KR102604961B1 - Ensuring the safety of open geothermal wells and energy-saving geothermal system using bidirectional fluid movement - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일반적인 개방형 지열시스템에서 이용되는 지하수 관정형 지중열교환 장치의 연약 암반층 지열공에서 발생하는 붕괴나 붕락현상을 방지하기 위하여, 상부측에는 탑케이싱을 설치하고, 그 하부측에는 중심유지장치인 센터폴이 각각 부착된 지하수의 흡입,양수,환수 및 압축공기배관을 겸하는 수-공기겸용입출수관과 부상방지관을 설치한 후 주변에는 충진재를 충진하여 연약 암반의 무너짐을 예방하며,
상부의 탑케이싱 내부에는 양수펌프와 양수와 환수를 겸하는 슬라이딩역지변어셈블리가 내장된 펌프하우징 관말에는 로킹장치가 부착된 허브를 부착하고,
하부의 수-공기겸용입출수관 상부측 관말에는 슬리브를 부착하여 원터치 결합과 분해를 구현하며, 지열공의 장기사용에 따른 충진재 공간에 퇴적되는 이물질 제거에 전용의 장비나 시설물을 이용하지 않고 압축 저장된 공기와 양수된 다량의 환수를 이용하여 이물질제거작업을 수행하고, 부하량 변화에 의해 휴지되는 지열공을 활용하는 대온도차 열교환 운전을 실시함으로써,
시스템의 안정적 운영과 시공의 편리성 및 에너지 이용효율을 증대시키는 에너지절감형 지열시스템에 관한 것이다.
The present invention is to prevent collapse or collapse phenomenon that occurs in the geothermal hole in the soft rock layer of the groundwater tube well type geothermal heat exchange device used in a general open geothermal system, a top casing is installed on the upper side, and a center pole, a center maintaining device, is installed on the lower side. After installing water-air combined input/output pipes and flotation prevention pipes that serve as groundwater suction, pumping, return water, and compressed air pipes, the surrounding areas are filled with filler to prevent the collapse of soft rock.
Inside the upper top casing, a pump housing with a built-in pump and a sliding reverse valve assembly that serves both pumping and return water is installed, and a hub with a locking device is attached to the end of the pump housing.
A sleeve is attached to the upper end of the water-air combined inlet/outlet pipe at the bottom to realize one-touch combination and disassembly, and compressed and stored material is removed without using dedicated equipment or facilities to remove foreign substances deposited in the filler space due to long-term use of the geothermal hole. By performing foreign matter removal work using air and a large amount of pumped water, and performing a large-temperature difference heat exchange operation using geothermal holes that are dormant due to changes in load,
It is about an energy-saving geothermal system that increases the stable operation of the system, convenience of construction, and energy use efficiency.

Description

개방형 지열공의 안전성 확보 및 양방향 유체이동을 이용하는 에너지절감형 지열시스템{Ensuring the safety of open geothermal wells and energy-saving geothermal system using bidirectional fluid movement}Ensuring the safety of open geothermal wells and energy-saving geothermal system using bidirectional fluid movement}

본 발명은 지하수를 이용하는 고심도(400m∼500m) 관정형 개방형 지열공을 이용하는 지열시스템에서 통상적으로 굴착 또는 시스템이용 중 발생하는 암반층 공벽의 붕괴나 붕락을 사전 예방하고 지열공내 양수 시설물의 설치 및 휴지중인 인접 지열공과 연계하는 환수 순환회로 구성에 의한 에너지절감 그리고 이물질 제거를 위한 청소를 용이하게 하기 위한것이다.The present invention prevents the collapse or collapse of the rock layer cavity wall that normally occurs during excavation or use of the system in a geothermal system using a high-depth (400m to 500m) well-type open geothermal well using groundwater, and installs and installs pumping facilities in the geothermal well. This is to save energy by configuring a water return circuit connected to an adjacent, dormant geothermal well, and to facilitate cleaning to remove foreign substances.

지중온도는 사계절 지표면 하부 50m 지점은 평균 15℃이며 500m 지점은 21℃ 정도를 나타내며, 지열공 내부를 순환하는 지하수의 온도는 연중 평균 21℃를 유지하며,The underground temperature averages 15℃ at 50m below the surface throughout the four seasons and about 21℃ at 500m, and the temperature of groundwater circulating inside the geothermal hole maintains an average of 21℃ throughout the year.

이 온도를 유지하는 지하수를 양수과정을 통해 히트펌프의 열원으로 공급하면 히트펌프는 순환매체인 냉매에 의해 실내 냉난방부하와 상호 열교환 시키며 냉방시에는 흡열작용 또는 난방시에는 방열작용이 지속 이루어지도록한다. When groundwater that maintains this temperature is supplied as a heat source for the heat pump through the pumping process, the heat pump exchanges heat with the indoor cooling and heating load by the refrigerant, which is a circulating medium, and continues to absorb heat during cooling or dissipate heat during heating. .

히트펌프 열원으로 공급된 후 흡열작용과 방열작용으로 수온이 상승 또는 저하한 지하수는 환수과정을 통해 지중열교환기인 지열공 내부로 유입되면 지열공을 형성하는 공벽의 암반 및 대수층을 흐르는 유동지하수와 열교환되며 지하수의 온도는 양수 전 상태로 열복원이 이루어지는 과정을 반복 하므로써 지중열의 지속적 이용이 가능하게된다. After being supplied as a heat pump heat source, groundwater whose temperature has risen or fallen due to heat absorption and heat dissipation flows into the geothermal hole, which is a ground heat exchanger, through the water exchange process, and exchanges heat with the fluid groundwater flowing through the rock and aquifer of the hole wall forming the geothermal hole. By repeating the process of restoring the temperature of groundwater to the state before pumping, continuous use of ground heat becomes possible.

지열시스템에서 지열공을 이용하는 지중열교환기는 히트펌프가 냉난방부하와의 열교환과정에서 필요로 하는 흡열 또는 방열에 필요한 에너지원 공급 주체로 밀폐형과 개방형으로 구분된다.In a geothermal system, a ground heat exchanger that uses geothermal wells supplies the energy source needed for heat absorption or heat dissipation required by a heat pump in the heat exchange process with cooling and heating loads, and is divided into closed and open types.

밀폐형은 지열공 내부에 열교환용 고밀도폴리에칠렌 재질의 U튜브관을 지표면 하부 150m∼200m까지 수직으로 연결하여 내려 설치하고 내부에 에탄올을 함유한 열교환 유체인 브라인을 순환시켜 히트펌프와 직접 열교환 시킨 후 순환되어 돌아온 브라인을 지열공 내부로 환수시켜 순환 전 상태로 열복원이 되도록 한 것이며, The sealed type installs a U-tube made of high-density polyethylene for heat exchange inside the geothermal hole by connecting it vertically to 150m to 200m below the ground surface, and circulates brine, a heat exchange fluid containing ethanol, to directly exchange heat with the heat pump and then circulates it. The returned brine is returned to the inside of the geothermal hole to restore heat to the state before circulation.

개방형은 일반 지하수 관정과 유사하게 양수펌프에 의해 양수된 지하수를 히트펌프와 간접 열교환 시킨 후 환수되어 돌아온 지하수를 지열공 내부로 유입시켜 양수전 상태로 열복원이 되도록 한 것이다In the open type, similar to a general groundwater well, groundwater pumped by a water pump is indirectly heat exchanged with a heat pump, and then the returned groundwater is introduced into the geothermal well to restore heat to the state before pumping.

전통적인 방식의 개방형 지열공의 지중열교환기는 구경 200mm 깊이 400m~500m로 굴착된 지열공 내부에는 125mm 구경의 PVC 파이프 재질의 내부케이싱이 수십개의 연결소켓에 의해 바닥까지 설치되며 최하부측 일부구간에는 스트레이너로 구성된 유공관이 설치되며 내부케이싱 안쪽 상부에는 양수펌프가 설치되어 양수관을 통해 지하수를 히트펌프로 공급한 후 환수되는 지하수는 PVC 외부와 암반사이로 통과하며 열교환된 후 유공관을 통해 PVC 내부로 재순환 되도록 한다.In the geothermal heat exchanger of a traditional open geothermal well, an inner casing made of 125 mm diameter PVC pipe is installed to the bottom with dozens of connection sockets inside the geothermal hole excavated at a diameter of 200 mm and a depth of 400 to 500 m, and some sections of the lowest section are equipped with a strainer. A perforated pipe is installed, and a pump is installed at the top of the inner casing to supply groundwater to the heat pump through the pumping pipe. The returned groundwater passes between the outside of the PVC and the bedrock, undergoes heat exchange, and is then recirculated inside the PVC through the perforated pipe. .

또 다른방식으로는 양호한 암반공벽으로 구성된 지열공에서 내부케이싱의 설치가 불필요한 경우의 시공방법으로써,Another method is a construction method in cases where the installation of an internal casing is unnecessary in a geothermal hole composed of a good rock cavity wall,

고밀도폴리에틸렌 재질의 환수관(Ψ75mm)은 지열공 바닥근처까지 연장 설치하고 양수펌프는 상부에 설치하여 환수된 지하수가 상부로 부상하며 양수 전 상태로 열복원한 후 재순환 시키는 방법이 이용되고 있다.A water return pipe (Ψ75mm) made of high-density polyethylene is installed to extend near the bottom of the geothermal hole, and the water pump is installed at the top, so that the returned groundwater rises to the top, heat recovery to the state before pumping, and then recirculated.

지중 암반의 암석분포는 일반적으로 지표면 부근의 일정 깊이까지는 토사층을 형성하며 토사층 하부에는 풍화암 연암 보통암 경암 순으로 구성되며 굴착위치에 따라 구성되는 암석의 종류와 분포길이는 매우 다양하며 상이하게 나타내고 있다. The distribution of rocks in underground rock generally forms a soil layer up to a certain depth near the ground surface, and the lower part of the soil layer is composed of weathered rock, soft rock, ordinary rock, and hard rock in that order. The types and distribution lengths of the rocks are very diverse and differ depending on the excavation location. .

이러한 암석의 종류와 분포길이에 의해 지열공 굴착 시 또는 굴착 종료 후 연약한 공벽의 암반층(풍화암 또는 연암)이 무너지는 현상에 대비하여 지열공 내부 전체깊이를 PVC(VG1) 재질의 배관으로 인케이싱과 유공관을 형성하는 보강작업을 실시한 후 내부의 40m 내지 50m 깊이에는 양수펌프를 설치하고 외부에는 호칭경 30의 PVC(VG1) 환수 분배관 3개를 연장 설치한 후 Ψ4∼5mm 내외의 콩자갈 충진재로 충진하거나, PVC(VG1) 또는 아연도강관을 사용하는 전체 인케이싱 작업을 실시하여 암반층 붕괴나 붕락을 사전 대비하여 환수되는 지하수의 순환장애를 예방하고 있으나, Due to the type and distribution length of these rocks, the entire depth inside the geothermal hole is encased with piping made of PVC (VG1) to prevent the collapse of the soft rock layer (weathered rock or soft rock) of the hole wall during or after excavation of the geothermal hole. After carrying out reinforcement work to form a perforated pipe, a water pump was installed at a depth of 40m to 50m inside, and three PVC (VG1) water return distribution pipes with a nominal diameter of 30 were installed outside and then filled with soybean gravel filler of about Ψ4~5mm. Alternatively, full encasing work using PVC (VG1) or galvanized steel pipe is performed to prepare for rock layer collapse or collapse in advance and prevent circulation problems of returned groundwater.

일정기간 경과 후 연약 공벽 암반층에서 붕괴나 붕락되거나 대수층 유동지하수에 의해 유입된 모래등 이물질이 Ψ4∼5mm 내외의 충진재 틈새나 환수 분배관 주위 또는 유공관 부근에 퇴적하여 지하수 유로에 막힘현상이 발생하면 환수되는 지하수의 일부 또는 전부가 열복원이 이루어지지 않은 상태에서 인케이싱 상부를 월류하여 양수펌프로 양수되면 지열시스템 효율이 현저히 저하하는 것은 물론 심한 경우 지표면으로 지하수가 유출되는 현상이 발생하게된다.After a certain period of time, if the soft porous rock layer collapses or collapses or foreign substances such as sand introduced by the aquifer fluid groundwater accumulate in the gap of about Ψ4 to 5 mm in the filler or around the water return distribution pipe or perforated pipe, causing a blockage in the groundwater flow path, the water must be returned. If part or all of the groundwater overflows the upper part of the encasing and is pumped by a water pump without heat restoration, the efficiency of the geothermal system is significantly reduced, and in severe cases, groundwater leaks to the surface may occur.

이러한 퇴적이물질로 인한 막힘현상에 의해 발생하는 지하수 유출을 예방하기 위한 조치로 청소작업이 필요하며,Cleaning work is necessary as a measure to prevent groundwater leakage caused by clogging caused by these accumulated foreign substances.

인케이싱 내부 퇴적물제거 청소작업은 양수펌프등 양수시설물을 철거한 후 전용청소장비를 이용한 청소를 실시하면 지열공 역할수행이 가능하나,The cleaning work to remove sediment inside the incasing can be done by removing pumping facilities such as pumps and then using dedicated cleaning equipment to perform the role of a geothermal hole.

인케이싱 외부와 공벽 또는 충진재 틈새의 퇴적물제거 청소작업은 전용청소장비로도 청소가 불가능하므로 폐공조치를 하여야한다. Cleaning work to remove deposits from the outside of the encasing and between the cavity walls or filler gaps must be done by closing the cavity as it cannot be cleaned even with dedicated cleaning equipment.

본 발명에 따른 과제를 해결하기 위한 수단으로는,As a means to solve the problem according to the present invention,

지중에 굴착심도 400~500m 구경 Ψ200mm~250mm 원형으로 형성되고 다량의 지하수를 함수하고 있는 지열공(광의로 해석하는 내부시설물 일체를 포함하여 지칭하는 일명 지중열교환기로 칭함)(100),A geothermal hole formed in a circle with an excavation depth of 400 to 500 m in the ground and a diameter of Ψ200 to 250 mm and containing a large amount of groundwater (so-called geothermal heat exchanger, which includes all internal facilities interpreted in a broad sense) (100),

실내 냉난방에 필요한 냉열원과 온열원을 생산하는 히트펌프(520),A heat pump (520) that produces cold and hot heat sources necessary for indoor cooling and heating,

상기 히트펌프(520)에 의해 생산된 고저온 냉매나 냉온수가 실내 공기와 열교환하여 냉온풍을 생산 공급하는 실내기(500),An indoor unit (500) that produces and supplies hot and cold air by exchanging heat with indoor air by high- and low-temperature refrigerant or cold and hot water produced by the heat pump (520),

상기 실내기(500)에 연결되어 풍량 또는 실내온도를 조절하거나 상기 히트펌프(520)의 냉난방운전을 제어하는 실내온도조절기(500a),An indoor temperature controller (500a) connected to the indoor unit (500) to control air volume or indoor temperature or control the heating and cooling operation of the heat pump (520),

상기 지열공(100) 내부를 순환하는 지하수와 상기 히트펌프(520) 내부를 순환하는 유체를 열교환 시키는 지열원열교환기(210),A geothermal source heat exchanger (210) that exchanges heat between groundwater circulating inside the geothermal hole (100) and fluid circulating inside the heat pump (520),

상기 히트펌프(520)와 상기 지열원열교환기(210)간에 유체를 순환시키는 열원순환펌프(510),A heat source circulation pump 510 that circulates fluid between the heat pump 520 and the ground source heat exchanger 210,

상기 지열공(100)의 상부를 밀폐하여 지상의 오염물질 유입을 방지하여 지하수의 오염을 예방하는 상부보호공(340),An upper protection hole (340) that seals the upper part of the geothermal hole (100) to prevent contamination of groundwater by preventing the inflow of contaminants on the ground,

상기 지열공(100)의 지표면에서 풍화암층까지 설치되어 토사층내 지표수 유입을 예방하는 강관 재질의 외부케이싱(105),An external casing (105) made of steel pipe that is installed from the ground surface of the geothermal hole (100) to the weathered rock layer to prevent the inflow of surface water into the soil layer,

상기 지열공(100)내의 지하수를 상기 지열원열교환기(210)에 공급하는 양수펌프(170)과,A water pump 170 that supplies groundwater in the geothermal well 100 to the geothermal source heat exchanger 210,

상기 양수펌프(170) 출수구와 연결되어 양수펌프(170) 운전시에는 양수기능을 갖고 양수펌프 정지시에는 환수의 복합기능을 갖는 슬라이딩역지변어셈블리(300),A sliding check valve assembly (300) connected to the water outlet of the pump (170) and having a pumping function when the pump (170) is in operation and a combined function of water return when the pump (170) is stopped;

상기 양수펌프(170)과 상기 슬라이딩역지변어셈블리(300)을 내장하며 상기 양수펌프(170)의 운전 또는 정지시 지하수 상하 이동통로로 이용되는 펌프하우징(160),A pump housing (160) that houses the pump (170) and the sliding station assembly (300) and is used as a vertical movement path for groundwater when the pump (170) is operating or stopped.

