KR20070042068A - Water leakage measurement device for heat exchanging system of underground energy - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지하수 열교환시스템의 누수측정장치에 관한 것으로, 보어홀을 뚫어 지하수로부터 지열에너지를 얻는 열교환시스템에 있어서, 내부에 일정한 수위를 유지하는 기밀성이 있는 물저장탱크와; 상기 물저장탱크의 상부에 기밀성 있게 연결되어 외부의 물을 공급하는 물공급파이프와; 상기 물공급파이프로부터 공급되는 물을 조절하는 급수조절수단과; 상기 물저장탱크의 하단부에 연결되어 상기 보어홀 내부로 누수된 지하수량을 보충시키는 보충파이프와; 상기 보충파이프 또는 물공급파이프에 연결되어 상기 보어홀 내부로 공급되는 수량을 측정하는 측정수단으로 구성되어, 특정 보어홀 내부의 지하수가 지하로 누수 되는 수량을 간편하게 측정하여 상기 보어홀을 이용하여 열교환시스템을 설치할 수 있는지를 판단하는데 도움을 줄 수 있다.The present invention relates to an apparatus for measuring leakage of a groundwater heat exchange system, comprising: an airtight system for obtaining geothermal energy from groundwater through a bore hole, the airtight water storage tank having a constant water level therein; A water supply pipe connected to the upper portion of the water storage tank in an airtight manner to supply external water; Water supply adjusting means for adjusting the water supplied from the water supply pipe; A supplementary pipe connected to a lower end of the water storage tank to replenish the amount of groundwater leaked into the bore hole; It is composed of measuring means connected to the supplementary pipe or the water supply pipe to measure the amount of water supplied into the borehole, and easily measures the amount of groundwater leaked into the specific borehole into the ground to exchange heat using the borehole. It can help you determine if you can install the system.
지하수, 열교환시스템, 누수, 측정장치 Groundwater, heat exchange system, leak, measuring device
Description
도 1은 본 발명에 따른 지하수 열교환시스템의 누수측정장치를 보인 사시도.1 is a perspective view showing a leak measuring device of the groundwater heat exchange system according to the present invention.
도 2 및 도 3은 본 발명의 누수측정장치 동작 상태를 나타낸 단면도.2 and 3 are cross-sectional views showing the operating state of the leak measurement apparatus of the present invention.
도 4는 본 발명의 급수조절밸브 구조를 보여주는 확대도.Figure 4 is an enlarged view showing the structure of the water supply control valve of the present invention.
도 5는 본 발명의 누수측정장치가 설치되는 또 다른 위치를 보여주는 단면도.Figure 5 is a cross-sectional view showing another position where the leak measuring apparatus of the present invention is installed.
<도면의 주요 부분에 대한 보호의 설명><Explanation of protection for main parts of drawing>
1 : 보어홀 10 : 물저정탱크 1: borehole 10: water reservoir tank
20 : 물공급파이프 24 : 급수조절밸브20: water supply pipe 24: water supply control valve
30 : 보충파이프 40 : 수량계30: supplemental pipe 40: water meter
본 발명은 지하수 열교환시스템의 누수측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지열에너지를 얻기 위해 뚫은 보어홀(borehole) 내의 지하수가 지하로 누수 되는 양을 측정할 수 있는 지하수 열교환시스템의 누수측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a leak measuring apparatus of a groundwater heat exchange system, and more particularly, to a leak measuring apparatus of a groundwater heat exchange system capable of measuring the amount of groundwater leaks into the ground in a borehole drilled to obtain geothermal energy. It is about.
일반적으로 냉난방 온수를 얻기 위하여 사용되는 에너지원으로서 석탄, 석유, 천연가스 등과 같은 화석 연료를 이용하거나, 또는 핵연료를 이용하는 경우가 대부분이다.Generally, fossil fuels such as coal, petroleum, natural gas, or nuclear fuel are used as energy sources used to obtain heating and cooling hot water.
