KR102327523B1 - 시수 및 지열을 이용한 그린 에너지 공급 시스템 - Google Patents

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KR102327523B1 KR1020210049390A KR20210049390A KR102327523B1 KR 102327523 B1 KR102327523 B1 KR 102327523B1 KR 1020210049390 A KR1020210049390 A KR 1020210049390A KR 20210049390 A KR20210049390 A KR 20210049390A KR 102327523 B1 KR102327523 B1 KR 102327523B1
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Abstract

본 발명은 정수장으로부터 땅속에 매설된 시수배관을 통해 시수를 공급하고, 공급되는 시수는 급수배관을 통해 용수로 공급하는 시수 공급 시스템에 관한 것으로서 구체적으로는 상기 시수배관 또는 급수배관 상에 설치되는 제1-1 개폐밸브; 상기 시수가 제1-1 개폐밸브를 우회하여 순환하도록 설치되는 제1 우회배관; 상기 제1 우회배관 상에 설치되어 시수와 열교환이 이루어지도록 하는 제1 열교환장치; 및 상기 제1 우회배관 상에 설치되는 제1-2 개폐밸브;를 포함하여 구성됨에 따라, 지열에 의해 가열된 시수를 냉난방 또는 용수로서 사용할 수 있는 시수 및 지열을 이용한 그린 에너지 공급 시스템을 제공하게 된다.

Description

시수 및 지열을 이용한 그린 에너지 공급 시스템{Green Energy system with suppling water and geothermal heat}
본 발명은 지열에 의해 가열된 시수를 용수로 공급하면서 필요에 따라 냉난방용으로 사용한 후 용수로 공급할 수 있도록 한 시수 및 지열을 이용한 그린 에너지 공급 시스템에 관한 것이다.
지구 온난화 등 환경 문제가 대두되면서 환경을 파괴하지 않는 신재생 에너지로서 태양열, 지열, 풍력, 조력 등을 활용하는 그린 에너지 기술이 개발되고 있으며, 그 중에서 지열을 이용하여 저수조 내의 시수를 가열하고 이를 냉난방이나 생활용수로 활용하기 위한 기술이 발명되고 있다.
이에, 대한민국 공개특허 제10-2011-0041394호(2011.04.21. 공개)는 '상수 저수조를 보조 열원으로 활용하는 하이브리드 지열 냉난방 시스템'이 발명되어 있는데, 이는 『지중에 설치되어 지중의 열을 흡수하거나 지중으로 열을 방출하는 열전달 유체를 갖는 지중 열교환기; 상기 열전달 유체를 공급받아 열전달 유체와 열교환을 행하고, 교환된 열에너지를 사용처로 공급하는 히트 펌프; 건축물에 부속되며 지중에 매립되고 건축물로 공급될 상수를 저수하고 있는 상수 저수조; 및 상기 상수 저수조의 내부에 설치되어 저수되어 있는 상수로부터 열을 흡수하거나 방출하는 열전달 유체를 갖는 수중 열교환기를 포함하며, 상기 수중 열교환기는 상기 히트 펌프로 열전달 유체를 공급하여, 상기 지중 열교환기의 부하를 감소시키는 것을 특징』으로 하고 있다.
또한, 대한민국 특허 제1655664호(2016.09.07. 공고)는 '저수조 탱크 및 지열원을 이용한 열원 보상형 지열시스템'이 발명되어 있는데, 이는 『상온의 물을 수용하는 저수조 탱크; 지열을 획득할 수 있는 지중 열교환기; 상기 지중 열교환기와 상기 저수조 탱크 사이에 배치된 상태에서, 상기 저수조 탱크로부터의 상온수와 상기 지중 열교환기로부터의 지열원 간의 열교환을 가능하게 하는 적어도 하나 이상의 판형 열교환기;를 포함』하고 있다.
이와 같은 종래 발명에 의하면 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 도 1에 도시된 바와 같이 시수는 지역 정수장(10)으로부터 땅속에 매설된 시수배관(20)을 통해 저수조(30)로 공급되고, 저수조에 저장된 시수는 급수펌프(50)와 급수배관(40)을 통해 용수로 공급되는데, 이와 같이 시수배관을 통해 공급되는 시수는 이미 지열을 흡수한 상태임에도 불구하고 이를 전혀 활용하지 못하고 있다. 즉, 시수배관은 땅속 1.5m 이상의 깊이에 매설되기 때문에 정수장으로부터 저수조로 시수가 공급되는 과정에서 여름철의 시수는 상온보다 차고 겨울철에 시수는 상온보다 따뜻한 지열 에너지를 흡수하고 있음에도 불구하고 이를 냉난방 또는 용수로 사용하지 못하고 저수조에 저장한 후에야 비로서 지열로 가열하여 사용하고 있다.
