KR102422999B1 - 저심도에 설치 가능한 유닛형 지중열 교환 장치와 그의 제조 및 시공 방법 - Google Patents

저심도에 설치 가능한 유닛형 지중열 교환 장치와 그의 제조 및 시공 방법 Download PDF

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Abstract

다양한 실시예들은 저심도에 설치 가능한 유닛형 지중열 교환 장치와 그의 제조 및 시공 방법을 제공할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 유닛형 지중열 교환 장치는, 원통형의 바디부, 내부에 순환수가 흐르도록, 코일 형상으로 바디부의 둘레를 감싸며 형성되는 순환관 - 순환관의 양 단부들은 바디부의 위로 인출됨 -, 바디부의 외측에서 순환관을 덮는 봉지부, 및 순환관의 양 단부들의 각각의 일부를 함께 봉지부에 고정시키는 캡부를 포함할 수 있다.

Description

저심도에 설치 가능한 유닛형 지중열 교환 장치와 그의 제조 및 시공 방법{UNIT-TYPE GROUND HEAT EXCHANGER FOR LOW-DEPTH INSTALLATION, AND METHODS OF MANUFACTURING AND INSTALLING THE SAME}
다양한 실시예들은 저심도에 설치 가능한 유닛형 지중열 교환 장치와 그의 제조 및 시공 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 산업용이나 가정에서는 냉난방을 위해 석탄, 석유, 천연가스 등의 화석연료가 직접 사용되거나, 이러한 화석연료를 이용하여 생산된 전력을 사용하고 있다. 그러나, 화석연료는 연소 시 공해물질이 발생하여 환경을 오염시킬 뿐만 아니라, 화석연료의 매장량이 감소되고 있어, 최근에는 이러한 화석연료를 대체할 수 있는 에너지원이 개발이 활발히 이루어지고 있다. 이러한 대체 에너지원으로 풍력, 태양열 및 태양광이 고려되고 있다. 풍력이나 태양열 및 태양광의 에너지원으로부터 전력을 생산하기 위해서는, 지상에 대규모의 발전 장치가 설치되어야 한다. 이로 인하여, 발전 장치의 설치 및 유지 보수에 대한 막대한 비용이 발생되고, 에너지 효율이 높지 않다는 단점이 있다. 이러한 이유로, 열 효율이 좋으면서 넓은 설치 면적이 요구되지 않고, 설치 및 유지 비용이 상대적으로 적게 소요되는 지중열을 에너지원으로 이용하는 지중열 교환 장치가 제안되고 있다.
그런데, 상기와 같은 지중열 교환 장치를 시공하는 데 어려움이 있다. 이는, 지중열 교환 장치가 고심도로 시공되어야 하기 때문이다. 예를 들면, 지중열 교환 장치를 시공하기 위하여, 지반에 100 m 이상의 지열공이 천공되어야 한다. 이로 인하여, 지중열 교환 장치를 시공하기 위해 대형 천공 기기가 요구되기 때문에, 지중열 교환 장치를 시공하는 데 있어 효율성이 낮다. 나아가, 소형 건물을 위한 지중열 교환 장치의 도입이 어렵다.
