KR200371813Y1

KR200371813Y1 - 암반 지하수 및 지열을 이용하는 열교환 구조

Info

Publication number: KR200371813Y1
Application number: KR20-2004-0028881U
Authority: KR
Inventors: 김진상
Original assignee: 김진상
Priority date: 2004-10-12
Filing date: 2004-10-12
Publication date: 2005-01-06
Anticipated expiration: 2014-10-12

Abstract

본 고안은 지하수 및 지열을 이용하여 건물 등의 냉난방을 효과적으로 달성하기 위한 열교환 구조에 관한 것으로, 상세하게는 연중 온도변화가 거의 없는 지하수와 지열을 이용하기 위해 암반내부에 관정을 형성한 후 그 관정 내부로 고여지는 지하수를 펌핑시켜 열교환 한 후, 재차 관정 내부로 투여되어 반복 순환되도록 하되 상기 지하수와 암반과의 열교환 효율을 극대화할 수 있도록 함으로써, 겨울철에는 암반내 지하수와의 열교환에 의해 얻어진 지열에너지를 이용하여 사용자에게 공급하고, 여름철에는 사용자의 실내에서 발생한 열을 순환되는 지하수를 통하여 땅속에 방열토록 하기 위한 암반 지하수 및 지열을 이용하는 열교환 구조에 관한 것이다.

Description

암반 지하수 및 지열을 이용하는 열교환 구조{Heating change formation the use of a base rock-subferranean water and heat of the earth}

본 고안은 지하수 및 지열을 이용하여 건물 등의 냉난방을 효과적으로 달성하기 위한 열교환 구조에 관한 것으로, 상세하게는 연중 온도변화가 거의 없는 지하수와 지열을 이용하기 위해 암반층이 잘 발달된 암반내부에 직접 관정을 형성한 후 그 관정 내부로 고여지는 지하수를 펌핑시켜 열교환 한 다음, 재차 관정 내부로 투여되어 반복 열교환되며 순환되도록 하되 상기 지하수와 암반과의 열교환 효율을 극대화할 수 있도록 함으로써, 겨울철에는 암반내 지하수와의 열교환에 의해 얻어진 지열에너지를 히트펌프 등을 이용하여 사용자에게 공급하고, 여름철에는 사용자의 실내에서 발생한 열을 순환되는 순환수에 의해 열교환된 지하수를 통하여 땅속에 방열토록 하기 위한 암반 지하수 및 지열을 이용하는 열교환 구조에 관한 것이다.

건물 등의 냉난방을 위해 사용되는 전기의 수요가 급증함에 따라 전기를 발생시키기 위한 동력원으로 석유나 원자력 등 매체의 이용 빈도수가 점진적으로 상승되고, 아울러 자동차 등의 이기(利器) 사용에 의한 이산화탄소 등의 대기오염배출가스 등의 다량 방출로 인하여, 심각한 환경오염의 주원인으로 부상되고 있으며 이로인한 지구 기후변화에 따른 온난화 과정이 심화되어, 미래의 대체에너지원으로서 태양열 또는 지열 등을 이용하고자 하는 연구 및 개발이 시도되고 있음은 주지된 바와 같다.

지하 깊은 곳의 고온의 지열을 이용하여 발전 등에 활용하는 심부지열이용 기술과는 달리, 비교적 최근에 널리 보급되는 지열 히트펌프는 천부의 지열을 이용하여서 된다.

이와같은 천부지열의 온도범위는 연평균 대기온도와 비슷하여 국내의 경우 10~15℃의 지중온도를 이용하며 대체 에너지 기술로 분류되는 지열 히트펌프 기술에 의해 이를 냉방과 난방에 활용하고 있다.

이와같이 지열을 이용하여 건물 등의 냉난방기술에 적용하는 경우, 기존 냉난방장치에 비하여 최대 40% 이상의 에너지를 절감할 수 있으며, 40~70%의 에너지 발생비용을 절감할 수 있는 것으로 보고되고 있다.

