KR102210350B1 - 지중열교환기의 지열공 위치 확인 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지중열교환기의 지열공 위치 확인 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 지열공이 매설된 지하에 매설되며, 위치 신호를 송출하는 마이크로칩과, 마이크로칩이 내부에 수용된 보호 케이스를 구비한 표식기 및 표식기의 마이크로칩에서 송출하는 위치 신호를 수신하는 리더기를 포함하는 지중열교환기의 지열공 위치 확인 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 휴대용 검색장치인 리더기를 통해 지열공의 위치를 바로 확인할 수 있고, 검색된 지열공의 굴착깊이와 시설제원 및 매설깊이 등을 정확하게 파악하여 시설보수 및 유지관리 등을 편리하고 경제적으로 시행할 수 있다.

Description

지중열교환기의 지열공 위치 확인 시스템{Location detection device of geothermal hole for ground heat exchanger}

본 발명은 지열공 위치 확인 시스템에 관한 것으로, 특히 지하에 형성된 지열공의 위치를 비굴착 방식으로 지상에서 확인할 수 있는 지중열교환기의 지열공 위치 확인 시스템에 관한 것이다.

신재생 에너지 중 지중열교환기는 지열공 내부에 열교환 코일관을 삽입한 후 지열공 내부에 시멘트 등의 그라우팅을 주입하여 매설하는 수직밀폐형과, 일반 지하수 우물과 같이 지열공을 개발한 후에 수중모터펌프를 이용하여 지하수를 순환시켜 열교환하는 개방형으로 구분되어 설치된다.

도 1은 일반적인 지중열교환기 시스템을 나타낸 개념도이다. 도 1을 참조하면, 지하에 수직으로 굴착된 지열공(10)의 내부로 열매체가 순환되는 순환 배관(20)인 공급관(21)과 환수관(22)이 마련되고, 공급관(21)에는 열매체를 펌핑하는 순환 펌프(30)와 순환 배관(20)을 통해 순환되는 열매체를 열교환하는 히트펌프(40)가 지상에 마련된다.

여기서, 종래의 수직밀폐형은 시설을 마치게 되면, 상부를 지표면 또는 건축물의 바닥면과 동일하게 매설한 이후에 마감처리를 하기 때문에 시설이 완료된 후에는 지열공의 위치를 확인하기는 현실적으로 불가능한 문제가 있다.

그리고, 근래에 개발된 단일 순환펌프형 개방형의 경우에는 지열공의 내부에 수중순환펌프가 설치가 되지 않기에 주차장이나 건축물의 바닥면에 지열공이 위치하게 되거나 조경 부위에 위치하게 될 경우, 바닥면과 동일한 마감이나 복토를 진행하게 되면 시설이 완료된 후에는 지열공의 위치를 확인하기 어려워지기 때문에 사후관리가 불가능한 문제가 있다.

한국 공개특허공보 제10-2014-0132118호(2014년 11월 17일 공개)

상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 과제는, 수직밀폐형 지열공 또는 단일 순환펌프형 개방형 지열공의 경우에, 지열공 상부가 은폐 및 마감되어 있을 지라도 사후관리와 점검을 위해 정확한 지열공의 위치와 제원을 확인할 수 있도록 함으로써, 지열시스템의 전반적인 유지관리와 보전을 효과적으로 실행할 수 있는 지중열교환기의 지열공 위치 확인 시스템을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 달성하기 위해 안출된 본 발명은, 지중열교환기의 지열공 위치 확인 시스템으로서, 지열공이 매설된 지하에 매설되며, 위치 신호를 송출하는 마이크로칩과, 상기 마이크로칩이 내부에 수용된 보호 케이스를 구비한 표식기 및 상기 표식기의 마이크로칩에서 송출하는 위치 신호를 수신하는 리더기를 포함한다.

상기 마이크로칩은, 지하에 매설된 상기 지열공의 시설 제원 데이터와 지하에 매설된 상기 표식기의 위치 좌표값이 저장된 저장 모듈 및 상기 저장 모듈에 저장된 상기 지열공의 시설 제원 데이터 신호와 상기 표식기의 위치 좌표값 신호를 송출하는 송출 모듈을 포함한다.