상기 지열공(100)의 상부에서 상기 펌프하우징(160)이 설치되는 하부 일정 깊이까지 설치되어 상기 외부케이싱(105) 하부의 풍화암 또는 연암층 암반에서 발생하는 붕괴나 붕락을 예방하기 위해 유공관 구조의 PVC 재질로 설치되는 탑케이싱(410),It is installed from the top of the geothermal hole 100 to a certain depth below where the pump housing 160 is installed, and has a perforated pipe structure to prevent collapse or collapse occurring in the weathered rock or soft rock layer below the outer casing 105. Top casing (410) installed with PVC material,

상기 양수펌프(170)의 운전과 정지를 입력된 프로그램에 의해 제어동작을 수행시키는 자동제어시스템(550),An automatic control system 550 that performs control operations to operate and stop the water pump 170 according to an input program,

상기 자동제어시스템(550)에 의해 상기 지열원열교환기(210)로 상기 양수펌프(170)에 의해 양수되거나 환수되는 지하수 온도와 상기 열원순환펌프(510)에 의해 상기 히트펌프(520)로 입수되거나 출수되는 순환유체의 온도를 실시간 계측하는 열원온도센서(540),The temperature of ground water pumped or returned to the geothermal source heat exchanger 210 by the automatic control system 550 by the water pump 170 and the temperature of ground water supplied to the heat pump 520 by the heat source circulation pump 510 A heat source temperature sensor (540) that measures the temperature of the circulating fluid being discharged or discharged in real time,

상기 지열원열교환기(210)의 입수구측에 연결된 양수관(219),A pumping pipe (219) connected to the inlet side of the ground source heat exchanger (210),

상기 지열원열교환기(210)의 출수구측에 연결된 환수관(220),A water return pipe (220) connected to the outlet side of the ground source heat exchanger (210),

상기 양수펌프(170)의 출수구측 상기 양수관(219)에 설치되어 상기 양수펌프(170)의 운전시에는 양수압력에 의해 개방되고 상기 양수펌프(170)의 정지시에는 자동 폐쇄되는 양수역지변(200),A pumping station is installed on the pumping pipe 219 at the outlet side of the pumping pump 170 and is opened by pumping pressure when the pumping pump 170 is operating and automatically closes when the pumping pump 170 is stopped. (200),

상기 양수관(219)에 설치되어 상기 지열원열교환기(210)의 입수구로 유입되는 지하수의 흐름을 수동으로 조절하는 양수지수변(195),A pumping water valve (195) installed in the pumping pipe (219) to manually control the flow of groundwater flowing into the inlet of the geothermal source heat exchanger (210),

상기 환수관(220)에 설치되어 상기 지열공(100)으로 유입되는 지하수의 흐름을 수동으로 조절하는 환수지수변(196),A water return valve 196 installed in the water return pipe 220 to manually control the flow of groundwater flowing into the geothermal hole 100,

상기 환수관(220)에 설치되어 상기 자동제어시스템(550)에 의해 상기 양수펌프(170)가 정지되어 양수가 중단되면 환수를 차단시키는 역할을 하는 환수조절변(280),A water return control valve 280 that is installed in the water return pipe 220 and serves to block water return when the pump 170 is stopped by the automatic control system 550 and pumping water is stopped.

상기 환수지수변(196)을 통과한 환수를 상기 상부보호공(340)의 일측에 연결된 배관을 통하여 상기 지열공(100)의 수면부근으로 환수시키는 환수전용관(191),A water exchange pipe (191) that returns the water that has passed through the water return water valve (196) to the vicinity of the water surface of the geothermal hole (100) through a pipe connected to one side of the upper protection hole (340),

상기 펌프하우징(160)과 양,환수겸용관(190)을 결합시키는 펌프하우징출수구(180),A pump housing outlet (180) that combines the pump housing (160) with the positive and return water pipe (190),

상기 펌프하우징(160)의 출수구(180)에 연결되어 상기 양수펌프(170) 운전시에는 양수관 역할을 수행하고 상기 양수펌프(170)의 정지시에는 환수관 역할을 수행하며 압축공기 공급시에는 공기 유입관의 기능을 겸용하는 양,환수겸용관(190),It is connected to the water outlet 180 of the pump housing 160, and serves as a pumping pipe when the pump 170 is in operation. It functions as a water return pipe when the pump 170 is stopped. When compressed air is supplied, it functions as a water return pipe. A water return pipe (190) that also functions as an air inlet pipe,

상기 환수지수변(196)을 통과한 환수를 상기 자동제어시스템(550)의 제어에 의한 밸브개로 절환으로 상기 환수전용관(191) 또는 상기 양,환수겸용관(190)으로 이송시키는 3방전동밸브(230),A three-way electric valve that transfers the returned water that has passed through the water return index valve (196) to the water return-only pipe (191) or the positive and water return pipe (190) by switching to a valve opening under the control of the automatic control system (550). (230),

상기 지열공(100)의 대수층 유입지하수에 포함된 이물질을 제거하기 위한 청소용 압축공기를 저장하는 압축공기저장탱크(240),A compressed air storage tank 240 for storing compressed air for cleaning to remove foreign substances contained in groundwater flowing into the aquifer of the geothermal hole 100,

상기 지열공(100)의 이물질제거시 상기 양,환수겸용관(190)으로 상기 압축공기저장탱크(240)에 저장된 압축공기의 공급량을 조절하는 공기조절변(250),An air control valve 250 that adjusts the supply amount of compressed air stored in the compressed air storage tank 240 to the volume and water return pipe 190 when removing foreign substances from the geothermal hole 100,

상기 펌프하우징(160) 내부의 상기 양수펌프(170) 출수구에 설치되어 상기 양수펌프(170) 운전시에는 디스크(303)가 상승하여 유로를 개방되고 상기 양수펌프(170)가 정지되면 디스크(303)는 하강하여 유로를 폐쇄시키는 역지변(302)과 실린더스프링(305)를 내장하는 역지변실린더(301),It is installed at the outlet of the pump 170 inside the pump housing 160, and when the pump 170 is operated, the disk 303 rises to open the flow path, and when the pump 170 is stopped, the disk 303 ) is a reverse valve 302 that descends to close the flow path and a reverse valve cylinder 301 with a built-in cylinder spring 305;

상기 역지변실린더(301)의 측면 상부에는 원형 또는 사각 형상을 가지는 수-공기 노즐(310), 상기 3방전동밸브(230) 절환으로 환수 또는 유입되는 지하수나 압축공기에 의해 상기 역지변(302)을 하강시켜 개방된 상기 수-공기노즐(310)을 통해 지하수나 압축공기를 상기 펌프하우징(160) 내부로 배출시키는 슬라이딩역지변어셈블리(300),On the upper side of the check cylinder 301, there is a water-air nozzle 310 having a circular or square shape, and the check valve 302 is operated by returning water or incoming groundwater or compressed air by switching the three-way electric valve 230. ) is lowered to discharge groundwater or compressed air into the pump housing 160 through the open water-air nozzle 310,

상기 펌프하우징(160)의 하부측에서 상기 지열공(100)의 최저부까지 설치되어 상기 양수펌프(170) 운전시에는 지하수의 입수관 역할을 수행하고 상기 양수펌프(170) 정지중 상기 3방전동밸브(230) 밸브개로 절환으로 환수되는 지하수의 출수관과 이물질제거 청소용 압축공기의 유입관 역할을 겸하는 고밀도폴리에틸렌 재질의 수-공기겸용입출수관(130),It is installed from the lower part of the pump housing 160 to the lowest part of the geothermal hole 100, and serves as an intake pipe for groundwater when the pumping pump 170 is in operation. A water-air combined inlet/outlet water pipe (130) made of high-density polyethylene that also serves as an outlet pipe for groundwater that is returned by switching to an electric valve (230) and an inflow pipe for compressed air for cleaning and removing foreign substances.

상기 수-공기겸용입출수관(130)으로 사용되는 고밀도폴리에틸렌 재질배관과 지하수의 비중차로 인해 발생하는 부력을 방지하기 위하여 상기 수-공기겸용입출수관(130) 하부에 설치되며 다공의 수-공기겸용입출수구(120)를 갖는 스테인레스스틸 재질의 부상방지관(110),In order to prevent buoyancy caused by the difference in specific gravity between the high-density polyethylene pipe used as the water-air combined input/output water pipe 130 and groundwater, it is installed at the lower part of the water-air combined input/output water pipe 130 and is a porous water-air combined water pipe. A flotation prevention pipe (110) made of stainless steel having an inlet/outlet port (120),

상기 펌프하우징(160) 하부에 부착되어 상기 수-공기겸용입출수관(130)측과 원터치로 결합시킬 수 있는 커플링 구조를 가지는 허브(150),A hub 150 attached to the lower part of the pump housing 160 and having a coupling structure that can be coupled with the water-air combined inlet/outlet pipe 130 with one touch,

상기 수-공기겸용입출수관(130) 상부에 부착되어 상기 허브(150)과 원터치로 결합시킬 수 있는 커플링 구조를 가지는 슬리브(140),A sleeve 140 attached to the upper part of the water-air combined inlet/outlet pipe 130 and having a coupling structure that can be coupled with the hub 150 with one touch,

상기 허브(150) 하부에 부착되어 상기 허브(150)와 상기 슬리브(140)의 원터치 결합시 상기 슬리브(140)를 상기 허브(150) 내부로 안내하여 삽입을 용이하게하는 가이드(165),A guide 165 that is attached to the lower part of the hub 150 and guides the sleeve 140 into the hub 150 to facilitate insertion when the hub 150 and the sleeve 140 are coupled with one touch,

상기 슬리브(140)와 상기 허브(150)가 원터치 결합 후 이탈을 방지하는 장치 갖는 클램프(166),A clamp 166 having a device to prevent the sleeve 140 and the hub 150 from being separated after one-touch coupling,

상기 수-공기겸용입출수관(130) 상부 일측에 연결된 상기 슬리브(140)과 상기 수-공기겸용입출수관(130) 하부 일측에 연결된 상기 부상방지관(110)을 상기 지열공(100)의 중심에 위치시키기 위한 중심유지장치인 센터폴(400),The sleeve 140 connected to one upper side of the water-air combined inlet and outlet water pipe 130 and the flotation prevention pipe 110 connected to one lower side of the water-air combined inlet and outlet water pipe 130 are connected to the center of the geothermal hole 100. Center pole (400), a center maintaining device for positioning,

상기 지열공(100)내 설치된 상기 양수펌프(170) 고장시 인접한 상기 지열공(100)의 환수에 의해 발생하는 지표면으로의 물넘침방지와 부하량 감소로 휴지되는 경우 인접한 상기 지열공(100)과 직렬로 지하수 순환유로를 형성시켜 대온도차 열교환 수행이 가능케 하는 월류관(320),When the water pump 170 installed in the geothermal well 100 fails, the adjacent geothermal well 100 is shut down to prevent water overflow to the ground surface caused by water return from the adjacent geothermal well 100 and to reduce the load. An overflow pipe (320) that forms a groundwater circulation flow path in series to enable large-temperature difference heat exchange,

상기 월류관(320)에 설치되어 개폐동작을 통하여 인접한 상기 지열공(100)으로 지하수나 압축공기 유입을 조절하는 월류관지수변(330),An overflow pipe water source 330 that is installed in the overflow pipe 320 and controls the inflow of groundwater or compressed air into the adjacent geothermal hole 100 through an opening and closing operation,

상기 탑케이싱(410) 하부의 연약암반 붕괴나 붕락을 방지하기 위해 상기 부상방지관(110) 및 상기 수-공기입출수관(130) 주위공간에 충진하는 직경 Ψ25mm 내외인 암석재질의 구상형 충진재(270),In order to prevent the collapse or collapse of the soft rock beneath the top casing 410, a spherical filler made of rock material with a diameter of about Ψ25 mm is filled in the space around the flotation prevention pipe 110 and the water-air inlet/outlet pipe 130 ( 270),

상기 충진재(270)가 청소용 압축공기의 기포에 의해 상부로 부상하여 외부로 유출되는 것을 방지하기 위하여 상기 탑케이싱(410) 하부에 부착되는 프로텍트(420),A protector 420 attached to the lower part of the top casing 410 to prevent the filler 270 from rising to the top and leaking out due to bubbles of compressed air for cleaning,

상기 충진재(270) 사이의 퇴적 이물질제거시 부상하는 부유성물질을 상기 지열공(100) 외부로 배출하기 위한 배수관(260)을 과제의 해결수단으로 가진다. As a means of solving the problem, there is a drain pipe 260 for discharging suspended substances floating between the fillers 270 to the outside of the geothermal hole 100.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 개방식 지열시스템의 지열공용 지중열교환기는,As described above, the geothermal common ground heat exchanger of the open geothermal system according to the present invention,

환수관을 양수펌프 설치 위치 하부의 지열공 중심부 전체 깊이에 설치하고 환수관과 공벽사이에 구상의 충진재를 충진하여 굴착공의 연약지반이 무너지는 것을 사전 예방하여 안정화를 기하고, A water return pipe is installed at the entire depth of the center of the geothermal hole below the pump installation location, and a spherical filler is filled between the water return pipe and the hole wall to prevent the soft ground of the excavation hole from collapsing and stabilize it.

허브 앤 슬리브 이용 탈착방법 적용으로 양수시설물의 설치나 정비가 용이하며, 큰 구경의 충진재 사용으로 충진재 공간에 퇴적하는 이물질로 인한 유로의 폐색발생이 적으며 만약 유로 폐색이 발생하여도 외부 청소장비 이용이나 양수시설물의 철거없이 저장압축공기를 이용하여 간단하게 이물질제거 작업을 수행 할 수 있으며,The installation and maintenance of pumping facilities is easy by applying the hub-and-sleeve detachment method, and the use of large-diameter fillers reduces the occurrence of blockage of the flow path due to foreign substances deposited in the filler space. Even if flow path blockage occurs, external cleaning equipment is used. You can simply remove foreign substances using stored compressed air without removing the pumping facility.

부하량 감소로 휴지되는 지열공과 운전중인 인접 지열공과 월류관으로 직렬순환 회로를 구성하여 대온도차 열복원을 구현하여 열교환효율 증가와 일부 양수펌프에 고장이 발생 할 경우 환수전용 지열공으로 활용하여 지중열 이용효율 증대와 양수펌프 운전댓수 최소화로 전기에너지를 절감하며,By configuring a series circulation circuit with a geothermal well that is idle due to a decrease in load, an adjacent geothermal well in operation, and an overflow pipe, heat exchange efficiency is increased by implementing large-temperature difference heat recovery, and when a failure occurs in some water pumps, it is used as a geothermal well for water return only. Saves electrical energy by increasing utilization efficiency and minimizing the number of operating pumps.

또한, 기존의 충진재방식의 굴착구경 Ψ250mm보다 소구경인 Ψ200mm굴착으로 지열공 형성이 가능하여 시공비절감를 대폭 절감할 수 있는 장점을 가진다.In addition, it has the advantage of significantly reducing construction costs as it is possible to form geothermal holes by excavating a smaller diameter Ψ200mm than the excavation diameter Ψ250mm of the existing filler method.

도1은 본 발명에 의한 지열시스템 구성도.
도2는 본 발명에 의한 탑케이싱과 센터폴 구조도.
도3은 본 발명에 의한 허브 앤 슬리브 분해 조립도.
도4은 본 발명에 의한 허브 앤 슬리브 탈착도.
도5는 본 발명에 의한 슬라이딩역지변어셈블리 구조도.
도6는 본 발명에 의한 슬라이딩역지변어셈블리 유체 흐름도.
Figure 1 is a configuration diagram of a geothermal system according to the present invention.
Figure 2 is a structural diagram of the top casing and center pole according to the present invention.
Figure 3 is an exploded and assembled view of the hub and sleeve according to the present invention.
Figure 4 is a diagram of the hub and sleeve removal according to the present invention.
Figure 5 is a structural diagram of a sliding reverse displacement assembly according to the present invention .
Figure 6 is a fluid flow diagram of a sliding reverse displacement assembly according to the present invention .