이러한 지열을 이용하여 냉난방의 에너지로 활용하기 위한 방법으로, 고밀도 폴리에틸렌파이프를 지중에 매설하여 지중열을 이용하는 방법과, 지하수를 이용하여 지열을 이용하는 방법과 지표수를 이용하는 방법 등이 있다.

상기한 방법 중 지하수를 이용하여 지열을 이용하는 방법은 생산되는 지하수의 양이 그 활용가치를 결정하게 된다. 예컨데 1 ton/hour의 지하수를 추출할 수 있는 경우에 13℃의 지하수를 열교환한 후 8℃의 온도로 방출하는 경우 5℃ 만큼의 온도차를 이용할 수 있게 되는데, 이러한 열교환에 의한 효율을 극대화시키기 위해서는 지하수량이 많은 지역내에 국한될 수 밖에 없으므로, 지하수의 생산량에 의하여 적용여부가 결정되는 문제점이 있다.

이와는 달리, 지중열을 이용하는 방법으로 가장 흔한 설치방법 중의 하나가 땅속에 별도의 파이프를 매설하여 파이프내에서 지열을 흡수하거나 상기 매설 파이프로부터 지열을 흡수할 수 있는 별도의 유체인 냉매를 투입하여 순환토록 함으로써 상기 냉매의 유동과정에서 상기 매설 파이프와 지열간의 표면접촉에 의한 열교환에 의해 그 목적을 달성토록 하고 있다.

이러한 기술적 사상에 의해 현재 대한민국 특허청에 기출원되어 개시되고 있는 기술이 선등록된 실용신안 제319193호인 지열에너지를 이용한 배관 시스템 및 실용신안 선등록 제328870호인 지열을 이용한 엔진 히트펌프 냉난방장치, 특허등록 제407673호인 지열을 이용한 냉난방 시스템 및 대형 열교환 말뚝 시공방법 등에 다양하게 개시되고 있다.

이와같이 상기한 각 지중열을 이용하는 기술의 경우 일반적으로 토사층을 시추하여 그 내부에 파이프를 매설하고 상기 파이프 내부로 냉매 등의 유체를 순환시켜 지열(地熱)과의 열교환에 의해 냉난방 효과를 달성하고 있는바, 상기 파이프(2)는 열교환 튜브 또는 PVC 파이프 등으로 이루어져, 도 5에서 보는바와 같이 시추공(1) 내부로 유입되도록 하되 시추공(1)(일명 보어홀) 과 파이프(2) 외주면으로 열전도가 비교적 높은 일반 나트륨형 벤토나이트 등으로 되는 그라우팅(3)을 충진 형성하게 된다.

따라서, 파이프(2) 내부로 유동되는 유체와 시추된 토사층과의 열교환시, 파이프(2) 자체의 열교환율과 그라우팅(3)의 열교환율 및 토사층에 형성되는 시추공(1)과의 열교환율을 상호 달리하게 되는데, 예컨데 파이프(2)의 경우 열전도율k =0.44 w/mㆍk 이고, 상기 그라우팅(3)의 경우 통상 열전도율k =0.4 ~ 0.8 w/mㆍk이어서, 상기 파이프(2) 내의 유체와 토사층 및 지하수(W)와의 직접적 열전도가 이루어지지 못하고, 중간 매체 예컨데 그라우팅(3) 등과 같은 매체를 거쳐 열전도가 이루어지므로, 전체적인 열전도 저하에 따른 열교환율이 저하되는 문제점이 지적되어 왔다.

