KR102421166B1 - 지열교환관의 유밴드부를 보호하는 수직밀폐형 지열 지중열교환 장치와 이에 포함되는 지열교환관 유밴드부 보호용 가이드 하중밴드 및 이의 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지열교환관의 유밴드부를 보호하는 수직밀폐형 지열 지중열교환 장치와 이에 포함되는 지열교환관 유밴드부 보호용 가이드 하중밴드 및 이의 시공 방법에 관한 것으로, 지열공 안에 지열교환관을 삽입할 때 유밴드부가 지열공과의 마찰로 인해 손상되고 부력으로 인해 부상하는 것을 막기 위한 지열교환관의 유밴드부를 보호하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 지열교환관의 유밴드부를 보호하는 수직밀폐형 지열 지중열교환 장치는, 지중에 천공 형성되는 지열공(10)과; 공급측(21)과 환수측(22)으로 구성되며, 상기 지열공의 내부에 설치되어 열매체를 공급과 환수시키는 지열교환관(20)과; 상기 지열교환관의 공급측과 환수측의 하단부에 일체 또는 조립 형성되며 열매체의 순환방향을 전환시키는 유밴드부(30)와; 상기 지열교환관과 상기 유밴드부 중 일측 이상에 고정되어 상기 유밴드부를 보호하는 가이드 하중밴드(40)를 포함하고, 상기 가이드 하중밴드는 상기 지열교환관에 결합되는 몸체, 상기 몸체에 형성되어 공급측과 환수측을 연결하는 유밴드부를 보호하는 보호수단을 포함한다. 상기 보호수단은 유밴드부 보호턱, 유밴드부의 수용홀, 상기 유밴드부의 상부와 하부 중 일측 이상에 형성되는 쿠션봉, 상기 유밴드부의 좌우 양쪽을 감싸는 유밴드 보호정렬부 중 하나 이상이다.

Description

지열교환관의 유밴드부를 보호하는 수직밀폐형 지열 지중열교환 장치와 이에 포함되는 지열교환관 유밴드부 보호용 가이드 하중밴드 및 이의 시공 방법{Vertical sealed geothermal ground heat exchanger that protects the u band part of the geothermal exchanger and u band part protecting guide weight band and method for constructing this Vertical sealed geothermal ground heat exchanger}

본 발명은 수직밀폐형 지열 지중열교환 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지열공 안에 지열교환관을 삽입할 때 유밴드부가 지열공과의 마찰로 인해 손상되고 부력으로 인해 부상하는 것을 막기 위한 지열교환관의 유밴드부를 보호하는 수직밀폐형 지열 지중열교환 장치와 이에 포함되는 지열교환관 유밴드부 보호용 가이드 하중밴드 및 이의 시공 방법에 관한 것이다.

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

지열이란 지하수를 굴착하여 양수되는 지하수가 갖고 있는 고유열과 지중의 열을 통칭하는 것이다.

일반적으로 지표하부를 100미터이상 500미터 내외의 깊은 깊이로 굴착한 후 이곳에 열교환을 위한 파이프를 묻거나 일반 지하수를 사용하여 지하수 심정시설과 동일하게 지하수 심정펌프와 양수파이프를 설치하여 지하수를 양수한 후 지하수가 갖고 있는 열을 히트펌프를 사용하여 열을 이용한 후 열교환 된 지하수를 환수관을 이용하여 다시금 지하수 심정 내부에 환수시키는 열교환 시스템을 이용하여 지열을 사용하고 있다.

지중 온도는 사계절 변함없이 17℃ 내지 18℃의 온도를 연중 유지하여 이 온도를 갖고 있는 지하수를 양수하여 히트펌프를 사용하여 열을 이용하게 되는 경우 지하수 심정 펌프의 양수량이 시간당 1000리터에 이르고 온도차가 4℃인 경우 시간당 4000킬로칼로리에 이르는 열량 확보가 가능하고 이렇게 열교환되어 상승되거나 혹 낮아진 지하수의 온도는 환수관을 통해 지하수 굴착공 내부로 유입되어 지중의 열에 의해 다시금 열교환되어 지하수의 온도는 낮아지거나 혹 다시금 높아진 상태를 온도변화 되면서 이러한 사이클이 지속적으로 사용 가능한 상태를 유지할 수 있게 된다. 이러한 원리를 이용한 시설이 지열 열교환 장치이다.