다양한 실시예들은 저심도에 설치 가능한 유닛형 지중열 교환 장치와 그의 제조 및 시공 방법을 제공할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 유닛형 지중열 교환 장치는, 원통형의 바디부, 내부에 순환수가 흐르도록, 코일 형상으로 상기 바디부의 둘레를 감싸며 형성되는 순환관 - 상기 순환관의 양 단부들은 상기 바디부의 위로 인출됨 -, 상기 바디부의 외측에서 상기 순환관을 덮는 봉지부, 및 상기 순환관의 양 단부들의 각각의 일부를 함께 상기 봉지부에 고정시키는 캡부를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 유닛형 지중열 교환 장치의 제조 방법은, 원통형의 바디부를 준비하는 단계, 코일 형상으로 상기 바디부의 둘레를 감싸도록 순환관을 형성하는 단계 - 상기 순환관의 양 단부들은 상기 바디부의 위로 인출됨 -, 상기 바디부의 외측에서 상기 순환관을 덮는 봉지부를 형성하는 단계, 및 상기 순환관의 양 단부들의 각각의 일부를 함께 상기 봉지부에 고정시키는 캡부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 유닛형 지중열 교환 장치의 시공 방법은, 원통형의 바디부, 코일 형상으로 상기 바디부의 둘레를 감싸며 형성되는 순환관, 및 상기 바디부의 외측에서 상기 순환관을 덮는 봉지부를 포함하는 적어도 하나의 유닛형 지중열 교환 장치를 준비하는 단계, 지반에 미리 정해진 깊이로 적어도 하나의 지열공을 천공하는 단계, 상기 순환관의 양 단부들이 상기 지열공의 외부로 인출되도록, 상기 지열공의 내부에 상기 유닛형 지중열 교환 장치를 삽입하는 단계, 상기 지열공의 외부에서 상기 순환관의 양 단부들에 외부 배관들을 각각 연결하는 단계, 및 상기 지열공의 내부를 흙으로 채우는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 지중열 교환 장치가 유닛형으로 제조됨에 따라, 지반에 용이하게 시공될 수 있다. 이 때 유닛형 지중열 교환 장치에서, 순환관이 코일 형태로 형성될 뿐 아니라, 봉지부가 순환관을 덮으면서, 순환관의 지중과의 접촉 면적이 확장되기 때문에, 순환수와 지중 사이에 효과적으로 열교환이 이루어질 수 있다. 이로 인하여, 유닛형 지중열 교환 장치가 저심도로 시공되더라도, 충분한 성능이 달성될 수 있다. 즉, 유닛형 지중열 교환 장치를 시공하기 위하여 지반에 천공되는 지열공의 깊이가 얕아질 수 있다. 이에 따라, 비교적 소형의 천공 기기로 지중열 교환 장치의 시공이 가능하므로, 유닛형 지중열 교환 장치를 효율적으로 시공할 수 있다. 이로써, 소형 건물에도 유닛형 지중열 교환 장치가 도입될 수 있다. 예를 들면, 유닛형 지중열 교환 장치가 건물의 아래에 직하 방식으로 설치될 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 유닛형 지중열 교환 장치를 도시하는 사시도이다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른 유닛형 지중열 교환 장치의 단면을 도시하는 도면이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 순환관을 도시하는 도면이다.
도 4, 도 5, 도 6, 도 7 및 도 8은 다양한 실시예들에 따른 유닛형 지중열 교환 장치의 제조 방법을 도시하는 도면들이다.
도 9, 도 10, 도 11 및 도 12는 다양한 실시예들에 따른 유닛형 지중열 교환 장치의 시공 방법을 도시하는 도면들이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 유닛형 지중열 교환 장치(100)를 도시하는 사시도이다. 도 2는 다양한 실시예들에 따른 유닛형 지중열 교환 장치(100)의 단면을 도시하는 도면이다. 도 3은 도 1 및 도 2의 순환관(120)을 도시하는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 유닛형 지중열 교환 장치(100)는 원통형으로 구현될 수 있다. 이러한 유닛형 지중열 교환 장치(100)는, 바디부(110), 순환관(120), 봉지부(130) 및 캡부(140)를 포함할 수 있다.
바디부(110)는 순환관(120), 봉지부(130) 및 캡부(140)를 지지하도록 제공될 수 있다. 이 때 바디부(110)는 원통형으로 마련될 수 있다. 즉, 바디부(110)의 내부에는 빈 공간이 존재할 수 있으며, 이는 유닛형 지중열 교환 장치(100)에서의 내부 열저항 증가에 따른 상호 열간섭을 방지하도록 할 수 있다. 그리고, 바디부(110)에는, 순환관(120)과 맞물리도록 홈(도 4의 111)이 마련될 수 있다. 여기서, 홈(111)은 바디부(110)의 외측 둘레면에 형성될 수 있다. 바디부(110)는 미리 정해진 높이를 가질 수 있다.