둘째, 도 1에 도시된 바와 같이 시수가 저장된 저수조(30)와 지열을 흡수하기 위한 지중 열교환기(60)가 저수소 내부에 설치된 수중 열교환기(70A) 또는 저수조 외부에 설치된 판형 열교환기(70B)를 통해 열교환되도록 구성되어 있다. 즉, 저수조에 저장된 시수가 지중 열교환기를 직접 순환하면서 지열을 흡수하는 것이 아니라, 저수조의 시수와는 다른 액체(보통 냉매와 같은 화합물이 사용됨)가 지중 열교환기(60)를 순환하면서 지열을 흡수하고, 수중 열교환기(70A) 또는 판형 열교환기(70B)를 통해서 시수로 열을 전달하는 시스템으로 이루어져 있다.
따라서 이 경우 지중 열교환기(60)와는 별도로 수중 열교환기(70A) 또는 판형 열교환기(70B)를 구성해야 하기 때문에 설비비용이 많이 발생하게 된다. 더구나 상기 수중 열교환기(70A) 또는 판형 열교환기(70B)를 통해 저수조(30)에 저장된 시수를 간접 가열하기 위해서는 상기 지중 열교환기(60)가 시수에 비해 상당히 높은 지열 에너지를 흡수해야 한다. 따라서 상기 지중 열교환기(60)는 순환 파이프를 땅속에 깊숙히 설치하는 수직 루프형이 채택되고 있다. 이와 같은 수직 루프형 지중 열교환기(60)는 수평 루프형 지중 열교환기보다 많은 설비 비용이 발생할 뿐 아니라, 지반이나 지형 등에 의해 많은 제약을 받고 있다.
세째, 종래에는 저수조의 시수를 지열로 가열하기 위해서 시수를 순환시키기 위한 펌프(31)와 지중 열교환기의 액체를 순환시키기 위한 펌프(61)를 각각 구동해야 하므로 그린 에너지 정책과 모순되는 점(그린 에너지 활용을 위해 주로 화석 연료를 이용하는 전기 에너지를 지속적으로 사용해야 하므로)이 있고, 그 유지관리를 위한 비용도 지속적으로 발생하게 되어 효율성이 매우 낮다.
본 발명은 정수장으로부터 땅속에 매설된 시수배관을 통해 공급되면서 지열에 의해 가열된 시수를 정수장의 공급압력만으로 저층에 공급하되, 시수를 급수배관으로 직접 순환시켜 용수로 사용하는 한편, 개폐밸브의 제어에 의해 시수가 우회배관로 순환하면서 부하측의 냉난방용으로 사용한 후 다시 급수배관으로 순환하도록 한 시수 및 지열을 이용한 그린 에너지 공급 시스템을 제공하려는 것이다.
본 발명은 정수장으로부터 땅속에 매설된 시수배관을 통해 공급되면서 지열에 의해 가열된 시수를 저수조, 급수펌프, 급수배관으로 경유시켜 고층에 공급하도록 하되, 개폐밸브의 제어에 의해 시수가 우회배관을 통해 순환하면서 부하측의 냉난방용으로 사용한 후 다시 저수조로 순환하도록 한 시수 및 지열을 이용한 그린 에너지 공급 시스템을 제공하려는 것이다.
본 발명은 저수조에 저장된 시수를 땅속에 매설된 지열흡수장치로 직접 순환시켜 가열하고 이렇게 가열된 시수를 급수펌프 및 급수배관으로 순환시켜 용수로 사용하는 한편, 가열된 시수가 위회배관을 통해 순환하면서 부하측의 냉난방용으로 사용한 후 다시 급수펌프 및 급수배관으로 순환하도록 한 시수 및 지열을 이용한 그린 에너지 공급 시스템을 제공하려는 것이다.
본 발명은 시수와 지열의 순환을 안정적으로 유지하면서도 화석 연료를 사용하는 전기의 사용을 최소화하고, 시설비용 및 유지비용을 최소화할 수 있도록 한 시수 및 지열을 이용한 그린 에너지 공급 시스템을 제공하려는 것이다.
본 발명은 정수장으로부터 땅속에 매설된 시수배관을 통해 시수를 공급하되, 상기 시수(지열에 의해 가열)를 급수배관으로 직접 공급(정수장에서 시수배관을 통해 시수를 공급하는 압력으로 저층까지 시수 공급 가능)함으로써 용수로 사용하는 한편, 상기 시수를 우회시켜 열교환을 통해 냉난방에 사용한 후 급수배관으로 공급함으로써 용수로 사용할 수 있도록 한다.