지열 열교환 장치는 개방형과 밀폐형으로 구분되며, 본 발명은 수직밀폐형 지열시스템에 대해 설명한다.

수직밀폐형 지중 열교환기 장치로 구성된 지열시스템은 U밴드 지열코일관을 지열굴착공에 삽입 설치하여 구성된 U밴드 수직밀폐형이 있으며 외부순환관을 지열굴착공 내부에 먼저 삽입한 후 그 내부에 내부순환관을 삽입하여 구성한 이중관 튜브형, 그리고 기초 파일 내부에 지열코일관을 설치한 에너지 파일형이 대표적 형식으로 개발되어 운용 중에 있다.

지하수의 양수와 환수를 위한 지열교환관은 급수관과 환수관이 유밴드와 결합되어 열매체를 순환시키도록 구성되며 다음과 같은 문제점을 갖고 있다.

지열교환관은 유밴드부가 지열공의 공저에 배치되도록 설치되며, 즉, 유밴드부부터 삽입을 시작하여 설치하는 것이고, 유밴드부를 보호하고자 하는 기술을 포함하지 않았기 때문에 유밴드부의 손상을 유발한다.

즉, 지열공의 직경은 지열교환관을 삽입할 수 있을 정도의 크기인데 그 크기는 지열교환관의 폭보다 약간 큰 크기이고 천공 작업 상 공벽이 매우 거칠 수밖에 없고, 따라서, 지열교환관을 삽입할 때 유밴드부가 지열공의 거친 공벽과 마찰되어 손상(마모, 크랙, 휨 등)을 일으키게 되고 이 손상은 유밴드부에 그치지 않고 지열교환관의 공급측과 환수측에도 발생하게 된다. 특히, 고심도의 지열공인 경우 유밴드부의 손상이 극심해지며 경우에 따라서는 유밴드부의 손상부를 통해 열매체가 누출되는 문제점이 있다. 열매체의 누출 확인 시점은 유밴드부를 지열공 안에 설치하고 누출 테스트를 한 후이며, 결국, 손상된 지열교환관의 치유를 위하여 지열교환관을 지열공의 밖으로 인출하고 치유한 후 재삽입의 작업을 하여야 하는 문제점이 있다.

그리고, 지열교환관의 공급측과 환수측은 제조원가가 저렴한 고밀도 폴리에틸렌관(HDPE 관)이 주로 사용되고 있다. HDPE 관은 가격이 저렴한 이점은 있지만, 비중이 약 0.94~0.97로 물보다 작아 가벼워 물에 뜨는 부력이 존재하고 연성인 특성이 있기 때문에 지열공 깊이가 300~500m에 이르는 고심도의 경우 공급측과 환수측으로 구성된 지열교환관을 지열공에 삽입할 때 부력이 발생되어 삽입 자체가 불가능하거나 어려운 현상이 발생된다.

등록특허공보 제10-1425632호는 급수관 연결부와 환수측 연결부가 구비된 유 밴드헤더와, 상기 유 밴드헤더의 급수측 이음부와 환수측 이음부에 각각 관이음되는 급수측과 환수측 HDPE 소켓과, 상기 HDPE 소켓에 각각 열융착되는 급수측과 환수측 HDPE 관과, 급수측과 환수측 HDPE 관 내부에 삽입되는 웨이트장치로 구성되어 상기 HDPE 관이 부력에 의해 부상하지 않고 지열공에 삽입되도록 하는 것을 특징하는 발명을 완수한 바 있으나, 상기 발명에서도 초기 반입과정에서 롤형태로 현장에 입고되어 현장에서 구부러진 상태의 HDPE 관을 완벽하게 직선화로 펼치지 못하는 한계로 인해 지열굴착공 공벽과 HDPE 관 간의 마찰을 저감할 수 없는 한계가 있었다.