순환관(120)는 내부에 순환수가 흐르도록 제공될 수 있다. 이 때 순환관(120)은 바디부(110)의 둘레를 감싸면서 형성될 수 있다. 즉, 순환관(120)은 바디부(110)의 홈(111)에 맞물리면서, 바디부(110)의 둘레면에 형성될 수 있다. 여기서, 순환관(120)는, 도 3에 도시된 바와 같이 코일 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 순환관(120)의 양 단부들(121, 123)은 바디부(110)의 위로 인출될 수 있다. 여기서, 순환관(120)의 양 단부들(121, 123)은 서로 나란하게 인출될 수 있다. 순환관(120)의 양 단부들(121, 123)은, 순환관(120)의 내부로 유입되는 순환수를 위한 유입부(121)와 순환관(120)으로부터 유출되는 순환수를 위한 유출부(123)를 포함할 수 있다.
봉지부(130)는 순환관(120)의 지중과의 접촉 면적을 확장시키기 위해 제공될 수 있다. 그리고, 봉지부(130)는 바디부(110)에 대해 순환관(120)을 고정시키기 위해 제공될 수 있다. 이 때 봉지부(130)는 바디부(110)의 외측에서 순환관(120)을 덮을 수 있다. 즉, 봉지부(130)는 바디부(110)의 둘레면과 순환관(120)에 밀착될 수 있다. 봉지부(130)는 미리 정해진 높이를 가질 수 있다. 여기서, 봉지부(130)의 높이는 바디부(110)의 높이와 동일할 수 있다. 이를 통해, 봉지부(130)는, 유닛형 지중열 교환 장치(100)가 원통형으로 구현되도록, 형성될 수 있다.
캡부(140)는 바디부(110)의 위에서 순환관(120)을 보호하기 위해 제공될 수 있다. 이 때 캡부(140)는 바디부(110)의 위에서 순환관(120)의 양 단부들(121, 123)의 각각의 일부를 함께 밀봉하여, 보호할 수 있다. 그리고, 캡부(140)는 봉지부(130)에 결합되어, 고정될 수 있다. 즉, 캡부(140)는 순환관(120)의 유입부(121)와 유출부(123)를 함께 봉지부(130)에 고정시키면서 보호할 수 있다.
도 4, 도 5, 도 6, 도 7 및 도 8은 다양한 실시예들에 따른 유닛형 지중열 교환 장치(100)의 제조 방법을 도시하는 도면들이다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 바디부(110)가 준비될 수 있다. 바디부(110)는 원통형으로 마련될 수 있다. 즉, 이 때 바디부(110)의 내부에는 빈 공간이 존재할 수 있으며, 해당 빈 공간은 충진되지 않아도 되므로, 유닛형 지중열 교환 장치(100)의 제조 비용을 절감하도록 할 수 있다. 예를 들면, 바디부(110)의 직경은 대략 0.5 m 이상이고 2 m 이하일 수 있다. 바디부(110)는 미리 정해진 높이를 가질 수 있다. 그리고, 바디부(110)에는, 순환관(120)과 맞물리도록 홈(도 4의 111)이 마련될 수 있다. 여기서, 홈(111)은 바디부(110)의 외측 둘레면에 형성될 수 있다. 예를 들면, 홈(111)의 깊이는 대략 20 cm 이상이고 30 cm 이하일 수 있다.
이어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 순환관(120)이 형성될 수 있다. 순환관(120)은 바디부(110)의 둘레를 감싸면서 형성될 수 있다. 즉, 순환관(120)은 바디부(110)의 홈(111)에 맞물리면서, 바디부(110)의 둘레면에 형성될 수 있다. 여기서, 순환관(120)는, 도 3에 도시된 바와 같이 코일 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 순환관(120)의 양 단부들(121, 123)은 바디부(110)의 위로 인출될 수 있다. 여기서, 순환관(120)의 양 단부들(121, 123)은 서로 나란하게 인출될 수 있다. 순환관(120)의 양 단부들(121, 123)은, 순환관(120)의 내부로 유입되는 순환수를 위한 유입부(121)와 순환관(120)으로부터 유출되는 순환수를 위한 유출부(123)를 포함할 수 있다.