상기 표식기의 보호 케이스 외측에는 클램프가 구비되어, 상기 표식기가 상기 클램프에 의해 상기 지열공의 내부를 순환하는 순환 배관의 외경에 고정설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 표식기는, 상기 지열공의 내측에 압입설치된 강관의 개방된 상부를 개폐하는 덮개의 일측에 고정설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 강관은, 내부로 열매체가 유입되는 유입구가 일측에 형성되고, 상기 덮개가 상측에 구비된 상부측 강관 및 상기 유입구를 통해 내부로 유입되는 열매체가 외부로 유출되는 유출구가 일측에 형성된 하부측 강관을 포함하며, 상기 상부측 강관과 상기 하부측 강관은 서로 플랜지 접합되어 볼트에 의해 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 표식기는, 상기 보호 케이스의 외측면에 구비되어 보호 케이스를 지지하는 복수의 고정 다리와, 상기 보호 케이스의 일측면에 일단이 연결되고 타단은 상기 지열공의 내부를 순환하는 순환 배관의 외경에 연결된 와이어를 포함하며, 상기 표식기는 지표면과 상기 순환 배관 사이에 매설된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 수직밀폐형 또는 단일 순환펌프형 개방형 지열공의 경우, 기존에는 시설 이후 복토나 바닥 아스팔트 또는 콘크리트 포장 마감을 통해 시설이 은폐되어져 지열공의 위치를 전혀 확인할 수 없어서 누출사고가 발생하거나 시설보수가 필요할 때 어려움이 있었으나, 본 발명의 지열공 위치 확인 시스템을 적용하게 되면, 휴대용 검색장치를 통해 지열공의 위치를 바로 확인할 수 있고, 검색된 지열공의 굴착깊이와 시설제원 및 매설깊이 등을 정확하게 파악하여 시설보수 및 유지관리 등을 편리하고 경제적으로 시행할 수 있는 효과가 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 일반적인 지중열교환기 시스템을 나타낸 개념도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지중열교환기의 밀폐형 지열공 위치 확인 시스템을 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지중열교환기의 지열공 위치 확인 시스템에서 표식기를 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지중열교환기의 지열공 위치 확인 시스템에서 마이크로칩의 세부구성을 나타낸 블록도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지중열교환기의 개방형 지열공 위치 확인 시스템을 나타낸 단면도 및 부분 확대도,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지중열교환기의 지열공 위치 확인 시스템을 나타낸 단면도,
도 7은 상기 도 6의 사시도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 지중열교환기의 지열공 위치 확인 시스템의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지중열교환기의 밀폐형 지열공 위치 확인 시스템을 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지중열교환기의 지열공 위치 확인 시스템에서 표식기를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지중열교환기의 지열공 위치 확인 시스템에서 마이크로칩의 세부구성을 나타낸 블록도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지중열교환기의 지열공 위치 확인 시스템은, 표식기(100) 및 리더기(200)를 포함하는 구성요소로 이루어지며, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

표식기(100)는 지열공(10)이 매설된 지하에 매설되어 지열공(10)이 매설된 위치를 리더기(200)를 통해 알 수 있도록 지상의 리더기(200)로 지열공(10)의 위치 신호를 송출하는 역할을 한다.

여기서, 표식기(100)는 마이크로칩(110)과 보호 케이스(120)로 구성된다.

마이크로칩(110)은 저장 모듈(111) 및 송출 모듈(112)을 구비한다. 저장 모듈(111)은 지하에 매설된 지열공(10)의 시설 제원 데이터와 지하에 매설된 표식기(100)의 위치 좌표값이 저장된다.

여기서, 지열공(10)의 시설 제원 데이터는 지열공(10)의 굴착깊이, 설치 제원 및 매설깊이 등을 의미한다. 그리고 저장 모듈(111)은 지열공(10)의 위치 즉, 지하에 매설된 표식기(100)의 위치 좌표값이 저장된다.

송출 모듈(112)은 저장 모듈(111)에 기 저장된 지열공(10)의 시설 제원 데이터 신호와 표식기(100)의 위치 좌표값 신호를 지상에 위치한 리더기(200)에 무선으로 송출하는 역할을 한다.

보호 케이스(120)는 마이크로칩(110)을 내부에 수용하여 마이크로칩(110)이 외부 환경에 의해 손상되거나 파손되지 않게 마이크로칩(110)을 보호하는 역할을 한다.