등록특허공보 제10-1425632호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 지열공 안에 지열교환관을 삽입할 때 유밴드부가 지열공과의 마찰로 인해 손상되고 부력으로 인해 부상하는 것을 막기 위한 지열교환관의 유밴드부를 보호하는 수직밀폐형 지열 지중열교환 장치와 이에 포함되는 지열교환관 유밴드부 보호용 가이드 하중밴드 및 이의 시공 방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 지열교환관의 유밴드부를 보호하는 수직밀폐형 지열 지중열교환 장치는, 지상에 설치된 열교환기(예를 들어, 히트펌프, 순환펌프)와; 지중에 천공 형성되는 지열공과; 상기 열교환기와 연결되는 공급측과 환수측으로 구성되며, 상기 지열공의 내부에 설치되어 열매체를 공급과 환수시키는 지열교환관과; 상기 지열교환관의 공급측과 환수측의 하단부에 일체 또는 조립 형성되며 열매체의 순환방향을 전환시키는 유밴드부와; 상기 지열교환관과 상기 유밴드부 중 일측 이상에 고정되어 상기 유밴드부를 보호하는 가이드 하중밴드를 포함하고, 상기 가이드 하중밴드는 상기 지열공 내부를 따라 삽입되면서 상기 유밴드부를 상기 지열공의 마찰로부터 보호하고 상기 유밴드부의 부력에 의한 부상을 막아 삽입을 가이드하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 지열교환관의 유밴드부를 보호하는 수직밀폐형 지열 지중열교환 장치와 이에 포함되는 지열교환관 유밴드부 보호용 가이드 하중밴드 및 이의 시공 방법에 의하면, 가이드 하중밴드가 지열교환관의 유밴드부와 지열공의 마찰을 막아 유밴드부가 지열공에 마찰함으로써 발생하는 크랙과 휨 등의 손상을 방지하고 종래에는 지열교환관을 지열공 안에 삽입한 상태이기 때문에 유밴드부의 손상을 확인하는 것도 어렵고 또한 손상을 확인한다 하여도 이미 지열공 안에서 지열교환관을 지상으로 인출하는 작업을 필요로 하기 때문에 막대한 비용을 낭비하는데 반해, 본 발명은 유밴드부의 손상부를 해결하기 위한 비용을 절감하고 공사기간을 단축하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 지열교환관의 유밴드부를 보호하는 수직밀폐형 지열 지중열교환 장치의 구성도.
도 2 내지 도 4는 각각 본 발명에 의한 지열교환관의 유밴드부를 보호하는 수직밀폐형 지열 지중열교환 장치에 적용된 가이드 하중밴드의 예를 보인 사시도와 정면도 및 측면도.
도 5는 본 발명에 의한 가이드 하중밴드에 받침턱이 적용된 사시도.
도 6은 본 발명에 의한 가이드 하중밴드에 수용홀이 적용된 사시도.
도 7과 도 8은 각각 본 발명에 의한 가이드 하중밴드에 쿠션봉이 적용된 예를 보인 사시도와 정면도.
도 9는 본 발명에 의한 가이드 하중밴드에 유밴드부 보호정렬부가 적용된 사시도.
도 10은 본 발명에 의한 가이드 하중밴드가 2관식의 지열교환관에 적용된 예를 보인 사시도.
도 11은 본 발명에 의한 가이드 하중밴드에 적용된 유밴드부 보호턱이 비대칭인 예를 보인 도면.

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 지열교환관의 유밴드부를 보호하는 수직밀폐형 지열 지중열교환 장치는, 지중에 천공 형성되는 지열공(10), 공급측(21)과 환수측(22)으로 구성되며 지열공(10)의 내부에 설치되어 열매체를 공급과 환수시키는 지열교환관(20), 지열교환관(20)의 공급측(21)과 환수측(22)의 하단부에 일체 또는 조립 형성되며 열매체의 순환방향을 전환시키는 유밴드부(30), 지열교환관(20)과 유밴드부(30) 중 일측 이상에 고정되어 유밴드부(30)를 보호하는 가이드 하중밴드(40), 지열공(10)안에 충진되는 충진재(50), 지열교환관(20)에서 공급되는 열매체의 열을 이용하여 냉난방열을 공급하는 지상에 설치되며 지열교환관(20)의 공급측(21) 및 환수측(22)과 연결되는 열교환기(70)(예를 들어, 히트펌프와 순환펌프 포함)를 포함하고, 가이드 하중밴드(40)는 지열공(10) 내부를 따라 삽입되면서 유밴드부(30)를 지열공(10)의 마찰로부터 보호하고 유밴드부(30)의 부력에 의한 부상을 막아 삽입을 가이드한다.