계속해서, 도 6, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 봉지부(130)가 형성될 수 있다. 봉지부(130)는 바디부(110)에 대해 순환관(120)을 고정시킬 수 있다. 이 때 봉지부(130)는 바디부(110)의 외측에서 순환관(120)을 덮을 수 있다. 즉, 봉지부(130)는 바디부(110)의 둘레면과 순환관(120)에 밀착될 수 있다. 봉지부(130)는 미리 정해진 높이를 가질 수 있다. 여기서, 봉지부(130)의 높이는 바디부(110)의 높이와 동일할 수 있다. 이로써, 순환관(120)의 양 단부(121, 123)들은 바디부(110)와 봉지부(130) 사이에서 바디부(110)의 위로 인출될 수 있다. 이를 통해, 봉지부(130)는, 유닛형 지중열 교환 장치(100)가 원통형으로 구현되도록, 형성될 수 있다.
구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 바디부(110) 및 순환관(120)이 외부 거푸집(131) 내에 위치될 수 있다. 외부 거푸집(131)은 원통형으로 마련될 수 있다. 이 때 외부 거푸집(131)의 직경은 바디부(110)의 직경을 초과할 수 있다. 여기서, 외부 거푸집(131)의 직경은, 바디부(110) 및 순환관(120)이 외부 거푸집(131) 내에 위치될 때, 순환관(120)이 외부 거푸집(131)에 접촉되지 않도록, 결정될 수 있다. 그리고, 외부 거푸집(131)은 미리 정해진 높이를 가질 수 있다. 여기서, 외부 거푸집(131)의 높이는 바디부(110)의 높이와 동일할 수 있다. 이로써, 순환관(120)의 양 단부(121, 123)들은 바디부(110)와 외부 거푸집(131) 사이에서 바디부(110)의 위로 인출될 수 있다. 이 후, 도 7에 도시된 바와 같이, 외부 거푸집(131) 내에 봉지 부재(도시되지 않음)가 충전될 수 있다. 즉, 바디부(110) 및 순환관(120)과 외부 거푸집(131) 사이에, 봉지 부재가 충전될 수 있다. 예를 들면, 트레미관(tremie pipe)(133)을 이용하여, 봉지 부재가 충전될 수 있다.
다음으로, 봉지 부재가 경화되면서, 도 8에 도시된 바와 같이 봉지부(130)가 형성될 수 있다. 이 때 봉지부(130)는 봉지 부재로부터 생성되는 충전부(135) 또는 외부 거푸집(131) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 봉지부(130)는 충전부(135)로 이루어질 수 있다. 충전부(135)는 바디부(110)의 외측에서 바디부(110) 및 순환관(120)에 밀착될 수 있다. 이를 위해, 충전부(135)가 생성된 후에, 외부 거푸집(131)은 제거될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 봉지부(130)는 충전부(135) 및 외부 거푸집(131)으로 이루어질 수 있다. 외부 거푸집(131)은 바디부(110)의 중심축을 중심으로, 충전부(135)를 둘러쌀 수 있다.
마지막으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 캡부(140)가 형성될 수 있다. 캡부(140)는 바디부(110)의 위에서 순환관(120)의 양 단부들(121, 123)의 각각의 일부를 함께 밀봉할 수 있다. 그리고, 캡부(140)는 봉지부(130)에 결합되어, 고정될 수 있다. 즉, 캡부(140)는 순환관(120)의 유입부(121)와 유출부(123)를 함께 봉지부(130)에 고정시킬 수 있다.