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention.

그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. However, since the description of the present invention is only an example for structural or functional explanation, the scope of the present invention should not be construed as limited by the examples described in the text.

즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. In other words, since the embodiments can be modified in various ways and can have various forms, the scope of rights of the present invention should be understood to include equivalents that can realize the technical idea.

또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.In addition, the purpose or effect presented in the present invention does not mean that a specific embodiment must include all or only such effects, so the scope of the present invention should not be understood as limited thereby.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.The meaning of terms described in the present invention should be understood as follows.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. Terms such as “first” and “second” are used to distinguish one component from another component, and the scope of rights should not be limited by these terms.

예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component. When a component is referred to as being “connected” to another component, it should be understood that it may be directly connected to the other component, but that other components may also exist in between.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. On the other hand, when a component is referred to as being “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.

한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.Meanwhile, other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "immediately between" or "neighboring" and "directly neighboring" should be interpreted similarly.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions should be understood to include plural expressions, unless the context clearly indicates otherwise, and terms such as “comprise” or “have” refer to the specified features, numbers, steps, operations, components, parts, or them. It is intended to specify the existence of a combination, and should be understood as not excluding in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein, unless otherwise defined, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as consistent with the meaning they have in the context of the related technology, and cannot be interpreted as having an ideal or excessively formal meaning unless clearly defined in the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration of the preferred embodiment will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1에서 본 발명의 일 실시예에 따른 지하수 이용 지열시스템은,In Figure 1, a geothermal system using groundwater according to an embodiment of the present invention,

실내 냉난방에 필요한 냉열원과 온열원을 생산 공급하는 히트펌프(520)에 의해 제조된 냉매나 냉온수에 의해 실내부하와 열교환하여 냉온풍을 생산 공급하는 실내기(510)와 연결되어 하절기와 동절기 냉방과 난방을 수행한다.It is connected to the indoor unit 510, which produces and supplies cold and hot air by exchanging heat with the indoor load using refrigerant or cold and hot water produced by the heat pump 520, which produces and supplies the cold and hot heat sources necessary for indoor cooling and heating, and provides summer and winter cooling and heating. Perform heating.

냉방,난방,급탕 및 항온항습용의 지열공(100)으로 이용되는 지중의 지반구조는 지역별로 구성 깊이나 암반종류와 성분의 차이를 나타내고 있으나,The underground ground structure used as a geothermal hole (100) for cooling, heating, hot water supply, and constant temperature and humidity shows differences in composition depth, rock type, and composition depending on the region.

일반적으로 토사층 풍화암 연암 보통암 경암의 순으로 구성되며 지역적으로 지반활동의 정도에 따라 양호하거나 불균일 또는 불안정한 지반구조를 보이고있다.In general, the soil layer is composed of weathered rock, soft rock, ordinary rock, and hard rock in that order, and shows a good, uneven, or unstable ground structure depending on the degree of ground activity regionally.

따라서, 불균일하거나 불안정한 지반구조를 보이는 지역에서의 지열공(100)을 형성하기 위한 천공중 또는 지열공(100) 형성 후 일정기간 경과 후 붕괴나 붕락이 발생하여 지열공(100)의 수명을 상실하거나 지열시스템 이용의 어려움을 사전 예방하는 방법으로,Therefore, collapse or collapse occurs during drilling to form the geothermal hole 100 in an area with an uneven or unstable ground structure or after a certain period of time after the formation of the geothermal hole 100, thereby losing the life of the geothermal hole 100. or as a way to prevent difficulties in using the geothermal system,

지중에 구경 Ψ200mm 원형으로 형성되고 다량의 지하수를 함수하고 있는 지열공(광의로 해석하는 내부시설물 일체를 포함하여 지칭하는 일명 지중열교환기로 칭함)(100)을 고압의 압축공기를 사용하는 고심도용 굴착기를 이용하여 통상의 설계 깊이인 굴착심도 400~500m로 천공작업을 수행한다.A high-depth excavator that uses high-pressure compressed air to open a geothermal hole (also called a geothermal heat exchanger, broadly interpreted, including all internal facilities) (100), which is formed in a circular shape with a diameter of Ψ200mm in the ground and contains a large amount of groundwater. The drilling work is performed at an excavation depth of 400 to 500 m, which is the normal design depth.

천공작업 초기에는 지열공(100) 내부의 지표면에서 암반선까지 에는 Ψ200mm 구경의 아연도강관 재질의 파이프로 외부케이싱(105)을 설치하여 토사층의 지표수가 지열공 내부로 유입되는 것이 방지되도록 풍화암 상부보다 2m 전후 깊이까지 설치한다.At the beginning of the drilling work, an external casing (105) made of galvanized steel pipe with a diameter of Ψ200 mm is installed from the ground surface to the bedrock line inside the geothermal hole (100) to prevent surface water from the soil layer from flowing into the geothermal hole. Install to a depth of around 2m or more.

외부케이싱(105) 설치가 완료되면 When installation of the external casing (105) is completed,

지열공(100)의 상부를 밀폐하여 지표면의 오염물질 유입을 방지하여 지하수의 오염을 예방하는 상부보호공(340)을 설치하며, 상부보호공(340)은 외부와 완전히 밀폐되는 구조를 가진다.An upper protection hole 340 is installed to prevent contamination of groundwater by sealing the upper part of the geothermal hole 100 to prevent the inflow of contaminants from the ground surface, and the upper protection hole 340 has a structure that is completely sealed from the outside.

상부보호공(340)의 설치가 완료되면 지열공(100)의 하부측에는 하나의 배관으로 양수와 환수기능을 병행 수행하는 고밀도폴리에틸렌 재질의 수-공기겸용입출수관(130)을 지열공(100)의 최저부 바닥위 20m정도의 상부까지 연장 설치하며 하며,When the installation of the upper protection hole 340 is completed, a water-air combined inlet/output water pipe 130 made of high-density polyethylene, which performs both water pumping and water return functions through a single pipe, is installed on the lower side of the geothermal hole 100. It is installed extending to the upper part of about 20m above the lowest floor.

이때, 고밀도폴리에틸렌 배관의 연장방법은 전용 열융착기를 활용하여 맞대기 또는 소켓을 이용하는 용착방법을 사용한다.At this time, the extension method of high-density polyethylene pipe uses a welding method using a butt or socket using a dedicated heat splicer.

수-공기겸용입출수관(130) 하부 일측에는 지열공(100)내 지하수와 고밀도폴리에틸렌 재질의 수-공기겸용입출수관(130)간의 비중차로 인해 발생하는 수-공기겸용입출수관(130)의 부력을 예방하기 위하여 동일규격의 스테인레스스틸 재질의 부상방지관(110)을 연결한다.On one side of the lower part of the water-air inlet/outlet pipe 130, the buoyancy of the water-air inlet/outlet pipe 130 occurs due to the difference in specific gravity between the groundwater in the geothermal hole 100 and the water-air inlet/outlet pipe 130 made of high-density polyethylene. To prevent this, a flotation prevention pipe (110) made of stainless steel of the same standard is connected.

부상방지관(110)은 원주방향 측면에 다수의 수-공기겸용입출수구(120)을 가지며 형상은 자유롭게 할 수 있다.The flotation prevention pipe 110 has a plurality of water-air combined inlet/outlet ports 120 on the circumferential side and can be freely shaped.

수-공기겸용입출수관(130) 상부 일측에는 동일규격와 일정길이의 스테인레스스틸 재질의 연장배관과 정밀 가공된 원터치 결합용 슬리브(140)를 연결한다. On one side of the upper part of the water-air combined inlet and outlet pipe (130), an extension pipe made of stainless steel of the same standard and a certain length and a precision-processed one-touch coupling sleeve (140) are connected.

슬리브(140)의 하부 일정위치에는 원터치로 연결되는 허브(150)이 일정 깊이로 삽입 안착되도록 하는 역할과 슬리브(140)에 삽입 된 허브(150)이 이탈되는 것을 예방하는 클램프(166)가 체결되는 원형의 로킹스토퍼(164)를 부착 설치한다A clamp 166 is fastened to a certain position on the lower part of the sleeve 140 to ensure that the hub 150, which is connected with one touch, is inserted and seated at a certain depth, and to prevent the hub 150 inserted into the sleeve 140 from being separated. Attach and install the circular locking stopper (164).

수-공기겸용입출수관(130) 상부의 스테인레스스틸 배관과 하부의 부상방지관(110)에는 수-공기겸용입출수관(130)과 부상방지관(110)이 지열공(100)의 중심에 정착시키기 위한 중심유지장치인 센터폴(400)을 부착 설치한다.The water-air combined inlet/outlet pipe (130) and the flotation prevention pipe (110) are anchored in the center of the geothermal hole (100) in the stainless steel pipe at the top and the flotation prevention pipe (110) at the bottom. Attach and install the center pole (400), which is a center maintaining device.

센터폴(400)의 텐션스프링(403)은 팽창력에 에 암(401)을 벌어지게하여 암반에 정확하게 밀착시켜 수-공기겸용입출수관(130)과 부상방지관(110)이 지열공(100)의 중심에 설치되게 한다The tension spring (403) of the center pole (400) spreads the arm (401) due to the expansion force and accurately adheres to the bedrock, so that the water-air combined inlet/outlet pipe (130) and the flotation prevention pipe (110) are connected to the geothermal hole (100). be installed in the center of

수-공기겸용입출수관(130)과 부상방지관(110)의 지열공(100)의 중심에 정착 후 연약암반의 붕괴나 붕락을 예방하기 위해 세척된 암석재질의 직경 Ψ25mm 내외의 구상형 충진재(270)를 내부공간에 충진하여 수류의 흐름을 원활하게 하여 이물질 퇴적이 최소화 되도록한다.After settling in the center of the geothermal hole 100 of the water-air combined inlet/outlet pipe 130 and the flotation prevention pipe 110, a spherical filler (about Ψ25mm in diameter) made of washed rock material is installed to prevent collapse or collapse of soft rock. 270) is filled in the internal space to facilitate the flow of water and minimize the accumulation of foreign substances.

슬리브(140)와 원터치로 결합되는 허브(150)의 내부는 정밀 가공되고 리테이너(161)와 다수의 오링(163)을 내장되도록 하여 밀봉이 완벽하게 이루어지도록 하며, The interior of the hub 150, which is one-touch coupled to the sleeve 140, is precision-processed and has a retainer 161 and multiple O-rings 163 built in to ensure perfect sealing.

하부 일측에는 가이드(165)를 부착 설치하여 슬리브(140)과의 원터치 결합시 안내하여 삽입의 안정화를 유도하며, A guide 165 is attached to one side of the lower part to guide the one-touch connection with the sleeve 140 to stabilize insertion.

외부에는 슬리브(140)과 허브(150)이 체결된 후 이탈을 방지하기 위한 링스토퍼(169)가 부착된 클램프(166), 브라케트(167a),체결핀(167b),클램프링(168) 및 클램프링케이블(168a)로 구성되어 설치된다.On the outside, a clamp (166), bracket (167a), fastening pin (167b), and clamp ring (168) are attached with a ring stopper (169) to prevent the sleeve (140) and hub (150) from coming off after being fastened. and a clamping cable (168a).

지표면 하부 40m 전후 위치에 설치되는 허브(150) 상부 일측에는 펌프하우징(160)이 연결되며 펌프하우징(160) 내부의 하부측에는 양수펌프(170)를 설치하며, 양수펌프(170) 출수구와 슬라이딩역지변어셈블리(300) 입수구는 스테인레스스틸 연결부속과 배관을 이용하여 체결 한다.A pump housing 160 is connected to one side of the upper part of the hub 150, which is installed at a location around 40m below the ground surface, and a pump housing 170 is installed on the lower side inside the pump housing 160. The pump 170 has an outlet and a sliding station. The inlet of the drain assembly (300) is connected using stainless steel connecting parts and piping.

슬라이딩역지변어셈블리(300) 출수구와 펌프하우징출수구(180)는 스테인레스스틸 연결부속과 배관을 이용하여 체결한다.The water outlet of the sliding station assembly (300) and the pump housing outlet (180) are connected using stainless steel connection parts and piping.

펌프하우징출수구(180)에서 지표면까지에는 고밀도폴리에틸렌 또는 스테인레스스틸 재질을 사용하는 하나의 배관으로 양수와 환수기능을 겸용하는 양,환수겸용관(190)을 설치 한다.From the pump housing outlet (180) to the ground surface, a single pipe made of high-density polyethylene or stainless steel is installed, and a double and water return pipe (190) that serves both pumping and water return functions is installed.

양,환수겸용관(190)에는 분기관을 설치하여 하나의 일측에는 양수지수변(195)과 양수역지변(200) 을 직렬로 설치하여 양수펌프(170)의 양수시에는 지하수가 통하고 정지에는 타 양수펌프(170)에 의해 양수 된 지하수가 역류되는 것을 방지한다.A branch pipe is installed in the both water and water return pipe (190), and on one side, the pumping water reservoir (195) and the pumping station dam (200) are installed in series, so that when the pump (170) is pumped, groundwater flows through and stops. It prevents the groundwater pumped by other water pumps (170) from flowing back.

양,환수겸용관(190)에 설치된 분기관의 다른 일측에는 환수용 3방전동밸브(230)와 연결시켜 타 양수펌프(170)에 의해 환수되는 지하수가 자동제어시스템(550)의 제어명령에 의한 절환동작에 의해 정지된 지열공(170)으로 환수되도록 하는 역할을 수행 한다.On the other side of the branch pipe installed in the combined water and water return pipe (190), it is connected to a three-way electric valve for water return (230) so that the groundwater returned by the other water pump (170) responds to the control command of the automatic control system (550). It plays the role of returning water to the geothermal hole 170 stopped by the switching operation.

양수펌프(170)에 의해 양수되어 양수지수변(195)과 양수역지변(200)을 통과한 지하수는 양수관(219)을 통하여 지열원열교환기(210)으로 유입되며, 양수역지변(200)은 양수펌프(170) 정지시 자동으로 폐쇄되는 구조를 가지며, 양수지수변(195)는 인위적으로 수동 개폐를 할 수 있는 구조를 가진다.Groundwater pumped by the pump 170 and passing through the pumping reservoir 195 and the pumping station 200 flows into the ground source heat exchanger 210 through the pumping pipe 219, and flows into the pumping reservoir 200. ) has a structure that automatically closes when the pump (170) stops, and the pump (195) has a structure that can be manually opened and closed artificially.

지열원열교환기(210)으로 일측으로 입수된 지하수는 열원순환펌프(510)에 의해 히트펌프(520)와 지열원열교환기(210)의 다른 일측으로 입수된 순환유체(브라인)와 대향류 열교환을 실시하여 출수된다.The groundwater obtained from one side of the geothermal source heat exchanger 210 undergoes counter-flow heat exchange with the circulating fluid (brine) obtained from the heat pump 520 and the other side of the geothermal source heat exchanger 210 by the heat source circulation pump 510. The water is extracted by carrying out .

이때, 열원순환펌프(510)에 의해 지열원열교환기(210)로 입수되어 지하수와 열교환된 순환유체(브라인)는 히트펌프(510)로 다시 입수되는 과정을 거치며 장치내를 연속 재순환된다.At this time, the circulating fluid (brine) that has been received into the ground source heat exchanger 210 by the heat source circulation pump 510 and exchanged heat with groundwater goes through a process of being reacquired by the heat pump 510 and is continuously recirculated within the device.

지열원열교환기(210)에서 출수된 지하수는 환수관(220)과 환수지수변(196) 및 환수조절변(280)을 경유하여 3방전동밸브(230)의 일측으로 유입되면 자동제어시스템(550)의 제어명령에 의한 절환동작에 의해 환수전용관(191)이나 양,환수겸용관(190)으로 선택 유입 환수되도록 하며, 환수지수변(196)은 인위적으로 수동 개폐를 할 수 있는 구조를 가진다When groundwater discharged from the ground source heat exchanger (210) flows into one side of the three-way electric valve (230) via the water return pipe (220), the water return water valve (196), and the water return control valve (280), the automatic control system ( The switching operation according to the control command of 550) allows selective inflow and return water to the water exchange-only pipe (191) or the positive and water return pipe (190), and the water return valve (196) has a structure that can be artificially opened and closed manually.