지열공(10)은 수직밀폐형 지열 지중열교환 장치에 맞춰 지중에 수직으로 형성되며 지표면쪽에는 수평부가 더 포함될 수도 있다.

지열교환관(20)은 내부에 열매체가 순환되는 관로이며 지열을 회수한 열매체를 공급하는 공급측(21) 및 열을 빼앗긴 열매체를 지열공(10) 안에 환수하는 환수측(22)으로 이루어지며, 공급측(21)과 환수측(22)은 유밴드부(30)를 통해 연결되고 하나 이상의 간격재(23)를 매개로 하여 간격이 유지된다.

또한, 지열교환관(20)은 하중밴드를 통해 하중이 부가될 수도 있다. 상기 하중밴드는 중량물로서 예를 들어, 지열교환관(20)의 공급측(21)과 환수측(22)을 감싸 고정되는 형태이며, 가이드 하중밴드(40)의 몸체(41)에서 유밴드 보호부를 분리한 모습의 다른 한 형태이며 가이드 하중밴드에 포함된 것으로 이해되어야 할 것이다. 즉, 가이드 하중밴드(40)의 몸체(41)는 유밴드부 보호수단이 분리된 상태에서는 하중밴드가 되는 것이다.

지열교환관(20)은 공급측(21)과 환수측(22)이 1개씩만 있는 2관식, 공급측(21)과 환수측(22)이 각각 2개씩인 2관식 등이 구성 가능하다.

유밴드부(30)는 지열교환관(20)의 공급측(21)과 환수측(22)을 연결하여 열매체가 공급측(21)과 환수측(22)을 순환하도록 하는 것으로, 공급측(21)과 환수측(22)과 일체로 구성되는 것, 공급측(21)과 환수측(22)에 각각 고정(용접 등)되는 것 모두가 가능하다.

지열교환관(20)이 4관식인 경우 유밴드부(30)는 1개씩의 공급측(21)과 환수측(22)을 연결하는 구조, 2개씩의 공급측(21)과 환수측(22)을 하나의 공간과 통하도록 하여 열매체들의 혼합이 가능한 구조가 가능하다.

가이드 하중밴드(40)는 몸체 및 유밴드부(30)를 보호하는 보호수단으로 각각 분리하여 설치 구성할 수도 있으며 상기 몸체는 지열교환관(20) 외부에 결합되는 구조로 설치되며 공급측(21)과 환수측(22)의 간격을 일정하게 유지하면서 지열교환관(20)의 하중을 부가하여 부력을 방지하는 기능을 하도록 할 수 있다. 도 1에는 가이드 하중밴드(40)가 몸체(41)와 보호수단이 일체형인 예로서 유밴드부(30)를 보호하도록 설치되는 예를 도시함과 아울러, 몸체(41)가 보호수단과 분리 구성되어 유밴드부(30)의 상부쪽에 하중밴드 형태로 설치되는 예를 함께 도시하였다. 즉, 가이드 하중밴드(40)는 하중밴드를 포함하는 의미로 해석되어야 한다.

유밴드부(30)를 보호하는 보호수단을 몸체와 합체하여 구성되는 경우 그 구체적인 실시예는 다음과 같다.

<가이드 하중밴드>

1. 몸체.

도 2 내지 4에서 보이는 것처럼, 가이드 하중밴드(40)는 유밴드부(30)와 지열교환관(20)을 보호하고 정렬할 수 있을 정도의 크기와 구조라면 모든 것이 가능하다 할 수 있다. 유밴드부(30)가 지열공(10) 내부에 삽입 될 때 복수의 유밴드부(30)가 서로 벌어져 지열공(10) 내부에서 삽입을 방해하거나 지열공(10) 내벽과의 마찰에 의해 손상되어지는 것을 방지할 수 있도록 정렬하고 고정시키는 기능을 하도록 한다. 지열공(10)의 크기와 구조, 지열교환관(20)과 유밴드부(30)의 형태로 볼 때 판형의 몸체(41)를 기본 구조로 할 수 있다.