본 발명은 정수장으로부터 땅속에 매설된 시수배관을 통해 시수를 공급하되,상기 시수(지열에 의해 가열)를 저수조에 저장한 후 급수펌프를 가동하여 급수배관으로 공급(저층 이상 고층까지)함으로써 용수로 사용하는 한편, 상기 시수를 우회시켜 열교환을 통해 냉난방에 사용한 후 저수조에 공급함으로써 용수로 사용할 수 있도록 한다.
본 발명은 저수조에 저장된 시수를 땅속에 매설된 지열흡수장치로 직접 순환시켜 지열로 가열한 후 급수배관을 통해 용수로 공급하는 한편, 상기 시수를 우회시켜 열교환을 통해 열교환을 통해 냉난방에 사용한 후 용수로 공급할 수 있도록 한다.
본 발명의 시수 및 지열을 이용한 그린 에너지 공급 시스템에 의하면 정수장으로부터 땅속에 매설된 시수배관을 통해 공급되면서 지열에 의해 가열된 시수를 용수로 사용하는 한편 시수의 흐름을 우회시켜 냉난방용으로 사용한 후 용수로 사용하도록 함으로써 지열 에너지를 보다 효율적으로 활용하는 효과가 있다.
본 발명의 시수 및 지열을 이용한 그린 에너지 공급 시스템에 의하면 저수조에 저장된 시수를 땅속에 매설된 지열흡수장치로 직접 순환시켜 가열하고 이렇게 가열된 시수를 냉난방용으로 사용한 후 용수로 사용하도록 함으로써 지열 에너지를 보다 효율적으로 활용하는 효과가 있다.
본 발명의 시수 및 지열을 이용한 그린 에너지 공급 시스템에 의하면 구조 개선을 통해 시설비용 및 유지비용을 최소화함으로써 경제성이 더욱 향상되는 것은 물론이고 그린 에너지 정책에 더욱 부합하는 효과가 있다.
도 1은 종래 시수 및 지열을 이용한 그린 에너지 공급 시스템을 도시한 개략도.
도 2는 본 발명이 적용된 시수 및 지열을 이용한 그린 에너지 공급 시스템을 도시한 개략도.
도 3은 본 발명이 적용된 시수 및 지열을 이용한 그린 에너지 공급 시스템을 도시한 상세 구성도.
도 4 내지 도 8은 본 발명이 적용된 시수 및 지열을 이용한 그린 에너지 공급 시스템을 도시한 요부 발췌 구성도.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 구체적으로 살펴본다.
본 발명의 시수 및 지열을 이용한 그린 에너지 공급 시스템은 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상기 시수배관 또는 급수배관 상에 설치되는 제1-1 개폐밸브(110), 상기 시수가 제1-1 개폐밸브를 우회하여 순환하도록 설치되는 제1 우회배관(120), 상기 제1 우회배관 상에 설치되어 시수와 열교환이 이루어지도록 하는 제1 열교환장치(130) 및 상기 제1 우회배관 상에 설치되는 제1-2 개폐밸브(140)를 포함하여 구성된다.
먼저, 본 발명이 적용되는 시수 공급 시스템을 살펴보면 보통 아파트, 빌딩, 타워, 주택, 수영장 등에 시수를 공급하기 위한 것으로서 정수장(10)으로부터 땅속에 매설된 시수배관(20)을 통해 공급된다. 이렇게 시수배관(20)을 통해 공급되는 시수는 예를 들어 단층 또는 저층(3층 이하)의 경우 급수펌프(50) 없이 급수배관(40)을 통해 용수로 공급이 가능하나, 고층의 경우 저수조(30)와 급수펌프(50)를 구비한 상태에서 급수배관(40)을 통해 용수로 공급이 가능하게 된다.
이때, 상기 시수배관은 땅속 1.5M 이상의 깊이에 매설된 것으로서 시수가 흐르면서 지열을 흡수하여 여름철 상온보다 낮고 겨울철 상온보다 높게 가열된다. 따라서 상기 시수배관을 통해 공급되는 시수는 여름철 냉방을 목적으로 하거나 겨울철 난방을 목적으로 사용할 수 있을 뿐 아니라, 농업, 상업 또는 생활 용수로 사용할 수 있다.