따라서, 본 고안은 상기한 문제를 해결하기 위해 안출한 것으로서,

본 고안은 주로 토사층 보다는, 지하수량이 적은 지역에서도 이용이 가능한 암반층이 잘 발달되고 지하수위가 높은 지역에서 우수한 열교환 효과를 기대할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

또한 본 고안은, 그라우팅 등 파이프 외주면에 필수적으로 설치 시공하여야하는 번잡함을 피하고, 파이프내부 및 관정내 고인 물과의 순환에 의한 열교환이 이루어질 수 있도록 하여, 비교적 간단한 시공에 의해 냉난방 효율을 달성하기 위한 열교환 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

도 1은 본 고안을 이용하여 관정 내부로 유입되는 파이프 등의 개략적 단면도이고,

도 2는 도 1의 A-A선 확대 단면도이며,

도 3은 본 고안에 적용되는 분기부의 일실시예를 도시한 확대 단면도이고,

도 4는 본 고안을 이용한 전체의 개략적 시스템도이고,

도 5는 종래의 관정 내부를 도시한 요부 확대도이다.

※ 도면 중 주요부호에 대한 간단한 설명

100; 암반층 110; 관정

111; 관정헤드 120; 파이프

121; 통공 122; 개구부

130; 펌프 140; 맨홀

141; 맨홀커버 150; 열교환기

200; 지하수유출관 210,210'; 순환관

220; 지하수복귀관 230; 분기부

240; 관정복귀분기관 250; 밸브

260; 유량계 270; 지하수사용관

W ; 지하수 W' ; 순환수

T ; 온도센서

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안은,

관정(110)으로부터 건물 실내측으로 연관되는 배관시스템에 의해 지열에너지를 열교환하는 냉난방 장치에 있어서,

지하 암반층(100)에 지하수(W)가 고이도록 시추 되며 상부가 관정헤드(111)에 의해 밀폐되는 관정(110) 내부로, 일지점에 상기 지하수(W)를 양정하기 위한 펌프(130)를 구비하되 하부측으로 통공(121)이 무수히 형성되는 파이프(120)를 내설하고,

상기 파이프(120)내 펌프(130)와 연관되는 지하수유출관(200)이, 실내로 순환수(W')에 의해 순환되기 위한 순환관(210)과 연결되는 열교환기(150)와 연결되고,

열교환기(150)에서 상기 지하수유출관(200)을 따라 유동되는 지하수(W)는 상기 순환관(210)을 유동하는 순환수(W')와 열교환된 후 상기 관정(110) 내부로 복귀되도록 지하수복귀관(220)이 상기 열교환기(150)와 연결되되, 일지점에서 관정(110)내부로 유입되는 관정복귀분기관(240)과, 유량계(260) 및 지하수(W)의 유동을 제어하기 위한 밸브(250)를 갖는 지하수사용관(270)으로 분기되는 분기부(230)를형성하는 것을 구성상 특징으로 한다.

본 고안은 관정(110)에 고인 지하수(W)를 순환하며, 관정(110)이 위치한 암반층(100)과 열교환을 수행하는 Standing colimn well 또는 Coaxial well 로 불리우는 방식을 채택, 적용한 것으로 종래의 지하수 직접이용 방식에 비하여 입지조건에 대하여 제약이 비교적 적은 편이다.

이와같이 지하수 관정 내부에 고인 물을 이용하는 방식은 지하수의 수위(Water table)와 관정을 구성하는 암반의 종류 및 구조, 암반의 수리학적 특성 등이 중요한 고려인자로 검토될 수 있다.

본 고안은 이와같이 주로 암반층(100)이 잘 발달된 지역에서 종래 지적되었던 관정 시공시의 암반층에 형성되는 관정내부의 그라우팅 공정을 완전히 배제하여, 지하수와 직접 접하는 암반 자체의 순수 열전도(열전도율k =3 w/mㆍk)만에 의한 열전도 효과가 탁월하도록 함은 물론, 지하수의 유동이 원할히 수행될 수 있도록 하여 이로부터의 열교환율의 상승 효과 및 냉난방효율을 배가시키도록 구성한 것이다.

