KR102623215B1 - 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법으로서, 하기 숫말뚝들의 직경보다 좁은 간격으로 상호 이격되게 암말뚝들을 시공하고, 상기 암말뚝들의 사이사이에 암말뚝들과 일부 겹쳐지면서 철근망을 포함하는 숫말뚝들을 시공하되, 상기 숫말뚝들 전부 또는 일부는 지열흡수배관을 포함하는 에너지말뚝으로 시공하는 겹침주열말뚝벽체 시공단계; 상기 에너지말뚝들의 지열흡수배관의 일단에 연결되어 지열을 흡수한 순환수를 수집하는 집수다중관과, 상기 집수다중관에 연결된 집수주배관과, 상기 에너지말뚝들의 지열흡수배관의 타단에 연결되어 지열이 사용된 순환수를 상기 지열흡수배관으로 분배하는 분배다중관과, 상기 분배다중관에 연결된 분배주배관을 포함하는 배관실을 시공하는 배관실 시공단계; 상기 집수주배관으로부터 지열을 흡수한 순환수를 이송하는 유입주배관과, 상기 배관실의 분배주배관으로 지열이 사용된 순환수를 이송하거나 보충수 공급관으로부터 보충수가 유입되는 유출주배관과, 상기 유입주배관으로부터 이송된 순환수에 포함된 지열 에너지를 냉난방에너지나 온수에너지로 변환시키는 히트펌프를 시공하는 히트펌프시스템 시공단계;를 포함하고, 상기 히트펌프시스템으로부터의 에너지를 지하 구조물 또는 지상 구조물의 냉방, 난방 또는 온수에 이용하거나, 지하 차도 또는 교량 바닥판의 융설에 이용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 효율적이고 깨끗하며 친환경적으로 에너지를 확보할 수 있고, 시공비용이 크게 절약되고, 물 순환펌프의 운전비용이 크게 줄어들 수 있다.
본 발명에 의하면, 효율적이고 깨끗하며 친환경적으로 에너지를 확보할 수 있고, 시공비용이 크게 절약되고, 물 순환펌프의 운전비용이 크게 줄어들 수 있다.
Description
본 발명은 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 저심도의 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용하여 냉난방, 온수 등에 필요한 에너지를 확보하는 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법에 관한 것이다.
기존의 지열에너지시스템은 지중에 시공되는 별도의 말뚝에 U형 지열흡수배관을 설치하고, 이를 통해 부동액이 첨가된 물을 순환시켜서 일정한 온도의 지열을 이용하는 지열에너지시스템이라 할 수 있다.
일반적으로 지중의 온도는 지표면 아래에서는 15℃ 정도로 연간 거의 일정하고, 심도가 100m 깊어질 때 마다 2.5~3℃ 정도씩 상승하므로 말뚝을 이용하는 대부분의 지열에너지시스템은 말뚝의 깊이를 중간심도라 불리는 150m 정도 이상, 말뚝의 직경은 150~200mm 정도, 지열흡수배관의 직경은 40mm 정도로 시공하고 있다.
따라서 기존의 지열에너지시스템은 말뚝의 심도가 깊어 굴착비용이 많이 소요되고, 지열에너지시스템에 구비되는 U형 지열흡수배관의 양정이 길어져서 지상과의 온도 차이에 의해 얻는 에너지의 양에 비해, 지열에너지시스템의 시공비와 유지비가 과대해져서 경제성을 확보하기가 어렵고, 또한 지중의 온도가 비교적 높아 여름철에 냉방에너지로 전환하는 것은 오히려 불리해지는 측면이 있다. 또한, 말뚝의 깊이는 깊고 말뚝의 직경은 작아 시공도중 말뚝의 공벽이 무너져 콘크리트의 연속적인 충진 품질을 확보하기 어렵다. 또한, 말뚝의 직경은 작고 그에 반해 직경이 비교적 큰 지열흡수배관이 하단에서 급격히 U형상으로 절곡됨에 따라, 손실이 크서 순환펌프의 용량이 증가되고 운전비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 출원의 출원인이 선출원하여 등록받은 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-1964158, '겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 및 그 시공방법'이 개시되어 있다. 다만, 이 선출원 발명 역시 시공 및 운영 과정에 일부 개선해야 할 점들이 나타나고 있다.
따라서 상기 기존의 지열에너지시스템의 문제점을 해결하고, 동시에 상기 본 출원 출원인의 선출원이 가지고 있는 개선할 점들을 해결할 필요가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체로부터 겨울철에는 지중으로부터 열에너지를 흡수하고 여름철에는 지중으로 열에너지를 방출함으로써 효율적이고 깨끗하며 친환경적으로 에너지를 확보할 수 있는 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법을 제공함에 있다.
또한, 흙막이벽으로 사용되는 겹침주열말뚝벽체를 활용함으로써 별도로 지열에너지를 획득하기 위한 말뚝을 시공할 필요가 없어 시공비용이 크게 절약되고, 에너지말뚝을 형성하는 콘크리트의 우수한 열전도성으로 인하여 지열을 효율적으로 획득할 수 있는 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법을 제공함에 있다.
또한, 에너지말뚝의 직경을 400~1500mm로 하고, 말뚝의 깊이를 7~50m로 하며, 지열흡수배관의 직경은 30mm 이하로 함으로써, 지열흡수배관 하단부의 곡율반경을 크게 할 수 있어 순환수의 흐름저항이 작아 물 순환펌프의 운전비용이 크게 줄어드는 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법을 제공함에 있다.
또한, 암말뚝들 이전에 숫말뚝들을 먼저 시공하고 암말뚝들은 그라우트 주입방식으로 시공함으로써 겹침주열말뚝벽체의 시공비용과 시공기간을 대폭 줄일 수 있는 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법을 제공함에 있다.
또한, 지열흡수배관의 하단부에 절곡보조장치를 설치하거나 호 형상이 유지되도록 열처리하여 고화성형함으로써, 시공 도중이나 콘크리트 타설 도중에도 지열흡수배관 하단부의 호 형상이 안정되게 유지되게 하여 순환수가 막힘없이 흐를 수 있는 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법을 제공함에 있다.
또한, 지열흡수배관을 철근망에 고정하는 고정구조를 개선하여 지열흡수배관이 철근망에 변형이 방지되면서도 견고히 고정될 수 있고, 고정구조를 철근망의 내측과 외측의 어느쪽에서도 용이하게 설치할 수 있을 뿐 아니라 철근망의 제작전이나 제작후 언제든지 설치할 수 있는 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법을 제공함에 있다.
또한, 스페이서의 구조를 개선하여 케이싱의 인출을 용이하게 하고 스페이스 인출 도중에 철근망이 끌려 올라오거나 변형되거나 공벽 측면으로 치우치는 문제가 발생하지 아니하는 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법을 제공함에 있다.
또한, 지하 구조물의 바닥슬래브 하측에 바닥지열흡수배관을 설치함으로써 지열의 활용성을 크게 높인 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법을 제공함에 있다.
또한, 집수다중관과 분배다중관을 보호하는 배관보호구조를 구비함으로써, 배관을 안전하게 보호할 수 있는 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법을 제공함에 있다.
또한, 에너지말뚝의 깊이를 암말뚝 또는 숫말뚝보다 더 깊게 함으로써, 지열을 더 효율적으로 획득할 수 있는 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법을 제공함에 있다.