환수전용관(191)로 유입된 환수는 하강하며 지열공(100)의 암반과 열교환하며 양수전 상태로 열복원을 수행한 후 부상방지관(110)의 수-공기겸용출수구(120)로 유입된 후 수-공기겸용출수관(130)과 허브 앤 슬리브(150,140)을 통하여 펌프하우징(160) 내부의 양수펌프(170) 흡입구로 흡입되어 재순환되는 양수과정을 연속 수행한다.The return water flowing into the water return pipe (191) descends, exchanges heat with the bedrock of the geothermal hole (100), performs heat restoration in a pumped state, and then flows into the water-air combined outlet (120) of the flotation prevention pipe (110). Afterwards, the pumping process is continuously performed by sucking water into the suction port of the pump (170) inside the pump housing (160) and recirculating it through the water-air combined water discharge pipe (130) and the hub and sleeve (150, 140).

양,환수겸용관(190)으로 환수되는 지하수는 환수압력에 의해 슬라이딩역지변어셈블리(300)을 동작시켜 펌프하우징(160) 내부로 유입시킨 후 수-공기겸용입출수관(130)과 부상방지관(110)의 수-공기겸용입출수구(120)를 통하여 지열공(100) 내부로 환수되어 상부로 부상하며 지열공(100)의 암반과 열교환하며 양수전 상태로 열복원을 수행한다.Groundwater returned to the water/water return pipe (190) is flowed into the pump housing (160) by operating the sliding reverse pressure assembly (300) by the return pressure, and then flows into the water-air combined inlet/output pipe (130) and the flotation prevention pipe. The water is returned to the inside of the geothermal hole 100 through the water-air combined inlet/outlet port 120 of (110), rises to the top, exchanges heat with the bedrock of the geothermal hole 100, and performs heat restoration to the pumped state.

이때, 슬라이딩역지변어셈블리(300)내의 역지변디스크(303)는 폐쇄되고 실린더스프링(305)은 압축되어 역지변(302)은 하강하며 수-공기노즐(310)은 개방된다.At this time, the reversing disc 303 in the sliding reversing assembly 300 is closed, the cylinder spring 305 is compressed, the reversing lever 302 is lowered, and the water-air nozzle 310 is opened.

수-공기겸용입출수관(130) 상부에 설치된 중심유지장치인 센터폴(400) 상부의 지열공(100)의 공벽이 연약할 경우에는 Ψ150mm의 PVC 재질의 유공관 형상의 탑케이싱(140)을 해당부위 상부까지 설치하여 공벽의 붕괴를 방지하거나 붕락에 의한 미세이물질의 지열공(100) 내부로 유입을 예방한다.If the cavity wall of the geothermal hole (100) at the top of the center pole (400), which is a center maintaining device installed at the top of the water-air combined inlet/outlet pipe (130), is weak, a top casing (140) in the shape of a perforated pipe made of Ψ150 mm PVC is used. It is installed to the top of the area to prevent the collapse of the hole wall or to prevent fine foreign matter from entering the geothermal hole 100 due to collapse.

원판형상으로 다공이 형성된 프로텍트(420)를 체결볼트로 체결하여 하부에 충진된 충진재(270)가 지열공(100)의 이물질제거시 부상하여 외부로 유출되는 것이 방지되도록한다.The protector 420, which has a disk-shaped pore, is fastened with a fastening bolt to prevent the filler 270 filled in the lower part from floating and leaking out when removing foreign substances from the geothermal hole 100.

양,환수겸용관(190)의 분기관에는 지열공(100)의 장기 사용시 대수층을 통하여 유입된 지하수에 의해 충진재(270) 사이의 공간 틈새에 퇴적되거나 공벽에 부착 한 이물질을 제거하기 위한 이물질제거용 압축공기저장탱크(240)와 공기조절변(250)을 연결 설치한다.The branch pipe of the dual and water return pipe 190 is equipped with a foreign matter removal device to remove foreign matter deposited in the space between the fillers 270 or attached to the hole wall by groundwater flowing in through the aquifer during long-term use of the geothermal hole 100. Connect and install the compressed air storage tank (240) and the air control valve (250).

충진재(270) 사이나 공벽의 이물질 배출은 압축공기를 이용하거나 환수되는 다량의 지하수를 에 의해 부상한 이물질은 배수관(260)을 이용하여 지열공(100)외부로 배출시킨다.Foreign matter is discharged between the filler 270 or the wall of the hole using compressed air, or foreign matter floating by a large amount of ground water is discharged to the outside of the geothermal hole 100 using the drain pipe 260.

이때, 압축공기저장텡크(240)에는 공기를 압축 생산 공급하는 압축장치를 포함한다.At this time, the compressed air storage tank 240 includes a compression device that compresses, produces, and supplies air.

지열원열교환기(210)와 히트펌프(520)사이를 순환하는 유체(브라인)의 온도를 실시간 계측하여 양수펌프(170)를 운전 또는 정지 시키는 열원온도센서(540)를 포함한다.It includes a heat source temperature sensor 540 that measures the temperature of the fluid (brine) circulating between the ground source heat exchanger 210 and the heat pump 520 in real time and operates or stops the water pump 170.

다수의 지열공(100) 사이에는 월류관(320)을 각각 설치하여 양수펌프(170) 고장시 운전중인 지열공(100)의 유입 환수로 인하여 상승하는 수위가 상부보호공(340)을 통하여 지표면으로 유출되는 것을 방지하며 인접 지열공(100)으로 바이패스 시키는 월류관(320)이 구비된다. Overflow pipes 320 are installed between the plurality of geothermal wells 100, so that when the pump 170 fails, the water level rising due to the inflow and return of the operating geothermal wells 100 reaches the ground surface through the upper protection hole 340. An overflow pipe (320) is provided to prevent leakage into and bypass the adjacent geothermal hole (100).

각 월류관(320)에는 지열공(100)의 이물질제거시 이물질이 인접지열공(100)으로 유출되는 것을 방지하기 위한 월류관지수변(330)을 구비하는 구조를 가진다.Each overflow pipe 320 has a structure including an overflow pipe water valve 330 to prevent foreign matter from flowing out into the adjacent geothermal hole 100 when removing foreign matter from the geothermal hole 100.

더 상세하게는In more detail

도 2에서 탑케이싱에 대한 일 실시예는,In the top casing in Figure 2 One embodiment of this is,

수-공기겸용입출수관(130)에 부착 설치되는 중심유지장치인 센터폴(400)의 하부측 연약 암반층 지열공(100)에서 발생하는 붕괴나 붕락은 충진재(270) 충진으로 예방할 수 있다Collapse or collapse that occurs in the geothermal hole (100) in the soft rock layer on the lower side of the center pole (400), which is a center maintaining device attached to the water-air combined inlet/outlet pipe (130), can be prevented by filling with filler (270).

센터폴(400)의 상부측 연약 암반층 지열공(100)에서 발생하는 붕괴나 붕락에 대한 방책으로,As a measure against collapse or collapse occurring in the geothermal hole 100 of the soft rock layer on the upper side of the center pole 400,

지표면 하부 40m 내지 50m에 설치되는 양수펌프(170)와 슬라이딩역지변어셈불리(300)가 내장된 펌프하우징(160)이 삽입 가능한 구경의 PVC 재질의 탑케이싱(410)을 불안정한 연약 암반층 구간 의 상부 일정높이까지 설치하므로써 안정적 구조의 지열공(100)을 구현 시킬 수 있다.A top casing (410) made of PVC of a diameter capable of inserting a pump housing (160) with a built-in pump housing (160) and a sliding station assembly (300) installed at 40 to 50 m below the ground surface is installed at the upper part of the unstable soft rock layer section. By installing it to a certain height, it is possible to implement a geothermal hole (100) with a stable structure.

상부측 센터폴(400)이 설치되는 상부 암반층이 안정적인 지질상태를 보이는 경우에는 탑케이싱(410) 설치를 아니할 수 있다If the upper rock layer where the upper center pole 400 is installed shows a stable geological condition, the top casing 410 may not be installed.

탑케이싱(410)은 지하수 입출 통로인 유공관이 설치된 구조로 제작 설치될 수 있다.The top casing 410 can be manufactured and installed in a structure in which a perforated pipe, which is a groundwater inlet and outlet passage, is installed.

도 2에서 센터폴과 프로텍트에 대한 일 실시예는,One embodiment of the center pole and protect in Figure 2,

지열공(100) 내부에 설치되는 상기 수-공기겸용입출수관(130)과 부상방지관(110)을 지열공(100)의 중심에 정착시키기 위한 중심유지장치인 센터폴(400)은 절곡에 의해 ㄷ형상으로 절곡되고 일정 구경의 가공 홀을 갖는 브라케트(404)로 제작된다.The center pole 400, which is a center maintaining device for fixing the water-air combined inlet/outlet pipe 130 and the flotation prevention pipe 110 installed inside the geothermal hole 100 to the center of the geothermal hole 100, is bent. It is manufactured as a bracket 404 that is bent into a U shape and has a processing hole of a certain diameter.

일정한 두께로 일정한 두께와 경사면을 갖고 일정 구경의 가공 홀로 제작된 암(401)은 브라케트(404)와 암(401)을 상호 결합하기 위한 가공 홀에 삽입되어 샤프트(403)로 고정되며,The arm 401, which has a certain thickness and slope and is manufactured with a machined hole of a certain diameter, is inserted into a machined hole for coupling the bracket 404 and the arm 401 to each other and is fixed with the shaft 403,

지열공(100) 암반벽에 암(401)을 정확하게 밀착시키기 위해 팽창스프링(403)을 부착하며, 티그용접에 의해 배관에 3개 이상 부착하여 120도 각도를 유지한다.An expansion spring (403) is attached to accurately adhere the arm (401) to the rock wall of the geothermal hole (100), and three or more are attached to the pipe by TIG welding to maintain an angle of 120 degrees.

센터폴(400)은 수-공기겸용입출수관(130)과 부상방지관(110)이 지열공(100)의 중심이 정확하게 정착되도록 하는 역할을 수행한다.The center pole 400 serves to ensure that the water-air combined inlet/outlet pipe 130 and the flotation prevention pipe 110 are accurately anchored to the center of the geothermal hole 100.

하부와 상부의 부상방지관(110)과 슬리브(140)에 센터폴(400)이 부착된 수-공기겸용입출수관(130) 의 설치가 완료되면, Once the installation of the water-air combined inlet/outlet pipe (130) with the center pole (400) attached to the lower and upper floating prevention pipe (110) and sleeve (140) is completed,

지열공(100) 공벽과 부상방지관(110) 및 수-공기겸용입출수관(130) 사이에는 직경 Ψ25mm 내외의 구상형 충진재(270)를 상부 센터폴(400)로 부근까지 투입하여 충진한다.Between the cavity wall of the geothermal hole (100), the flotation prevention pipe (110), and the water-air combined inlet/outlet pipe (130), a spherical filler (270) with a diameter of approximately Ψ25 mm is injected to the vicinity of the upper center pole (400) to fill it.

충진재(270) 충진이 완료되면 센터폴(400)이 설치된 수-공기겸용입출수관(130) 상부에는 다공을 갖는 원판형의 프로텍트(420)를 탑케이싱(410)에 볼트등을 이용하여 PVC와 체결하여 설치하여, When filling with the filler (270) is completed, a porous disc-shaped protector (420) is attached to the top of the water-air combined inlet/outlet pipe (130) on which the center pole (400) is installed, using PVC and bolts, etc., to the top casing (410). Fasten and install,

충진재(270)가 외부적 요인(압축공기의 기포나 다량으로 유입된 환수에 의한 이물질제거에 의해 부상되는 것을 방지하도록한다.It prevents the filler 270 from floating due to external factors (air bubbles in compressed air or removal of foreign substances caused by a large amount of returned water).

센터폴(400)의 상부측 암반상태가 양호하여 탑케이싱(410)의 설치가 불필요한 경우 에는 직접 가이드(165) 외부에 용접등의 방법으로 고정하여 설치 할 수도 있다.If the rock condition on the upper side of the center pole 400 is good and installation of the top casing 410 is unnecessary, it can be installed directly on the outside of the guide 165 by fixing it by welding or other methods.

도 3과 도 4에서 허브 앤 슬리브에 대한 일 실시예는,3 and 4 to hub and sleeve One embodiment of this is,

수-공기겸용입출수관(130) 상부 일측과 펌프하우징(160) 하부 일측의 결합은 상호 슬라이딩하며 삽입되어 원터치로 결합 할 수 있는 허브 앤 슬리브 결합방식을 사용한다. The coupling of the upper side of the water-air combined inlet/output pipe (130) and the lower side of the pump housing (160) uses a hub-and-sleeve coupling method in which they are inserted by sliding each other and can be coupled with one touch.

허브 앤 슬리브 원터치 결합방식은 수-공기겸용입출수관(130)의 상부 일측에는 정밀하게 외면이 가공된 슬리브(140)를 체결하고, 슬리브(140)와 결합 될 펌프하우징(160) 하부 일측에는 정밀하게 내면이 가공된 허브(150)을 체결한다.The hub and sleeve one-touch coupling method fastens a sleeve (140) with a precisely machined outer surface to one upper side of the water-air combined inlet/outlet pipe (130), and to one side of the lower part of the pump housing (160) to be coupled with the sleeve (140). The hub 150, the inner surface of which has been processed, is fastened.

허브(150)의 하부 일측에는 레듀싱 형상의 가이드(165)를 부착하여 슬리브(140)와 허브(150) 결합 시 슬리브(140)가 허브(150) 내부로 쉽게 삽입되어 결합되도록 하는 안내역할과 이물질이 결합부 부근에 부착되거나 퇴적하는것을 방지한다.A reducing-shaped guide 165 is attached to one lower side of the hub 150, so that when the sleeve 140 and the hub 150 are combined, the sleeve 140 is easily inserted into the hub 150 and plays a guiding role. Prevents foreign substances from adhering to or depositing near the joint.

허브(150)의 내부에 가공된 다수개의 오링 홈(163g)에는 오링(163)을 부착하여 수-공기겸용입출수관(130)으로 지하수 또는 압축공기의 누설을 1차 방지하며,O-rings (163) are attached to the plurality of O-ring grooves (163g) machined inside the hub 150 to primarily prevent leakage of groundwater or compressed air through the water-air combined inlet/outlet pipe (130).

하부에는 리테이너(161)를 삽입하고 체결너트(162)로 조임하여 누설을 2차 방지되도록한다. 슬리브(140)와 접촉하는 리테이너(161)는 2중날개 구조로 이루어져 내,외부 압력변화에도 누설이 방지되는 구조를 가진다.Insert the retainer 161 in the lower part and tighten it with the fastening nut 162 to prevent secondary leakage. The retainer 161 in contact with the sleeve 140 has a double-wing structure to prevent leakage even when internal and external pressure changes.

슬리브(140)의 하부에는 로킹스토퍼(164)를 부착하여 허브 앤 슬리브 결합 시 슬리브(140)가 허브(150) 내부에 항상 일정 깊이로 삽입 되도록한다.A locking stopper 164 is attached to the lower part of the sleeve 140 so that the sleeve 140 is always inserted into the hub 150 at a certain depth when combining the hub and sleeve.

허브(150)이 슬리브(140)에 삽입되어 설치된 후 이상압력 변화에 의해 허브(150)과 슬리브(140)가 서로 이탈 되는 것을 방지하기 위해 허브(150) 외부에는 S자형상의 날개구조로 일정 구경의 핀홀을 갖는 클램프(166)는 ㄷ형상의 브라케트(167a)에 체결핀(167b)으로 체결된 후 용접에 의해 부착된다.After the hub 150 is inserted and installed into the sleeve 140, in order to prevent the hub 150 and the sleeve 140 from being separated from each other due to abnormal pressure changes, an S-shaped wing structure is installed on the outside of the hub 150 with a certain diameter. The clamp 166 having a pinhole is fastened to the U-shaped bracket 167a with a fastening pin 167b and then attached by welding.

허브(150)에 부착된 가이드(165)에는 클램프(166)의 하부날개가 로킹스토퍼(164)에 걸리거나 해제를 위한 움직임을 위한 일정크기의 사각형 홈을 갖는다.The guide 165 attached to the hub 150 has a rectangular groove of a certain size for the lower wing of the clamp 166 to move to be caught or released from the locking stopper 164.

허브(150)이 로킹스토퍼(164)에 의해 슬리브(140)에 정확하게 안착되게 하거나 압력변화에 의해 슬리브(140)로 부터 분리되는 것을 방지하기 위하여 클램프(166) 외부에는 원형링 형상으로 제작되는 클램프링(168)이 구비 설치된다.In order to ensure that the hub 150 is accurately seated on the sleeve 140 by the locking stopper 164 or to prevent it from being separated from the sleeve 140 due to pressure changes, a clamp is manufactured in a circular ring shape on the outside of the clamp 166. A ring 168 is provided and installed.