본 고안은 첨부한 도면에서 보는바와 같이, 암반층(100)이 잘 발달된 지점을 시추하여 얻게 되는 관정(110)과 상기 관정(110) 내부로 유입되는 파이프(120) 및 상기 파이프(120)내에 내설되어 지하수(W)를 양정하기 위한 펌프(130)와 연결되는 지하수유출관(200) 및 열교환기(150)와, 상기 열교환기(150)에 의해 열교환된 순환수(W')가 실내로의 유동에 의한 유입 및 유출이 용이하도록 배관되는 순환관(210)과, 상기 열교환기(150)에서 순환수(W')와 열교환되는 지하수(W)는 재차 상기 관정(110) 내부로 투입될 수 있도록 하는 관정복귀분기관(240) 및 열교환된 지하수(W)를 재사용하기 위한 지하수사용관(270)으로 구성된다.

상기 관정(110)의 경우, 종래와 같이 토사층에 시추를 하는 것을 배제하고 암반층(100)이 잘 발달된 지역을 선정하여 시추 하는 것이 바람직하며, 그 상방으로는 통상과 같이 관정헤드(111)에 의해 커버링 될 수 있도록 한다.

이때, 상기 암반층(100)에 다다를때까지는 통상 토사층이 형성되는바, 상기 토사층과 도면상 도시한 맨홀(140) 및 맨홀(140) 하방측으로부터 암반층(100) 상단에 이르기까지는 통상의 그라우팅 작업을 하여, 불순물이나 이물질 등이 관정(110) 내부로 유입되는 것을 차단하여야 한다.

상기와 같이 시추된 관정(110) 내부로는 암반층(100) 상부측 또는 하부측으로 유동하는 지하수(W)가 자연적으로 고여질 수 있으며, 본 고안에서는 이와같이 자연스럽게 고여드는 지하수(W)를 이용하여, 열교환 한 후 냉난방 시스템에 적용하기 위한 것이다.

미설명부호 140은 상기와 같이 시추되는 관정(110) 상방측으로 통상 형성되는 맨홀이며, 미설명부호 141은 상기 맨홀(140) 상방을 개폐하기 위한 맨홀커버이다.

상기 파이프(120)는 PE 또는 PVC 재질등으로 되는 것으로, 도면에서 보는바와 같이 하방측 외주면으로 다수의 통공(121)이 무수히 천공되도록 하거나 또는 파이프(120) 하단부가 개방되도록 개구부(122)를 형성하여, 상기 관정(110) 내부로 고여드는 지하수(W)가 상기 파이프(120)를 통하여 파이프(120)내 펌프(130)에 의해 양정 가능하도록 하고 있다.

따라서, 상기 파이프(120) 내부로 관정(110)에 고여있거나 또는 유동되는 지하수(W)가 양정되어 후술하는 각 배관을 따라 유동되며 열교환에 의한 에너지를 공급하게 되는데, 상기 관정(110) 내부에서의 열전도가 지하수(W) 자체와 암반층(100)과 직접적으로 이루어지게 된 후 그 지하수(W)가 상기 파이프(120)를 따라 유동되어 열교환기(150)측으로 직접 유동된 후, 실내를 순환하는 순환수(W')와 열교환 되므로 열교환율이 상승될 수 있어, 고효율의 지열에너지 확보가 가능하게 되는 것이다.

상기 지하수유출관(200)은 상기한 펌프(130)의 구동에 의해 양정되는 지하수(W)를 열교환기(150)측으로 유동시키기 위한 관이다. 아울러 상기 열교환기(150)측에서 열교환된 지하수(W)는 지하수복귀관(220)을 통하여 분기부(230)에서 관정복귀분기관(240)을 통하여 관정(110)내부로 재투입되거나 또는 지하수사용관(270)을 통하여 지하수를 타용도로 사용토록 하고, 상기 열교환기(150)에서 열교환되는 순환수(W')는 순환관(210)을 통하여 건물의 실내측으로 유입되어 소정의 냉,난방 효과를 달성할 수 있도록 한다.

