KR20170139739A - 단일관 밀폐 이음구를 이용한 지열배관 시공방법 - Google Patents

단일관 밀폐 이음구를 이용한 지열배관 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지열 배관 설치용 천공홀을 형성하는 천공홀 형성 단계; U 형상의 제1지열배관 파이프와 직선 형상의 제2지열배관 파이프를 단일관 밀폐 이음구로 연결한 지열배관 파이프 조립체를 상기 천공홀에 삽입하는 지열배관 파이프 조립체 설치 단계; 상기 천공홀의 암반구간에 무수축모르타르를 충진시키는 무수축모르타르 그라우팅 단계; 및 상기 제1지열배관 파이프의 상부를 절단하고, 상기 제1지열배관에 지중열발전기의 배관을 연결하는 지열배관 연결단계;를 포함하는 단일관 밀폐 이음구를 이용한 지열배관 시공방법을 제공한다.

Description

단일관 밀폐 이음구를 이용한 지열배관 시공방법{CONSTRUCTION METHOD USING HEAT PIPE ASSEMBLY USING TERRESTRIAL HEAT PIPE SEALING CONNECTOR}
본 발명은 지열배관 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건축 시공법 중 탑다운(Top-down) 방식으로 진행되는 현장에서, 지열냉난방 시스템의 설치를 위해 건축물 기초 하부에 지중열교환기를 시공하는데 사용되는 지열배관 단일관 밀폐 이음구를 이용한 지열배관 시공방법에 관한 것이다.
최근 들어 고유가에 대처하기 위하여 건설업계에서는 냉난방에 사용되는 에너지원으로서 석유나 천연가스를 대체할 수 있는 대체 에너지 개발을 활발하게 진행하고 있다. 이러한 대체 에너지 자원중에서, 무한한 에너지원을 갖는 풍력, 태양열, 지열 등을 이용하여 냉난방시스템에 적용할 수 있는 기술이 연구되고 있는데, 이들 에너지 자원들은 공기오염과 기후변화에 거의 영향을 미치지 않으면서 에너지를 얻을 수 있는 장점이 있는 반면 에너지 밀도가 낮은 단점이 있다.
풍력과 태양열 에너지를 얻기 위해서는 설치장소의 한계와 함께 넓은 면적이 확보되어야 하며, 이 장치들은 에너지 생산량이 적고 설치 및 유지관리에 많은 비용이 소요되므로, 현재까지 냉난방시스템에 적용하는데 한계가 있다.
지열에너지는 설치 및 유지관리가 상대적으로 저렴하기 때문에, 지열을 열원으로 이용한 냉난방시스템이 많이 제안되고 있다.
지열은 지구 내부에서 표면을 거쳐 외부로 유출되는 열량을 의미하는데, 지중온도는 지형에 따라 다르지만 지표면에 가까운 땅속의 온도는 대략 10~20℃ 정도로 연중 큰 변화가 없이 일정하게 유지된다. 이러한 지열원은 태양열 또는 풍력과 같은 신재생 에너지와 달리 안정적으로 열원을 공급할 수 있는 장점이 있다.
상기와 같은 지열원을 이용하는 지열교환 시스템은, 연중 온도가 일정한 지하수, 지표수 및 지중을 냉방시에는 히트 싱크(Heat sink)로, 난방시에는 히트 소스(Heat source)로 이용하여 냉방과 난방을 동시에 가능하도록 구성된다.
지열교환 시스템은, 루프형 파이프의 배치방향에 따라 수직형(Vertical-loop) 지열교환 시스템과 수평형(Horizontal-loop) 지열교환 시스템으로 나눌 수 있다.
수직형 지열교환 시스템은 주택 등의 구조물 하부 또는 잉여 공지에 수직방향으로 루프형 파이프를 매설하고 유체를 순환시켜 지중과 열교환을 하는 형태이며, 수평형 지열교환 시스템은 지표면과 수평으로 루프형 파이프를 지중에 매설하여 유체를 순환시켜 지중과 열교환하는 형태이다.
수직형 지열교환 시스템은 부지를 많이 차지하지 않아 단독 건물 등의 부지가 협소한 곳에 사용된다.