도 9, 도 10, 도 11 및 도 12는 다양한 실시예들에 따른 유닛형 지중열 교환 장치(100)의 시공 방법을 도시하는 도면들이다.
먼저, 전술된 바와 같이, 적어도 하나의 유닛형 지중열 교환 장치(100)가 준비될 수 있다. 즉, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 각 유닛형 지중열 교환 장치(100)가 제조될 수 있다.
다음으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 지반(G)에 미리 정해진 깊이로 적어도 하나의 지열공(H)이 천공될 수 있다. 지반(G)에 저심도로 지열공(H)이 천공될 수 있다. 여기서, 지열공(H)의 깊이(D)는 유닛형 지중열 교환 장치(100)의 길이를 기반으로, 결정될 수 있다. 예를 들면, 지열공(H)의 깊이(D)는 2 m 이상이고 5 m 이하일 수 있다. 예컨대, 어스 오거(earth auger) 또는 백호(back hoe)와 같은 천공 기기(200)에 의해, 지반(G)에 지열공(H)이 천공될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 복수의 지열공(H)들이 천공될 수 있으며, 지열공(H)들은 일 축에 나란하게 배열될 수 있다.
이어서, 도 10에 도시된 바와 같이, 유닛형 지중열 교환 장치(100)가 지열공(H)의 내부에 삽입될 수 있다. 이 때 유닛형 지중열 교환 장치(100)는 지열공(H)의 내부에서 지면 상에 안착될 수 있다. 그리고, 유닛형 지중열 교환 장치(100)의 순환관(120)의 양 단부들(121, 123)이 지열공(H)의 외부로 인출될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 복수의 유닛형 지중열 교환 장치(100)들이 하나의 지열공(H) 내에 삽입될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 도시되지는 않았으나, 복수의 유닛형 지중열 교환 장치(100)들이 복수의 지열공(H)들 내에 각각 삽입될 수도 있다.
계속해서, 도 11에 도시된 바와 같이, 유닛형 지중열 교환 장치(100)가 외부 배관(221, 223)들과 연결될 수 있다. 이 때 유닛형 지중열 교환 장치(100)의 순환관(120)의 양 단부들(121, 123)이 지열공(H)의 외부로 인출되어 있으므로, 순환관(120)의 양 단부들(121, 123)이 지열공(H)의 외부에서 외부 배관(221, 223)들과 연결될 수 있다. 이를 통해, 유닛형 지중열 교환 장치(100)는 외부 배관(221, 223)들을 통해, 히트 펌프(230)에 연결될 수 있다. 이 때 히트 펌프(230)는 냉난방 장치(240)에 연결되어 있을 수 있다. 여기서, 히트 펌프(230)는 순환 펌프(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 외부 배관(221, 223)들은 순환관(120)의 유입부(121)에 연결되는 유입관(221)과 순환관(120)의 유출부(123)에 연결되는 유출관(223)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 유출관(223)이 히트 펌프(230)의 순환 펌프에 연결될 수 있다.
마지막으로, 도 12에 도시된 바와 같이, 지열공(H)의 내부가 흙(S)으로 채워질 수 있다. 이를 통해, 유닛형 지중열 교환 장치(100)가 지열공(H)의 내부에서 흙에 의해 고정될 수 있다. 한편, 지열공(H)으로 물이 유입되지 않도록, 유닛형 지중열 교환 장치(100)의 위에서, 지면에 그라우팅 영역이 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 순환수가 유닛형 지중열 교환 장치(100)를 순환하면서, 순환수와 지중 사이에 열교환이 이루어질 수 있다. 구체적으로, 순환수가 히트 펌프(230)로부터 유닛형 지중열 교환 장치(100)로 유입될 수 있다. 이 후, 순환수는 유닛형 지중열 교환 장치(100)를 순환하면서, 순환수와 지중 사이에 열교환이 이루어질 수 있다. 그리고, 순환수는 유닛형 지중열 교환 장치(100)로부터 히트 펌프(230)로 유출될 수 있다. 히트 펌프(230)는 순환 펌프(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 순환 펌프는 유닛형 지중열 교환 장치(100)로 하여금, 순환수를 순환시키도록 할 수 있다. 이를 통해, 지중열이 히트 펌프(230)에 제공될 수 있다.