본 발명 일례에 따른 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법은, 하기 숫말뚝들의 직경보다 좁은 간격으로 상호 이격되게 암말뚝들을 시공하고, 상기 암말뚝들의 사이사이에 암말뚝들과 일부 겹쳐지면서 철근망을 포함하는 숫말뚝들을 시공하되, 상기 숫말뚝들 전부 또는 일부는 지열흡수배관을 포함하는 에너지말뚝으로 시공하는 겹침주열말뚝벽체 시공단계; 상기 에너지말뚝들의 지열흡수배관의 일단에 연결되어 지열을 흡수한 순환수를 수집하는 집수다중관과, 상기 집수다중관에 연결된 집수주배관과, 상기 에너지말뚝들의 지열흡수배관의 타단에 연결되어 지열이 사용된 순환수를 상기 지열흡수배관으로 분배하는 분배다중관과, 상기 분배다중관에 연결된 분배주배관을 포함하는 배관실을 시공하는 배관실 시공단계; 상기 집수주배관으로부터 지열을 흡수한 순환수를 이송하는 유입주배관과, 상기 배관실의 분배주배관으로 지열이 사용된 순환수를 이송하거나 보충수 공급관으로부터 보충수가 유입되는 유출주배관과, 상기 유입주배관으로부터 이송된 순환수에 포함된 지열 에너지를 냉난방에너지나 온수에너지로 변환시키는 히트펌프를 시공하는 히트펌프시스템 시공단계;를 포함하고, 상기 히트펌프시스템으로부터의 에너지를 지하 구조물 또는 지상 구조물의 냉방, 난방 또는 온수에 이용하거나, 지하 차도 또는 교량 바닥판의 융설에 이용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명 일례에 따른 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법의 다른 예는, 하기 암말뚝들의 직경보다 좁은 간격으로 상호 이격되면서 철근망을 포함하는 숫말뚝들을 시공하되, 상기 숫말뚝들 전부 또는 일부는 지열흡수배관을 포함하는 에너지말뚝으로 시공하고, 상기 숫말뚝들의 사이사이의 이격부를 메워 상기 숫말뚝들이 서로 연결되게 그라우트를 주입하여 형성하는 암말뚝들을 시공하는 겹침주열말뚝벽체 시공단계; 상기 에너지말뚝들의 지열흡수배관의 일단에 연결되어 지열을 흡수한 순환수를 수집하는 집수다중관과, 상기 집수다중관에 연결된 집수주배관과, 상기 에너지말뚝들의 지열흡수배관의 타단에 연결되어 지열이 사용된 순환수를 상기 지열흡수배관으로 분배하는 분배다중관과, 상기 분배다중관에 연결된 분배주배관을 포함하는 배관실을 시공하는 배관실 시공단계; 상기 집수주배관으로부터 지열을 흡수한 순환수를 이송하는 유입주배관과, 상기 배관실의 분배주배관으로 지열이 사용된 순환수를 이송하거나 보충수 공급관으로부터 보충수가 유입되는 유출주배관과, 상기 유입주배관으로부터 이송된 순환수에 포함된 지열 에너지를 냉난방에너지나 온수에너지로 변환시키는 히트펌프를 시공하는 히트펌프시스템 시공단계;를 포함하고, 상기 히트펌프시스템으로부터의 에너지를 지중 구조물 또는 지상 구조물의 냉방, 난방 또는 온수에 이용하거나, 지하 차도 또는 교량의 융설에 이용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 겹침주열말뚝벽체를 이용하여 시공되는 지하 구조물의 바닥슬래브 하측에 배치되는 바닥지열흡수배관과, 상기 바닥지열흡수배관의 일단을 상기 집수다중관으로 연결하는 집수다중2관과, 상기 바닥지열흡수배관의 타단을 상기 분배다중관으로 연결하는 분배다중2관을 더 포함하고, 상기 집수다중2관과 분배다중2관은 상기 숫말뚝과 암말뚝 사이의 오목한 부분에 삽입되어 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 에너지말뚝의 직경은 400~1500mm이고, 상기 지열흡수배관의 직경은 10~30mm인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 지열흡수배관의 하측은 호 형상이 유지되게 하기위한 절곡보조장치가 설치되거나, 또는 호 형상이 유지되도록 열처리하여 고화성형된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 숫말뚝들의 철근망에 회전롤러가 구비된 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 에너지말뚝의 철근망과 지열흡수배관을 고정하는 배관고정장치를 더 포함하고, 상기 배관고정장치는 상기 에너지말뚝의 철근망과 지열흡수배관의 내측 또는 외측에 설치되어 상기 철근망과 지열흡수배관을 고정하는 것으로 상하로 이격 설치된 한 쌍의 배관고정링과, 상기 상하로 이격 설치된 한 쌍의 배관고정링을 연결하는 것으로 둘레 방향으로 이격되면서 상하 방향으로 설치되는 링연결재들을 포함하고, 상기 한 쌍의 배관고정링 각각은 호 형상의 복수개의 분절부가 리벳, 볼트 또는 핀으로 연결되어 상기 철근망의 내부나 외부에 용이하게 설치할 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 한 쌍의 배관고정링은 내측 또는 외측에 상기 철근망의 철근이 삽입되는 철근삽입홈과, 상기 지열흡수배관이 삽입되는 배관삽입홈을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 겹침주열말뚝벽체의 내측에는 단열재가 설치되어 지하 구조물쪽으로부터의 복사열의 영향을 최소화하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 지열흡수배관에 연결되어 지열을 흡수한 순환수를 수집하는 집수다중관과, 상기 지열흡수배관에 연결되어 지열이 사용된 순환수를 상기 지열흡수배관으로 분배하는 분배다중관을 보호하는 배관보호구조를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체로부터 겨울철에는 지중으로부터 열에너지를 흡수하고 여름철에는 지중으로 열에너지를 방출함으로써 효율적이고 깨끗하며 친환경적으로 에너지를 확보할 수 있다.
또한, 흙막이벽으로 사용되는 겹침주열말뚝벽체를 활용함으로써 별도로 지열에너지를 획득하기 위한 말뚝을 시공할 필요가 없어 시공비용이 크게 절약되고, 에너지말뚝을 형성하는 콘크리트의 우수한 열전도성으로 인하여 지열을 효율적으로 획득할 수 있다.
또한, 에너지말뚝의 직경을 400~1500mm로 하고, 말뚝의 깊이를 7~50m로 하며, 지열흡수배관의 직경은 30mm 이하로 함으로써, 지열흡수배관 하단부의 곡율반경을 크게 할 수 있어 순환수의 흐름저항이 작아 물 순환펌프의 운전비용이 크게 줄어들 수 있다.
또한, 암말뚝들 이전에 숫말뚝들을 먼저 시공하고 암말뚝들은 그라우트 주입방식으로 시공함으로써 겹침주열말뚝벽체의 시공비용과 시공기간을 대폭 줄일 수 있다.
또한, 지열흡수배관의 하단부에 절곡보조장치를 설치하거나 호 형상이 유지되도록 열처리하여 고화성형함으로써, 시공 도중이나 콘크리트 타설 도중에도 지열흡수배관 하단부의 호 형상이 안정되게 유지되게 하여 순환수가 막힘없이 흐를 수 있다.
또한, 지열흡수배관을 철근망에 고정하는 고정구조를 개선하여 지열흡수배관이 철근망에 변형이 방지되면서도 견고히 고정될 수 있고, 고정구조를 철근망의 내측과 외측의 어느쪽에서도 용이하게 설치할 수 있을 뿐 아니라 철근망의 제작전이나 제작후 언제든지 설치할 수 있다.