따라서 본 발명은 저층을 목적으로 정수장 → 시수배관 → 급수배관 형태의 시수 공급 시스템이 적용되고, 저층 또는 고층을 목적으로 정수장 → 시수배관 → 저수조 → 급수펌프 → 급수배관 형태의 시수 공급시스템이 적용된다.
상기 제1-1 개폐밸브(110)는 도 4와 같이 저수조(30)를 구성하지 않고 상기 시수배관 또는 급수배관 상에 설치하거나, 도 5와 같이 시수가 저수조(30)에 공급되기 전 시수배관(20) 상에 설치되는 것으로서 개폐에 의해 시수의 흐름을 제어한다. 상기 제1-1 개폐밸브(110)가 열린 상태에서는 시수가 도 4와 같이 급수배관으로 흐르거나 도 5와 같이 저수조(30)로 흐르고(이때, 제1 우회배관(120)에 설치된 제1-2 개폐밸브(140)는 닫힌 상태가 된다.), 상기 제1-1 개폐밸브(110)를 닫은 상태에서는 시수가 제1 우회배관(120)으로 흐르게 된다.(이때, 제1 우회배관(120)에 설치된 제1-2 개폐밸브(140)는 열린 상태가 된다.)
상기 제1 우회배관(120)은 상기 시수가 제1-1 개폐밸브(110)를 우회하여 순환하도록 설치된다. 즉, 도 4와 같이 상기 시수배관(20)으로부터 급수배관(40)으로 순환하는 시수가 후술하는 제1 열교환장치(130)에서 열교환 후 급수배관(40)으로 공급되거나, 도 5와 같이 시수배관(20)으로부터 저수조(30)로 순환하는 시수가 후술하는 제1 열교환장치(130)에서 열교환 후 저수조(30)로 공급되도록 한다.
상기 제1 열교환장치(130)는 상기 제1 우회배관(120) 상에 설치되어 시수와 부하측-1(냉난방 용도 등) 사이에 열교환이 이루어지도록 한다. 상기 제1 열교환장치(130)는 시수가 흡수한 지열을 부하측-1에 전달하는 장치로서 열교환기 또는 히트펌프를 포함한다. 즉, 열교환장치는 시수가 흡수한 지열을 대기(기체) 또는 물로 방출함으로써 상기 열을 흡수한 대기 또는 물을 냉난방에 사용하거나, 시수가 흡수한 지열을 냉매로 방출함으로써 상기 열을 흡수한 냉매를 냉난방에 사용하는 것이다.
상기 제1-2 개폐밸브(140)는 상기 제1 우회배관(120) 상에 설치되는 것으로서, 제1 우회배관으로 순환하는 시수의 흐름을 제어한다. 즉, 상기 제1-2 개폐밸브(140)가 열린 상태에서는 시수가 제1 우회배관(120)으로 흐르고(이때, 시수배관 또는 급수배관에 설치된 제1-1 개폐밸브는 닫힌 상태가 된다.), 상기 제1-2 개폐밸브(140)를 닫은 상태에서는 시수가 급수배관(40) 또는 저수조(30)로 흐르게 된다.(이때, 시수배관에 설치된 제1-1 개폐밸브는 열린 상태가 된다.) 이때, 상기 제1 열교환장치(130)로 시수를 순환시킬 경우 별도의 순환펌프를 구성하지 않고도 정수장에서 시수를 공급하는 압력으로 자연스럽게 순환 가능하게 된다.
한편, 상기 제1-2 개폐밸브(140)는 도면에 도시된 바와 같이 제1 우회배관(120)의 전단측과 후단측에 각각 설치되는 한 조로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제1 우회배관(120) 상에는 제1 열교환장치(130)의 전단 측에 이물질을 제거내기 위한 스트레이너 또는 필터를 장착하거나, 제1 열교환장치(130)의 후단 측에 시수의 역류를 막기 위한 체크밸브를 설치할 수 있다.