일반적으로 도심지 건축물의 경우 잉여 부지가 협소하여 지중열교환기를 설치할 공간이 없어 건축 기초 하부에 지중열교환기를 설치하는 경우가 있다.
특히 건축물이 탑다운(Top-down) 방식으로 시공되는 현장의 경우, 지열배관 파이프를 시공하기 위해서는, 대략 수직방향으로 지하 약 100~300m 정도 깊이의 천공홀(Boreholes)을 소정의 간격으로 천공한 다음, 천공된 각각의 천공홀에 "U"자형 또는 코일형의 지열배관 파이프와 이를 보호하는 케이싱을 삽입한 다음, 터파기 공정에 따라 지상층에 위치한 케이싱 및 지열배관 파이프를 일정 길이씩 커팅 후, 지중열 파이프에 이물질이 혼입되는 것을 방지하기 위하여 별도의 캡 등으로 마감을 하게 된다.
상기와 같이 탑다운 방식으로 시공이 진행되는 건축물 하부에 지중열교환기를 설치하는 경우에는, 터파기 공정의 진행에 맞춰 지열배관 파이프를 일정 길이씩 커팅해야 하는 번거로운 작업을 병행해야 하며, 더욱이 터파기 공정 진행 중 지열배관 파이프가 손상되는 것을 방지하기 위해 케이싱이 계속해서 존치됨에 따라 지열배관 파이프뿐 아니라 케이싱에 대한 커팅도 함께 이루어져야 하므로, 이로 인한 인력 및 경비의 소모가 더욱 가중된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1034782호(2011년 05월 06일 등록, 발명의 명칭 : 열순환 파이프의 시공방법)에 개시되어 있다.
본 발명은 탑다운 방식으로 진행되는 건축 현장에 시공된 지열배관 파이프 의 파손 및 지열배관 파이프 내부로의 이물질 혼입을 방지할 수 있고, 지열배관 파이프의 시공에 소요되는 비용 및 기간을 단축시킬 수 있는 지열배관 단일관 밀폐 이음구를 이용한 지열배관 시공방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 탑다운 방식으로 진행되는 시공과정에서 무수축 모르타르를 충진하여 상부 지표수의 지하수 오염을 방지하고, 토목 터파기시 지열배관의 인출을 방지할 수 있는 지열배관 시공방법을 제공함에 있다.
본 발명은 지열 배관 설치용 천공홀을 형성하는 천공홀 형성 단계; "U" 형상의 제1지열배관 파이프와 직선 형상의 제2지열배관 파이프를 단일관 밀폐 이음구로 연결한 지열배관 파이프 조립체를 상기 천공홀에 삽입하는 지열배관 파이프 조립체 설치 단계; 상기 천공홀의 암반구간에 무수축모르타르를 충진시키는 무수축모르타르 그라우팅 단계;를 포함하는 지열배관 파이프 시공방법을 제공한다.
상기 지열배관 설치 단계는, 상기 지열배관 단일관 밀폐 이음구가 지하 최저층 바닥면 상부에 위치하도록 상기 지열배관 파이프 조립체를 지중에 삽입하는 것이 바람직하다.
상기 그라우팅 단계 이후에, 상기 제1지열배관 파이프의 상부를 절단하고, 상기 제1지열배관에 지중열발전기의 배관을 연결하는 지열배관 연결단계;를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 지열배관 설치 단계의 단일관 밀폐 이음구는 상기 제1지열배관 파이프의 개방된 양측 단부를 밀폐하며 상기 제1지열배관 파이프와 결합되고, 상기 제1지열배관 파이프의 일측 단부가 삽입되는 제1삽입구와 상기 제1지열배관 파이프의 타측 단부가 삽입되는 제2삽입구가 동일 방향으로 개방되도록 이어진 U 형상으로 형성되는 제1결합부; 일측이 상기 제2지열배관 파이프와 결합되며, 타측이 상기 제1결합부에 결합되는 제2결합부; 및 상기 제1결합부와 상기 제2결합부의 결합 부위에 형성되며, 상기 제1결합부의 내부가 상기 제2결합부의 내부와 분리되어 밀폐되도록 상기 제1결합부와 상기 제2결합부 사이를 차단하는 밀폐면을 포함하여, 상기 제1지열배관 파이프의 내부를 밀폐하며, 상기 제1지열배관과 상기 제2지열배관을 연결하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 그라우팅 단계는 상기 천공홀의 암반구간 하부에 골재를 충진한 후, 무수축모르타르를 충진하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 지열배관 단일관 밀폐 이음구를 이용한 지열배관 시공방법에 따르면, 직선의 단일관 형태로 형성된 제2지열배관 파이프만을 커팅하는 한 번의 작업만으로 커팅 작업이 완료되므로, 커팅 작업의 난이도 및 소요시간이 감소되고, 커팅 작업 후 제1지열배관 파이프에 대한 재융착 작업 없이도 이물질 혼입을 효과적으로 방지할 수 있으며, 건축공정의 중단 없이 시공 작업이 가능한 이점이 있다.