또한, 스페이서의 구조를 개선하여 케이싱의 인출을 용이하게 하고 스페이스 인출 도중에 철근망이 끌려 올라오거나 변형되거나 공벽 측면으로 치우치는 문제가 발생하지 아니할 수 있다.
또한, 지하 구조물의 바닥슬래브 하측에 바닥지열흡수배관을 설치함으로써 지열의 활용성을 크게 높일 수 있다.
또한, 집수다중관과 분배다중관을 보호하는 배관보호구조를 구비함으로써, 배관을 안전하게 보호할 수 있다.
또한, 에너지말뚝의 깊이를 암말뚝 또는 숫말뚝보다 더 깊게 함으로써, 지열을 더 효율적으로 획득할 수 있다.
도 1은 종래기술인 대심도의 굴착말뚝을 이용한 지열에너지시스템을 도시한 도면
도 2는 본 발명의 일례인 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템을 도시한 도면
도 3은 본 발명의 일례인 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법의 개략적인 시공 흐름도
도 4a 내지 도4c는 본 발명의 일례인 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템의 개략적인 시공 순서도
도 5는 본 발명의 일례인 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템에서 겹침주열말뚝벽체 내부에 단열재를 부착하고 지하 구조물이 시공된 모습을 보여주는 도면
도 6a, 6b는 본 발명의 일례인 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템에서 지열흡수배관의 하단이 호 형상이 유지되게 하는 절곡보조장치와 열처리하여 고화성형된 모습을 보여주는 도면
도 7은 본 발명의 일례인 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템에서 지열흡수배관을 고정하는 배관고정링과 링연결재를 보여주는 도면
도 8는 본 발명의 일례인 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템에서 철근망에 결합되는 회전롤러가 구비된 스페이서의 모습을 보여주는 도면
도 9은 본 발명의 일례인 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템에서 지하 구조물의 바닥슬래브 하측에 배치되는 바닥지열흡수배관이 설치된 모습을 보여주는 도면
도 2는 본 발명의 일례인 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템을 도시한 도면
도 3은 본 발명의 일례인 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법의 개략적인 시공 흐름도
도 4a 내지 도4c는 본 발명의 일례인 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템의 개략적인 시공 순서도
도 5는 본 발명의 일례인 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템에서 겹침주열말뚝벽체 내부에 단열재를 부착하고 지하 구조물이 시공된 모습을 보여주는 도면
도 6a, 6b는 본 발명의 일례인 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템에서 지열흡수배관의 하단이 호 형상이 유지되게 하는 절곡보조장치와 열처리하여 고화성형된 모습을 보여주는 도면
도 7은 본 발명의 일례인 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템에서 지열흡수배관을 고정하는 배관고정링과 링연결재를 보여주는 도면
도 8는 본 발명의 일례인 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템에서 철근망에 결합되는 회전롤러가 구비된 스페이서의 모습을 보여주는 도면
도 9은 본 발명의 일례인 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템에서 지하 구조물의 바닥슬래브 하측에 배치되는 바닥지열흡수배관이 설치된 모습을 보여주는 도면
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일례에 따른 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법을 설명한다.
도 1은 종래기술인 대심도의 굴착말뚝을 이용한 지열에너지시스템을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일례인 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일례인 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법의 개략적인 시공 흐름도이고, 도 4a 내지 도4c는 본 발명의 일례인 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템의 개략적인 시공 순서도이고, 도 5는 본 발명의 일례인 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템에서 겹침주열말뚝벽체 내부에 단열재(497)를 부착하고 지하 구조물이 시공된 모습을 보여주는 도면이고, 도 6a, 6b는 본 발명의 일례인 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템에서 지열흡수배관의 하단이 호 형상이 유지되게 하는 절곡보조장치와 열처리하여 고화성형된 모습을 보여주는 도면이고, 도 7은 본 발명의 일례인 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템에서 지열흡수배관을 고정하는 배관고정링과 링연결재를 보여주는 도면이고, 도 8는 본 발명의 일례인 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템에서 철근망에 결합되는 회전롤러가 구비된 스페이서의 모습을 보여주는 도면이고, 도 9은 본 발명의 일례인 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템에서 지하 구조물의 바닥슬래브 하측에 배치되는 바닥지열흡수배관이 설치된 모습을 보여주는 도면이다.
본 발명의 일례에 따른 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법은, 하기 숫말뚝(340)들의 직경보다 좁은 간격으로 상호 이격되게 암말뚝(320)들을 시공하고, 상기 암말뚝(320)들의 사이사이에 암말뚝(320)들과 일부 겹쳐지면서 철근망(350)을 포함하는 숫말뚝(340)들을 시공하되, 상기 숫말뚝(340)들 전부 또는 일부는 지열흡수배관(415)을 포함하는 에너지말뚝(410)으로 시공하는 겹침주열말뚝벽체(300) 시공단계; 상기 에너지말뚝(410)들의 지열흡수배관(415)의 일단에 연결되어 지열을 흡수한 순환수를 수집하는 집수다중관(545)과, 상기 집수다중관(545)에 연결된 집수주배관(540)과, 상기 에너지말뚝(410)들의 지열흡수배관(415)의 타단에 연결되어 지열이 사용된 순환수를 상기 지열흡수배관(415)으로 분배하는 분배다중관(525)과, 상기 분배다중관(525)에 연결된 분배주배관(520)을 포함하는 배관실(500)을 시공하는 배관실(500) 시공단계; 상기 집수주배관(540)으로부터 지열을 흡수한 순환수를 이송하는 유입주배관(640)과, 상기 배관실(500)의 분배주배관(520)으로 지열이 사용된 순환수를 이송하거나 보충수(625) 공급관으로부터 보충수(625)가 유입되는 유출주배관(645)과, 상기 유입주배관(640)으로부터 이송된 순환수에 포함된 지열 에너지를 냉난방에너지나 온수에너지로 변환시키는 히트펌프(610)를 시공하는 히트펌프시스템(600) 시공단계; 상기 히트펌프시스템(600)으로부터의 에너지를 지하 구조물(200) 또는 지상 구조물의 냉방(710), 난방(715) 또는 온수(730)에 이용하거나, 지하 차도 또는 교량 바닥판의 융설에 이용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
암말뚝(320)들은 숫말뚝(340)들의 직경보다 좁은 간격으로 상호 이격되게 시공될 수 있다. 암말뚝(320)들은 토지의 경계선이나 경계선에서 내측으로 이격된 위치에 시공할 수 있다. 암말뚝(320)들은 안내벽을 지면에 설치하고 이 안내벽을 이용하여 연직방향으로 잘 시공할 수 있다. 암말뚝(320)들의 이격 간격은 그들 사이사이에 시공되는 숫말뚝(340)들과 겹쳐져 지하 구조물(200)을 시공하기 절적한 겹침주열말뚝벽체(300)가 형성되는 정도가 바람직하다. 즉, 너무 적게 겹쳐지면 시공오차로 인하여 하측에서는 이격되는 문제점이 발생할 수 있고, 너무 많이 겹쳐지면 시공비용이 증가하는 문제점이 있다. 암말뚝(320)들은 숫말뚝(340)의 시공시 절삭이 가능하도록 무근 콘크리트로 시공될 수 있다. 암말뚝(320)들은 절삭이 용이하도록 콘크리트에 양생지연제를 혼합하거나, 시멘트 100중량부에 대해 20~90 중량부의 광물성 혼화제 예컨데, 플라이에쉬, 고로슬래그 등을 포함할 수 있다.