몸체(41)는 평평한 판상으로 좌우 폭보다 상하 길이가 더 긴 형태이고 지열공(10) 안에 상하 종방향을 따라 배열된다.

몸체(41)는 지열교환관(20)에 고정되어야 하며, 예를 들어 고정밴드(42)로 감겨 고정된다. 고정밴드(42)는 1단 이상으로 구성되며 몸체(41)는 고정밴드(42)가 삽입되는 밴드홈이 포함될 수 있다. 고정밴드(42)가 상기 밴드홈에 삽입되면 미끄러짐없이 위치를 유지하면서 몸체(41)를 지열교환관(20)에 고정하며 접착테이프 등 보조수단을 통해 견고성을 보충할 수도 있다.

몸체(41)는 지열공(10)에 쉽게 삽입되도록 저부로 가면서 유선형으로 형성되는 것이 바람직하다.

[유밴드부 보호수단]

2. 유밴드부 보호턱.

가이드 하중밴드(40)는 유밴드부 보호부로 유밴드부 보호턱(43)을 포함한다. 유밴드부 보호턱(43)은 유밴드부(30)의 수량에 따라 몸체(41)의 일측 또는 양측에 각각 돌출 형성되며 그 돌출 크기는 유밴드부(30)가 지열공(10)에 마찰되는 것을 막을 수 있는 다양한 크기이다.

유밴드부 보호턱(43)은 몸체(41)에 일체로 형성되거나 조립될 수 있다.

유밴드부 보호턱(43)은 지열공(10)에 삽입될 때 지열공(10)에 부딪치더라도 자연스럽게 하강할 수 있도록 경사부를 포함할 수 있다.

유밴드부 보호턱(43)은 유밴드부(30)보다 아래쪽에 배치되어 유밴드부(30)가 지열공(10)과 마찰되는 것을 막는 것과 함께 유밴드부(30)를 저부에서 받쳐 지지하는 것도 가능하고, 도 5에 받침턱(44)의 예를 도시하였다. 유밴드부 보호턱(43)을 중심으로 하여 좌우 양쪽에 각각 받침턱(44)이 유밴드부 보호턱(43)보다 위에 형성되어 유밴드부(30)를 받쳐 지지한다.

3. 보호격판.

가이드 하중밴드(40)는 지열교환관(20)의 공급측(21)과 환수측(22) 사이에 개재되어 공급측(21)과 환수측(22)을 정렬시켜 보호하거나 이웃하는 공급측(21)과 환수측(22)을 정렬시켜 보호하는 보호격판(45)을 포함한다.

보호격판(45)은 몸체(41)의 일측 또는 양측에 돌출 형성되며, 양측에 형성되는 경우 도 1의 원호에서 보이는 것처럼, 가이드 하중밴드(40)는 십자형 단면이다.

보호격판(45)은 단부가 지열교환관(20)을 감싸도록 확장 형성되는 구조가 바람직하다.

4. 수용홀.

유밴드부(30)를 수용하기 위한 수용홀(46)(도 6 참고)을 포함한다. 수용홀(46)은 몸체(41)에 양쪽이 관통되는 구멍이며, 유밴드부(30)가 수용홀(46)을 통과하도록 설치될 수 있고, 물론, 유밴드부(30)는 수용홀(46)을 통과하지 않고 몸체(41)와 나란하게 배치되는 것도 가능하다.

5. 쿠션봉.

도 7에서 보이는 것처럼, 쿠션봉(47)은 유밴드부(30)의 상부와 하부 중 일측 이상에 설치되어 유밴드부(30)를 보호한다.

쿠션봉(47)은 도면에 직육면체의 막대, 원형봉을 예로 들어 도시하였으며, 다양한 형태가 가능하다.