또한 본 발명에 따르면, 터파기 작업시 지열배관 단일관 밀폐 이음구가 지하 최저층 바닥면 상부로 노출되어 지열배관 파이프 조립체의 식별이 용이하므로, 터파기 작업 과정에서 제1지열배관 파이프의 밀폐 부위가 파손되거나 제1지열배관 파이프의 밀폐 부위가 파손으로 인해 제1지열배관 파이프의 내부에 이물질이 유입되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 커팅 대상이 되는 제2지열배관 파이프가 직선의 단일관 형태로 형성되므로, 커팅 대상 부위가 감소되어 자재의 불필요한 낭비를 억제할 수 있고, 지열배관 파이프의 시공에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
아울로, 본 발명에 따른 지열배관 단일관 밀폐 이음구를 이용한 지열배관 시공방법은 천공홀의 상부영역을 무수축 모르타르로 그라우팅함으로써, 토목 터파기시에 장비가 제2지열배관에 간선하게 되더라도, 천공홀에 설치된 제1지열배관이 인발되지 않고 심도를 유지할 수 있는 효과를 가져온다. 또한, 천공홀의 상부가 무수축 모르타르로 채워짐으로써 상부 지표수가 지하로 유입되어 지하수를 오염시키는 것을 방지할 수 있는 효과를 가져온다.
도 1은 본 발명에 따른 단일배관 밀폐 이음구를 이용한 지열배관 시공방법을 나타낸 공정순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 단일배관 밀폐 이음구를 이용한 지열배관 시공방법의 각 공정 상태를 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지열배관 단일관 밀폐 이음구의 일부분을 확대하여 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지열배관 단일관 밀폐 이음구의 일부분을 분해하여 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지열배관 단일관 밀폐 이음구의 일부분을 확대하여 도시한 정면도이다.
도 6은 도 5의 "A-A"선에 따른 단면도이다.
도 7은 도 5의 "B-B"선에 따른 단면도이다.
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 단일관 밀폐 이음구를 이용한 지열배관 시공방법의 일 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
통상의 탑다운 공법이 적용된 건축물의 지열배관 시공방법은 천공 홀을 천공하는 단계, 지열배관 파이프와 상기 지열배관 파이프가 손상되는 것을 방지하기 위한 케이싱을 삽입하는 단계, 천공 공벽과 지열배관 파이프의 열전도를 높이고 외부 오염물질에 의한 지하수 오염을 방지하기 위한 그라우팅 단계 및 건축의 터파기 공정에 맞춰 케이싱 및 지열배관 파이프를 커팅하고, 지열배관 파이프로의 이물질 흡입을 방지하기 위한 캡을 융착하는 단계를 포함한다.