숫말뚝(340)들은 상기 암말뚝(320)들의 사이사이에 암말뚝(320)들과 일부 겹쳐지면서 시공될 수 있다. 숫말뚝(340)들은 겹침주열말뚝벽체(300)가 적절한 강성을 확보할 수 있도록 철근망(350) 등을 포함할 수 있다. 철근망(350)은 상하 방향(연직 방향)으로 설치되는 주철근들과, 상기 주철근들을 둘러싸는 나선철근 또는 띠철근을 포함할 수 있다. 상기 숫말뚝(340)들 전부 또는 일부(하나 건너, 둘 건너 등)는 U자 형상인 지열흡수배관(415)을 하나 이상 포함하는 에너지말뚝(410)으로 시공될 수 있다. 에너지말뚝(410)은 철근망(350)에 U자 형상인 지열흡수배관(415)을 고정한 후 철근망(350)을 삽입하여 형성할 수 있다. 숫말뚝(340)들 중 지열흡수배관(415)을 포함하는 숫말뚝(340)들은 에너지말뚝(410)으로 지칭될 수 있다. 즉, 지열흡수배관(415)을 포함하는 것은 숫말뚝(340)이면서 에너지말뚝(410)일 수 있다.
본 실시예의 암말뚝(320)들과 숫말뚝(340)들은 직경이 400~1500mm 정도로 시공될 수 있다. 또한, 에너지말뚝(410)들에 구비되는 지열흡수배관(415)의 직경은 10~30mm 정도로 시공될 수 있다. 본 실시예의 에너지말뚝(410)의 직경은 비교적 큰 반면, 지열흡수배관(415)의 직경은 상대적으로 작아, 지열흡수배관(415)은 에너지말뚝(410)의 하부에서 곡율반경이 비교적 크게 즉, 완만한 호 형상으로 형성될 수 있다. 이는 에너지말뚝(410) 내부를 흐르는 순환수의 에너지 손실을 줄여 운전비용이 절약될 수 있다. 또한, 상대적으로 직경이 작은 지열흡수배관(415)은 철근망(350)에서 돌출되지 아니하여 콘크리트 타설장비와 간섭이 작아 콘크리트 타설 작업이 용이하고, 지열흡수배관(415)이 이탈되거나 꺽여질 염려가 적다.
상기 암말뚝(320)들과 숫말뚝(340)들을 포함하는 겹침주열말뚝벽체(300)가 시공된 후 그 내측을 굴착하여 지하 구조물(200)을 시공하거나 상측에 지상 구조물을 시공할 수 있다. 또한 겹침주열말뚝벽체(300)는 자립식 옹벽, 교량의 교대 등으로로 사용될 수 있다.
본 실시예의 숫말뚝(340)들의 깊이는 암말뚝(320)들과 동일하게 하거나, 좀 더 깊게 할 수 있다. 또한, 숫말뚝(340)들 중 에너지말뚝(410)만을 더 깊게 할 수도 있다. 즉, 겹침주열말뚝벽체(300)의 깊이는 구조물에 필요한 정도로 하고, 숫말뚝(340) 또는 에너지말뚝(410)의 깊이를 깊게 함으로써, 필요한 에너지를 더 확보하고 겹침주열말뚝벽체(300)의 구조적 안정성도 높일 수 있다.
배관실(500)은 집수다중관(545), 집수주배관(540), 분배다중관(525), 분배주배관(520) 등을 포함할 수 있다. 배관실(500)은 겹침주열말뚝벽체(300)의 상측에 설치할 수 있다. 집수다중관(545)은 에너지말뚝(410)들의 지열흡수배관(415)의 일단 즉, 지열을 흡수한 순환수가 상승하는 쪽에 연결되어 지열을 흡수한 순환수를 수집할 수 있다. 집수주배관(540)은 집수다중관(545)을 통해 유입된 지열을 흡수한 순환수를 모아서 이송할 수 있다. 분배다중관(525)은 에너지말뚝(410)들의 지열흡수배관(415)의 타단 즉, 지열이 사용된 순환수가 하강하는 쪽에 연결되어 지열이 사용된 순환수를 지열흡수배관(415)으로 분배할 수 있다. 분배주배관(520)은 분배다중관(525)에 연결되어 지열이 사용된 순환수를 분배다중관(525)으로 이송할 수 있다.
히트펌프시스템(600)은 유입주배관(640), 유출주배관(645), 히트펌프(610)를 포함할 수 있다. 유입주배관(640)은 집수주배관(540)으로부터 지열을 흡수한 순환수를 히트펌프(610)로 이송할 수 있다. 유출주배관(645)은 배관실(500)의 분배주배관(520)으로 지열이 사용된 순환수를 이송하거나 보충수(625) 공급관으로부터 보충수(625)가 유입될 수 있다. 보충수(625)는 강물, 바닷물, 수도물 등이 사용될 수 있다. 또한 보충수(625)에는 부동액이 포함될 수 있다. 히트펌프(610)는 유입주배관(640)으로부터 이송된 순환수에 포함된 지열 에너지를 냉난방에너지나 온수에너지로 변환시킬 수 있다.
상기 히트펌프시스템(600)으로부터의 에너지는 다양하게 사용될 수 있다. 즉, 겹침주열말뚝벽체(300)를 흙막이벽으로 활용하여 완공된 지하 구조물(200) 또는 지상 구조물의 냉방(710), 난방(715) 또는 온수(730)에 이용하거나, 지하 차도, 교량 바닥판, 이들의 진출입로 등의 융설 등에 이용될 수 있다. 따라서 지하 구조물(200)을 시공하기 위해 당연히 시공하는 겹침주열말뚝벽체(300)를 활용함으로써, 지열흡수배관(415)을 설치하기 위해 별도의 말뚝을 시공하는 등의 노력 없어 경제적으로 에너지를 획득할 수 있다. 또한 지열흡수배관(415)을 시공하기 위한 말뚝을 시공할 별도의 공간을 확보할 필요도 없어 공간적으로도 매우 효과적이다. 상기 지하 구조물(200), 지상 구조물에는 지하철 정거장, 관리동 등을 포함할 수 있다. 또한, 겹침주열말뚝벽체(300)는 교량의 교대, 자립식 옹벽 등으로 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 일례에 따른 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법의 다른 예를 설명한다.