그러나 화석 연료는 연소과정에서 발생하는 각종 공해물질로 인해 환경을 오염시키고, 핵연료는 수질오염 및 방사능과 같은 유해물질을 발생시키는 단점과 함께 이들 에너지원은 매장량의 한계가 있다. 따라서, 근래에는 이를 대신할 수 있는 대체 에너지 개발이 활발하게 진행되고 있다.However, fossil fuels pollute the environment due to various pollutants generated during the combustion process, and nuclear fuel generates harmful substances such as water pollution and radioactivity, and these energy sources have a limited amount of reserves. Therefore, in recent years, the development of alternative energy to replace this has been actively progressed.
이러한 대체 에너지 중에서 풍력, 태양열, 지열 등과 같은 자연에너지는 오래전부터 많은 연구가 진행되어 왔고 이를 이용한 냉난방 장치도 설치되어 사용되고 있는데, 이들 자연에너지는 환경오염과 기후변화에 거의 영향을 미치지 않으면서 무한한 에너지를 얻을 수 있는 반면, 에너지 밀도가 대단히 낮은 결점으로 인하여 그 밀도를 높여 이용 가능한 형태로 변환하는 것이 자연에너지 기술개발의 핵심 과제로 되고 있다.Among these alternative energy, natural energy such as wind, solar, geothermal, etc. has been studied for a long time, and air-conditioning and heating system using it have been installed and used. These natural energy are infinite energy with little influence on environmental pollution and climate change. On the other hand, due to the drawback of very low energy density, increasing the density and converting it into a usable form has become a core task of natural energy technology development.
이러한 자연에너지 기술 중에서 특히 지열을 열원으로 이용하여 냉난방을 행하는 열교환시스템이 알려져 있는데, 이것은 온도가 10~20℃인 지중의 열을 회수하거나 지중으로 열을 배출할 수 있도록 열교환기를 설치하여 히트펌프의 열원으로 사용하는 기술이다.Among these natural energy technologies, a heat exchange system is known, which uses geothermal heat as a heat source for cooling and heating. This is a heat pump installed with a heat exchanger to recover heat from the ground at a temperature of 10 to 20 ° C or to discharge heat into the ground. It is a technology used as a heat source.
이와 같이 지하 열원을 이용하는 열교환시스템은 모든 냉난방기술 중에서 에너지효율이 가장 높은 것으로 알려져 있다.As such, heat exchange systems using underground heat sources are known to have the highest energy efficiency among all cooling and heating technologies.
이러한 열교환시스템 중에서 지하수를 이용한 열교환시스템을 설치하기 위해서는 먼저 굴착기를 이용하여 보어홀을 뚫은 다음 상기 보어홀 내에 잔류하는 지하수의 수량 및 누수율을 조사하여 열교환시스템으로 사용가능한지 확인하는 것이 필수적으로 요구된다.In order to install a heat exchange system using ground water among these heat exchange systems, it is necessary to first drill a bore hole using an excavator, and then check whether the water can be used as a heat exchange system by investigating the quantity and leakage rate of the ground water remaining in the bore hole.
그러나, 종래에는 보어홀 내의 지하수 누수 정도를 확인할 별도의 측정장치가 없어 경험에만 의존할 수밖에 없었기 때문에 대부분 지하수를 충분히 확보한 후에 양수량 확인 절차만으로 설계하여 시공하고 있었다.However, in the prior art, since there was no separate measuring device for checking the groundwater leakage level in the borehole, it was inevitable to rely only on the experience, and most of them were designed and constructed only by the pumping quantity checking procedure after sufficient groundwater was secured.