본 발명은 실시 예로서 도 5와 같이 상기 시수를 저수조(30)로 공급하고, 저수조(30)에 저장된 시수는 급수펌프(50)를 구동시켜 급수배관(40)을 통해 용수로 공급하는 구성에서 상기 시수배관(20)으로부터 상기 급수펌프(50) 후단측의 급수배관(40)으로 연결되는 제1 직수배관(150) 및 상기 제1 직수배관 상에 설치되는 제1-3 개폐밸브(160)를 포함하여 구성된다. 즉, 상기 제1-3 개폐밸브(160)를 닫은 상태에서는 시수배관(20)을 통해 공급되는 시수가 저수조(30)로 공급되는데, 상기 저수조로 공급되는 시수는 볼탑에 의해 정해진 수위만큼 이루어지는 것이고, 상기 제1-3 개폐밸브(160)를 개방한 상태에서는 시수가 저수조(30) 또는 급수배관(40)으로 공급되는 것이다. 예를 들어 3층 이하 저층의 경우 저수조와 급수펌프를 구성하지 않고도 정수장(10)으로부터 시수배관(20)으로 시수를 공급하는 압력만으로 시수의 원활한 공급이 가능하나, 4층 이상 고층의 경우 저수조와 급수펌프를 구성해야 원활한 공급이 가능하다. 따라서 상기 3층 이하의 저층에 시수를 공급할 때에는 상기 제1-3 개폐밸브(160)를 개방하여 제1 직수배관(150)을 통해 급수밸브(40)로 공급되도록 하고, 상기 3층 이상의 고층에 시수를 공급할 때에는 상기 제1-3 개폐밸브(160)를 닫은 상태에서 급수펌프(50)를 가동하여 저수조(30)에 저장된 시수를 급수배관으로 공급하는 것이다. 이때, 상기 3층 이상의 고층에 시수를 공급할 때에는 상기 제1-3 개폐밸브(160)를 반드시 닫아야 하는 것은 아니고, 선택적으로 개방함으로써 제1 직수배관으로 공급되는 시수를 저수조에 저장된 시수와 함께 공급할 수 있다. 이 경우 급수펌프를 이용하여 시수를 공급하는 압력과 상기 정수장으로부터 시수를 공급하는 본래의 압력이 더해지므로 급수배관을 통한 시수의 공급이 더욱 효율으로 이루어지게 된다. 결국, 상기 구성을 통해 저층의 경우 급수펌프를 가동하지 않을 수 있어서 급수펌프의 가동률을 줄이고, 고층의 경우 급수펌프의 가동 부하를 줄일 수 있으므로 그린 에너지 정책에 더욱 부합할 수 있게 된다.
본 발명의 시수 및 지열을 이용한 그린 에너지 공급 시스템은 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 시수배관(20) 상에 설치되는 제1-4 개폐밸브(170), 상기 제1-4 개폐밸브를 우회하여 시수가 흐르도록 하는 한편, 땅속에 매설된 상태로 시수가 흐르면서 지열에 의해 가열되도록 하는 수평 루프 타입의 제1 지열흡수장치(180) 및 상기 제1 지열흡수장치 상에 설치되는 제1-5 개폐밸브(190)를 포함하여 구성된다.
상기 제1-5 개폐밸브(190)는 제1 지열흡수장치(180)의 전단측과 후단측에 형성할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면 제1-4 개폐밸브(170)를 열고 제1-5 개폐밸브(190)을 닫음으로써 시수가 제1 지열흡수장치(180)를 경유하지 않고 시수배관(20)을 따라 계속 흐르도록 하고, 제1-4 개폐밸브(170)를 닫고 제1-5 개폐밸브(190)을 개방함으로써 시수가 제1 지열흡수장치(180)를 경유하여 순환하도록 한다. 상기 제1 지열흡수장치(180)는 시수가 직접 흐르면서 지열 에너지를 추가 흡수하는 것으로서, 경우에 따라 시수배관(20)보다 높은 지열 에너지를 추가 흡수하기 위해서 지형이나 매설 깊이, 전체 길이 및 넓이를 고려하여 시공할 수 있고, 설치 비용을 고려하여 수평 루프 타입으로 시공할 수 있다. 아울러, 상기 제1 지열흡수장치(180)는 정수장으로부터 시수배관을 통해 시수를 공급하는 수압에 의해 자연스럽게 순환될 수 있기 때문에 별도의 순환펌프를 구비하지 않을 수 있다.
따라서 이와 같은 구성에 의하면 정수장(10)으로부터 시수배관(20)을 따라 흐르면서 지열을 흡수한 시수를 사용 목적에 따라 제1 열교환장치(120) 또는 제1 직수공급배관(160)으로 순환시켜 용수로 사용할 수 있고, 필요에 따라 제1 지열흡수장치(170)로 순환시킴으로써 지열을 추가 흡수할 수 있으며, 펌프 등을 구성하지 않고도 지열을 흡수한 시수를 원활하게 순환시키면서 지열을 활용할 수 있게 된다.