다른 예의 에너지말뚝(410)을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법은, 하기 암말뚝(320)들의 직경보다 좁은 간격으로 상호 이격되면서 철근망(350)을 포함하는 숫말뚝(340)들을 시공하되, 상기 숫말뚝(340)들 전부 또는 일부는 지열흡수배관(415)을 포함하는 에너지말뚝(410)으로 시공하고, 상기 숫말뚝(340)들의 사이사이의 이격부를 메워 상기 숫말뚝(340)들이 서로 연결되게 그라우트를 주입하여 형성하는 암말뚝(320)들을 시공하는 겹침주열말뚝벽체(300) 시공단계; 상기 에너지말뚝(410)들의 지열흡수배관(415)의 일단에 연결되어 지열을 흡수한 순환수를 수집하는 집수다중관(545)과, 상기 집수다중관(545)에 연결된 집수주배관(540)과, 상기 에너지말뚝(410)들의 지열흡수배관(415)의 타단에 연결되어 지열이 사용된 순환수를 상기 지열흡수배관(415)으로 분배하는 분배다중관(525)과, 상기 분배다중관(525)에 연결된 분배주배관(520)을 포함하는 배관실(500)을 시공하는 배관실(500) 시공단계; 상기 집수주배관(540)으로부터 지열을 흡수한 순환수를 이송하는 유입주배관(640)과, 상기 배관실(500)의 분배주배관(520)으로 지열이 사용된 순환수를 이송하거나 보충수(625) 공급관으로부터 보충수(625)가 유입되는 유출주배관(645)과, 상기 유입주배관(640)으로부터 이송된 순환수에 포함된 지열 에너지를 냉난방에너지나 온수에너지로 변환시키는 히트펌프(610)를 시공하는 히트펌프시스템(600) 시공단계; 상기 히트펌프시스템(600)으로부터의 에너지를 지중 구조물 또는 지상 구조물의 냉방(710), 난방(715) 또는 온수(730)에 이용하거나, 지하 차도 또는 교량의 융설에 이용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예는 전술한 실시예와 유사한 구성을 포함한다. 전술한 실시예와 유사한 구성에 대한 상세한 설명을 생략될 수 있고, 생략된 설명은 전술한 실시예가 참조될 수 있다.
본 실시예는 암말뚝(320) 이전에 숫말뚝(340)들을 먼저 시공한다. 즉, 암말뚝(320)들의 직경보다 좁은 간격으로 상호 이격되면서 숫말뚝(340)들을 시공할 수 있다. 숫말뚝(340)들은 토지의 경계선이나 경계선에서 내측으로 이격된 위치에 시공할 수 있다. 숫말뚝(340)들은 안내벽을 지면에 설치하고 이 안내벽을 이용하여 연직방향으로 잘 시공할 수 있다. 숫말뚝(340)들은 겹침주열말뚝벽체(300)가 적절한 강성을 확보할 수 있도록 철근망(350) 등을 포함할 수 있다. 철근망(350)은 상하 방향(연직 방향)으로 설치되는 주철근들과, 상기 주철근들을 둘러싸는 나선철근 또는 띠철근을 포함할 수 있다. 상기 숫말뚝(340)들 전부 또는 일부(예컨데, 하나 건너, 둘 건너 등)는 U자 형상인 지열흡수배관(415)을 하나 이상 포함하는 에너지말뚝(410)으로 시공될 수 있다. 숫말뚝(340)들 중 지열흡수배관(415)을 포함하는 숫말뚝(340)들은 에너지말뚝(410)으로 지칭될 수 있다. 즉, 지열흡수배관(415)을 포함하는 것은 숫말뚝(340)이면서 에너지말뚝(410)일 수 있다.
암말뚝(320)들은 숫말뚝(340)들의 사이사이의 이격부를 메워 상기 숫말뚝(340)들이 서로 연결되게 그라우트를 주입하여 형성할 수 있다. 즉, 암말뚝(320)들은 지반을 굴착하여 형성하지 아니하고, 숫말뚝(340)들의 사이사이에 주입관을 삽입한 후 하측에서부터 그라우트를 압입하여 주입하면서 상승시켜 형성할 수 있다. 암말뚝(320)들은 숫말뚝(340)들의 중심을 잇는 선상에 형성하거나, 숫말뚝(340)들의 중심을 잇는 선상에서 다소 외측 또는 내측으로 치우치게 형성할 수 있다. 겹침주열말뚝벽체(300)의 구조적 안정성을 위해서는 암말뚝(320)들은 숫말뚝(340)들의 중심을 잇는 선상에서 외측 즉, 지하 구조물(200)에서 볼 때 숫말뚝(340)들의 외측쪽에 위치하도록 형성할 수 있다. 이와 같이 암말뚝(320)들이 숫말뚝(340)들의 외측에 형성되는 경우 아치작용에 의해 암말뚝(320)에 작용하는 하중을 숫말뚝(340)에 전달할 수 있다.
그라우트의 주입은 그라우트를 고압으로 주입하면서 주입관을 점차 상승시켜 수행할 수 있다.
또한, 암말뚝(320)들의 형성은 고압(200kg/cm2 정도)으로 그라우트를 주입하면서 상승시킴과 동시에 회전시켜 형성할 수 있다. 주입관이 회전하면서 그라우트를 주입함에따라 원기둥 형상의 암말뚝(320)이 형성될 수 있다. 이를 위해 발전기, 압축기, 믹스, 플랜트 등이 필요할 수 있다. 암말뚝(320)의 형성 순서는 시추, 주입관 삽입, 그라우트(시멘트 페이스트) 및 에어 분사 순으로 수행할 수 있다. 본 방법은 장비가 소형이고, 장비의 현장 접근성이 좋고, 차수효과가 우수하고, 소음이나 진동이 적은 장점이 있다. 본 방법은 사질지반에 사용하면 더욱 효과적일 수 있다. 상기 암말뚝(320)들은 숫말뚝(340)들보다 직경을 작게할 수 있다. 즉, 숫말뚝(340)들의 사이를 메우면서 수밀을 확보하는 정도로 형성할 수 있다.
본 실시예의 암말뚝(320)들과 숫말뚝(340)들은 직경이 400~1500mm 정도로 시공될 수 있다. 또한, 에너지말뚝(410)들에 구비되는 지열흡수배관(415)의 직경은 10~30mm 정도로 시공될 수 있다. 본 실시예의 에너지말뚝(410)의 직경은 비교적 큰 반면, 지열흡수배관(415)의 직경은 상대적으로 작아, 지열흡수배관(415)은 에너지말뚝(410)의 하부에서 곡율반경이 비교적 크게 즉, 완만한 호 형상으로 형성될 수 있다. 이는 에너지말뚝(410) 내부를 흐르는 순환수의 에너지 손실을 줄여 운전비용이 절약되게 할 수 있다. 또한, 상대적으로 직경이 작은 지열흡수배관(415)은 철근망(350)에서 돌출되지 아니하여 콘크리트 타설장비와 간섭이 작아 콘크리트 타설 작업이 용이하고, 지열흡수배관(415)이 이탈되거나 꺽여질 염려가 적다.
상기 암말뚝(320)들과 숫말뚝(340)들을 포함하는 겹침주열말뚝벽체(300)가 시공된 후 그 내측을 굴착하여 지하 구조물(200)을 시공하거나 상측에 지상 구조물을 시공할 수 있다. 또한 겹침주열말뚝벽체(300)는 자립식 옹벽, 교량의 교대 등으로로 사용될 수 있다.
본 실시예의 숫말뚝(340)들의 깊이는 암말뚝(320)들과 동일하게 하거나, 좀 더 깊게 할 수 있다. 또한, 숫말뚝(340)들 중 에너지말뚝(410)만을 더 깊게 할 수도 있다. 즉, 겹침주열말뚝벽체(300)의 깊이는 구조물에 필요한 정도로 하고, 숫말뚝(340) 또는 에너지말뚝(410)의 깊이를 깊게 함으로써, 필요한 에너지를 더 확보하고 겹침주열말뚝벽체(300)의 구조적 안정성도 높일 수 있다.