이에 따라, 히트 펌프(230)에서 순환수와 냉매 사이에 열교환이 이루어질 수 있으며, 히트 펌프(230)가 냉난방 장치(240)에 냉매열을 제공할 수 있다. 이에 기반하여, 냉난방 장치(240)는 냉매열을 냉방 또는 난방에 이용할 수 있다. 예를 들면, 하절기에는 지중의 낮은 열에 기반하여, 냉방이 이루어지고, 동절기에는 지중의 높은 열에 기반하여, 난방이 이루어질 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 지중열 교환 장치(100)가 유닛형으로 제조됨에 따라, 지반(G)에 용이하게 시공될 수 있다. 이 때 유닛형 지중열 교환 장치(100)에서, 순환관(120)이 코일 형태로 형성될 뿐 아니라, 봉지부(130)가 순환관(120)을 덮으면서, 순환관(120)의 지중과의 접촉 면적이 확장되기 때문에, 순환수와 지중 사이에 효과적으로 열교환이 이루어질 수 있다. 유닛형 지중열 교환 장치(100)의 내측에는 빈 공간이 존재할 수 있으며, 이는 유닛형 지중열 교환 장치(100)에서의 내부 열저항 증가에 따른 상호 열간섭을 방지하도록 할 수 있으며, 해당 빈 공간은 충진되지 않아도 되므로, 유닛형 지중열 교환 장치(100)의 제조 비용을 절감하도록 할 수 있다. 이로 인하여, 유닛형 지중열 교환 장치(100)가 저심도로 시공되더라도, 충분한 성능이 달성될 수 있다. 즉, 유닛형 지중열 교환 장치(100)를 시공하기 위하여 지반에 천공되는 지열공(H)의 깊이(D)가 얕아질 수 있다. 이에 따라, 비교적 소형의 천공 기기(200)로 유닛형 지중열 교환 장치(100)의 시공이 가능하므로, 유닛형 지중열 교환 장치(100)를 효율적으로 시공할 수 있다. 이로써, 소형 건물에도 유닛형 지중열 교환 장치(100)가 도입될 수 있다. 예를 들면, 유닛형 지중열 교환 장치(100)가 건물의 아래에 직하 방식으로 설치될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 저심도에 설치 가능한 유닛형 지중열 교환 장치(100)는, 원통형의 바디부(110), 내부에 순환수가 흐르도록, 코일 형상으로 바디부(110)의 둘레를 감싸며 형성되는 순환관(120) - 순환관(120)의 양 단부들(121, 123)은 바디부(110)의 위로 인출됨 -, 바디부(110)의 외측에서 순환관(120)을 덮는 봉지부(130), 및 순환관(120)의 양 단부들(121, 123)의 각각의 일부를 함께 봉지부(130)에 고정시키는 캡부(140)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 바디부(110)에는, 순환관(120)과 맞물리도록 홈(111)이 마련될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 봉지부(130)는, 바디부(110)의 외측에서 바디부(110) 및 순환관(120)에 밀착되는 충전부(135), 또는 바디부(110)의 중심축을 중심으로, 충전부(135)를 둘러싸면서 충전부(135)에 밀착되는 외부 거푸집(131) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 저심도에 설치 가능한 유닛형 지중열 교환 장치(100)의 제조 방법은, 원통형의 바디부(110)를 준비하는 단계, 코일 형상으로 바디부(110)의 둘레를 감싸도록 순환관(120)을 형성하는 단계 - 순환관(120)의 양 단부들(121, 123)은 바디부(110)의 위로 인출됨 -, 바디부(110)의 외측에서 순환관(120)을 덮는 봉지부(130)를 형성하는 단계, 및 순환관(120)의 양 단부들(121, 123)의 각각의 일부를 함께 봉지부(130)에 고정시키는 캡부(140)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 바디부(110)에는, 순환관(120)과 맞물리도록 홈(111)이 마련될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 봉지부(130)를 형성하는 단계는, 외부 거푸집(131) 내에 바디부(110) 및 순환관(120)을 위치시키는 단계, 바디부(110) 및 순환관(120)과 외부 거푸집(131) 사이에 봉지 부재를 충전하는 단계, 및 봉지 