이때, 보호 케이스(120) 내부의 기밀성을 높이는 동시에 보호 케이스(120) 내부로 수분이 침투하여 마이크로칩(110)이 수분으로 인해 부식되는 것을 방지하기 위해 보호 케이스(120)의 내부로 수분이 침투하지 못하도록 겔(gel) 타입의 방수제(120a)가 보호 케이스(120) 내부에 충진되는 것이 바람직하다.

그리고, 보호 케이스(120)는 외력이 가해져도 변형이 적으며, 녹이 슬지 않는 알루미늄 등과 같은 금속재 또는 강화 플라스틱 등과 같은 합성수지재의 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

즉, 통상적으로 마이크로칩(110)이 적어도 약 50년 이상 지하에 매설된 상태로 시설이 운용되기 때문에 방수기능과 더불어 내구성이 우수한 보호 케이스(120)가 마련되어야 한다.

여기서, 보호 케이스(120)는 마이크로칩(110)을 내장할 수 있는 충분한 체적을 갖추며, 내부식성 재질로 이루어 진다.

리더기(200)는 표식기(100)의 마이크로칩(110)에서 송출하는 지열공(10)의 위치 신호와 지열공(10)의 시설 제원 데이터를 지상에서 무선으로 수신하는 역할을 한다.

이때, 리더기(200)는 지하에 매설된 표식기(100)를 검색하여 그 위치를 확인하고, 그에 대한 정보를 리딩하여 이를 서버(미도시)나 기타 단말기(미도시)에 전송할 수 있으면서 사용자의 휴대가 간편한 소형의 크기로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 도 2에서와 같이, 지하에 매설되는 표식기(100)는, 지열공(10)의 상측, 즉 지표면과 지열공(10) 사이에 매설(B)될 수 있고, 지열공(10) 내부에 매설(C)되거나, 열매체가 순환되는 공급관(21) 또는 환수관(22) 등에 고정설치(A)될 수 있다.

일례로, 표식기(100)의 보호 케이스(120) 외측에는 클램프(121)가 더 구비될 수 있다. 즉, 이러한 클램프(121)에 의해 표식기(100)가 지열공(10)의 내부를 순환하는 공급관(21) 또는 환수관(22)과 같은 순환 배관(20)의 외경에 고정설치되는 것이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지중열교환기의 개방형 지열공 위치 확인 시스템을 나타낸 단면도 및 부분 확대도이다.

도 5를 참조하면, 개방형 지열공(10)의 내측에 강관(300)이 압입설치된 상태에서 강관(300)의 개방된 상부를 개폐하는 덮개(311)가 구비된다. 이 덮개(311)의 일측에 표식기(100)가 고정설치될 수 있다.

즉, 강관(300)의 덮개(311)에 설치된 표식기(100)의 마이크로칩(110)에서 송출하는 지열공(10)의 위치 신호와 지열공(10)의 시설 제원 데이터가 지상의 리더기(200)에 무선으로 수신되는 것이다.

도 5에서와 같이, 강관(300)은 상부측 강관(310)과 하부측 강관(320)으로 서로 분리결합된다. 부연하면, 상부측 강관(310)과 하부측 강관(320)은 서로 플랜지 접합되어 볼트(B)에 의해 결합된다.

여기서, 상부측 강관(310)에는, 강관(300) 내부로 열매체가 유입되는 유입구(312)가 일측에 형성된다. 이 유입구(312)를 공급관(21)이 관통한 상태로 설치된다. 그리고, 강관(310)의 개방된 상측에는 강관(300) 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지하는 덮개(311)가 구비된다.

그리고, 하부측 강관(320)에는, 상부측 강관(310)의 유입구(312)를 통해 강관(300) 내부로 유입되는 열매체가 외부로 유출되는 유출구(321)가 일측에 형성된다. 이 유출구(321)에 환수관(22)이 결합된다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지중열교환기의 지열공 위치 확인 시스템을 나타낸 단면도이고, 도 7은 상기 도 6의 사시도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 표식기(100)는 지표면의 마감재 및 지상의 구조물 등에 의해 리더기(200)에 감지되는 마이크로칩(110)의 신호가 약해지는 것을 방지하는 동시에 센싱 효율을 높이기 위해 지표면과 지열공(10)의 내부를 순환하는 순환 배관 사이에 매설되는 것이 바람직하고, 표식기(100)와 순환 배관 사이에 소정의 보호 필름(F)이 매설될 수 있다.