본 발명의 시수 및 지열을 이용한 그린 에너지 공급 시스템은 도 2 및 도 3과 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이 상기 저수조(30)로부터 외부를 경유하여 다시 저수조로 시수가 순환되도록 하는 제2 우회배관(210), 상기 제2 우회배관 상에 설치되고 시수를 강제로 순환시키기 위한 순환펌프(220), 상기 제2 우회배관 상에 설치되는 제2-1 개폐밸브(230), 상기 제2-1 개폐밸브를 우회하여 시수가 흐르도록 하는 한편, 땅속에 매설된 상태로 시수가 흐르면서 지열에 의해 가열되도록 하는 제2 지열흡수장치(240) 및 상기 제2 지열흡수장치 상에 설치되는 제2-2 개폐밸브(250)를 포함하여 구성된다.
먼저, 본 발명이 적용되는 시수 공급 시스템은 아파트와 같은 공동 주택 또는 빌딩, 수영장과 같은 상업 시설에 시수를 공급하기 위한 것으로서, 저수조(30) 및 급수펌프(50)를 구비한 시수 공급 시스템에 적용된다.
상기 제2 우회배관(210)은 상기 저수조(30)로부터 외부를 경유하여 다시 저수조로 시수가 순환되도록 한다. 즉, 상기 제2 우회배관(210)은 저수조에 저장된 시수를 외부로 순환시키기 위한 것이다. 또한, 상기 제2 우회배관(210) 상에는 후술하는 순환펌프(220)의 전단측, 제2 지열흡수장치(240)의 전단측 또는 제2 열교환장치(260)의 전단측에 이물질을 제거내기 위한 스트레이너 또는 필터를 장착하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 제2 우회배관(210)은 상기 저수조(30)로 연결되는 전단측과 후단측에 별도의 개폐밸브를 형성함으로써, 시수가 제2 우회배관(210)으로 흐르는 것으로 원천 차단할 수 있다.
상기 순환펌프(220)는 상기 제2 우회배관(210) 상에 설치되고 시수를 강제로 순환시킨다. 상기 순환펌프(220)를 구동시키기 위한 실시 예로서 태양 발전장치 또는 전원저장장치(221)를 구성한다. 즉, 본 발명의 순환펌프(220)는 상용 전원을 사용하여 구동할 수 있지만, 상용 전기를 사용하지 않고 태양 발전장치(221)에 의해 얻어지 전기를 이용하여 순환펌프(220)를 구동시키거나, 예를 들어 도시가스(LNG)로 급탕할 때 부수적으로 발생하는 전기를 전원저장장치(221)에 저장함으로써 순환펌프(220)를 구동시키는 전원으로 사용할 수 있다.
상기 2-1 개폐밸브(230)는 상기 제2 우회배관(210) 상에 설치되는 것으로서, 개폐에 의해 시수의 흐름을 제어한다. 즉, 상기 제2-1 개폐밸브(230)가 열린 상태에서는 시수가 제2 우회배관(220)으로 흐르고(이때, 제2 지열흡수장치(240)에 설치된 제2-2 개폐밸브(250)는 닫힌 상태가 된다.), 상기 제2-1 개폐밸브(230)를 닫은 상태에서는 시수가 제2 지열흡수장치(240)로 흐르게 된다.(이때, 제2 지열흡수장치(240)에 설치된 제2-2 개폐밸브(250)는 열린 상태가 된다.)
상기 제2 지열흡수장치(240)는 상기 제2-1 개폐밸브(230)를 우회하여 시수가 흐르도록 하는 한편, 땅속에 매설된 상태로 시수가 흐르면서 지열에 의해 가열되도록 한다. 상기 제2 지열흡수장치(240)는 시수가 직접 흐르면서 지열 에너지를 흡수하도록 형성된 것으로서, 지형이나 매설 깊이, 전체 길이 및 넓이를 고려하여 시공할 수 있고, 설치 비용을 고려하여 수평 루프 타입으로 시공할 수 있다.
상기 제2-2 개폐밸브(250)는 상기 제2 지열흡수장치(240) 상에 설치되는 것으로서, 제2 지열흡수장치의 전단측과 후단측에 형성할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 제2 지열흡수장치 후단 또는 상기 제2 지열흡수장치 후단측의 제2 우회배관 상에 설치되는 제2-3 개폐밸브(261), 상기 시수가 제2-3 개폐밸브를 우회하여 순환하도록 설치되는 제2-1 우회배관(262), 상기 제2-1 우회배관 상에 설치되어 시수와 열교환이 이루어지도록 하는 제2 열교환장치(263) 및 상기 제2-1 우회배관 상에 설치되는 제2-4 개폐밸브(264)를 포함하여 구성된다. 이와 같은 구성은 앞서 설명한 시수배관(20)과 저수조(30) 사이에 설치되는 제1-1 개폐밸브(110), 제1 우회배관(120), 제1 열교환장치(130) 및 제1-2 개폐밸브(140)와 같은 작용이 이루어지는 것으로서, 다만 상기 제2 지열흡수장치(240)에 의해 추가 가열된 시수를 다시 저수조로 순환시키기 전에 열교환을 통해 부하측-2에서 냉난방 등의 목적으로 사용할 수 있게 된다. 제2 지열흡수장치가 수평 루프 타입으로 설치되면 지표층의 낮은 온도차로서 지열을 흡수하기 때문에 종래 냉매순환방식(판형 열교환기)이 아닌 시수를 직접 순환시키는 방식으로 지열을 흡수하고 이를 이용하여 열교환하도록 하는 것이다.