따라서, 보어홀 내의 지하수가 누수 되는 누수율을 충분히 파악하지 않은 상태에서 열교환시스템을 설치하여 사용하게 됨으로써, 지하수의 수량변화 등에 대한 대비책이 전혀 마련되지 않아 수시로 처음 사용하던 보어홀은 폐공하고 다른 장소로 이동하여 새로운 보어홀을 뚫어 사용하는 결과를 초래하고 있어, 환경보전에 반하는 개발이 이루어지게 될 뿐만 아니라 재시공에 따르는 경제적 시간적 손실을 가져오는 문제점이 있었다.Therefore, since the heat exchange system is installed and used without sufficiently grasping the leak rate of groundwater leak in the borehole, there is no provision for the change in the quantity of groundwater. As a result of moving and using a new borehole, there was a problem that the development against the environmental preservation was not only made, but also the economic time loss caused by the reconstruction.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 굴착기를 이용하여 뚫은 보어홀 내의 지하수가 지하로 누수 되는 양만큼 물을 공급하는 물저장탱크와 보어홀 내로 공급된 물의 양을 측정하는 측정수단을 구비하여 물저장탱크에서 보어홀 내로 공급되는 물의 양을 확인하여 보어홀 내의 지하수가 누수 되는 양과 누수율을 계산할 수 있는 누수측정창치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve this problem, the water storage tank for supplying water as much as the amount of groundwater in the borehole drilled by using the excavator and the measuring means for measuring the amount of water supplied into the borehole The purpose of the present invention is to provide a leak measurement window that can calculate the amount of groundwater leaks and the leak rate by checking the amount of water supplied from the water storage tank into the borehole.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 보어홀을 뚫어 지하수로부터 지열에너지를 얻는 열교환시스템에 있어서, 내부에 일정한 수위를 유지하는 기밀성이 있는 물저장탱크와; 상기 물저장탱크의 상부에 기밀성 있게 연결되어 외부의 물을 공급하는 물공급파이프와; 상기 물공급파이프로부터 공급되는 물을 조절하는 급수조절수단과; 상기 물저장탱크의 하단부에 연결되어 상기 보어홀 내부로 누수된 지하수량을 보충시키는 보충파이프와; 상기 보충파이프 또는 물공급파이프에 연결되어 상기 보어홀 내부로 공급되는 수량을 측정하는 측정수단이 구비되고,In order to achieve the above object, the present invention provides a heat exchange system that obtains geothermal energy from groundwater by drilling a borehole, the airtight water storage tank for maintaining a constant water level therein; A water supply pipe connected to the upper portion of the water storage tank in an airtight manner to supply external water; Water supply adjusting means for adjusting the water supplied from the water supply pipe; A supplementary pipe connected to a lower end of the water storage tank to replenish the amount of groundwater leaked into the bore hole; Measurement means connected to the replenishment pipe or water supply pipe is provided to measure the amount of water supplied into the borehole,