부재를 경화시켜, 봉지 부재 또는 외부 거푸집(131) 중 적어도 하나로부터 봉지부(130)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 봉지 부재 또는 외부 거푸집(131) 중 적어도 하나로부터 봉지부(130)를 형성하는 단계는, 봉지 부재를 경화시켜, 봉지부(130)를 형성하는 단계, 및 외부 거푸집(131)을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 저심도에 설치 가능한 유닛형 지중열 교환 장치(100)의 시공 방법은, 원통형의 바디부(110), 코일 형상으로 바디부(110)의 둘레를 감싸며 형성되는 순환관(120), 및 바디부(110)의 외측에서 순환관(120)을 덮는 봉지부(130)를 포함하는 적어도 하나의 유닛형 지중열 교환 장치(100)를 준비하는 단계, 지반(G)에 미리 정해진 깊이(D)로 적어도 하나의 지열공(H)을 천공하는 단계, 순환관(120)의 양 단부들이 지열공(H)의 외부로 인출되도록, 지열공(H)의 내부에 유닛형 지중열 교환 장치(100)를 삽입하는 단계, 지열공(H)의 외부에서 순환관(120)의 양 단부들(121, 123)에 외부 배관(221, 223)들을 각각 연결하는 단계, 및 지열공(H)의 내부를 흙(S)으로 채우는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 순환관(120)의 양 단부들(121, 123)은 바디부(110)의 위로 인출될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 유닛형 지중열 교환 장치(100)는, 순환관(120)의 양 단부들(121, 123)의 각각의 일부를 함께 봉지부(130)에 고정시키는 캡부(140)를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 바디부(110)에는, 순환관(120)과 맞물리도록 홈(111)이 마련될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 봉지부(130)는, 바디부(110)의 외측에서 바디부(110) 및 순환관(120)에 밀착되는 충전부(135), 또는 바디부(110)의 중심축을 중심으로, 충전부(135)를 둘러싸면서 충전부(135)에 밀착되는 외부 거푸집(131) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및/또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C" 또는 "A, B 및/또는 C 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", "첫째" 또는 "둘째" 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.

Claims (10)

  1. 저심도에 설치 가능한 유닛형 지중열 교환 장치에 있어서,
    원통형의 바디부;
    내부에 순환수가 흐르도록, 코일 형상으로 상기 바디부의 둘레를 감싸며 형성되는 순환관 - 상기 순환관의 양 단부들은 상기 바디부의 위로 인출됨 -;
    상기 바디부의 외측에서 상기 순환관을 덮는 봉지부; 및
    상기 순환관의 양 단부들의 각각의 일부를 함께 상기 봉지부에 고정시키는 캡부
    를 포함하고,
    상기 바디부의 내부는 비어 있고,
    상기 봉지부는 상기 바디부의 내부를 빈 상태로 유지하면서, 상기 바디부의 외측에서 상기 순환관을 덮고,
    상기 봉지부는 원통형으로 구현되고,
    상기 캡부는 상기 봉지부의 위로 돌출되는, 유닛형 지중열 교환 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 바디부에는,
    상기 순환관과 맞물리도록 홈이 마련되는,
    유닛형 지중열 교환 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 봉지부는,
    상기 바디부의 외측에서 상기 바디부 및 상기 순환관에 밀착되는 충전부; 또는
    상기 바디부의 중심축을 중심으로, 상기 충전부를 둘러싸면서 상기 충전부에 밀착되는 외부 거푸집
    중 적어도 하나를 포함하는, 유닛형 지중열 교환 장치.
