(16)의 감지 값을 근거로 하여 환수관(16)의 개도를 조절하는 밸브(17)를 포함한다.

또한, 열교환 탱크(30)에 열교환을 위한 충분한 양의 물을 저장하도록 열교환 탱크(30)는 내부에 저장되는 지하수의 수위를 감지하는 탱크측 수위센서(33), 탱크측 수위센서(33)의 감지 값을 근거로 하여 물을 보충하는 물보충수단을 포함한다.

상기 물보충수단은 예를 들어 원수 공급처와 연결되는 보충관(34), 보충관(34)의 개도를 조절 및 개폐하는 밸브(35)으로 구성된다. 밸브(35)는 탱크측 수위센서(33)의 감지 값을 근거로 하여 개도를 조절한다.

1 : 하우스, 10 : 개방형 지열 지중열교환기
11 : 심정, 12 : 수중 펌프
13 : 지열교환 코일관, 14 : 급수관
15 : 환수관, 16 : 심정측 수위센서
17,35 : 밸브,
20 : 밀폐형 지열 지중열교환기
21 : 지열 순환관, 22,32 : 펌프
30 : 열교환 탱크, 31 : 브라인 순환관
40 : 히트펌프, 41 : 제1열교환기
42 : 제2열교환기, 50 : 냉난방기
60 : 블리딩탱크,

Claims

지중의 심정에서 지하수를 급수 및 순환시키는 개방형 지열 지중열교환기(10)와;
열교환매체의 순환을 통해 지열을 회수하는 수직 또는 수평의 밀폐형 지열 지중열교환기(20)와;
상기 개방형 지열 지중열교환기와 밀폐형 지열 지중열교환기에 의해 회수한 지열을 저장하는 열교환 탱크(30)와;
상기 열교환 탱크에 브라인을 공급하는 브라인 보충수단(70)과;
상기 열교환 탱크에 저장되는 지열을 열원으로 하여 냉난방 열을 생산하는 히트펌프(40)와;
상기 히트펌프에 의해 생산된 냉난방 열을 하우스에 공급하는 냉난방기(50)와;
상기 개방형 지열 지중열교환기에 구성되는 지열교환 코일관의 환수측에 연결되어 지하수를 블리딩 지하수로 회수하는 회수관, 상기 회수관에 의해 회수되는 블리딩 지하수를 저장하는 블리딩 탱크, 상기 블리딩 탱크에 저장된 블리딩 지하수를 상기 하우스의 재배수로 급수하기 위한 급수수단으로 펌프 및 급수관을 포함하며,
상기 열교환탱크는 상기 개방형 지열 지중열교환기의 지열교환 코일관이 배관되어 지열을 회수하고 내부에 브라인이 저장되면서 상기 브라인을 상기 밀폐형 지열 지중열교환기에 순환시켜 지열을 회수함과 아울러 상기 지열교환 코일관을 따라 순환되는 지하수의 열을 회수하여 혼합 열을 생산하는 한편 상기 브라인 보충수단을 통해 브라인을 공급받아 브라인을 순환시키며,
상기 히트펌프는 제1열교환기가 상기 열교환탱크의 내부에 배관되어 냉매가 상기 열교환탱크의 혼합 열을 공급받아 하우스에 공급하여 냉난방하는 것을 특징으로 하는 스마트 팜용 개방형과 밀폐형 융합 지열 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 히트펌프에 의해 생산되는 냉난방 열을 축열하여 상기 냉난방기에 공급하는 축열조를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 팜용 개방형과 밀폐형 융합 지열 시스템.
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지중의 심정에서 지하수를 급수 및 순환시키는 개방형 지열 지중열교환기(10)와;
열교환매체의 순환을 통해 지열을 회수하는 수직 또는 수평의 밀폐형 지열 지중열교환기(20)와;
상기 개방형 지열 지중열교환기와 밀폐형 지열 지중열교환기에 의해 회수한 지열을 저장하는 열교환 탱크(30)와;
상기 열교환 탱크에 브라인을 공급하는 브라인 보충수단(70)과;
상기 열교환 탱크에 저장되는 지열을 열원으로 하여 냉난방 열을 생산하는 히트펌프(40)와;
상기 히트펌프에 의해 생산된 냉난방 열을 하우스에 공급하는 냉난방기(50)와;
상기 개방형 지열 지중열교환기에 구성되는 지열교환 코일관의 환수측에 연결되어 지하수를 블리딩 지하수로 회수하는 회수관, 상기 회수관에 의해 회수되는 블리딩 지하수를 저장하는 블리딩 탱크, 상기 블리딩 탱크에 저장된 블리딩 지하수를 상기 하우스의 재배수로 급수하기 위한 급수수단으로 펌프 및 급수관을 포함하며,
상기 개방형 지열 지중열교환기의 지열교환 코일관은 급수관과 환수관으로 구분되어 상기 급수관과 환수관이 상기 열교환 탱크의 내부와 연통하도록 각각 연결됨으로써 상기 열교환 탱크 내부를 지하수로 채우는 한편, 심정 내부의 지하수의 수위를 감지하는 심정측 수위센서 및 상기 심정측 수위센서의 감지 값을 근거로 하여 상기 환수관의 개도를 조절하는 밸브를 포함하고,
상기 밀폐형 지열 지중열교환기는 지열 순환관을 상기 열교환 탱크 내부에 배관하여 상기 지열 순환관을 따라 순환되는 브라인의 열을 상기 열교환탱크에 저장된 지하수에 공급하고,
상기 열교환 탱크는 내부에 저장되는 지하수의 수위를 감지하는 탱크측 수위센서와; 상기 탱크측 수위센서의 감지 값을 근거로 하여 물을 보충하는 물보충수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 팜용 개방형과 밀폐형 융합 지열 시스템.
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청구항 1에 의한 스마트 팜용 개방형과 밀폐형 융합 지열 시스템 시공 방법으로,
지중에 심정을 천공하고 상기 심정에 개방형 지열 지중열교환기를 설치하는 제1단계와;
지반을 터파기하고 터파기 공간에 밀폐형 지열 지중열교환기를 설치하는 제2단계와;
지상 또는 지중에 열교환탱크를 설치함과 아울러 상기 열교환탱크에 브라인 보충수단을 연결 설치하고 상기 개방형 지열 지중열교환기와 상기 밀폐형 지열 지중열교환기를 상기 열교환탱크의 내부에 걸쳐 배관하거나 외부에서 내부와 통하도록 배관하고, 블리딩 탱크와 회수관과 펌프 및 급수관을 설치하는 제3단계와;
상기 열교환탱크 주변에 히트펌프를 설치하고 상기 열교환탱크에 저장된 열을 상기 히트펌프에 전달하도록 배관하는 제4단계와;
상기 히트펌프에 의해 생산된 냉난방 열을 하우스 내부에 전달하도록 냉난방기를 설치하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 팜용 개방형과 밀폐형 융합 지열 시스템 시공 방법.
청구항 9에 있어서, 상기 제2단계는 깊이보다 넓이가 큰 터파기 공간을 형성하고 상기 터파기 공간에 관로를 횡방향으로 눕혀 설치한 후 되메우기하여 수평형의 밀폐형 지열 지중열교환기를 설치하는 것을 특징으로 하는 스마트 팜용 개방형과 밀폐형 융합 지열 시스템 시공 방법.