상기 보충파이프는 상기 보어홀 상부로부터 소정의 길이를 가져 통상 일측 끝단부가 상기 보어홀 내부의 수면에 잠겨 있다가, 상기 보어홀에 누수가 발생하여 상기 보어홀 내부의 수면이 내려가 상기 일측 끝단부가 상기 보어홀 내부의 수면에서 떨어지게 되면 상기 물저장탱크로부터 물이 보충되게 하는 것을 특징으로 한다.The replenishment pipe has a predetermined length from the top of the bore hole, and usually one end is immersed in the water surface inside the bore hole, and water leaks in the bore hole, and the water surface in the bore hole is lowered, so that the one end is the Dropping from the water surface inside the borehole is characterized in that to replenish the water from the water storage tank.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명은 기본적으로 도 1과 같이, 내부에 일정한 수위를 유지하는 기밀성이 있는 물저장탱크(10)와, 상기 물저장탱크의 상부에 기밀성 있게 연결되어 외부의 물을 공급하는 물공급파이프(20)와, 상기 물공급파이프로부터 공급되는 물을 조절하는 급수조절수단(24)과, 상기 물저장탱크의 하단부에 연결되어 보어홀(1) 내부로 누수된 지하수량을 보충시키는 보충파이프(30)와, 상기 보충파이프에 연결 되어 보어홀(1) 내부로 공급되는 수량을 측정하는 측정수단(40)으로 구성하여 실시할 수 있다.First, the present invention basically, as shown in Figure 1, the airtight
여기서, 상기 보충파이프(30)는 도 2와 같이 보어홀(1) 상부로부터 소정의 길이를 가져 통상 일측 끝단부(30)가 상기 보어홀(1) 내부의 수면에 잠겨 있다가, 도 3과 같이 상기 보어홀(1)에 누수가 발생하여 상기 보어홀 내부의 수면이 내려가 상기 일측 끝단부(30)가 상기 보어홀(1) 내부의 수면에서 떨어지게 되면 상기 물저장탱크(10)로부터 물이 보충되는 원리를 이용하는 것이 본 발명의 핵심 기술적 사상이다.Here, the
그리고, 상기 급수조절수단(24)은 상기 물저장탱크(10) 내부에 있는 상기 물공급파이프(20)의 끝단부에 연결되어 상기 물저장탱크 내부 수위에 따라 개폐되는 급수조절밸브로 할 수 있다. 물론, 상기 급수조절밸브는 상기 물저장탱크(10)의 외부에 있는 상기 물공급파이프(20)에 설치하여 수동으로 개폐할 수도 있다.The water supply control means 24 may be a water supply control valve connected to an end of the
다만, 상기 급수조절밸브는 자동센서 장치로 동작할 수도 있으나, 도 4와 같이, 상기 물공급파이프(20)의 끝단부 힌지(28)에 의해 개폐 가능하게 볼탭(25)이 구비되고, 상기 볼탭에 부력을 갖는 부구(26)가 지지봉(27)에 의해 체결고정된 뜨개밸브로 하는 것이 간단한 구성으로 바람직하다.However, the water supply control valve may operate as an automatic sensor device, but as shown in FIG. 4, the
그리고, 보어홀(1) 내부로 공급되는 수량을 측정하는 측정수단(40)은 도 5와 같이, 물공급파이프(20)에 연결 부착될 수도 있다. 이는 상기 보충파이프(30)로 보충되는 수량만큼 상기 물저장탱크(10)의 급수조절밸브(24)에 의하여 상기 물공급파이프(20)로부터 공급받기 때문이다.In addition, the measuring means 40 for measuring the quantity of water supplied into the
또한, 상기 수량 측정수단은 공지의 수량계로서, 특히 시간당 공급되는 수량을 함께 표시되는 것이 바람직하다.In addition, the quantity measuring means is a known water meter, it is particularly preferably displayed together with the quantity supplied per hour.
상기 수량계에 관한 기술은 당업자에게 널리 알려진 기술이므로 이에 관한 상세한 설명은 생략한다.Since the technology related to the water meter is well known to those skilled in the art, a detailed description thereof will be omitted.
다음은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 지하수 열교환시스템의 누수측정장치의 사용 및 동작에 대하여 간단히 설명한다.Next, with reference to the accompanying drawings will be briefly described the use and operation of the water leakage measuring device of the groundwater heat exchange system according to the present invention.