여기서, 상기 냉,난방효과를 달성하기 위한 별도의 구성으로 히트펌프 등의 구조에 의해 그 목적을 달성할 수 있는데 이러한 히트펌프의 구성 등은 본원 고안의 권리범위에서 벗어나므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 상술한 바와 같이 상기 관정(110)으로부터 양정된 지하수(W)가 상기 열교환기(150)측에서 건물의 실내측으로 유입ㆍ유출되어 상기 열교환기(150)와 연결되며 순환되는 순환관(210)내부를 유동하는 순환수(W')와 열교환이 이루어진 후, 그 열교환된 상태의 지하수(W)는 재차 관정(110) 내부로 복귀되거나 또는 재사용되도록 하기 위한 지하수복귀관(220)과 연결되도록 한다.

이때, 상기 열교환기(150)의 전후측에 각각 온도센서(T)등의 온도감지수단을 구비하여, 유동되는 지하수(W) 및 순환수(W')의 온도 등을 식별토록 하여, 상기 열교환기(150)의 열교환율을 실시간 파악할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 지하수(W)에 용존하고 있는 광물질 등은 열교환기(150) 내부의 표면에 스케일 등이 서서히 증착되며 고착화되는데, 이와같은 불순물의 열교환기내(150) 고착은 지하수(W)의 열교환 효율을 현저하게 저하시키는 주된 원인으로 지적되고 있어, 주기적으로 열교환기(150)를 유동한 지하수(W)의 온도를 실시간 확인하여 열량감소 여부를 확인하거나 또는 상기 열교환기(150)의 유입 및 유출 전후의 바람직한 온도차와 실제 열교환기(150)를 통과한 후의 온도차 등을 비교할 수 있는 데이터값을 설정하여, 상기 온도센서(T)등에 의해 열교환기(150)내로 유입되기전 및 유입된 후의 유동되는 지하수(W) 온도가 설정온도값과 비교할 수 있도록 함으로써 적정온도범위를 벗어날 경우 외부로 그 경고 신호가 인가될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이와같이 열교환기(150)를 유동한 후의 지하수(W)의 온도차 및 실내를 유동한 후 열교환되는 순환수(W')의 온도차는, 지하수(W)를 이용하는 전체 냉,난방시스템에서는 주요한 인자로 작용하고 있으며, 아울러 지하수(W)의 광물질 등이 고착되었을 때 상기 열교환기(150)의 청소시기를 간과하였을 경우 이에 따른 청소작업이 용이하지 않음은 물론, 부품 교환 등의 부대비용이 상당히 발생되는 것은 물론이고, 전체적인 냉,난방 효율이 급격하게 저하되는 등의 우려가 있기 때문에 열교환기(150)의 주기적인 청소를 위해 상기한 바와 같이 열교환기(150)의 전후 측 배관에 각각 온도센서(T)등을 구비하여 상기한 경고신호 작동에 의해 그 청소시기를 알려주도록 한다.

이와같은 경고신호 발생은 경고음 등으로 판별토록 할 수 있는데, 통상의 경고발생수단으로 가능할 수 있으며, 상기한 경고음 발생수단은 본원의 고안에서 권리범위에 속하지 않으므로 그 구체적 경고음 발생수단에 따른 기술수단에 대한 내용은 생략하기로 한다.

상기 분기부(230)는 열교환기(150)내를 유동하며 열교환된 지하수(W)를 재차 상기 관정(110) 내부로 유입되도록 하거나 또는 1차 열교환을 위해 사용된 지하수(W)를 급탕탱크(미도시)과 같은 수단에 재사용하기 위해 별도의 지하수사용관(270)으로 유동토록 하기 위한 것이다.

이와같은 분기부(230)는 삼방변으로 이루어지거나 또는 각 배관의 각도를 달리하여 구성할 수 있다.

상기와 같이 삼방변으로 이루어질 경우에는 필요에 따라 관정(110) 내부로 유입되는 관정복귀분기관(240) 또는 지하수사용관(270)측으로의 지하수 유동을 제어하여 어느 일방으로의 유동이 가능하도록 제어할 수 있다.(미도시)

한편 도 3에서는 삼방변을 채택하지 않은 실시예를 도시한 것으로, 상기 분기부(230)에서 접하는 지하수복귀관(220)과 관정내복귀관(240) 및 지하수사용관(270) 등이 상호 각도를 달리하며 연관되도록 하여, 유체 즉 지하수(W) 유동에 따른 압력손실이 발생되지 않도록 한 것을 도시한 것이다.