배관실(500)은 집수다중관(545), 집수주배관(540), 분배다중관(525), 분배주배관(520) 등을 포함할 수 있다. 배관실(500)은 겹침주열말뚝벽체(300)의 상측에 설치할 수 있다. 집수다중관(545)은 에너지말뚝(410)들의 지열흡수배관(415)의 일단 즉, 지열을 흡수한 순환수가 상승하는 쪽에 연결되어 지열을 흡수한 순환수를 수집할 수 있다. 집수주배관(540)은 집수다중관(545)을 통해 유입된 지열을 흡수한 순환수를 모아서 이송할 수 있다. 분배다중관(525)은 에너지말뚝(410)들의 지열흡수배관(415)의 타단 즉, 지열이 사용된 순환수가 하강하는 쪽에 연결되어 지열이사용된 순환수를 지열흡수배관(415)으로 분배할 수 있다. 분배주배관(520)은 분배다중관(525)에 연결되어 지열이 사용된 순환수를 분배다중관(525)으로 이송할 수 있다.
히트펌프시스템(600)은 유입주배관(640), 유출주배관(645), 히트펌프(610)를 포함할 수 있다. 유입주배관(640)은 집수주배관(540)으로부터 지열을 흡수한 순환수를 히트펌프(610)로 이송할 수 있다. 유출주배관(645)은 배관실(500)의 분배주배관(520)으로 지열이 사용된 순환수를 이송하거나 보충수(625) 공급관으로부터 보충수(625)가 유입될 수 있다. 보충수(625)는 강물, 바닷물, 수도물 등이 사용될 수 있다. 또한 보충수(625)에는 부동액이 포함될 수 있다. 히트펌프(610)는 유입주배관(640)으로부터 이송된 순환수에 포함된 지열 에너지를 냉난방에너지나 온수에너지로 변환시킬 수 있다.
상기 히트펌프시스템(600)으로부터의 에너지는 다양하게 사용될 수 있다. 즉, 겹침주열말뚝벽체(300)를 흙막이벽으로 활용하여 완공된 지하 구조물(200) 또는 지상 구조물의 냉방(710), 난방(715) 또는 온수(730)에 이용하거나, 지하 차도, 교량 바닥판, 이들의 진출입로 등의 융설 등에 이용될 수 있다. 따라서 지하 구조물(200)을 시공하기 위해 당연히 시공하는 겹침주열말뚝벽체(300)를 활용함으로써, 지열흡수배관(415)을 설치하기 위해 별도의 말뚝을 시공하는 등의 노력 없어 경제적으로 에너지를 획득할 수 있다. 또한 지열흡수배관(415)을 시공하기 위한 말뚝을 시공할 별도의 공간을 확보할 필요도 없어 공간적으로도 매우 효과적이다. 상기 지하 구조물(200), 지상 구조물에는 지하철 정거장, 관리동 등을 포함할 수 있다. 또한, 겹침주열말뚝벽체(300)는 교량의 교대, 자립식 옹벽 등으로 사용될 수 있다.
상기 실시예들에서 겹침주열말뚝벽체(300)를 이용하여 시공되는 지하 구조물(200)의 바닥슬래브 하측에 배치되는 바닥지열흡수배관(425)과, 상기 바닥지열흡수배관(425)의 일단을 상기 집수다중관(545)으로 연결하는 집수다중2관과, 상기 바닥지열흡수배관(425)의 타단을 상기 분배다중관(525)으로 연결하는 분배다중2관을 더 포함하고, 상기 집수다중2관과 분배다중2관은 상기 숫말뚝(340)과 암말뚝(320) 사이의 오목한 부분에 삽입되어 설치될 수 있다. 즉, 바닥지열흡수배관(425)은 사용되지 않은 지하 구조물(200)의 바닥을 활용함으로써, 바닥을 굴착하는 등의 비용의 추가 없이 지열 에너지를 더 확보할 수 있다.
상기 지열흡수배관(415)은 고밀도폴리에틸렌(HDPE) 등의 플라스틱이 사용될 수 있다. 지열흡수배관(415)의 하측은 호 형상이 유지되게 하기위한 절곡보조장치(430)가 설치되거나, 또는 호 형상이 유지되도록 열처리하여 고화성형(445)될 수 있다. 즉, 지열흡수배관(415)을 호 형상으로 설치한다 하더라도 시공 도중이나 콘크리트 타설 도중에 변형되거나 절곡될 수 있고, 겹침주열말뚝벽체(300)가 완공된 후에는 이를 해결할 수 없는 문제점이 있어왔다. 본 실시예는 절곡보조장치(430)나 열처리하여 고화성형(445)함으로써 지열흡수배관(415) 하단부의 호 형상을 확실하게 확보할 수 있다. 절곡보조장치(430)는 단면이 호 형상이면서 지열흡수배관(415)의 하단부를 호 형상으로 유지되게 하도록 전체 형상 역시 호 형상일 수 있다. 이 절곡보조장치(430)의 양 단부는 철근망(350)에 용접 등으로 결합될 수 있다.
상기 숫말뚝(340)들의 철근망(350)에 회전롤러(487)가 구비된 스페이서(485)를 포함할 수 있다. 겹침주열말뚝벽체(300)를 형성하기 위해 케이싱을 사용하면서 굴착을 하고, 이후 철근망(350)을 삽입한 후, 콘크리트를 타설하면서 케이싱을 인발하게 된다. 케이싱 인발시 철근망(350)이 케이싱과 함께 인발되는 것을 방지하고 케이싱을 용이하게 인발하기 위해 본 실시예는 스페이서(485)에 회전롤러(487)를 구비할 수 있다.
스페이서(485)는 상기 철근망(350)에 용접, 결합재 등에 의해 결합되는 ㄷ자 형상의 제1부재와, 상기 제1부재와 마주보는 ㄷ자 형상의 제2부재와, 상기 제1부재와 제2부재를 연결하는 한 쌍의 V자 형상의 제3부재와, 상기 한 쌍의 제3부재에 걸쳐서 결합되는 회전롤러(487)를 포함할 수 있다. 따라서 회전롤러(487)는 철근망(350) 외측으로 돌출되어 케이싱이 잘 인발되게 함과 동시에 철근망(350)이 완벽하게 콘크리트에 매설되게 함으로써 부식 등을 방지할 수 있다.
상기 에너지말뚝(410)의 철근망(350)과 지열흡수배관(415)을 고정하는 배관고정장치(450)를 더 포함하고, 상기 배관고정장치(450)는 상기 에너지말뚝(410)의 철근망(350)과 지열흡수배관(415)의 내측 또는 외측에 설치되어 상기 철근망(350)과 지열흡수배관(415)을 고정하는 것으로 상하로 이격 설치된 한 쌍의 배관고정링(460)과, 상기 상하로 이격 설치된 한 쌍의 배관고정링(460)을 연결하는 것으로 둘레 방향으로 이격되면서 상하 방향으로 설치되는 링연결재(470)들을 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 배관고정링(460) 각각은 호 형상의 복수개의 분절부(465)가 리벳, 볼트 또는 핀으로 연결되어 절첩 가능하게 구성되어 상기 철근망(350)의 내부나 외부에서 용이하게 설치할 수 있다.
상기 배관고정장치(450)는 철선, 와이어, 밴드 등의 결속재로 철근망(350)에 결합되거나, 또는 용접으로 철근망(350)에 결합될 수 있다.
상기 한 쌍의 배관고정링(460)은 내측 또는 외측에 상기 철근망(350)의 철근이 삽입되는 철근삽입홈(469)과, 상기 지열흡수배관(415)이 삽입되는 배관삽입홈(467)을 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 배관고정링(460)은 강봉이나 철근 등으로 형성될 수 있다.