쿠션봉(47)은 몸체(41)에 형성되는 쿠션봉 장착홀을 통해 삽입 고정될 수 있으며, 유밴드부(30)가 상하로 진동할 때 유밴드부(30)로부터 가해지는 충격을 완충하기 위한 탄성 재질(고무, 합성수지 등)로 이루어진다.

6. 지열교환관 홀더.

도 8에서 보이는 것처럼, 지열교환관 홀더(48)는 지열교환관(20)의 공급측(21)과 환수측(22) 중 어느 하나를 감싸 고정한다.

지열교환관 홀더(48)는 반원형에서 원형 사이의 곡선 단면의 형태이며, 용이한 조립을 위하여 공급측(21)과 환수측(22)이 옆에서 끼워지는 반원형이 바람직하다.

지열교환관 홀더(48)는 몸체(41)의 양쪽에 각각 형성되어 양쪽에 배관되는 지열교환관(20)을 고정한다.

7. 유밴드부 보호정렬부.

도 9에서 보이는 것처럼, 유밴드부 보호정렬부(49)는 몸체(41)의 일측 또는 양측에 횡방향으로 돌출 형성되며 유밴드부(30)의 좌우 양쪽을 덮는 형태 즉, 몸체(41)에서 유밴드부(30)가 안착되는 간격을 두고 돌출 형성되는 3개의 턱을 갖는 구조이다.

이상에서 설명한 유밴드부 보호턱(43)과 쿠션봉(47) 및 유밴드부 보호정렬부(49)는 유밴드부(30)를 보호하는 보호수단이며, 유밴드부 보호턱(43)과 쿠션봉(47) 및 유밴드부 보호정렬부(49)는 단독 사용과 2개 이상의 조합 사용이 가능하다.

8. 하중추.

하중추(60)는 가이드 하중밴드(40)의 저부에 볼트와 너트 등을 통해 분리 가능하게 연결되어 하중을 증가시킴으로써 지열교환관(20)의 부상을 막아 준다.

하중추(60)는 가이드 하중밴드(40)의 몸체(41) 또는 유밴드부(30)의 보호수단에 분리 가능하게 연결되며, 도면은 몸체(41)에 연결되는 것을 예로 들어 도시하였다.

도 10은 2관식의 지열교환관(20)과 이에 적용되는 가이드 하중밴드(40)를 도시한 것이고, 도 11은 유밴드부 보호턱(43)이 몸체(41)의 양쪽에 비대칭으로 형성되는 예를 도시한 것이다.

가이드 하중밴드(40)는 유밴드부(30)쪽에 설치되는 것뿐만 아니라 유밴드부(30) 위쪽의 다른 곳에 1개 이상이 적용될 수도 있다.

또한, 가이드 하중밴드(40)는 표면에 PE 또는 PVC등 합성수지제로 얇은 피막이 형성되도록 코팅을 하여 통상 금속재질로 제작된 가이드 하중밴드(40)의 표면과 지열교환관(20)이 서로 마찰로 인한 손상이 방지될 수 있도록 한다.

유밴드부 보호턱(43), 받침턱(44), 보호격판(45), 쿠션봉(47), 지열교환관 홀더(48), 유밴드부 보호정렬부(49)는 그 길이가 유밴드부(30) 및 지열교환관(20)의 직경보다 길게 형성되어 유밴드부(30) 및 지열교환관(20)보다 지열공(10)에 더 가깝다.

몸체(41)와 보호수단이 분리형인 경우 몸체(41)는 상기 보호수단(43,44,45,47,49)가 없는 형태이고, 상기 보호수단(43,44,45,47,49)은 하중부가와 무관하게 유밴드부(30)만을 보호할 수 있도록 구성된다면 모든 구조가 가능하다.

본 발명에 의한 지열교환관의 유밴드부를 보호하는 수직밀폐형 지열 지중열교환 장치의 시공 방법은 다음과 같다.

1. 지열공 천공.

굴착장비를 이용하여 지중에 지열공(10)을 굴착 천공한다.

지열공(10)을 상하 종방향의 수직공으로 천공하거나 수직공의 상부인 지표면쪽에 수평부를 함께 시공한다.