클램프링(168)에는 지상까지 연장되어 상하로 이동하는 클램프링케이블(168a)이 부착된다. 상하로 이동하는 클램프링케이블(168a)에 의해 클램프링(168)이 하부로 이동하면 클램프(166)의 하부측 날개는 안쪽으로 오므려져 로킹스토퍼(164)의 하부에 정확히 체결되도록한다.Attached to the clamp ring 168 is a clamp ring cable 168a that extends to the ground and moves up and down. When the clamp ring 168 moves downward by the clamp ring cable 168a moving up and down, the lower wing of the clamp 166 is retracted inward so that it is accurately fastened to the lower part of the locking stopper 164.

클램프(166)에는 클램프링(168)이 클램프(166)에서 이탈되는 것을 방지하기 위하여 링스토퍼(169)가 후부에 부착된다.A ring stopper 169 is attached to the rear of the clamp 166 to prevent the clamp ring 168 from being separated from the clamp 166.

상하로 이동하는 클램프링케이블(168a)에 의해 클램프링(168)이 상부로 이동하면 체결핀(167b)에 의해 클램프(166)의 상부 날개는 내측으로 수축하고 하부 날개는 외측으로 확장된다.When the clamp ring 168 moves upward by the clamp ring cable 168a moving up and down, the upper wing of the clamp 166 contracts inward and the lower wing expands outward by the fastening pin 167b.

이때는 체결된 슬리브(140)와 허브(150)는 상호 분리가 가능한 구조가된다.At this time, the fastened sleeve 140 and hub 150 have a structure in which they can be separated from each other.

클램프링케이블(168a)에 의해 클램프링(168)이 하부로 이동하면 클램프(166)의 하부 날개는 내측으로 수축하며 로킹스토퍼(164)에 걸리는 구조에 의해 삽입 체결된 슬리브(140)와 허브(150)는 서로 분리가 불가능한 구조가 되도록한다.When the clamp ring 168 moves downward by the clamp ring cable 168a, the lower wing of the clamp 166 contracts inward and the sleeve 140 and hub ( 150) ensures that the structures are inseparable from each other.

도 1과 도 5와 도 6에서 슬라이딩역지변어셈블리에 대한 일 실시예는,One embodiment of the sliding reverse displacement assembly in FIGS. 1, 5, and 6 is,

슬라이딩역지변어셈블리(300)의 역지변실린더(301)는 원통형의 실린더 구조로 하부바닥에는 지하수 가 입수되는 입수구(306)를 가지며,The reverse displacement cylinder 301 of the sliding reverse displacement assembly 300 has a cylindrical cylinder structure and has an inlet 306 at the bottom through which groundwater is received,

상부커버에는 지하수의 입수와 출수 및 압축공기의 유입되는 수-공기 입출구(309)를 갖는다.The upper cover has a water-air inlet and outlet (309) for the inflow and outflow of groundwater and inflow of compressed air.

역지변실린더(301)와 상부커버는 볼트조임에 의해 결합된다.The reverse displacement cylinder 301 and the upper cover are coupled by tightening bolts.

역지변실린더(301)의 상부측에는 원형 또는 사각형상을 가지는 다수개의 수-공기 노즐(310)로 구성되어 있다The upper side of the reverse displacement cylinder 301 is composed of a plurality of water-air nozzles 310 having a circular or square shape.

역지변실린더(301) 내부에는 지하수 양수나 환수 및 압축공기의 공급에 따른 압력차에 의해 상하 이동하며 슬라이딩하는 역지변(302)이 삽입 설치된다.Inside the reverse valve cylinder 301, a reverse valve 302 that moves and slides up and down due to the pressure difference caused by pumping or returning groundwater and supplying compressed air is inserted and installed.

역지변(302) 내부에 삽입 설치되어 양수펌프(170) 운전시에는 양수압력에 의해 개방되고 양수펌프(170)의 정지 또는 타 지열공의 환수나 압축공기의 유입시에는 폐쇄되는 디스크(303)가 삽입 설치된다.A disk 303 that is inserted and installed inside the backstop 302 and is opened by pumping pressure when the pump 170 is in operation and closed when the pump 170 is stopped or water is returned from another geothermal well or compressed air is introduced. is inserted and installed.

디스크(303) 상부에는 팽창력에 의해 디스크(303)를 폐쇄시키려는 디스크스프링(304)이 설치된다. 역지변실린더(301) 하부바닥과 역지변(302) 사이에는 스프링의 팽창력에 의해 역지변(302)을 항상 상부 커버측으로 부상시켜 수-공기노즐(310)을 폐쇄시키는 실린더스프링(305)이 설치된다.A disc spring 304 is installed on the top of the disc 303 to close the disc 303 by an expansion force. A cylinder spring 305 is installed between the lower bottom of the reverse valve cylinder 301 and the reverse valve 302, which always floats the reverse valve 302 to the upper cover side by the expansion force of the spring and closes the water-air nozzle 310. do.

양수펌프(170) 운전에 의해 양수되는 지하수는 양수압력으로 슬라이딩역지변어셈블리(300)의 역지변(302)내 디스크(303)를 개방시킨 후 수-공기입출수구(309)와 펌프하우징출수구(180)와 양,환수겸용관(190)과 양수관(219)을 경유하여 지열원열교환기(210)로 입수되어 열교환작용을 수행한 후 지열공(100)으로 환수된다.The ground water pumped by the operation of the pump 170 opens the disk 303 in the reverse valve 302 of the sliding reverse valve assembly 300 with pumping pressure, and then flows through the water-air inlet/outlet port 309 and the pump housing outlet ( 180) and the water return pipe 190 and the water return pipe 219, it is received into the geothermal source heat exchanger 210, performs a heat exchange function, and is returned to the geothermal hole 100.

양수펌프(170)의 동작이 중단되면 디스크스프링(304) 팽창력에 의해 디스크(303)를 폐쇄하여 양수된 지하수가 양수펌프(170)로 역류되는 것을 방지한다.When the operation of the pump 170 is stopped, the disk 303 is closed by the expansion force of the disk spring 304 to prevent the pumped groundwater from flowing back into the pump 170.

양수펌프(170)에 의해 양수된 지하수는 지열원열교환기(210)에서 열교환작용을 수행한 후 환수관(220)에 설치된 3방전동밸브(230)의 절환동작에 의해 환수전용관(191)을 통하여 지열공(100)으로 환수된다The groundwater pumped by the water pump 170 performs a heat exchange function in the ground source heat exchanger 210, and then is transferred to the water exchange pipe 191 by the switching operation of the three-way electric valve 230 installed in the water return pipe 220. It is returned to the geothermal hole (100) through

또 다른 일 실시예는, Another example is,

환수관(220)에 설치된 3방전동밸브(230)의 절환동작에 의해 환수되는 지하수가 양,환수겸용관(190)과 펌프하우징출수구(180)과 수-공기입출수구(309)를 통하여 슬라이딩역지변어셈블리(300)의 역지변(302) 상부로 유입되면 실린더스프링(305)은 환수압력에 의해 압축되어 역지변(302)이 하부로 이동되며 수-공기노즐(310)을 개방시키면 환수되는 지하수는 펌프하우징(160)과 양수펌프(170)사이의 공간과 수-공기겸용입출수관(130)과 부상방지관(110)을 통하여 지열공(100)으로 환수된다.Groundwater returned by the switching operation of the three-way electric valve (230) installed in the water return pipe (220) slides through the dual/water return pipe (190), the pump housing outlet (180), and the water-air inlet/outlet outlet (309). When the water flows into the upper part of the reverse valve 302 of the reverse valve assembly 300, the cylinder spring 305 is compressed by the water return pressure and the reverse valve 302 moves to the bottom. When the water-air nozzle 310 is opened, the water return is released. Groundwater is returned to the geothermal hole 100 through the space between the pump housing 160 and the water pump 170, the water-air combined input and output pipe 130, and the flotation prevention pipe 110.

도 1에서 지열공의 이물질제거에 대한 일 실시예는,In Figure 1, an example of removing foreign substances from a geothermal hole is,

지열공(100)의 연약암반에서 붕괴나 붕락에 의해 대수층 유동지하수에 포함되어 유입되어 충진재(270)에 침전된 미세 침전물 제거를 위해 압축공기저장탱크(240)내의 압축공기를 이용하는 방법으로서,A method of using compressed air in the compressed air storage tank 240 to remove fine sediments contained in the aquifer fluid groundwater and deposited on the filler 270 due to collapse or collapse in the soft rock of the geothermal hole 100,

이물질제거가 필요한 지열공(100)의 양수펌프(170)는 정지시키고 양수를 차단하는 양수지수변(195)과 환수를 차단하는 환수지수변(196)과 인접 지열공(100)과 연결된 월류관(320)의 월류관지수변(330)은 완전히 폐쇄시키고 배수관(260)은 개방시킨다.The pump 170 of the geothermal well 100, which requires removal of foreign substances, is stopped, and the overflow pipe connected to the pumping water valve 195, which blocks pumping water, and the water return water valve 196, which blocks water return, and the adjacent geothermal well 100. The overflow pipe waterside (330) of (320) is completely closed and the drain pipe (260) is opened.

이후, 고압의 압축공기를 저장하는 압축공기저장탱크(240)에 설치된 공기조절변(250)을 개방하면 압축공기는 하나의 배관으로 양수와 환수작용을 수행하는 양,환수겸용관(190)을 통하여 슬라이딩역지변어셈블리(300)의 출수구(309)로 유입된다.Afterwards, when the air control valve 250 installed in the compressed air storage tank 240, which stores high-pressure compressed air, is opened, the compressed air flows through the positive and water return pipe 190, which performs pumping and water return through a single pipe. It flows into the outlet 309 of the sliding station assembly 300.

압축공기는 디스크(303)가 디스크스프링(304)의 팽창력에 의해 폐쇄 된 상태에서 압력공기로 실린더스프링(305)을 압축시키면 역지변(302)은 역지변실린더(301)를 하부로 이동된다.When the compressed air compresses the cylinder spring 305 with pressurized air while the disk 303 is closed by the expansion force of the disk spring 304, the reverse lever 302 moves the reverse lever cylinder 301 downward.

역지변실린더(301)가 하부로 이동되면 다수의 수-공기노즐(310)은 개방되어 압축공기 이동통로가 확보되게 된다.When the reverse cylinder 301 is moved downward, the plurality of water-air nozzles 310 are opened to secure a passage for the compressed air to move.

수-공기노즐(310)을 통과한 압축공기는 양수펌프(170)을 내장하는 펌프하우징(160) 내부와 슬라이딩역지변어셈블리(300)의 출수구(309)와 펌프하우징(160) 입수구와 허브 앤 슬리브 결합장치(150,140)와 수-공기겸용입출수관(130)과 부상방지관(110)으로 유입된 후 다수의 수-공기겸용입출수구(120)를 통하여 충진재(270)의 공간으로 분출된다.Compressed air passing through the water-air nozzle (310) is inside the pump housing (160) containing the positive water pump (170), the outlet port (309) of the sliding reverse valve assembly (300), the inlet port of the pump housing (160), and the hub and After flowing into the sleeve coupling devices (150, 140), the water-air inlet/outlet pipe (130), and the flotation prevention pipe (110), it is ejected into the space of the filler (270) through a plurality of water-air inlet/outlet ports (120).

분출된 압축공기는 팽창하여 기포상태로 충진재(270) 공간에 퇴적한 이물질을 함께 상부로 부상한 후 배수관(260)을 통하여 지열공(100) 외부로 배출시키며 이물질제거를 실시한다.The ejected compressed air expands and floats to the top together with foreign substances deposited in the space of the filler 270 in the form of bubbles, and then discharges them to the outside of the geothermal hole 100 through the drain pipe 260 to remove foreign substances.

이물질제거가 종료되면 폐쇄 또는 개방된 지변은 정상위치로 절환동작을 수행한다.When removal of foreign substances is completed, the closed or open valve returns to its normal position.

도 1에서 지열공의 대온도차 활용의 일 실시예는,In Figure 1, an example of utilizing the large temperature difference of a geothermal hole is,

냉난방 운전 중 실내기(500)와 연결된 실내온도조절기(500a)는 실내온도가 설정온도에 도달하면 다수의 히트펌프(520)중 일부는 정지동작을 수행한다.During cooling and heating operation, the indoor temperature controller 500a connected to the indoor unit 500 performs a stop operation on some of the plurality of heat pumps 520 when the indoor temperature reaches the set temperature.

실내온도가 실내기(500)에 설정된 설정온도 범위 온도차를 벗어나면 실내온도조절기(500a)는 정지된 히트펌프(520)의 운전을 다시 수행한다.If the indoor temperature is outside the temperature difference within the set temperature range set in the indoor unit 500, the indoor temperature controller 500a restarts the operation of the stopped heat pump 520.

히트펌프(520)와 지열원열교환기(210) 또는 지열원열교환기(210)와 양수펌프(170) 사이를 순환하는 유체(브라인)나 지하수의 환수온도는 냉난방 부하량 증감에 따라 냉방시에는 상승과 하강을 반복하고 난방시에는 하강과 상승을 반복한다.The return temperature of the fluid (brine) or groundwater circulating between the heat pump 520 and the ground source heat exchanger 210 or the ground source heat exchanger 210 and the pump 170 increases during cooling as the cooling and heating load increases or decreases. It repeats lowering and lowering, and repeats lowering and rising during heating.

온도의 상승과 하강은 지열원열교환기(210) 입수배관과 출수배관에 각각 설치된 열원 온도센서(540)에 의해 순환유체 온도를 실시간 측정하여 측정된 온도 데이터를 자동제어시스템(550)의 PCB에 전송하면 PCB는 사전 입력된 제어값과 비교하여 지열공(100) 내부에 설치된 양수펌프(170)나 열원순환펌프(510)를 운전시키거나 정지되도록 한다.The rise and fall of temperature is measured in real time by the heat source temperature sensor 540 installed in the inlet and outlet pipes of the geothermal source heat exchanger 210, respectively, and the measured temperature data is transmitted to the PCB of the automatic control system 550. When transmitted, the PCB compares the pre-input control value and operates or stops the water pump 170 or the heat source circulation pump 510 installed inside the geothermal hole 100.

이러한, 양수펌프(170)의 운전과 정지에 따른 지열공(100)의 활용방법을 제시하고저 한다.We would like to suggest a method of utilizing the geothermal well 100 according to the operation and stop of the pump 170.

일반적인 지열시스템의 지하수의 순환경로는 양수펌프(170)가 운전되면 양수된 지하수는 양수지수변(195)와 양수역지변(200)을 통과하면 양수관(219)에서 합류되어 지열원열교환기(210)로 입수되면 열교환과정을 거친 후 출수되면 환수관(220)에 연결된 양수중인 지열공(100)의 환수전용관(191)에 설치된 환수지수변(196)과 환수조절변(280)을 통하여 지열공(100)의 수면으로 환수되는 과정을 반복 수행한다. The circulation path of groundwater in a general geothermal system is that when the pump (170) is operated, the pumped groundwater passes through the pumping reservoir (195) and the pumping station (200) and is joined in the pumping pipe (219) to the geothermal source heat exchanger ( 210), when it is discharged after going through a heat exchange process, it is supplied through the water return index valve (196) and the water return control valve (280) installed in the water return pipe (191) of the geothermal hole (100) being pumped connected to the water return pipe (220). The process of returning water to the water surface of the lacuna 100 is repeated.

양수중인 양수펌프(170)에서 고장이 발생하여 정지하여 양수가 중단되면 정상 동작중인 양수펌프(170)에 의해 환수되는 지하수의 지속 유입으로 인하여 지하수의 수위가 상승하게 되면 지표면으로 지하수가 넘치는 월류현상을 초래한다.If the pump (170) in pumping malfunctions and stops, and the pumping pump (170) stops pumping water, the level of groundwater rises due to the continuous inflow of groundwater returned by the pump (170) in normal operation, causing an overflow phenomenon where groundwater overflows to the ground surface. causes

이러한, 지표면으로의 월류현상을 예방하기 위하여 지열공(100)간에는 일정규격 이상 관경의 월류관(320)과 월류관지수변(330)을 연결 설치하여 환수된 지하수가 상호 유통되게 한다.In order to prevent this phenomenon of overflow to the ground surface, an overflow pipe 320 and an overflow pipe water source 330 of a pipe diameter of a certain standard or more are connected and installed between the geothermal wells 100 to allow the reclaimed groundwater to flow to each other.