상기 링연결재(470)는 볼트일 수 있다. 즉, 길이가 비교적 긴 볼트와 볼트에 결합되는 너트들로 구성될 수 있다.
상기 겹침주열말뚝벽체(300)의 내측에는 단열재(497)가 설치되어 지하 구조물(200)쪽으로부터의 복사열의 영향을 최소화할 수 있다.
상기 지열흡수배관(415)에 연결되어 지열을 흡수한 순환수를 수집하는 집수다중관(545)과, 상기 지열흡수배관(415)에 연결되어 지열이 사용된 순환수를 상기 지열흡수배관(415)으로 분배하는 분배다중관(525)을 보호하는 배관보호구조(550)를 더 포함할 수 있다.
상기 배관보호구조(550)는 집수다중관(545)과 분배다중관(525)을 덮을 수 있는 케이스 형상으로 형성됨과 동시에 개폐 가능한 덮개를 포함할 수 있다. 덮개는 집수다중관(545)이나 분배다중관(525)의 보수 등을 위해 사용할 수 있다. 또한 배관보호구조(550) 내측의 상기 집수다중관(545)과 분배다중관(525) 주변에는 모래, 보온재 등으로 충진될 수 있다. 이는 집수다중관(545)과 분배다중관(525)을 보호함과 동시에 보온할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 구성되거나 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
200: 지하 구조물
300: 겹침주열말뚝벽체
320: 암말뚝
340: 숫말뚝
410: 에너지말뚝
350: 철근망
415: 지열흡수배관
425: 바닥지열흡수배관
430: 절곡보조장치
445: 고화성형
450: 배관고정장치
460: 배관고정링
465: 분절부
467: 배관삽입홈
469: 철근삽입홈
470: 링연결재
485: 스페이서
487: 회전롤러
497: 단열재
500: 배관실
520: 분배주배관
525: 분배다중관
540: 집수주배관
545: 집수다중관
550: 배관보호구조
600: 히트펌프시스템
610: 히트펌프
625: 보충수
640: 유입주배관
645: 유출주배관
700: 냉난방에너지시스템
710: 냉방
715: 난방
730: 온수
300: 겹침주열말뚝벽체
320: 암말뚝
340: 숫말뚝
410: 에너지말뚝
350: 철근망
415: 지열흡수배관
425: 바닥지열흡수배관
430: 절곡보조장치
445: 고화성형
450: 배관고정장치
460: 배관고정링
465: 분절부
467: 배관삽입홈
469: 철근삽입홈
470: 링연결재
485: 스페이서
487: 회전롤러
497: 단열재
500: 배관실
520: 분배주배관
525: 분배다중관
540: 집수주배관
545: 집수다중관
550: 배관보호구조
600: 히트펌프시스템
610: 히트펌프
625: 보충수
640: 유입주배관
645: 유출주배관
700: 냉난방에너지시스템
710: 냉방
715: 난방
730: 온수
Claims (10)
- 하기 숫말뚝들의 직경보다 좁은 간격으로 상호 이격되게 암말뚝들을 시공하고, 상기 암말뚝들의 사이사이에 암말뚝들과 일부 겹쳐지면서 철근망을 포함하는 숫말뚝들을 시공하되, 상기 숫말뚝들 전부 또는 일부는 지열흡수배관을 포함하는 에너지말뚝으로 시공하는 겹침주열말뚝벽체 시공단계;
상기 에너지말뚝들의 지열흡수배관의 일단에 연결되어 지열을 흡수한 순환수를 수집하는 집수다중관과, 상기 집수다중관에 연결된 집수주배관과, 상기 에너지말뚝들의 지열흡수배관의 타단에 연결되어 지열이 사용된 순환수를 상기 지열흡수배관으로 분배하는 분배다중관과, 상기 분배다중관에 연결된 분배주배관을 포함하는 배관실을 시공하는 배관실 시공단계;
상기 집수주배관으로부터 지열을 흡수한 순환수를 이송하는 유입주배관과, 상기 배관실의 분배주배관으로 지열이 사용된 순환수를 이송하거나 보충수 공급관으로부터 보충수가 유입되는 유출주배관과, 상기 유입주배관으로부터 이송된 순환수에 포함된 지열 에너지를 냉난방에너지나 온수에너지로 변환시키는 히트펌프를 시공하는 히트펌프시스템 시공단계;를 포함하고,
상기 히트펌프시스템으로부터의 에너지를 지하 구조물 또는 지상 구조물의 냉방, 난방 또는 온수에 이용하거나, 지하 차도 또는 교량 바닥판의 융설에 이용하고,
상기 겹침주열말뚝벽체를 이용하여 시공되는 지하 구조물의 바닥슬래브 하측에 배치되는 바닥지열흡수배관과, 상기 바닥지열흡수배관의 일단을 상기 집수다중관으로 연결하는 집수다중2관과, 상기 바닥지열흡수배관의 타단을 상기 분배다중관으로 연결하는 분배다중2관을 더 포함하고, 상기 집수다중2관과 분배다중2관은 상기 숫말뚝과 암말뚝 사이의 오목한 부분에 삽입되어 설치되는 것을 특징으로 하는 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법. - 하기 암말뚝들의 직경보다 좁은 간격으로 상호 이격되면서 철근망을 포함하는 숫말뚝들을 시공하되, 상기 숫말뚝들 전부 또는 일부는 지열흡수배관을 포함하는 에너지말뚝으로 시공하고, 상기 숫말뚝들의 사이사이의 이격부를 메워 상기 숫말뚝들이 서로 연결되게 그라우트를 주입하여 형성하는 암말뚝들을 시공하는 겹침주열말뚝벽체 시공단계;
상기 에너지말뚝들의 지열흡수배관의 일단에 연결되어 지열을 흡수한 순환수를 수집하는 집수다중관과, 상기 집수다중관에 연결된 집수주배관과, 상기 에너지말뚝들의 지열흡수배관의 타단에 연결되어 지열이 사용된 순환수를 상기 지열흡수배관으로 분배하는 분배다중관과, 상기 분배다중관에 연결된 분배주배관을 포함하는 배관실을 시공하는 배관실 시공단계;
상기 집수주배관으로부터 지열을 흡수한 순환수를 이송하는 유입주배관과, 상기 배관실의 분배주배관으로 지열이 사용된 순환수를 이송하거나 보충수 공급관으로부터 보충수가 유입되는 유출주배관과, 상기 유입주배관으로부터 이송된 순환수에 포함된 지열 에너지를 냉난방에너지나 온수에너지로 변환시키는 히트펌프를 시공하는 히트펌프시스템 시공단계;를 포함하고,
상기 히트펌프시스템으로부터의 에너지를 지중 구조물 또는 지상 구조물의 냉방, 난방 또는 온수에 이용하거나, 지하 차도 또는 교량의 융설에 이용하고,
상기 겹침주열말뚝벽체를 이용하여 시공되는 지하 구조물의 바닥슬래브 하측에 배치되는 바닥지열흡수배관과, 상기 바닥지열흡수배관의 일단을 상기 집수다중관으로 연결하는 집수다중2관과, 상기 바닥지열흡수배관의 타단을 상기 분배다중관으로 연결하는 분배다중2관을 더 포함하고, 상기 집수다중2관과 분배다중2관은 상기 숫말뚝과 암말뚝 사이의 오목한 부분에 삽입되어 설치되는 것을 특징으로 하는 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법. - 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 에너지말뚝의 직경은 400~1500mm이고, 상기 지열흡수배관의 직경은 10~30mm인 것을 특징으로 하는 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법. - 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 지열흡수배관의 하측은 호 형상이 유지되게 하기위한 절곡보조장치가 설치되거나, 또는 호 형상이 유지되도록 열처리하여 고화성형된 것을 특징으로 하는 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법. - 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 숫말뚝들의 철근망에 회전롤러가 구비된 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법. - 하기 숫말뚝들의 직경보다 좁은 간격으로 상호 이격되게 암말뚝들을 시공하고, 상기 암말뚝들의 사이사이에 암말뚝들과 일부 겹쳐지면서 철근망을 포함하는 숫말뚝들을 시공하되, 상기 숫말뚝들 전부 또는 일부는 지열흡수배관을 포함하는 에너지말뚝으로 시공하는 겹침주열말뚝벽체 시공단계;