한편, 상기 제2-4 개폐밸브(264)는 도면에 도시된 바와 같이 제2-1 우회배관(262)의 전단측과 후단측에 각각 설치되는 한 조로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제2-1 우회배관(262) 상에는 제2 열교환장치(263)의 전단 측에 이물질을 제거내기 위한 스트레이너 또는 필터를 장착하거나, 제2 열교환장치(263)의 후단 측에 시수의 역류를 막기 위한 체크밸브를 설치할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 급수펌프(50)의 전단측 또는 후단측 급수배관(40) 상에 설치되는 제3-1 개폐밸브(310), 상기 제3-1 개폐밸브를 우회하여 시수가 흐르도록 설치되는 제3 우회배관(320), 상기 제3 우회배관 상에 설치되어 시수와 용수 사이에 열교환이 이루어지도록 하는 제3 열교환장치(330) 및 상기 제3 우회배관 상에 설치되는 제3-2 개폐밸브(340)를 포함하여 구성된다. 이와 같은 구성은 앞서 설명한 시수배관(20)과 저수조(30) 사이에 설치되는 제1-1 개폐밸브(110), 제1 우회배관(120), 제1 열교환장치(130) 및 제1-2 개폐밸브(140)와 같은 작용이 이루어지는 것으로서, 다만 저수조(30)에 저장된 시수가 급수배관(40)을 통해 용수로 공급되지 전에 열교환을 통해 부하측-3에서 냉난방 등의 목적으로 사용할 수 있게 된다. 이와 같은 구성에 의하면 별도의 순환펌프를 구성하지 않고, 상기 급수펌프(50)의 구동에 의해 제3 열교환장치(330)로 시수를 원활하게 순환시킬 수 있다.
한편, 상기 제3-2 개폐밸브(340)는 도면에 도시된 바와 같이 제3 우회배관(320)의 전단측과 후단측에 각각 설치되는 한 조로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제3 우회배관(320) 상에는 제3 열교환장치(330)의 전단 측에 이물질을 제거내기 위한 스트레이너 또는 필터를 장착하거나, 제3 열교환장치(330)의 후단 측에 시수의 역류를 막기 위한 체크밸브를 설치할 수 있다.
따라서 이와 같은 구성에 의하면 저수조에 저장된 시수를 직접 제2 지열흡수장치로 순환시켜 지열에 의해 가열되도록 하면서 냉난방 또는 용수로 사용함으로써 지열 에너지를 보다 효율적으로 활용할 수 있을 뿐 아니라, 구조의 개선을 통해 시설비용 및 유지비용을 최소화함으로써 경제성이 더욱 향상되고 그린 에너지 정책에 더욱 부합할 수 있게 된다.
10: 정수장 20: 시수배관
30: 저수조 40: 급수배관
50: 급수펌프
110: 제1-1 개폐밸브 120: 제1 우회배관
130: 제1 열교환장치 140: 제1-2 개폐밸브
150: 제1 직수공급배관 160: 제1-3 개폐밸브
170: 제1-4 개폐밸브 180: 제1 지열흡수장치
190: 제1-5 개폐밸브
210: 제2 우회배관 220: 순환펌프
221: 태양 발전장치 또는 전원저장장치
230: 제2-1 개폐밸브 240: 제2 지열흡수장치
250: 제2-2 개폐밸브 261: 제2-3 개폐밸브
262: 제2-1 우회배관 263: 제2 열교환장치
264: 제2-4 개폐밸브
310: 제3-1 개폐밸브 320: 제3 우회배관
330: 제3 열교환장치 340: 제3-2 개폐밸브

Claims (8)

  1. 정수장으로부터 땅속에 매설된 시수배관을 통해 시수를 공급하고, 공급되는 시수는 정수장에서 공급하는 압력으로 급수배관을 통해 용수로 공급하는 저층 시수 공급 시수템에 있어서,
    상기 시수배관 또는 급수배관 상에 설치되는 제1-1 개폐밸브;
    상기 시수가 제1-1 개폐밸브를 우회하여 순환하도록 설치되는 제1 우회배관;
    상기 제1 우회배관 상에 설치하되, 상기 정수장으로부터 공급하는 압력에 의해 시수가 순환하면서 열교환이 이루어지도록 하는 제1 열교환장치; 및
    상기 제1 우회배관 상에 설치되는 제1-2 개폐밸브;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 시수 및 지열을 이용한 그린 에너지 공급 시스템.