여기서, 수위상승에 의해 월류되어 상호 유통되는 지하수를 이용하는 방법의 대온도차 열교환방법을 제시하고저 한다.Here, we would like to present a large-temperature difference heat exchange method that utilizes groundwater that is overflowed and distributed due to the rise in water level.

지열시스템 운전중 부하량에 의해 양수펌프(170)가 정지되어 양수가 중단되면 양수관(219)과 양,환수겸용관(190) 사이에 설치된 양수역지변(200)은 스프링의 팽창력과 디스크의 자중 및 운전중인 지열공의 양수압력등에 의해 자동 폐쇄된다.When the pumping pump (170) is stopped due to the load during operation of the geothermal system and the pumping water is stopped, the pumping force (200) installed between the pumping pipe (219) and the pumping and return pipe (190) is affected by the expansion force of the spring and the self-weight of the disk. and is automatically closed by the pumping pressure of the operating geothermal well.

이때, 자동제어시스템(550)의 PCB에 의해 환수관(220)에 설치된 3방전동밸브(230)의 환수개로는 양,환수겸용관(190)방향으로 절환되어 환수전용관(190)을 통해 지열공(100)의 수면으로 환수되던 지하수의 유입은 차단되고 양,환수겸용관(190)과 펌프하우징출수구(180)를 통과하여 슬라이딩역지변어셈블리(300)로 유입된다.At this time, the water return opening of the three-way electric valve (230) installed in the water return pipe (220) is switched in the direction of the positive and water return pipe (190) by the PCB of the automatic control system (550) and flows through the water return pipe (190). The inflow of groundwater that has been returned to the surface of the hole 100 is blocked and flows into the sliding reverse discharge assembly 300 through the combined water and water return pipe 190 and the pump housing outlet 180.

슬라이딩역지변어셈블리(300)의 수-공기 입출구(309)를 통하여 역지변실린더(301) 내부로 유입 된 지하수는 환수압력과 디스크(303) 자중 및 디스크스프링(304)의 팽창력에 의해 디스크(303)를 완전히 폐쇄시킨다.Groundwater that flows into the reverse displacement cylinder (301) through the water-air inlet and outlet (309) of the sliding reverse displacement assembly (300) is returned to the disk (303) by the return pressure, the self-weight of the disk (303), and the expansion force of the disk spring (304). ) is completely closed.

이때, 역지변실린더(301) 상부에 작용하는 힘은 역지변실린더(301)하부에 설치되어 양수펌프(170) 정지시 역지변(302)을 역지변실린더(301)상부로 상승시키는 실린더스프링(305)의 팽창력보다 커므로 역지변실린더(301)를 하강 시키며 수-공기노즐(310)을 개방시킨다.At this time, the force acting on the upper part of the reversing cylinder 301 is the cylinder spring (which is installed at the lower part of the reversing cylinder 301) and raises the reversing valve 302 to the upper part of the reversing cylinder 301 when the pump 170 stops. Since it is greater than the expansion force of 305), the reverse cylinder 301 is lowered and the water-air nozzle 310 is opened.

수-공기노즐(310)이 개방되면 양,환수겸용관(190)을 통하여 환수되는 지하수는 펌프하우징(160) 내부로 유입된 후 허브(150) 및 슬리브(140) 및 수-공기겸용입출수관(130)과 부상방지관(110)의 수-공기입출수구(120)를 통하여 휴지중인 지열공(100) 내부로 유출시킨다.When the water-air nozzle 310 is opened, groundwater returned through the water and water return pipe 190 flows into the pump housing 160 and then flows into the hub 150 and sleeve 140 and the water-air combined inlet and outlet pipe. It is discharged into the resting geothermal hole (100) through the water-air inlet/outlet port (120) of (130) and the flotation prevention pipe (110).

지열공(100) 내부로 유입된 지하수는 지표면에 설치된 상부보호공(340)방향으로 상승하며 암반층과 충진재 및 대수층의 유동 지하수와 1차 열교환 과정을 거치며 수위를 상승 시킨 후 인접한 운전중인 지열공(100)과 연결된 월류관(320)과 월류관지수변(330)을 경유하여 지열공(100) 수면으로 하강한다.The groundwater flowing into the geothermal hole 100 rises in the direction of the upper protection hole 340 installed on the ground surface, goes through a primary heat exchange process with the rock layer, filler material, and flowing groundwater in the aquifer, raises the water level, and then flows into the adjacent operating geothermal hole ( It descends to the surface of the geothermal hole (100) via the overflow pipe (320) and the overflow pipe waterside (330) connected to 100).

하강하는 지하수는 암반층과 충진재 및 대수층의 유동 지하수와 2차 열교환 과정을 거치며 양수전 상태로 열복원된 후 수-공기겸용입출수구(120)를 통하여 부상방지관(110) 내부로 유입되면 수-공기겸용입출수관(130)과 슬리브(140) 및 허브(150)를 경유하여 펌프하우징(160) 내부로 유입된다.The descending groundwater goes through a secondary heat exchange process with the flowing groundwater of the bedrock layer, filler, and aquifer, is restored to its original state, and then flows into the flotation prevention pipe (110) through the water-air combined inlet/outlet port (120). It flows into the pump housing 160 via the air combined input/output pipe 130, sleeve 140, and hub 150.

펌프하우징(160) 내부로 유입된 지하수는 양수펌프(170)로 흡입되어 토출되는 양수과정과 양,환수겸용관(190)으로 출수되어 환수되는 순환과정을 수행하게된다.Groundwater flowing into the pump housing 160 undergoes a pumping process in which it is sucked in and discharged by the pump 170, and a circulation process in which it is discharged and returned to the pump and water return pipe 190.

이러한 지열공(100)내 지하수의 하향순환(탑-다운)싸이클과 상향순환(버텀-업)싸이클의 양순환체계를 구현 시킬 수 있다. It is possible to implement a two-circulation system of downward circulation (top-down) cycle and upward circulation (bottom-up) cycle of groundwater within the geothermal hole 100.

하나의 지열공(100)으로 하향순환(탑-다운)싸이클과 상향순환(버텀-업)싸이클의 양순환체계를 이용하는 대온도차(dt) 열복원운전은 The large temperature difference (dt) heat recovery operation using a two-circulation system of downward circulation (top-down) cycle and upward circulation (bottom-up) cycle with one geothermal hole (100) is

기존의 하향순환(탑-다운)싸이클 또는 상향순환(버텀-업)싸이클 중 택일하여 적용되는 일반적인 열복원운전에 비하여 지열원에너지 이용효율을 증대시켜 양수펌프 소요동력을 절감시킬 수 있다. Compared to the general heat recovery operation that is applied by selecting either the existing downward circulation (top-down) cycle or the upward circulation (bottom-up) cycle, the power required for the pump can be reduced by increasing the efficiency of geothermal source energy use.

100 : 지열공 130 : 수-공기겸용입출수관
140 : 슬리브 150 : 허브
160 : 펌프하우징 170 : 양수펌프
190 : 양,환수겸용관 219 : 양수관
220 : 환수관 230 : 3방전동밸브
270 : 충진재 300 : 슬라이딩역지변어셈블리
320 : 월류관 340 : 상부보호공
400 : 센터폴 410 : 탑케이싱
500 : 실내기 520 : 히트펌프
550 : 자동제어시스템
100: Geothermal hole 130: Water-air combined inlet/outlet pipe
140: sleeve 150: hub
160: Pump housing 170: Pumping pump
190: Amniotic fluid pipe 219: Amniotic fluid pipe
220: water return pipe 230: three-way electric valve
270: Filler 300: Sliding reverse load assembly
320: Overflow pipe 340: Upper protection hole
400: Center pole 410: Top casing
500: indoor unit 520: heat pump
550: Automatic control system

Claims (9)