상기와 같은 통상의 시공방법에 따르면, 1개소에서 지열배관을 커팅하기 위해 케이싱의 커팅, U 형상으로 이루어져 이중으로 노출된 지열배관의 두 부분에 대한 커팅, 즉 세 부분에 대한 커팅을 수행해야 하고, 더욱이 이러한 커팅을 1~2m 지점마다 반복해야 하므로 커팅 작업의 난이도 및 소요 시간의 증가가 가중되었을 뿐 아니라, 이물질 혼입 방지를 위한 재융착 작업이 추가되고, 또한 상기 작업을 위해 건축공정의 중단 등이 이루어지는 문제점이 발생될 뿐 아니라, 커팅 대상이 되는 부분이 많아 자재의 불필요한 낭비가 증가되는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 개선하기 위한 것으로, 단일관 밀폐 이음구를 이용하여 지중에 매립된 지열배관 파이프가 탑다운 시공 과정에서 오염되거나 손상되지 않도록 하며, 설치된 지열배관 파이프가 탑다운 시공 과정에서 심도를 유지할 수 있도록 하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 단일배관 밀폐 이음구를 이용한 지열배관 시공방법을 나타낸 공정순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 단일배관 밀폐 이음구를 이용한 지열배관 시공방법의 각 공정 상태를 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 단일배관 밀폐 이음구를 이용한 지열배관 시공방법은 천공홀 형성 단계(S10)와, 지열배관 파이프 조립체 설치단계(S20)와, 무수축모르타르 그라우팅 단계(S30)와, 단일관 밀폐 이음구 절단 및 지열배관 연결 단계(S40)를 포함한다.
천공홀 형성 단계(S10)는 지열배관이 매립될 천공홀(H)을 형성하는 단계로, 일반적으로 50~300m 깊이의 천공홀을 형성한다. 천공홀 형성 단계(S10)는 천공기를 이용하여 지열배관 파이프 조립체(100)가 매설될 지중에 천공홀(H)을 천공하고, 천공된 천공홀에 케이싱(미도시)을 삽입하는 방식으로 이루어질 수 있다.
지열배관 파이프 조립체 설치단계(S20)는 U 형상의 제1지열배관 파이프(110)와 직선 형상의 제2지열배관 파이프(120)를 단일관 밀폐 이음구(130)로 연결한 지열배관 파이프 조립체(100)를 상기 천공홀(H)에 삽입하여 설치하는 단계이다.
파이프 조립체(100)는 제1지열배관 파이프(110)가 하부에 위치하도록 설치되며, 단일관 밀폐 이음구(130)가 시공 건축물의 최저층 바닥면(b)보다 높은 위치가 되도록 하는 것이 바람직하다.
제1지열배관 파이프(110)는 양측 단부가 동일 방향을 향하도록 위치되는 U 형상으로 형성된다. 제1지열배관 파이프(110)의 내부에는 중공이 형성되며, 제1지열배관 파이프(110)의 양측 단부는 제1지열배관 파이프(110)의 내부가 외부와 연통되도록 개방된다.
상기와 같이 형성되는 제1지열배관 파이프(110)는, 개방된 양측 단부가 지상 방향 측을 향하도록 지중에 수직 방향으로 매설된다. 이와 같이 지중에 매설된 제1지열배관 파이프(110)의 내부를 통해 유체가 순환되어 지중과 열교환을 이룰 수 있다.
제2지열배관 파이프(120)는, 직선 형태로 형성된다. 이러한 제2지열배관 파이프(120)는 지중에 매설되되, 제1지열배관 파이프(110)보다 상부에 위치하도록 지중에 삽입된다. 본 실시예에 따르면, 제2지열배관 파이프(120)는 그 일측 단부가 제1지열배관 파이프(110)와 연결되도록 지중에 수직 방향으로 매설되며, 제1지열배관 파이프(110)와 제2지열배관 파이프(120) 간의 연결은 지열배관 단일관 밀폐 이음구(130)을 통해 이루어질 수 있다.
이때 지열배관 파이프 조립체(100)의 삽입은, 제1지열배관 파이프(110)가 지열배관 파이프 조립체(100) 중 최하부에 위치되고, 지열배관 단일관 밀폐 이음구(130)가 건축물의 지하 최저층 바닥면(b) 상부에 위치되며, 제2지열배관 파이프(120)가 지하 최저층 바닥면(b) 상부로부터 지상으로 위치하게 된다.
여기서 지열배관 단일관 밀폐 이음구(130)의 위치는, 지하 최저층 바닥면(a)으로부터 상부로 50~150㎝ 정도 이격된 위치인 것이 바람직하다.
만약 지열배관 단일관 밀폐 이음구(130)가 지상층에 위치될 경우, 제2지열배관 파이프(120)의 커팅시 지열배관 단일관 밀폐 이음구(130)가 함께 커팅되어 터파기 과정에서 제1지열배관 파이프(110)의 내부에 토사와 같은 이물질이 혼입될 우려가 발생한다. 그리고 지열배관 단일관 밀폐 이음구(130)가 지하 최저층 바닥면(b) 하부에 위치될 경우, 지상에 설치된 지중열발전기의 수평배관을 제1지열배관 파이프(110)에 연결시키지 못하는 문제점이 발생된다.