그리고, 표식기(100) 보호 케이스(120)의 일측면에 일단이 연결되고 타단은 지열공(10)의 내부로 열매체가 순환되는 공급관(21) 또는 환수관(22)과 같은 순환 배관(20)의 외경에 연결되는 길이 조절이 가능한 와이어(140)가 구비된다.

이때, 보호 케이스(120)의 일측면에는 와이어(140)의 일단이 결합되는 연결 고리(123)가 설치될 수 있고, 순환 배관의 외경에는 와이어(140)의 타단이 결합되는 고정 밴드(130)가 설치될 수 있다.

그리고, 표식기(100)가 복토된 상태에서 표식기(100)가 흔들려 표식기(100)의 매설 위치가 변경되는 것을 방지하기 위해 표식기(100) 보호 케이스(120)의 하면에는 보호 케이스(120)를 지지하는 복수의 고정 다리(122)가 구비되는 것이 바람직하다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

100: 표식기 110: 마이크로칩
111: 저장 모듈 112: 송출 모듈
120: 보호 케이스 121: 클램프
122: 고정 다리 123: 연결 고리
130: 고정 밴드 140: 와이어
200: 리더기 300: 강관
310: 상부측 강관 311: 덮개
312: 유입구 320: 하부측 강관
321: 유출구

Claims (6)

1. 지열공(10)이 매설된 지하에 매설되며, 위치 신호를 송출하는 마이크로칩(110)과, 상기 마이크로칩(110)이 내부에 수용된 보호 케이스(120)와, 상기 보호 케이스(120)의 내부에 충진된 겔(gel) 타입의 방수제(120a)를 구비한 표식기(100); 및
   상기 표식기(100)의 마이크로칩(110)에서 송출하는 위치 신호를 수신하는 리더기(200); 를 포함하며,
   상기 마이크로칩(110)은,
   지하에 매설된 상기 지열공(10)의 시설 제원 데이터와 지하에 매설된 상기 표식기(100)의 위치 좌표값이 저장된 저장 모듈(111); 및
   상기 저장 모듈(111)에 저장된 상기 지열공(10)의 시설 제원 데이터 신호와 상기 표식기(100)의 위치 좌표값 신호를 송출하는 송출 모듈(112); 을 포함하며,
   상기 표식기(100)는,
   상기 보호 케이스(120)의 하면에 구비되어 보호 케이스(120)를 지지하는 복수의 고정 다리(122)와, 보호 케이스(120)의 일측면에 설치된 연결 고리(123)와, 상기 지열공(10)의 내부를 순환하는 순환 배관의 외경에 설치된 고정 밴드(130)와, 상기 연결 고리(123)에 일단이 결합되고 상기 고정 밴드(130)에 타단이 결합되는 와이어(140)를 포함하며,
   상기 표식기(100)는 지표면과 상기 순환 배관 사이에 매설되며, 표식기(100)와 순환 배관 사이에는 보호 필름(F)이 매설되는 것을 특징으로 하는 지중열교환기의 지열공 위치 확인 시스템.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 표식기(100)의 보호 케이스(120) 외측에는 클램프(121)가 더 구비되어, 상기 표식기(100)가 상기 클램프(121)에 의해 상기 지열공(10)의 내부를 순환하는 순환 배관의 외경에 고정설치되는 것을 특징으로 하는 지중열교환기의 지열공 위치 확인 시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 표식기(100)는,
   상기 지열공(10)의 내측에 압입설치된 강관(300)의 개방된 상부를 개폐하는 덮개(311)의 일측에 고정설치되는 것을 특징으로 하는 지중열교환기의 지열공 위치 확인 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 강관(300)은,
   내부로 열매체가 유입되는 유입구(312)가 일측에 형성되고, 상기 덮개(311)가 상측에 구비된 상부측 강관(310); 및
   상기 유입구(312)를 통해 내부로 유입되는 열매체가 외부로 유출되는 유출구(321)가 일측에 형성된 하부측 강관(320); 을 포함하며,
   상기 상부측 강관(310)과 상기 하부측 강관(320)은 서로 플랜지 접합되어 볼트(B)에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 지중열교환기의 지열공 위치 확인 시스템.
6. 삭제

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