지중에 고심도의 굴착에 의해 원형으로 형성되며 다량의 지하수를 함수하고 있는 지열공(100),
실내 냉난방에 필요한 냉열원과 온열원을 생산하는 히트펌프(520),
상기 히트펌프(520)에 의해 생산된 고저온 냉매나 냉온수가 실내 공기와 열교환하여 냉온풍을 생산 공급하는 실내기(500),
상기 실내기(500)에 연결되어 풍량 또는 실내온도를 조절하거나 상기 히트펌프(520)의 냉난방운전을 제어하는 실내온도조절기(500a),
상기 지열공(100) 내부를 순환하는 지하수와 상기 히트펌프(520) 내부를 순환하는 유체를 열교환 시키는 지열원열교환기(210),
상기 히트펌프(520)와 상기 지열원열교환기(210)간에 유체를 순환시키는 열원순환펌프(510),
상기 지열공(100)의 상부를 밀폐하여 지상의 오염물질 유입을 방지하여 지하수의 오염을 예방하는 상부보호공(340),
상기 지열공(100)의 지표면에서 풍화암층까지 설치되어 토사층내 지표수 유입을 예방하는 강관 재질의 외부케이싱(105),
상기 지열공(100)내의 지하수를 상기 지열원열교환기(210)에 공급하는 양수펌프(170)과,
상기 양수펌프(170) 출수구와 연결되어 양수펌프(170) 운전시에는 양수기능을 갖고 양수펌프(170) 정지시에는 환수의 복합기능을 갖는 슬라이딩역지변어셈블리(300),
상기 양수펌프(170)과 상기 슬라이딩역지변어셈블리(300)을 내장하며 상기 양수펌프(170)의 운전 또는 정지시 지하수 상하 이동통로로 이용되는 펌프하우징(160),
상기 지열공(100)의 상부에서 상기 펌프하우징(160)이 설치되는 하부 일정 깊이까지 설치되어 상기 외부케이싱(105) 하부의 풍화암 또는 연암층 암반에서 발생하는 붕괴나 붕락을 예방하기 위해 유공관 구조의 PVC 재질로 설치되는 탑케이싱(410),
상기 양수펌프(170)의 운전과 정지를 입력된 프로그램에 의해 제어동작을 수행시키는 자동제어시스템(550),
상기 자동제어시스템(550)에 의해 상기 지열원열교환기(210)로 상기 양수펌프(170)에 의해 양수되거나 환수되는 지하수 온도와 상기 열원순환펌프(510)에 의해 상기 히트펌프(520)로 입수되거나 출수되는 순환유체의 온도를 실시간 계측하는 열원온도센서(540),
상기 지열원열교환기(210)의 입수구측에 연결된 양수관(219),
상기 지열원열교환기(210)의 출수구측에 연결된 환수관(220),
상기 양수펌프(170)의 출수구측 상기 양수관(219)에 설치되어 상기 양수펌프(170)의 운전시에는 양수압력에 의해 개방되고 상기 양수펌프(170)의 정지시에는 자동 폐쇄되는 양수역지변(200),
상기 양수관(219)에 설치되어 상기 지열원열교환기(210)의 입수구로 유입되는 지하수의 흐름을 수동으로 조절하는 양수지수변(195),
상기 환수관(220)에 설치되어 상기 지열공(100)으로 유입되는 지하수의 흐름을 수동으로 조절하는 환수지수변(196),
상기 환수관(220)에 설치되어 상기 자동제어시스템(550)에 의해 상기 양수펌프(170)가 정지되어 양수가 중단되면 환수를 차단시키는 역할을 하는 환수조절변(280),
상기 환수지수변(196)을 통과한 환수를 상기 상부보호공(340)의 일측에 연결된 배관을 통하여 상기 지열공(100)의 수면부근으로 환수시키는 환수전용관(191),
상기 펌프하우징(160)과 양,환수겸용관(190)을 결합시키는 펌프하우징출수구(180),
상기 펌프하우징(160)의 출수구(180)에 연결되어 상기 양수펌프(170) 운전시에는 양수관 역할을 수행하고 상기 양수펌프(170)의 정지시에는 환수관 역할을 수행하며 압축공기 공급시에는 공기 유입관의 기능을 겸용하는 양,환수겸용관(190),
상기 환수지수변(196)을 통과한 환수를 상기 자동제어시스템(550)의 제어에 의한 밸브개로 절환으로 상기 환수전용관(191) 또는 상기 양,환수겸용관(190)으로 이송시키는 3방전동밸브(230),
상기 지열공(100)의 대수층 유입지하수에 포함된 이물질을 제거하기 위한 청소용 압축공기를 저장하는 압축공기저장탱크(240),
상기 지열공(100)의 이물질제거시 상기 양,환수겸용관(190)으로 상기 압축공기저장탱크(240)에 저장된 압축공기의 공급량을 조절하는 공기조절변(250),
상기 펌프하우징(160) 내부의 상기 양수펌프(170) 출수구에 설치되어 상기 양수펌프(170) 운전시에는 디스크(303)가 상승하여 유로를 개방되고 상기 양수펌프(170)가 정지되면 디스크(303)는 하강하여 유로를 폐쇄시키는 역지변(302)과 실린더스프링(305)를 내장하는 역지변실린더(301),
상기 역지변(302) 내부에 설치되어 상기 양수펌프(170) 운전시에는 양수압력에 의해 개방되고 정지시나 압축공기 유입시에는 폐쇄되는 디스크(303),
상기 역지변(302) 내부의 상기 디스크(303) 상부에 설치되어 스프링의 팽창력에 의해 상기 디스크(303)를 하부로 하강시켜 개구부를 폐쇄시키므로 양수된 지하수와 유입된 압축공기가 입수구(306)측으로 유출되는 것을 방지하는 디스크스프링(304),
상기 역지변실린더(301)의 측면 상부에는 원형 또는 사각 형상을 가지는 수-공기 노즐(310), 상기 3방전동밸브(230) 절환으로 환수 또는 유입되는 지하수나 압축공기에 의해 상기 역지변(302)을 하강시켜 개방된 상기 수-공기노즐(310)을 통해 지하수나 압축공기를 상기 펌프하우징(160) 내부로 배출시키는 슬라이딩역지변어셈블리(300),
상기 펌프하우징(160)의 하부측에서 상기 지열공(100)의 최저부까지 설치되어 상기 양수펌프(170) 운전시에는 지하수의 입수관 역할을 수행하고 상기 양수펌프(170) 정지중 상기 3방전동밸브(230) 밸브개로 절환으로 환수되는 지하수의 출수관과 이물질제거 청소용 압축공기의 유입관 역할을 겸하는 고밀도폴리에틸렌 재질의 수-공기겸용입출수관(130),
상기 수-공기겸용입출수관(130)으로 사용되는 고밀도폴리에틸렌 재질배관과 지하수의 비중차로 인해 발생하는 부력을 방지하기 위하여 상기 수-공기겸용입출수관(130) 하부에 설치되며 다공의 수-공기겸용입출수구(120)를 갖는 스테인레스스틸 재질의 부상방지관(110),
상기 펌프하우징(160) 하부에 부착되어 상기 수-공기겸용입출수관(130)측과 원터치로 결합시킬 수 있는 커플링 구조를 가지는 허브(150),
상기 수-공기겸용입출수관(130) 상부에 부착되어 상기 허브(150)과 원터치로 결합시킬 수 있는 커플링 구조를 가지는 슬리브(140),
상기 허브(150) 하부에 부착되어 상기 허브(150)와 상기 슬리브(140)의 원터치 결합시 상기 슬리브(140)를 상기 허브(150) 내부로 안내하여 삽입을 용이하게하는 가이드(165),
상기 슬리브(140)와 상기 허브(150)가 원터치 결합 후 이탈을 방지하는 장치 갖는 클램프(166),
상기 수-공기겸용입출수관(130) 상부 일측에 연결된 상기 슬리브(140)과 상기 수-공기겸용입출수관(130) 하부 일측에 연결된 상기 부상방지관(110)을 상기 지열공(100)의 중심에 위치시키기 위한 중심유지장치인 센터폴(400),
상기 지열공(100)내 설치된 상기 양수펌프(170) 고장시 인접한 상기 지열공(100)의 환수에 의해 발생하는 지표면으로의 물넘침방지와 부하량 감소로 휴지되는 경우 인접한 상기 지열공(100)과 직렬로 지하수 순환유로를 형성시켜 대온도차 열교환 수행이 가능케 하는 월류관(320),
상기 월류관(320)에 설치되어 개폐동작을 통하여 인접한 상기 지열공(100)으로 지하수나 압축공기 유입을 조절하는 월류관지수변(330),
상기 탑케이싱(410) 하부의 연약암반 붕괴나 붕락을 방지하기 위해 상기 부상방지관(110) 및 상기 수-공기겸용입출수관(130) 주위공간에 충진하는 직경 Ø25mm 내외인 암석재질의 구상형 충진재(270),
상기 충진재(270)가 청소용 압축공기의 기포에 의해 상부로 부상하여 외부로 유출되는 것을 방지하기 위하여 상기 탑케이싱(410) 하부에 부착되는 프로텍트(420),
상기 충진재(270) 사이의 퇴적 이물질제거시 부상하는 부유성물질을 상기 지열공(100) 외부로 배출하기 위한 배수관(260);을 가지는것을 특징으로 하는,
개방형 지열공의 안전성 확보 및 양방향 유체이동을 이용하는 에너지절감형 지열시스템
A geothermal hole (100), which is formed in a circular shape by deep excavation in the ground and contains a large amount of groundwater,
A heat pump (520) that produces cold and hot heat sources necessary for indoor cooling and heating,
An indoor unit (500) that produces and supplies hot and cold air by exchanging heat with indoor air by high- and low-temperature refrigerant or cold and hot water produced by the heat pump (520),
An indoor temperature controller (500a) connected to the indoor unit (500) to control air volume or indoor temperature or control the heating and cooling operation of the heat pump (520),
A geothermal source heat exchanger (210) that exchanges heat between groundwater circulating inside the geothermal hole (100) and fluid circulating inside the heat pump (520),
A heat source circulation pump 510 that circulates fluid between the heat pump 520 and the ground source heat exchanger 210,
An upper protection hole (340) that seals the upper part of the geothermal hole (100) to prevent contamination of groundwater by preventing the inflow of contaminants on the ground,
An external casing (105) made of steel pipe that is installed from the ground surface of the geothermal hole (100) to the weathered rock layer to prevent the inflow of surface water into the soil layer,
A water pump 170 that supplies groundwater in the geothermal well 100 to the geothermal source heat exchanger 210,
A sliding reverse valve assembly (300) connected to the water outlet of the pump (170) and having a pumping function when the pump (170) is in operation and a combined function of water return when the pump (170) is stopped;
A pump housing (160) that houses the pump (170) and the sliding station assembly (300) and is used as a vertical movement path for groundwater when the pump (170) is operating or stopped.
It is installed from the top of the geothermal hole 100 to a certain depth below where the pump housing 160 is installed, and has a perforated pipe structure to prevent collapse or collapse occurring in the weathered rock or soft rock layer below the outer casing 105. Top casing (410) installed with PVC material,
An automatic control system 550 that performs control operations to operate and stop the water pump 170 according to an input program,
The temperature of ground water pumped or returned to the geothermal source heat exchanger 210 by the automatic control system 550 by the water pump 170 and the temperature of ground water supplied to the heat pump 520 by the heat source circulation pump 510 A heat source temperature sensor (540) that measures the temperature of the circulating fluid being discharged or discharged in real time,
A pumping pipe (219) connected to the inlet side of the ground source heat exchanger (210),
A water return pipe (220) connected to the outlet side of the ground source heat exchanger (210),
A pumping station is installed on the pumping pipe 219 at the outlet side of the pumping pump 170 and is opened by pumping pressure when the pumping pump 170 is operating and automatically closes when the pumping pump 170 is stopped. (200),
A pumping water valve (195) installed in the pumping pipe (219) to manually control the flow of groundwater flowing into the inlet of the geothermal source heat exchanger (210),
A water return valve 196 installed in the water return pipe 220 to manually control the flow of groundwater flowing into the geothermal hole 100,
A water return control valve 280 that is installed in the water return pipe 220 and serves to block water return when the pump 170 is stopped by the automatic control system 550 and pumping water is stopped.
A water exchange pipe (191) that returns the water that has passed through the water return water valve (196) to the vicinity of the water surface of the geothermal hole (100) through a pipe connected to one side of the upper protection hole (340),
A pump housing outlet (180) that combines the pump housing (160) with the positive and return water pipe (190),
It is connected to the water outlet 180 of the pump housing 160, and serves as a pumping pipe when the pump 170 is in operation. It functions as a water return pipe when the pump 170 is stopped. When compressed air is supplied, it functions as a water return pipe. A water return pipe (190) that also functions as an air inlet pipe,
A three-way electric valve that transfers the returned water that has passed through the water return index valve (196) to the water return-only pipe (191) or the positive and water return pipe (190) by switching to a valve opening under the control of the automatic control system (550). (230),
A compressed air storage tank 240 for storing compressed air for cleaning to remove foreign substances contained in groundwater flowing into the aquifer of the geothermal hole 100,
An air control valve 250 that adjusts the supply amount of compressed air stored in the compressed air storage tank 240 to the volume and water return pipe 190 when removing foreign substances from the geothermal hole 100,
It is installed at the outlet of the pump 170 inside the pump housing 160, and when the pump 170 is operated, the disk 303 rises to open the flow path, and when the pump 170 is stopped, the disk 303 ) is a reverse valve 302 that descends to close the flow path and a reverse valve cylinder 301 with a built-in cylinder spring 305;
A disk 303 installed inside the reverse valve 302 and opened by pumping pressure when the pump 170 is in operation and closed when stopped or when compressed air is introduced,
It is installed on the upper part of the disk 303 inside the counter valve 302 and lowers the disk 303 downward by the expansion force of the spring to close the opening, so that the pumped groundwater and the inflow compressed air flow toward the water inlet 306. Disc spring (304) to prevent leakage,
On the upper side of the check cylinder 301, there is a water-air nozzle 310 having a circular or square shape, and the check valve 302 is operated by returning water or incoming groundwater or compressed air by switching the three-way electric valve 230. ) is lowered to discharge groundwater or compressed air into the pump housing 160 through the open water-air nozzle 310,
It is installed from the lower part of the pump housing 160 to the lowest part of the geothermal hole 100, and serves as an intake pipe for groundwater when the pumping pump 170 is in operation. A water-air combined inlet/outlet water pipe (130) made of high-density polyethylene that also serves as an outlet pipe for groundwater that is returned by switching to an electric valve (230) and an inflow pipe for compressed air for cleaning and removing foreign substances.
In order to prevent buoyancy caused by the difference in specific gravity between the high-density polyethylene pipe used as the water-air combined input/output water pipe 130 and groundwater, it is installed at the lower part of the water-air combined input/output water pipe 130 and is a porous water-air combined water pipe. A flotation prevention pipe (110) made of stainless steel having an inlet/outlet port (120),
A hub 150 attached to the lower part of the pump housing 160 and having a coupling structure that can be coupled with the water-air combined inlet/outlet pipe 130 with one touch,
A sleeve 140 attached to the upper part of the water-air combined inlet/outlet pipe 130 and having a coupling structure that can be coupled with the hub 150 with one touch,
A guide 165 that is attached to the lower part of the hub 150 and guides the sleeve 140 into the hub 150 to facilitate insertion when the hub 150 and the sleeve 140 are coupled with one touch,
A clamp 166 having a device to prevent the sleeve 140 and the hub 150 from being separated after one-touch coupling,
The sleeve 140 connected to one upper side of the water-air combined inlet and outlet water pipe 130 and the flotation prevention pipe 110 connected to one lower side of the water-air combined inlet and outlet water pipe 130 are connected to the center of the geothermal hole 100. Center pole (400), a center maintaining device for positioning,
When the water pump 170 installed in the geothermal well 100 fails, the adjacent geothermal well 100 is shut down to prevent water overflow to the ground surface caused by water return from the adjacent geothermal well 100 and to reduce the load. An overflow pipe (320) that forms a groundwater circulation flow path in series to enable large-temperature difference heat exchange,
An overflow pipe water source (330) installed in the overflow pipe (320) to control the inflow of groundwater or compressed air into the adjacent geothermal hole (100) through opening and closing operations,
A spherical filler made of rock with a diameter of about Ø25mm filled in the space around the flotation prevention pipe 110 and the water-air combined input/output pipe 130 to prevent the collapse or collapse of the soft rock beneath the top casing 410. (270),
A protector 420 attached to the lower part of the top casing 410 to prevent the filler 270 from rising to the top and leaking out due to bubbles of compressed air for cleaning,
Characterized in that it has a drain pipe (260) for discharging floating substances that float when removing accumulated foreign matter between the fillers (270) to the outside of the geothermal hole (100).
Energy-saving geothermal system that secures the safety of open geothermal wells and uses two-way fluid movement
청구항 1에서
상기 센터폴(400)은,
절곡에 의해 ㄷ형상으로 절곡되고 일정 구경의 절삭 홀을 갖는 브라케트(404)과
일정한 두께와 경사면을 갖고 일정 구경의 절삭 홀로 제작된 암(401); 및
상기 브라케트(404)와 상기 암(401)을 상호 결합하기 위한 절삭 홀에 삽입되어 고정시키는 핀(402)과
상기 지열공(100)의 암반면에 상기 암(401)을 정확하게 밀착시키기 위한 팽창스프링(403)으로 구성되며,
용접에 의해 상기 부상방지관(110)과 상기 수-공기겸용입출수관(130)에 3개 이상 부착하여,
상기 수-공기겸용입출수관(130)과 상기 부상방지관(110)이 상기 지열공(100) 중심에 정확하게 정착 설치; 되게 하는것을 특징으로 하는,
개방형 지열공의 안전성 확보 및 양방향 유체이동을 이용하는 에너지절감형 지열시스템.
In claim 1
The center pole 400 is,
A bracket 404 that is bent into a U-shape by bending and has a cutting hole of a certain diameter.
An arm 401 made of a cutting hole of a certain diameter with a certain thickness and inclined surface; and
A pin 402 that is inserted and fixed into a cutting hole for coupling the bracket 404 and the arm 401 to each other,
It consists of an expansion spring 403 to accurately adhere the arm 401 to the rock surface of the geothermal hole 100,
Three or more pieces are attached to the flotation prevention pipe 110 and the water-air combined inlet/outlet pipe 130 by welding,
The water-air combined inlet/outlet pipe (130) and the floating prevention pipe (110) are accurately fixed and installed at the center of the geothermal hole (100); Characterized by making
An energy-saving geothermal system that ensures the safety of open geothermal wells and uses two-way fluid movement.
청구항 1에서
상기 부상방지관(110)과 수-공기겸용입출수관(130)이 설치되는 위치의 상기 지열공(100)의 암반이 연약한 상태를 나타내는 경우에는,
상기 지열공(100) 공벽과 상기 센터폴(400)이 부착된 부상방지관(110)과 수-공기겸용입출수관(130) 사이의 공간에는 암석재질의 직경 Ψ25mm 내외의 구상형 충진재(270)를 충진하여 공벽의 암반 붕괴나 붕락을 사전 예방하고 수류의 흐름을 원활하게하여 이물질 퇴적이 최소화; 되게 하는것을 특징으로 하는,
개방형 지열공의 안전성 확보 및 양방향 유체이동을 이용하는 에너지절감형 지열시스템.
In claim 1
If the rock mass of the geothermal hole 100 at the location where the flotation prevention pipe 110 and the water-air combined inlet/outlet pipe 130 is installed is in a weak state,
In the space between the cavity wall of the geothermal hole 100, the flotation prevention pipe 110 to which the center pole 400 is attached, and the water-air combined input and output pipe 130, a spherical filler 270 made of rock material with a diameter of about Ψ25 mm is placed. Filling prevents rock collapse or collapse of the hollow wall in advance and minimizes the accumulation of foreign substances by smoothing the flow of water; Characterized by making
An energy-saving geothermal system that ensures the safety of open geothermal wells and uses two-way fluid movement.
청구항 1에서
상기 지열공(100)에 충진된 상기 충진재(270)가 환수되는 지하수나 압축공기의 기포에 의해 부상되어 외부로 유실되는 것을 방지하기 위하여,
상기 수-공기겸용입출수관(130) 상부측에 상기 충진재(270) 보다 적은 직경의 다공을 갖는 원판형상 구조의 프로텍트(420)를 설치하며,
상기 수-공기겸용입출수관(130) 상부측의 상기 지열공(100)의 암반상태가 불량하여 상기 탑케이싱(410)의 설치가 필요 한 경우에는 상기 탑케이싱(410) 하부 관말에 나사등을 이용하여 부착 설치하며,
상기 수-공기겸용입출수관(130) 상부측의 상기 지열공(100)의 암반상태가 양호하여 상기 탑케이싱(410)의 설치가 불필요한 경우에는,