즉, 도면에서 보는바와 같이 지하수사용관(270)과 지하수복귀관(220)과의 접하는 사이각θ1 을 둔각으로 형성하고, 상기 지하수사용관(270)과 상기 관정복귀분기관(240)과의 사이각θ2 를 상기θ1 보다 작은 각도로 형성하고, 아울러 상기 지하수복귀관(220)과 관정복귀분기관(240)의 사이각θ3 또한 상기 사이각θ1보다 작은각으로 형성하고, 상기 지하수사용관(270)측으로 밸브(250)를 장착하여 유동되는 지하수의 유량을 제어할 수 있도록 한다.( ∴θ1 >θ2,θ1>θ3 )

한편 상기 지하수사용배관(270)을 통한 지하수의 사용량이 적을 경우에는 상기 지하수사용배관(270)측에 별도의 보조펌프(미도시)를 설치하여 필요한 경우에만 작동시켜 지하수(W)의 유동량을 효과적으로 제어할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

도면부호 260은 지하수사용관(270)에 구비되는 유량계를 나타내는 것으로,상기 지하수사용관(270)으로 유동되는 지하수(W)의 유량을 제어할 수 있게 하거나 또는 누적되는 사용량을 확인 할 수 있도록 한 것이다.

이하 본 고안의 작동 관계를 설명한다.

첨부한 도면에서 보는바와 같이, 암반층(100) 내부로 일정 깊이 시추되어 얻게 되는 관정(110) 내부로 유동되거나 또는 고여지는 지하수(W)를 상기 파이프(120)를 통하여 적정 용량을 갖는 펌프(130)의 구동에 의해 양정되어지면, 상기 파이프(120)내 펌프(130)와 연결되는 지하수유출관(200)측으로 유동되어져 열교환기(150)에서 열교환 된 후 건물의 실내측으로 순환되는 순환수(W')가 순환관(210) 등을 통해 유입, 실내를 냉난방 시킨 후 재차 순환관(210')을 통해 유출되어 상기 열교환기(150)를 거쳐 열교환되도록 하고, 아울러 상기 지하수(W)는 상기 열교환기(150)에서 열교환된 후 상기 지하수복귀관(220)을 통해 지하수(W)가 관정(110) 내부로 유입될 수 있게 된다.

여기서, 상기 지하수(W)는 관정(110) 내부로의 유입로와, 별도의 지하수사용관(270)측으로 유도되어 지하수(W)를 활용할 수 있도록 하고 있는데 도 3 등에서 보는바와 같이 지하수복귀관(220)과 지하수사용관(270) 및 관정(110) 내부로 유입되는 관정복귀분기관(240)으로 각각 분기되는 분기부(230), 또는 도면상 도시하고 있지는 않으나 삼방변으로 이루어지는 분기부(230)에서 지하수(W)의 유동 경로가 제어되어, 일정 유량은 지하수(W)의 재사용을 위하여 상기 지하수사용관(270)을 거쳐 급탕탱크 등 별도의 시설 등으로 유동되고, 일부의 지하수(W)는 관정(110) 내부로 유입되어 암반층(100)과 열전도되며 열교환 된 후 상술한 전(前)과정을 반복 수행하게 된다.

한편, 상기 지하수사용관(270)으로 밸브(250)를 구비하여 유동되는 유량을 제어함으로써 양정의 효과를 최대화 할 수 있도록 함은 물론, 상술한 바와 같이 유량계(260) 등을 별도 구비하여 지하수사용관(270)으로 유동되어 사용되는 유량이 확인 가능할 수 있도록 한다.