2. 지열교환관 조립체 설치.

지상(현장, 공장)에서 지열교환관(20)의 공급측(21)과 환수측(22)을 유밴드부(30)로 연결하고, 가이드 하중밴드(40)를 지열교환관(20)에 조립하여 지열교환관 조립체를 완성한다.

상기 지열교환관 조립체를 지열공(10) 안에 삽입 설치한다.

이 과정에서 가이드 하중밴드(40)가 유밴드부(30)보다 하부에 배치되기 때문에 가이드 하중밴드(40)만 지열공(10)과 마찰을 일으키고 유밴드부(30)는 지열공(10)과 마찰을 일으키지 않게 된다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 지열교환관(20)을 지열공(10) 안에 삽입할 때 유밴드부 보호수단인 유밴드부 보호턱(43)이 지열공(10)에 부딪치게 되어 유밴드부(30)가 지열공(10)에 부딪치는 것을 막게 되고, 또한, 유밴드부 보호턱(43), 쿠션봉(47), 지열교환관 홀더(48), 유밴드부 보호정렬부(49)가 유밴드부(30) 및 지열교환관(20)보다 지열공(10)에 더 가깝기 때문에 지열교환관(20)의 삽입 과정에서 지열교환관(20)이 좌우로 흔들리더라도 지열공(10)과 충돌을 막게 된다.

3. 지열공 충진.

지열공(10) 안에 충진재(50)를 충진한다.

4. 열교환기 설치 및 연결.

지열공(10) 주변의 지상에 열교환기(70)를 설치하고, 지열교환관(20)의 공급측(21)과 환수측(22)을 열교환기(70)에 연결한다.

10 : 지열공, 20 : 지열교환관
21 : 공급측, 22 : 환수측
23 : 간격재,
30 : 유밴드부,
40 : 가이드 하중밴드, 41 : 몸체
42 : 고정밴드, 43 : 유밴드부 보호턱
44 : 받침턱, 45 : 보호격판
46 : 수용홀, 47 : 쿠션봉
48 : 지열교환관 홀더, 49 : 유밴드부 보호정렬부
50 : 충진재, 60 : 하중추

Claims (11)