그라우팅 단계(S30)는 상기 천공홀(H)의 암반구간(R)에 무수축모르타르(220)를 충진시키는 공정이다.
암반구간(R)의 천공홀(H)에 무수축모르타르(220)를 충진하여, 설치된 제1지열배관 파이프(110)가 암착구간(R)에 고정될 수 있도록 하기 위한 것이다.
이 때, 무수축모르타르가 충진되는 구간의 하부의 천공홀(H)은 골재로 채워질 수 있다.
골재로는 천연석, 인조석 등이 사용될 수 있으며, 골재(210)의 크기는 평균직경 5~30mm 범위인 것이 바람직하다. 골재의 지름이 5mm 미만인 경우 고가로 시공비가 상승하는 문제점이 있으며, 30mm를 초과할 경우 천공홀(H) 내부에 브릿지 현상을 일으켜 채움작업이 원활하게 이루어지지 못할 수 있다.
골재를 이용하여 무수축모르타르 하부구간의 그라우팅을 수행하는 경우, 지중열교환기로 사용되는 제1지열배관 파이프(110) 내외부의 압력차를 해소시켜 제1지열배관 파이프(110)의 손상을 방지하고, 그라우팅 재료 사이에 자연스럽게 지하수가 충만되어 열사이펀 작용에 의한 열전달 성능을 향상시킬 수 있다.
암반구간(R)에 무수축모르타르를 충진하는 것은 제1지열배관 파이프(110)의 심도를 고정하기 위한 것이다. 다시말해, 무수축모르타르에 의하여 제1지열배관 파이프(110)를 암반구간에 고정하는 것이다. 무수축모르타르가 아닌 통상의 시멘트 모르타르를 이용하여 그라우팅을 수행할 경우 시멘트모르타르의 경화과정에서 수축이 발생하여 열전달 효과가 저감된다.
암반구간(R)의 천공홀에 무수축모르타르를 충진하여, 제1지열배관 파이프(110)를 고정하게 되면, 탑다운 시공 과정에서 건설장비가 제2지열배관 파이프(120)에 충격을 가하거나 인발하게 되더라도, 제1지열배관 파이프(110)는 고정된 상태가 유지되어 제1지열배관 파이프(110)의 심도를 유지할 수 있는 효과를 가져온다.
무수축모르타르 그라우팅 단계(S30)를 수행한 다음 탑다운 방식에 따른 건축물 시공을 진행하기 위해 터파기 공정을 진행하고, 이 과정에서 지상층으로부터 지하 최저층 바닥면(b) 상부에 위치한 제2지열배관 파이프(120)를 지열배관 단일관 밀폐 이음구(130)로부터 커팅하며 건축물의 시공을 진행한다.
그 결과, 직선의 단일관 형태로 형성된 제2지열배관 파이프(120)만을 커팅 하는 한 번의 작업만으로 커팅 작업이 완료되므로, 커팅 작업의 난이도 및 소요시간이 감소되고, 커팅 작업 후 제1지열배관 파이프(110)에 대한 재융착 작업 없이도 이물질 혼입을 효과적으로 방지할 수 있으며, 건축공정의 중단 없이 시공 작업이 가능한 효과르 가져온다.
또한 본 발명에 따른 지열배관 시공방법에 따르면, 터파기 작업시 지열배관 단일관 밀폐 이음구(130)가 지하 최저층 바닥면(b) 상부로 노출되어 지열배관 파이프 조립체(100)의 식별이 용이하므로, 터파기 작업 과정에서 제1지열배관 파이프(110)의 밀폐 부위가 파손되거나 제1지열배관 파이프(110)의 밀폐 부위가 파손으로 인해 제1지열배관 파이프(110)의 내부에 이물질이 유입되는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다.
또한 본 실시예의 지열배관 파이프 조립체의 시공방법에 따르면, 커팅 대상이 되는 제2지열배관 파이프(120)가 직선의 단일관 형태로 형성되므로, 커팅 대상 부위가 감소되어 자재의 불필요한 낭비를 억제하고, 지열배관 파이프의 시공에 소요되는 비용을 절감할 수 있게 된다.