상기 허브(150) 하부에 부착된 상기 가이드(165) 말단에 용접방법으로 부착 설치; 하는것을 특징으로 하는,
개방형 지열공의 안전성 확보 및 양방향 유체이동을 이용하는 에너지절감형 지열시스템.
In claim 1
In order to prevent the filler 270 filled in the geothermal hole 100 from being lifted and lost to the outside by bubbles of returned groundwater or compressed air,
A protector 420 having a disk-shaped structure having pores with a smaller diameter than the filler 270 is installed on the upper side of the water-air combined inlet/outlet pipe 130,
If the rock condition of the geothermal hole 100 on the upper side of the water-air combined inlet/outlet pipe 130 is poor and installation of the top casing 410 is necessary, screws, etc. are installed at the lower pipe end of the top casing 410. Attach and install using
If the rock condition of the geothermal hole 100 on the upper side of the water-air combined inlet/outlet pipe 130 is good and installation of the top casing 410 is not necessary,
Attached to the end of the guide 165 attached to the lower part of the hub 150 by welding; Characterized by,
An energy-saving geothermal system that ensures the safety of open geothermal wells and uses two-way fluid movement.
청구항 1에서
상기 지열공(100)의 하부측 40m 내지 50m 지점에 설치되는 상기 양수펌프(170)와 상기 슬라이딩역지변어셈블리(300)가 내장된 상기 펌프하우징(160)과
상기 부상방지관(110)이 연결된 상기 수-공기겸용입출수관(130)의 체결은 허브 앤 슬리브 구조의 원터치 결합방식으로 상세하게는,
상기 지열공(100) 상부에 설치되는 상기 펌프하우징(160) 하부 관말에는 내면이 정밀하게 가공되어 부착되는 허브(150)과
상기 지열공(100) 하부에 설치되는 상기 수-공기겸용입출수관(130)의 상부 관말에는 외면이 정밀하게 가공되어 부착된 슬리브(140)과
상기 허브(150)에는 상기 슬리브(140)와 결합 시 상기 허브(150) 내부로 상기 슬리브(140)의 삽입을 용이하게 하는 역할과 이물질이 결합부에 퇴적 하는것을 방지하기 위하여 부착되는 레듀싱 형상의 가이드(165)과
상기 허브(150)와 상기 슬리브(140)의 결합시 내외부 압력변화에 따른 지하수나 압축공기의 누설이 방지하기 위하여 내부의 오링 홈(163g)에는 다수개의 오링(163)과 2중 날개 구조를 갖는 리테이너(161)과
상기 슬리브(140)에는 상기 허브(150)가 상기 슬리브(140)의 일정 깊이까지 삽입 되어 안착되도록 외부 부착되는 로킹스토퍼(164)과
상기 허브(150)가 상기 슬리브(140)에 안착된 후 압력차나 온도변화에 의해 서로 이탈되는 것을 방지하기 위해 상기 로킹스토퍼(164)에 로킹 되도록 하기 위하여 ㄹ형상으로 날개에 일정 구경의 홀을 갖는 클램프(166)과
상기 클램프(166)를 상기 허브(150) 외측면 부착시키는 ㄷ형상의 브라케트(167a)과
상기 브라케트(167a)에 상기 클램프(166)를 체결시키는 체결핀(167b)과
상기 클램프(166) 하부날개를 상기 로킹스토퍼(164)에 정착 또는 탈거를 위한 일정크기의 절단 홈을 갖는 가이드(165)과
상기 클램프(166)가 상기 로킹스토퍼(164)에 정확하게 정착된 상태를 지속 유지하거나 탈거를 위하여 상기 클램프(166) 외부에 삽입되어 상하 이동되는 원형링 형상의 클램프링(168)과
상기 클램프링(168)을 상하로 이동시키기 위하여 지상까지 연장 설치되는 클램프링케이블(168a)과
상기 클램프링케이블(168a)에 연결되어 상하로 이동하는 상기 클램프링(168)이 상기 클램프(166) 하부로 이탈되는 것을 방지하는 링스토퍼(169)에 의해,
상기 클램프링케이블(168a)이 인장되어 상기 클램프링(168)이 상부로 이동하면 상부 날개는 상기 체결핀(167b)에 의해 내측으로 수축하고 하부 날개는 외측으로 확장시켜 로킹이 해제되면 상기 슬리브(140)와 상기 허브(150)는 분리가 가능한 구조이며,
상기 클램프링케이블(168a)이 팽창되면 상기 상기 클램프링(168)이 하부로 이동하면 하부 날개는 내측으로 수축되어 체결된 상기 슬리브(140)와 상기 허브(150)는 분리가 불가능 한 구조; 를 가지는것을 특징으로 하는,
개방형 지열공의 안전성 확보 및 양방향 유체이동을 이용하는 에너지절감형 지열시스템.
In claim 1
The pump housing 160 in which the pump 170 and the sliding reverse displacement assembly 300 are installed at a point 40 to 50 m below the geothermal hole 100, and
The connection of the water-air combined inlet/outlet pipe 130 to which the flotation prevention pipe 110 is connected is a one-touch coupling method of a hub and sleeve structure. In detail,
A hub 150 whose inner surface is precisely processed and attached to the lower pipe of the pump housing 160 installed at the top of the geothermal hole 100 and
The upper pipe end of the water-air combined inlet/outlet pipe 130 installed in the lower part of the geothermal hole 100 includes a sleeve 140 with a precisely processed outer surface attached thereto.
The hub 150 has a reducing shape attached to facilitate insertion of the sleeve 140 into the hub 150 when coupled with the sleeve 140 and to prevent foreign substances from depositing on the coupling portion. 's guide (165) and
In order to prevent leakage of groundwater or compressed air due to internal and external pressure changes when combining the hub 150 and the sleeve 140, the internal O-ring groove (163g) has a plurality of O-rings (163) and a double blade structure. retainer (161) and
The sleeve 140 includes a locking stopper 164 attached externally so that the hub 150 is inserted and seated to a certain depth in the sleeve 140.
After the hub 150 is seated on the sleeve 140, the hub 150 is locked to the locking stopper 164 to prevent it from being separated due to pressure difference or temperature change. It has a hole of a certain diameter in the L-shaped wing. clamp (166) and
A U-shaped bracket (167a) for attaching the clamp (166) to the outer surface of the hub (150)
A fastening pin (167b) for fastening the clamp (166) to the bracket (167a) and
A guide 165 having a cutting groove of a certain size for fixing or removing the lower wing of the clamp 166 from the locking stopper 164
In order to maintain the clamp 166 accurately fixed to the locking stopper 164 or remove it, a clamp ring 168 in the shape of a circular ring is inserted outside the clamp 166 and moves up and down.
A clamp ring cable (168a) extended to the ground to move the clamp ring (168) up and down, and
By a ring stopper 169 that prevents the clamp ring 168, which is connected to the clamp ring cable 168a and moves up and down, from being separated from the lower part of the clamp 166,
When the clamp ring cable (168a) is tensioned and the clamp ring (168) moves upward, the upper wing contracts inward by the fastening pin (167b) and the lower wing expands outward, and when the lock is released, the sleeve ( 140) and the hub 150 have a separable structure,
When the clamp ring cable 168a is expanded and the clamp ring 168 moves downward, the lower wing is contracted inward, making it impossible for the sleeve 140 and the hub 150 to be separated; Characterized by having,
An energy-saving geothermal system that ensures the safety of open geothermal wells and uses two-way fluid movement.
청구항 1에서
상기 수-공기겸용입출수관(130)의 상부측의 불안정한 연약 암반층에서 발생하는 지열공(100)의 붕괴나 붕락에 대비하기 위한 안전조치로,
상기 외부케이싱(105) 내부에 상기 양수펌프(170)와 슬라이딩역지변어셈불리(300)가 내장된 상기 펌프하우징(160)의 삽입 설치가 가능한 구경의 PVC 재질의 배관에 지하수 입출 통로를 갖는 유공관이 구비되고,
상기 수-공기겸용입출수관(130) 주위에 충진된 충진재(270)의 부상을 예방하기 위한 프로텍트(420)가 부착된 일체화 구조의 탑케이싱(410)을 설치하여 안정적인 구조의 지열공(100)을 구현; 하는것을 특징으로 하는,
개방형 지열공의 안전성 확보 및 양방향 유체이동을 이용하는 에너지절감형 지열시스템.
In claim 1
As a safety measure to prepare for the collapse or collapse of the geothermal hole 100 occurring in the unstable soft rock layer on the upper side of the water-air combined inlet/outlet pipe 130,
A perforated pipe having a groundwater inlet and outlet passage in a pipe made of PVC of a diameter capable of inserting and installing the pump housing 160, which includes the water pump 170 and the sliding reverse load assembly 300 , inside the external casing 105. This is provided,
A geothermal hole (100) with a stable structure is installed by installing a top casing (410) of an integrated structure with a protector (420) attached to prevent injury to the filler (270) filled around the water-air combined inlet/outlet pipe (130). implement; Characterized by,
An energy-saving geothermal system that ensures the safety of open geothermal wells and uses two-way fluid movement.
청구항 1에서
상기 슬라이딩역지변어셈블리(300)의 상기 역지변실린더(301)는 볼트조임에 의해 분해와 조립이 가능한 원통형 구조로, 상부 커버에는 양수나 환수되는 지하수나 압축공기가 출입하는 수-공기입출구(309)와 ,
상기 역지변실린더(301) 상부의 상기 수-공기 입출구(309)에 대응하는 하부에는 상기 양수펌프(170)와 체결되어 양수되는 지하수가 입수되는 입수구(306)과,
상기 역지변실린더(301)의 측면 상부에는 원형 또는 사각 형상을 가지는 수-공기 노즐(310)과,
상기 역지변실린더(301) 내부에 삽입되어 양수와 환수압력 및 상기 압축공기저장탱크(240)의 압축공기 공급과 차단에 따른 압력차에 의해 상하로 슬라이딩하며 이동하는 역지변(302)과,
상기 역지변(302) 내부 하부에 설치되어 상기 양수펌프(170) 운전시에는 양수압력에 의해 개방되고 정지시나 상기 압축공기저장탱크(240)의 압축공기 유입시에는 폐쇄되는 디스크(303)과,
상기 디스크(303) 상부에 설치되어 스프링의 팽창력에 의해 상기 디스크(303)를 항상 폐쇄시키는 작용을 수행하는 디스크스프링(304)과,
상기 역지변실린더(301) 하부측과 상기 역지변(302) 사이에 설치되어 스프링의 팽창력에 의해 항상 상기 역지변(302)을 상부 커버측으로 밀어올려 상기 수-공기 노즐(310)을 폐쇄시키는 작용을 하는 실린더스프링(305)로 구성되어 운전조건에 따라 지하수와 압축공기의 공급과 차단이 가능; 하게 하는것을 특징으로 하는,
개방형 지열공의 안전성 확보 및 양방향 유체이동을 이용하는 에너지절감형 지열시스템.
In claim 1
The reverse displacement cylinder 301 of the sliding reverse displacement assembly 300 has a cylindrical structure that can be disassembled and assembled by tightening bolts, and the upper cover has a water-air inlet and outlet (309) through which pumped or returned groundwater or compressed air enters and exits. )and ,
At the lower part of the reverse cylinder 301, corresponding to the water-air inlet and outlet 309, there is an inlet 306 connected to the water pump 170 to receive pumped groundwater,
A water-air nozzle 310 having a circular or square shape is provided on the upper side of the reverse cylinder 301,
A reverse valve (302) that is inserted into the reverse valve cylinder (301) and slides up and down due to positive water and return pressure and pressure differences due to supply and blockage of compressed air from the compressed air storage tank (240),
A disk 303 installed at the inner lower part of the reverse valve 302 and opened by pumping pressure when the pump 170 is in operation and closed when stopped or when compressed air is introduced from the compressed air storage tank 240,
A disc spring 304 installed on the top of the disc 303 to always close the disc 303 by the expansion force of the spring,
It is installed between the lower side of the reverse valve cylinder 301 and the reverse valve 302, and the expansion force of the spring always pushes the reverse valve 302 toward the upper cover to close the water-air nozzle 310. It consists of a cylinder spring (305) that can supply and block groundwater and compressed air depending on operating conditions; Characterized by allowing,
An energy-saving geothermal system that ensures the safety of open geothermal wells and uses two-way fluid movement.
청구항 1에서
상기 양수펌프(170)가 정지되어 상기 양수지수변(195)과 상기 환수지수변(196)이 차단된 상태에서 상기 압축공기저장탱크(240)의 압축공기를 상기 공기조절변(250)을 통해 하나의 배관으로 양수와 환수작용을 수행하는 상기 양,환수겸용관(190)을 통하여 상기 슬라이딩역지변어셈블리(300) 내부로 유입되면,
상기 역지변(302)에 내장된 상기 디스크(303)는 디스크스프링(304)의 팽창력에 의해 폐쇄 된 상태에서 상기 실린더스프링(305)을 압축시켜 상기 역지변(302)을 상기 역지변실린더(301) 하부로 이동하며 상기 수-공기노즐(310)을 개방시켜는것과 동시에 압축공기를 상기 펌프하우징(160) 내부로 유입시킨다.
상기 펌프하우징(160) 내부로 유입된 압축공기는 상기 수-공기겸용입출수관(130)과 허브 앤 슬리브 결합장치(150,140); 및
상기 수-공기겸용입출수관(130)과 상기 수-공기겸용입출수구(120)를 갖는 상기 부상방지관(110)을 통하여 상기 충진재(270) 공간으로 팽창분출되면 상기 충진재(270) 사이의 이물질은 공기기포와 함께 상부로 부상한 후 상기 배수관(260)을 통하여 외부로 배수하며 배출된다.
이때, 부상되는 이물질이 상기 월류관(320)을 통하여 운전 또는 휴지중인 인접 지열공(100)으로 유입 되는것을 방지하기 위해 상기 월류관지수변(330)은 일시 폐쇄 시키고 실시; 하는것을 특징으로 하는,
개방형 지열공의 안전성 확보 및 양방향 유체이동을 이용하는 에너지절감형 지열시스템.
In claim 1
In a state in which the pump 170 is stopped and the pumping water water valve 195 and the return water water valve 196 are blocked, compressed air from the compressed air storage tank 240 is supplied through the air control valve 250. When water flows into the sliding reverse discharge assembly 300 through the positive and water return pipe 190, which performs pumping and water return through a single pipe,
The disc 303 built into the reverse actuator 302 compresses the cylinder spring 305 in a closed state by the expansion force of the disk spring 304, thereby connecting the reverse actuator 302 to the reverse actuator cylinder 301. ) It moves downward and opens the water-air nozzle 310 and simultaneously introduces compressed air into the pump housing 160.
The compressed air introduced into the pump housing 160 is connected to the water-air combined input and output pipe 130 and the hub and sleeve coupling devices 150 and 140 ; and
When the foreign matter expands and ejects into the space of the filler 270 through the flotation prevention pipe 110 having the water-air combined inlet /outlet pipe 130 and the water-air combined inlet/outlet port 120, foreign matter between the filler 270 floats to the top along with air bubbles and is discharged to the outside through the drain pipe 260.
At this time, in order to prevent floating foreign matter from flowing into the adjacent geothermal hole 100 that is operating or at rest through the overflow pipe 320, the overflow pipe waterside 330 is temporarily closed and implemented; Characterized by,
An energy-saving geothermal system that ensures the safety of open geothermal wells and uses two-way fluid movement.
청구항 1에서
다수의 상기 지열공(100)사이에는 상기 월류관(320)을 상호 연결설치하고,
상기 실내기(500)의 실내온도조절기(500a)에 의해 상기 히트펌프(520)의 일부가 정지되면,
상기 히트펌프(520)와 상기 지열원열교환기(210)사이의 순환유체 온도는 냉방시에는 하강하고 난방시에는 상승하게 되며,
상기 열원온도센서(540)는 측정값을 상기 자동제어시스템(550)으로 전송하면 입력된 프로그램에 의해 해당 상기 지열공(100) 내부의 상기 양수펌프(170) 운전이 정지되는것과 동시에
상기 양,환수겸용관(190)에 설치된 상기 양수역지변(200)은 타 지열공(100)의 양수압력에 의해 자동 폐쇄되며,
상기 3방전동밸브(230)의 환수개로는 상기 양,환수겸용관(190)방향으로 절환되어 정지된
상기 지열공(100)의 수면으로 환수되던 지하수는 흐름은 중단되고 상기 양,환수겸용관(190)과 상기 펌프하우징출수구(180)를 통해 상기 슬라이딩역지변어셈블리(300)의 상기 역지변실린더(301) 상부로 유입된다.
상기 역지변실린더(301) 상부로 유입된 지하수의 환수압력과 상기 디스크(303)자중 및 상기 디스크스프링(304)의 팽창력에 의해 상기 디스크(303)는 완전 폐쇄와 동시에 상기 역지변(302)을 하강시키며 상기 수-공기노즐(310)을 개방하면,
상기 역지변실린더(301) 상부로 유입된 지하수는 상기 펌프하우징(160) 내부와 상기 허브(150) 및 슬리브(140) 그리고 상기 수-공기겸용입출수관(130)과 상기 부상방지관(110) 및 상기 수-공기겸용입출수구(120)를 통하여 휴지중인 상기 지열공(100) 내부로 유출된다..
이후, 상기 충진재(270) 공간으로 유입된 지하수는 지표면에 설치된 상기 상부보호공(340) 방향으로 상승하며 암반층과 대수층 유동 지하수와 1차 열교환 과정을 거치며 수위가 상승되어,
상기 월류관(320)을 경유하여 운전중인 인접 상기 지열공(100)의 수면으로 하강 한 후 암반층과 유동 지하수와 2차 열교환 과정을 거친 후,
상기 부상방지관(110)의 상기 수-공기겸용입출수구(120)과 상기 부상방지관(110) 및 상기 수-공기겸용입출수관(130) 및 상기 슬리브(140)와 허브(150)를 경유하여 상기 펌프하우징(160) 내부로 유입되면,
상기 양수펌프(170)에 의해 양수되어 상기 양,환수겸용관(190)과 상기 양수지수변(195)과 상기 양수역지변(200)으로 출수되는 순환과정을 수행하는 하향순환싸이클과 상향순환싸이클의 순환체계를 복합 구현하는 대온도차(dt) 열교환; 하는것을 특징으로 하는,
개방형 지열공의 안전성 확보 및 양방향 유체이동을 이용하는 에너지절감형 지열시스템.
In claim 1
The overflow pipes 320 are interconnected and installed between the plurality of geothermal holes 100,
When part of the heat pump 520 is stopped by the indoor temperature controller 500a of the indoor unit 500,
The temperature of the circulating fluid between the heat pump 520 and the ground source heat exchanger 210 decreases during cooling and increases during heating,
When the heat source temperature sensor 540 transmits the measured value to the automatic control system 550, the operation of the water pump 170 inside the geothermal hole 100 is stopped according to the input program.
The pumping station area (200) installed in the pumping and water return pipe (190) is automatically closed by the pumping pressure of another geothermal hole (100),
The water return opening of the three-way electric valve 230 is switched in the direction of the positive and water return pipe 190 and stopped.
The groundwater that was returned to the surface of the geothermal hole 100 stops flowing and flows through the positive and return pipe 190 and the pump housing outlet 180 to the reverse cylinder of the sliding reverse relief assembly 300. 301) It flows into the upper part.
Due to the return pressure of groundwater flowing into the upper part of the reverse relief cylinder 301, the self-weight of the disk 303, and the expansion force of the disk spring 304, the disk 303 is completely closed and at the same time the reverse relief cylinder 302 is released. When lowering and opening the water-air nozzle 310,
Ground water flowing into the upper part of the reverse displacement cylinder (301) is inside the pump housing (160), the hub (150) and sleeve (140), the water-air combined inlet and outlet pipe (130), and the flotation prevention pipe (110). And it flows out into the resting geothermal hole (100) through the water-air combined inlet/outlet port (120).
Thereafter, the groundwater flowing into the filler 270 space rises in the direction of the upper protection hole 340 installed on the ground surface, and the water level rises through a primary heat exchange process with the rock layer and aquifer flowing groundwater,
After descending to the water surface of the adjacent geothermal hole 100 in operation via the overflow pipe 320, and then going through a secondary heat exchange process with the rock layer and flowing groundwater,
Via the water-air combined inlet and outlet port 120 of the flotation prevention pipe 110, the flotation prevention pipe 110, the water-air combined inlet and outlet pipe 130, and the sleeve 140 and hub 150. When it flows into the pump housing 160,
A downward circulation cycle and an upward circulation cycle that perform a circulation process in which water is pumped by the pump 170 and discharged to the positive and return pipe 190, the positive water reservoir 195, and the positive water reservoir 200. Great temperature difference (dt) heat exchange that implements a complex circulation system of; Characterized by,
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