1. 지중에 천공 형성되는 지열공(10)과;
   공급측(21)과 환수측(22)으로 구성되며, 상기 지열공의 내부에 설치되어 열매체를 공급과 환수시키는 지열교환관(20)과;
   지상에 설치되며 상기 지열교환관과 연결되는 열교환기와;
   상기 지열교환관의 공급측과 환수측의 하단부에 일체 또는 조립 형성되며 열매체의 순환방향을 전환시키는 유밴드부(30)와;
   상기 지열교환관과 상기 유밴드부 중 일측 이상에 고정되어 설치되는 상기 유밴드부를 보호하는 가이드 하중밴드(40)를 포함하고,
   상기 가이드 하중밴드는 상기 지열교환관에 결합되는 몸체, 상기 몸체에 형성되어 상기 유밴드부를 보호하는 보호수단을 포함하고,
   상기 보호수단은 상기 가이드 하중밴드의 몸체로서 상기 유밴드부보다 아래쪽에 돌출 형성되어 상기 유밴드부가 지열공에 마찰되는 것을 막으면서 자연스러운 하강을 위한 경사부가 포함되는 유밴드부 보호턱(43), 상기 몸체에 양쪽이 관통되도록 형성되는 구멍으로 상기 유밴드부가 통과하는 수용홀(46), 상기 유밴드부의 상부와 하부 중 일측 이상에 형성되는 몸체의 쿠션봉 장착홀에 삽입 고정되며 탄성재질을 통해 완충하는 쿠션봉(47), 상기 몸체의 일측 또는 양측에 횡방향으로 돌출 형성되며 상기 유밴드부의 좌우 양쪽을 덮도록 상기 몸체에서 상기 유밴드부가 안착되는 간격을 두고 돌출 형성되는 2개의 턱을 갖는 구조인 유밴드 보호정렬부(49) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 지열교환관의 유밴드부를 보호하는 수직밀폐형 지열 지중열교환 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 유밴드부는 1개의 공급측과 환수측을 연결하는 2관식, 2개의 공급측과 환수측을 연결하는 4관식 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 지열교환관의 유밴드부를 보호하는 수직밀폐형 지열 지중열교환 장치.
3. 지열공 안에 삽입 설치되며 내부를 순환하는 열매체를 이용하여 지열을 회수하여 열교환기에 공급하는 지열교환관에 설치되는 것으로,
   상기 지열교환관에 결합되는 가이드 하중밴드의 몸체, 상기 몸체에 형성되어 상기 지열교환관의 공급측과 환수측을 연결하는 유밴드부를 보호하는 보호수단을 포함하고,
   상기 보호수단은 상기 몸체로서 상기 유밴드부보다 아래쪽에 돌출 형성되어 상기 유밴드부가 지열공에 마찰되는 것을 막으면서 자연스러운 하강을 위한 경사부가 포함되는 유밴드부 보호턱(43), 상기 몸체에 양쪽이 관통되도록 형성되는 구멍으로 상기 유밴드부가 통과하는 수용홀(46), 상기 유밴드부의 상부와 하부 중 일측 이상에 형성되는 몸체의 쿠션봉 장착홀에 삽입 고정되며 탄성재질을 통해 완충하는 쿠션봉(47), 상기 몸체의 일측 또는 양측에 횡방향으로 돌출 형성되며 상기 유밴드부의 좌우 양쪽을 덮도록 상기 몸체에서 상기 유밴드부가 안착되는 간격을 두고 돌출 형성되는 2개의 턱을 갖는 구조인 유밴드 보호정렬부(49) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 지열교환관 유밴드부 보호용 가이드 하중밴드.
4. 삭제
5. 청구항 3에 있어서, 상기 유밴드부 보호용 가이드 하중밴드는 상기 몸체와 보호수단이 분리 구성되어 상기 몸체는 상기 지열교환관의 공급측과 환수측에 설치되고 상기 보호수단은 상기 유밴드부에 설치되는 것을 특징으로 하는 지열교환관 유밴드부 보호용 가이드 하중밴드.
6. 청구항 3 또는 청구항 5에 있어서, 상기 몸체에 형성되며 상기 지열교환관의 공급측과 환수측 사이에 개재되어 상기 공급측과 환수측을 정렬시켜 보호하거나 이웃하는 공급측과 환수측을 정렬시켜 보호하는 보호격판을 포함하여 십자형 단면인 것을 특징으로 하는 지열교환관 유밴드부 보호용 가이드 하중밴드.
7. 청구항 3 또는 청구항 5에 있어서, 상기 몸체 또는 유밴드부에 분리 가능하게 연결되는 하중추를 포함하는 것을 특징으로 하는 지열교환관 유밴드부 보호용 가이드 하중밴드.
8. 삭제
9. 청구항 3 또는 청구항 5에 있어서, 상기 몸체에 곡선형 단면으로 형성되어 상기 지열교환관을 감싸 지지하는 지열교환관 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 지열교환관 유밴드부 보호용 가이드 하중밴드.
10. 청구항 3에 있어서,
    지열교환관 유밴드부 보호용 가이드 하중밴드는 표면에 PE 또는 PVC등 합성수지제로 얇은 피막이 형성되도록 코팅을 하여 통상 금속재질로 제작된 가이드 하중밴드의 표면과 지열교환관이 서로 마찰로 인한 손상이 방지될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 지열교환관 유밴드부 보호용 가이드 하중밴드.
11. 청구항 1에 의한 지열교환관의 유밴드부를 보호하는 수직밀폐형 지열 지중열교환 장치의 시공 방법으로서,
    지중에 지열공을 천공하여 시공하는 제1단계와;
    상기 지열공 안에 지열교환관과 유밴드부 및 가이드 하중밴드의 조립체를 삽입 설치하는 제2단계와;
    상기 지열공 안을 충진재로 충진하는 제3단계와;
    상기 지열공 주변에 열교환기를 설치하고, 상기 지열교환관을 상기 열교환기에 연결하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지열교환관의 유밴드부를 보호하는 수직밀폐형 지열 지중열교환 장치의 시공 방법.
    
    

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