  4. 저심도에 설치 가능한 유닛형 지중열 교환 장치의 제조 방법에 있어서,
    원통형의 바디부를 준비하는 단계;
    코일 형상으로 상기 바디부의 둘레를 감싸도록 순환관을 형성하는 단계 - 상기 순환관의 양 단부들은 상기 바디부의 위로 인출됨 -;
    상기 바디부의 외측에서 상기 순환관을 덮는 봉지부를 형성하는 단계; 및
    상기 바디부의 위에서 상기 순환관의 양 단부들의 각각의 일부를 함께 상기 봉지부에 고정시키는 캡부를 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 바디부의 내부는 비어 있고,
    상기 봉지부는 상기 바디부의 내부를 빈 상태로 유지하면서, 상기 바디부의 외측에서 상기 순환관을 덮고,
    상기 봉지부는 원통형으로 구현되고,
    상기 캡부는 상기 봉지부의 위로 돌출되는, 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 바디부에는,
    상기 순환관과 맞물리도록 홈이 마련되는,
    제조 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 봉지부를 형성하는 단계는,
    외부 거푸집 내에 상기 바디부 및 상기 순환관을 위치시키는 단계;
    상기 바디부 및 상기 순환관과 상기 외부 거푸집 사이에 봉지 부재를 충전하는 단계; 및
    상기 봉지 부재를 경화시켜, 상기 봉지 부재 또는 상기 외부 거푸집 중 적어도 하나로부터 상기 봉지부를 형성하는 단계
    를 포함하는, 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 봉지 부재 또는 상기 외부 거푸집 중 적어도 하나로부터 상기 봉지부를 형성하는 단계는,
    상기 봉지 부재를 경화시켜, 상기 봉지부를 형성하는 단계; 및
    상기 외부 거푸집을 제거하는 단계
    를 포함하는, 제조 방법.
  8. 저심도에 설치 가능한 유닛형 지중열 교환 장치의 시공 방법에 있어서,
    원통형의 바디부, 코일 형상으로 상기 바디부의 둘레를 감싸며 형성되는 순환관, 및 상기 바디부의 외측에서 상기 순환관을 덮는 봉지부를 포함하는 적어도 하나의 유닛형 지중열 교환 장치를 준비하는 단계;
    지반에 미리 정해진 깊이로 적어도 하나의 지열공을 천공하는 단계;
    상기 순환관의 양 단부들이 상기 지열공의 외부로 인출되도록, 상기 지열공의 내부에 상기 유닛형 지중열 교환 장치를 삽입하는 단계;
    상기 지열공의 외부에서 상기 순환관의 양 단부들에 외부 배관들을 각각 연결하는 단계; 및
    상기 지열공의 내부를 흙으로 채우는 단계
    를 포함하고,
    상기 순환관의 양 단부들은 상기 바디부의 위로 인출되고,
    상기 유닛형 지중열 교환 장치는,
    상기 순환관의 양 단부들의 각각의 일부를 함께 상기 봉지부에 고정시키는 캡부
    를 더 포함하고,
    상기 바디부의 내부는 비어 있고,
    상기 봉지부는 상기 바디부의 내부를 빈 상태로 유지하면서, 상기 바디부의 외측에서 상기 순환관을 덮고,
    상기 봉지부는 원통형으로 구현되고,
    상기 캡부는 상기 봉지부의 위로 돌출되는, 시공 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 바디부에는,
    상기 순환관과 맞물리도록 홈이 마련되는,
    시공 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 봉지부는,
    상기 바디부의 외측에서 상기 바디부 및 상기 순환관에 밀착되는 충전부; 또는
    상기 바디부의 중심축을 중심으로, 상기 충전부를 둘러싸면서 상기 충전부에 밀착되는 외부 거푸집
    중 적어도 하나를 포함하는,
    시공 방법.
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