건축물의 시공이 완료된 후, 또는 시공 과정에서 지열 배관 연결 단계(S40)R가 수행될 수 있다. 지열 배관 연결 단계(S40)는 지하 최저층 바닥면 상부에 위치하는 제1지열배관 파이프(110)의 상부를 절단하여, 단일구 밀폐 이음관(130)을 제거하고, 절단된 제1지열배관 파이프(110)를 지중열반전기와 연결하는 공정이다.
이하, 본 발명에 따른 지열배관 단일관 밀폐 이음구를 이용한 지열배관 시공방법에 사용되는 단일관 밀폐 이음구와, 지열배관 조립체에 관하여 살펴본다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지열배관 단일관 밀폐 이음구의 일부분을 확대하여 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지열배관 단일관 밀폐 이음구의 일부분을 분해하여 도시한 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지열배관 단일관 밀폐 이음구의 일부분을 확대하여 도시한 정면도이고, 도 6은 도 5의 "A-A"선에 따른 단면도이며, 도 7은 도 5의 "B-B"선에 따른 단면도이다.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 지열배관 단일관 밀폐 이음구(130)는 제1지열배관 파이프(110)와 제2지열배관 파이프(120)를 연결하도록 구비된다. 이러한 지열배관 단일관 밀폐 이음구(130)는, 제1지열배관 파이프(110)의 양측 단부를 밀폐하며 제1지열배관 파이프(110)와 제2지열배관 파이프(120)를 연결한다. 본 실시예에 따르면, 지열배관 단일관 밀폐 이음구(130)는 제1결합부(131)와 제2결합부(135)를 포함한다.
제1결합부(131)는, U 형상의 제1지열배관 파이프(110)의 개방된 양측 단부를 밀폐하며 제1지열배관 파이프(110)와 결합된다. 본 실시예에서 제1결합부(131)는, 내부에 중공이 형성된 U 형상으로 형성되는 것으로 예시된다.
상기 제1결합부(131)는, 제1지열배관 파이프(110)의 일측 단부가 삽입되는 제1삽입구(132), 및 제1지열배관 파이프(110)의 타측 단부가 삽입되는 제2삽입구(133)를 포함한다. 이러한 제1삽입구(132) 및 제2삽입구(133)를 포함하는 제1결합부(131)는, 제1삽입구(132)와 제2삽입구(133)가 동일 방향으로 개방되도록 이어진 U 형상으로 형성될 수 있다.
상기와 같이 형성된 제1결합부(131)는, 제1삽입구(132) 및 제2삽입구(133)를 통해 제1지열배관 파이프(110)의 개방된 양측 단부와 결합되어 제1지열배관 파이프(110)의 개방된 양측 단부를 밀폐할 수 있다.
제2결합부(135)는 제2지열배관 파이프(120)와 제1결합부(131) 사이에서 제2지열배관 파이프(120)와 제1결합부(131)를 연결시킨다. 이러한 제2결합부(135)는, 일측이 제2지열배관 파이프(120)와 결합되며, 타측이 제1결합부(131)와 결합됨으로써, 제2지열배관 파이프(120)와 제1결합부(131)를 연결시킬 수 있다.
상기 제2결합부(135)의 내부에는 중공이 형성되고, 제2결합부(135)의 일측에는 삽입구(136)가 개방되게 형성되며, 이와 같이 형성된 삽입구(136)에 제2지열배관 파이프(120)의 단부가 삽입되어 제2지열배관 파이프(120)와 제2결합부(135) 간의 결합이 이루어질 수 있다.
그리고 제2결합부(135)의 타측에는, 안착면(137)이 제1결합부(131)의 외측면이 이루는 곡선과 대응되는 곡선을 이루도록 형성되며, 이와 같이 형성되는 안착면(137)이 제1결합부(131)의 외측면에 결합함으로써 제1결합부(131)와 제2결합부(135) 간의 결합이 이루어질 수 있다.