상기 에너지말뚝들의 지열흡수배관의 일단에 연결되어 지열을 흡수한 순환수를 수집하는 집수다중관과, 상기 집수다중관에 연결된 집수주배관과, 상기 에너지말뚝들의 지열흡수배관의 타단에 연결되어 지열이 사용된 순환수를 상기 지열흡수배관으로 분배하는 분배다중관과, 상기 분배다중관에 연결된 분배주배관을 포함하는 배관실을 시공하는 배관실 시공단계;
상기 집수주배관으로부터 지열을 흡수한 순환수를 이송하는 유입주배관과, 상기 배관실의 분배주배관으로 지열이 사용된 순환수를 이송하거나 보충수 공급관으로부터 보충수가 유입되는 유출주배관과, 상기 유입주배관으로부터 이송된 순환수에 포함된 지열 에너지를 냉난방에너지나 온수에너지로 변환시키는 히트펌프를 시공하는 히트펌프시스템 시공단계;를 포함하고,
상기 히트펌프시스템으로부터의 에너지를 지하 구조물 또는 지상 구조물의 냉방, 난방 또는 온수에 이용하거나, 지하 차도 또는 교량 바닥판의 융설에 이용하고,
상기 에너지말뚝의 철근망과 지열흡수배관을 고정하는 배관고정장치를 더 포함하고, 상기 배관고정장치는 상기 에너지말뚝의 철근망과 지열흡수배관의 내측 또는 외측에 설치되어 상기 철근망과 지열흡수배관을 고정하는 것으로 상하로 이격 설치된 한 쌍의 배관고정링과, 상기 상하로 이격 설치된 한 쌍의 배관고정링을 연결하는 것으로 둘레 방향으로 이격되면서 상하 방향으로 설치되는 링연결재들을 포함하고,
상기 한 쌍의 배관고정링 각각은 호 형상의 복수개의 분절부가 리벳, 볼트 또는 핀으로 연결되어 상기 철근망의 내부나 외부에 용이하게 설치할 수 있는 것을 특징으로 하는 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법. - 하기 암말뚝들의 직경보다 좁은 간격으로 상호 이격되면서 철근망을 포함하는 숫말뚝들을 시공하되, 상기 숫말뚝들 전부 또는 일부는 지열흡수배관을 포함하는 에너지말뚝으로 시공하고, 상기 숫말뚝들의 사이사이의 이격부를 메워 상기 숫말뚝들이 서로 연결되게 그라우트를 주입하여 형성하는 암말뚝들을 시공하는 겹침주열말뚝벽체 시공단계;
상기 에너지말뚝들의 지열흡수배관의 일단에 연결되어 지열을 흡수한 순환수를 수집하는 집수다중관과, 상기 집수다중관에 연결된 집수주배관과, 상기 에너지말뚝들의 지열흡수배관의 타단에 연결되어 지열이 사용된 순환수를 상기 지열흡수배관으로 분배하는 분배다중관과, 상기 분배다중관에 연결된 분배주배관을 포함하는 배관실을 시공하는 배관실 시공단계;
상기 집수주배관으로부터 지열을 흡수한 순환수를 이송하는 유입주배관과, 상기 배관실의 분배주배관으로 지열이 사용된 순환수를 이송하거나 보충수 공급관으로부터 보충수가 유입되는 유출주배관과, 상기 유입주배관으로부터 이송된 순환수에 포함된 지열 에너지를 냉난방에너지나 온수에너지로 변환시키는 히트펌프를 시공하는 히트펌프시스템 시공단계;를 포함하고,
상기 히트펌프시스템으로부터의 에너지를 지중 구조물 또는 지상 구조물의 냉방, 난방 또는 온수에 이용하거나, 지하 차도 또는 교량의 융설에 이용하고,
상기 에너지말뚝의 철근망과 지열흡수배관을 고정하는 배관고정장치를 더 포함하고, 상기 배관고정장치는 상기 에너지말뚝의 철근망과 지열흡수배관의 내측 또는 외측에 설치되어 상기 철근망과 지열흡수배관을 고정하는 것으로 상하로 이격 설치된 한 쌍의 배관고정링과, 상기 상하로 이격 설치된 한 쌍의 배관고정링을 연결하는 것으로 둘레 방향으로 이격되면서 상하 방향으로 설치되는 링연결재들을 포함하고,
상기 한 쌍의 배관고정링 각각은 호 형상의 복수개의 분절부가 리벳, 볼트 또는 핀으로 연결되어 상기 철근망의 내부나 외부에 용이하게 설치할 수 있는 것을 특징으로 하는 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법. - 청구항 6 또는 7에 있어서,
상기 한 쌍의 배관고정링은 내측 또는 외측에 상기 철근망의 철근이 삽입되는 철근삽입홈과, 상기 지열흡수배관이 삽입되는 배관삽입홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법. - 청구항 1, 2, 6, 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 겹침주열말뚝벽체의 내측에는 단열재가 설치되어 지하 구조물쪽으로부터의 복사열의 영향을 최소화하는 것을 특징으로 하는 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법. - 청구항 1, 2, 6, 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지열흡수배관에 연결되어 지열을 흡수한 순환수를 수집하는 집수다중관과, 상기 지열흡수배관에 연결되어 지열이 사용된 순환수를 상기 지열흡수배관으로 분배하는 분배다중관을 보호하는 배관보호구조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230009349A KR102623215B1 (ko) | 2023-01-25 | 2023-01-25 | 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230009349A KR102623215B1 (ko) | 2023-01-25 | 2023-01-25 | 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102623215B1 true KR102623215B1 (ko) | 2024-01-10 |
Family
ID=89511631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230009349A KR102623215B1 (ko) | 2023-01-25 | 2023-01-25 | 에너지말뚝을 포함한 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 시공방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102623215B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020056430A (ko) * | 2000-12-29 | 2002-07-10 | 박혜서 | 지열을 이용한 냉난방 시스템 및 대형 열교환 말뚝 시공방법 |
| KR20140123775A (ko) * | 2013-04-15 | 2014-10-23 | 청주대학교 산학협력단 | 지하구조물의 바닥공간을 이용한 지중 열교환 시스템의 시공방법 |
| KR101964158B1 (ko) | 2018-01-05 | 2019-04-01 | 구본민 | 겹침주열말뚝벽체를 이용한 지열에너지시스템 및 그 시공방법 |
| KR20210110958A (ko) * | 2020-03-02 | 2021-09-10 | 구본민 | 다각형 겹침주열말뚝에 의한 원형수직구 시공방법 및 원형수직구 |
-
2023
- 2023-01-25 KR KR1020230009349A patent/KR102623215B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
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