굴착기를 이용하여 보어홀(1)을 뚫게 되면 상기 보어홀(1) 내부로 지하수가 고이게 된다. 상기 보어홀(1)에 고인 지하수는 일정 시간이 흐르게 되면 지하의 지하수 부족 현상 등 지하 환경에 따라 지하수가 지하로 스며들어가게 되어 지하수의 수량이 낮아지게 된다. 이와 같이 보어홀에 고인 지하수의 누수를 측정하기 위하여 본 발명이 사용된다. When the
나아가, 지하 수맥층이 전혀 없는 단단한 암반층에 보어홀(1)을 뚫고 여기에 외부로부터 공급된 물을 넣어 지열을 얻는 열교환시스템에도 사용된다. 특히, 상기와 같이 단단한 암반층에 형성된 보어홀도 크랙 등으로 누수가 발생하므로 이를 열교환시스템에 사용할 경제성이 있는지 여부를 확인하는데 사용될 수 있다.Furthermore, the
본 발명에 의한 지하수 열교환시스템의 누수측정장치의 동작은, 도 2와 같이, 상기 보충파이프(30)의 일측 끝단부가 상기 보어홀(1) 내부의 수면에 잠겨 있다가, 도 3과 같이, 상기 보어홀(1)에 누수가 발생하여 상기 보어홀 내부의 수면이 내려가 상기 보충파이프(30)의 일측 끝단부가 상기 보어홀(1) 내부의 수면에서 떨 어지게 되면 누수량 만큼 상기 기밀성 있는 물저장탱크(10)로부터 물이 보충되고, 상기 누수량 보충으로 상기 물저장탱크(10)의 수위가 내려가게 되면 자동 또는 수동으로 상기 급수조절밸브(24)가 열리면서 상기 물공급파이프(20)로부터 외부의 물을 공급받게 된다. In the operation of the water leakage measuring device of the groundwater heat exchange system according to the present invention, as shown in FIG. 2, one end of the
상기 물공급파이프(20)로부터 외부의 물 공급은 부구(26) 등에 의하여 자동으로 또는 수동으로 상기 급수조절밸브(24)가 닫힐 때까지 하게 된다.The external water supply from the
상기 급수조절밸브(24)가 닫히게 되면 상기 물저장탱크(10)에는 기밀성이 유지되고 이 상태에서 상기 보충파이프(30)에 의한 누수량 보충은, 도 2와 같이, 상기 보충파이프(30)의 일측 끝단부가 다시 상기 보어홀(1) 내부의 수면에 잠길 때까지 일어나게 된다.When the water
이때, 상기 보충파이프(30) 또는 물공급파이프(20)에 설치된 수량계(40)에 의하여 공급된 물의 양을 측정하고, 나아가 누수율을 자동으로 계산하여 나타내게 된다.At this time, the amount of water supplied by the
결국, 본 발명에 의하여 상기 보어홀(1)의 수위와 상기 물저장탱크(10)의 수위를 일정하게 유지시켜주며 용이하게 상기 보어홀(1)의 누수량과 누수율을 계산할 수 있게 된다.As a result, according to the present invention, the water level of the
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구범위에 기술된 본 발명의 기술적 사상 내에서 본 발명을 여러 가지로 형태로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있는바, 이에 대한 기재는 생략한다.Although a preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, those skilled in the art to which the present invention pertains, the present invention in various forms within the spirit of the invention described in the appended claims Modifications or changes can be made and the description thereof is omitted.
본 발명은 지열을 얻을 목적으로 굴착기를 이용하여 뚫은 보어홀 내부의 지하수가 지하로 누수 되는 수량을 간편하게 측정할 수 있고, 이로써 상기 보어홀을 열교환시스템으로 사용할 수 있는지 여부를 판단할 수 있는 수단이 된다.The present invention can easily measure the amount of groundwater leaked into the borehole bored through the excavator for the purpose of obtaining geothermal heat, thereby determining whether the borehole can be used as a heat exchange system. do.
나아가, 보어홀의 누수 정도가 작을 경우에는 본 발명에 의하여 누수량 만큼 외부 물을 공급하여 항상 일정 수위의 지하수를 유지시킬 수 있어 약간의 누수가 있는 지형이라도 열교환시스템을 설치할 수 있는 효과가 있다.In addition, when the degree of leakage of the borehole is small, according to the present invention, by supplying external water as much as the amount of leakage, it is possible to maintain the groundwater at a constant level at all times.
Claims (5)
Applications Claiming Priority (2)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN112578101A (en) * | 2020-12-03 | 2021-03-30 | 中国地质大学(武汉) | Model test device for ground collapse caused by pipeline leakage |
-
2006
- 2006-08-02 KR KR1020060072853A patent/KR20070042068A/en not_active Application Discontinuation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN112578101A (en) * | 2020-12-03 | 2021-03-30 | 中国地质大学(武汉) | Model test device for ground collapse caused by pipeline leakage |
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