따라서, 이와같이 지하수(W)가 암반층(100)과의 직접적인 열전도에 의한 열교환이 이루어지게 되어, 고효율의 열전도에 의한 열교환을 이룰 수 있어 냉난방 효과를 배가 할 수 있게 되는데, 여름철과 같은 경우 상대적으로 기온이 낮은 암반층(100)과 지하수(W)간의 열전도에 따른 열교환을 이룬 후 실내로부터 열교환기(150)으로 연관되어 있는 순환관(201,210')을 거쳐 실내측으로 유입, 열교환된 상태의 순환수(W')에 의해 냉방효과를 이루고 반대로 겨울철인 경우 상대적으로 기온이 높은 암반층(100)과 지하수(W)간 열전도에 따른 열교환을 이루고 있는 열교환기(150)측으로 상기 순환관(201,201')을 따라 유동되는 순환수(W')에 의해 열교환이 이루어진 후 동일한 수순을 거쳐 실내를 난방시키게 되는 것이다.

따라서 본 고안에 의하면, 지하수량이 적은 지역에서도 이용이 가능하도록 암반층이 잘 발달되고 지하수위가 높은 지역에서 우수한 열교환 효과를 기대할 수 있으며, 이와같이 지하 암반층과 지하수간의 직접적인 열전도에 의한 열교환이 이루어지므로 종래와 같이 그라우팅 등의 열전도가 낮은 매개체에 의한 열교환율이 현저하게 저하되는 것을 방지할 수 있어, 높은 열전도에 따른 열교환 효과를 이룰 수 있게 되어 이에 따른 실내의 냉난방 효과를 극대화와 열에너지의 절약 및 효율적 관리가 가능할 수 있게 되는 장점이 있다.

또한 열교환기와 연결되는 배관 전후 측에 각각 온도센서 등을 구비하여, 열교환 효율의 감시가 가능하도록 함으로써 설정 온도차를 벗어났을 경우 열교환기의 청소주기를 알 수 있도록 하여, 열교환기의 관리 및 유지 보수가 용이할 수 있도록 하는 효과를 기대할 수 있다.

Claims

관정으로부터 건물 실내측으로 연관되는 배관시스템에 의해 지열에너지를 열교환하는 냉난방 장치에 있어서,

지하 암반층(100)에 지하수(W)가 고이도록 시추 되며 상부가 관정헤드(111)에 의해 밀폐되는 관정(110) 내부로, 일지점에 상기 지하수(W)를 양정하기 위한 펌프(130)를 구비하되 하부측으로 통공(121)이 무수히 형성되는 파이프(120)를 내설하고,

상기 파이프(120)내 펌프(130)와 연관되는 지하수유출관(200)이, 실내로 순환수(W')에 의해 순환되기 위한 순환관(210)과 연결되는 열교환기(150)와 연결되고,

열교환기(150)에서 상기 지하수유출관(200)을 따라 유동되는 지하수(W)는 상기 순환관(210)을 유동하는 순환수(W')와 열교환된 후 상기 관정(110) 내부로 복귀되도록 지하수복귀관(220)이 상기 열교환기(150)와 연결되되, 일지점에서 관정(110)내부로 유입되는 관정복귀분기관(240)과, 유량계(260) 및 지하수(W)의 유동을 제어하기 위한 밸브(250)를 갖는 지하수사용관(270)으로 분기되는 분기부(230)를 형성하는 것을 구성상 특징으로 하는 암반 지하수 및 지열을 이용하는 열교환 구조.
제 1 항에 있어서,

상기 지하수사용관측에 보조펌프를 구비하는 것을 포함하는 암반 지하수 및 지열을 이용하는 열교환 구조.
제 1 항에 있어서,

상기 열교환기의 전후측 배관에 각각 온도센서를 구비하고, 설정온도치 이하로 인식되면 상기 열교환기의 청소시기를 통상의 경고신호 발생수단으로 외부에 인가시키도록 하는 것을 포함하는 암반 지하수 및 지열을 이용하는 열교환 구조.