아울러 제1결합부(131)와 제2결합부(135)의 결합 부위에는, 밀폐면(134)이 형성된다. 밀폐면(134)은 제1결합부(131)와 제2결합부(135) 사이를 차단하여 제1결합부(131)의 내부가 제2결합부(135)의 내부와 분리되어 밀폐되도록 하는 역할을 한다.
일례로서, 밀폐면(134)은 제2결합부(135)와의 결합면을 이루는 제1결합부(131)의 상부면에 의해 이루어질 수 있다.
본 실시예에 따르면, 지열배관 단일관 밀폐 이음구(130)의 재질은 특별히 제한되지 않으나, 제1지열배관 파이프(110)와 제2지열배관 파이프(120)와 동일한 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
예를 들어 제1지열배관 파이프(110)와 제2지열배관 파이프(120)는 플라스틱 재질, 바람직하게는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE; High Density Polyethylene) 재질로 형성될 수 있고, 지열배관 단일관 밀폐 이음구(130) 또한 제1지열배관 파이프(110)와 제2지열배관 파이프(120)와 동일한 재질로 형성될 수 있다.
그리고 이와 같이 형성되는 제1지열배관 파이프(110)와 제2지열배관 파이프(120), 및 지열배관 단일관 밀폐 이음구(130)의 결합은, 열융착, 접착제를 이용한 접착, 나사 이음, 커플링 이음 등의 결합방법을 이용하여 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
S10 : 천공홀 형상 단계
S20 : 지열밸관 파이프 조립체 설치 단계
S30 : 무수축 모르타르 그라우팅 단계
S40 : 지열배관 연결 단계
100 : 지열배관 파이프 조립체
110 : 제1지열배관
120 : 제2지열배관
130 : 지열배관 단일관 밀폐 이음구
131 : 제1결합부
132 : 제1삽입구
133 : 제2삽입구
134 : 밀폐면
135 : 제2결합부
136 : 삽입구
137 : 안착면
210 : 무수축모르타르
220 : 골재

Claims (5)

  1. 지열 배관 설치용 천공홀을 형성하는 천공홀 형성 단계;
    U 형상의 제1지열배관 파이프와 직선 형상의 제2지열배관 파이프를 단일관 밀폐 이음구로 연결한 지열배관 파이프 조립체를 상기 천공홀에 삽입하는 지열배관 파이프 조립체 설치 단계; 및
    상기 천공홀의 암반구간에 무수축모르타르를 충진시키는 무수축모르타르 그라우팅 단계;를 포함하는 지열배관 파이프 시공방법
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지열배관 설치 단계는, 상기 지열배관 단일관 밀폐 이음구가 지하 최저층 바닥면 상부에 위치하도록 상기 지열배관 파이프 조립체를 지중에 삽입하는 것을 특징으로 하는 지열배관 시공방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 그라우팅 단계 이후에,
    상기 제1지열배관 파이프의 상부를 절단하고, 상기 제1지열배관에 지중열발전기의 배관을 연결하는 지열배관 연결단계;를 더 포함하는 지열배관 파이프 시공방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지열배관 설치 단계의 단일관 밀폐 이음구는
    상기 제1지열배관 파이프의 개방된 양측 단부를 밀폐하며 상기 제1지열배관 파이프와 결합되고, 상기 제1지열배관 파이프의 일측 단부가 삽입되는 제1삽입구와 상기 제1지열배관 파이프의 타측 단부가 삽입되는 제2삽입구가 동일 방향으로 개방되도록 이어진 U 형상으로 형성되는 제1결합부;
    일측이 상기 제2지열배관 파이프와 결합되며, 타측이 상기 제1결합부에 결합되는 제2결합부; 및
    상기 제1결합부와 상기 제2결합부의 결합 부위에 형성되며, 상기 제1결합부의 내부가 상기 제2결합부의 내부와 분리되어 밀폐되도록 상기 제1결합부와 상기 제2결합부 사이를 차단하는 밀폐면을 포함하여,
    상기 제1지열배관 파이프의 내부를 밀폐하며, 상기 제1지열배관과 상기 제2지열배관을 연결하는 지열배관 시공방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 그라우팅 단계는
    상기 천공홀의 암반구간 하부에 골재를 충진한 후, 무수축모르타르를 충진하는 것을 특징으로 하는 지열배관 시공방법.
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