  2. 정수장으로부터 땅속에 매설된 시수배관을 통해 시수를 저수조에 공급하고, 저수조에 저장된 시수는 급수펌프를 구동시켜 급수배관을 통해 용수로 공급하는 저층 또는 고층 시수 공급 시수템에 있어서,
    상기 시수가 저수조에 공급되기 전 시수배관 상에 설치되는 제1-1 개폐밸브;
    상기 시수가 제1-1 개폐밸브를 우회하여 순환하도록 설치되는 제1 우회배관;
    상기 제1 우회배관 상에 설치하되, 상기 정수장으로부터 공급하는 압력에 의해 시수가 순환하면서 열교환이 이루어지도록 하는 제1 열교환장치; 및
    상기 제1 우회배관 상에 설치되는 제1-2 개폐밸브;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 시수 및 지열을 이용한 그린 에너지 공급 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 시수배관으로부터 상기 급수펌프 후단측의 급수배관으로 연결되는 제1 직수배관; 및
    상기 제1 직수배관 상에 설치되는 제1-3 개폐밸브;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 시수 및 지열을 이용한 그린 에너지 공급 시스템.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 시수배관 상의 제1 우회배관 전단측에 설치되는 제1-4 개폐밸브;
    상기 제1-4 개폐밸브를 우회하여 시수가 흐르도록 하는 한편, 땅속에 매설된 상태로 시수가 흐르면서 지열에 의해 가열되도록 하는 제1 지열흡수장치; 및
    상기 제1 지열흡수장치 상에 설치되는 제1-5 개폐밸브;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 시수 및 지열을 이용한 그린 에너지 공급 시스템.
  5. 정수장으로부터 땅속에 매설된 시수배관을 통해 저수조로 시수를 공급하고, 저수조에 저장된 시수는 급수펌프를 구동시켜 급수배관을 통해 용수로 공급하는 저층 또는 고층 시수 공급 시수템에 있어서,
    상기 저수조로부터 외부를 경유하여 다시 저수조로 시수가 순환되도록 하는 제2 우회배관;
    상기 제2 우회배관 상에 설치되고 시수를 강제로 순환시키기 위한 순환펌프;
    상기 제2 우회배관 상에 설치되는 제2-1 개폐밸브;
    상기 제2-1 개폐밸브를 우회하여 시수가 흐르도록 하는 한편, 땅속에 매설된 상태로 시수가 흐르면서 지열에 의해 가열되도록 하는 제2 지열흡수장치; 및
    상기 제2 지열흡수장치 상에 설치되는 제2-2 개폐밸브;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 시수 및 지열을 이용한 그린 에너지 공급 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 제2 지열흡수장치 후단측 또는 상기 제2 지열흡수장치 후단측의 제2 우회배관 상에 설치되는 제2-3 개폐밸브;
    상기 시수가 제2-3 개폐밸브를 우회하여 순환하도록 설치되는 제2-1 우회배관;
    상기 제2-1 우회배관 상에 설치되어 시수와 열교환이 이루어지도록 하는 제2 열교환장치; 및
    상기 제2-1 우회배관 상에 설치되는 제2-4 개폐밸브;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 시수 및 지열을 이용한 그린 에너지 공급 시스템.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 급수펌프의 전단측 또는 후단측 급수배관 상에 설치되는 제3-1 개폐밸브;
    상기 제3-1 개폐밸브를 우회하여 시수가 흐르도록 설치되는 제3 우회배관;
    상기 제3 우회배관 상에 설치되어 시수와 용수 사이에 열교환이 이루어지도록 하는 제3 열교환장치; 및
    상기 제3 우회배관 상에 설치되는 제3-2 개폐밸브;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 시수 및 지열을 이용한 그린 에너지 공급 시스템.
  8. 청구항 5에 있어서, 상기 순환펌프에 전원을 공급하기 위한 태양발전장치; 또는 전원저장장치;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 시수 및 지열을 이용한 그린 에너지 공급 시스템.
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