KR20190109079A - geothermal heat exchanger and method of constructing the same - Google Patents

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KR20190109079A KR1020180031007A KR20180031007A KR20190109079A KR 20190109079 A KR20190109079 A KR 20190109079A KR 1020180031007 A KR1020180031007 A KR 1020180031007A KR 20180031007 A KR20180031007 A KR 20180031007A KR 20190109079 A KR20190109079 A KR 20190109079A
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Abstract

The present invention relates to a geothermal heat exchanger which comprises: a main pipe portion inserted into a bore hole vertically formed into the ground and having a main hollow portion which is vertically opened; an underwater pump installed in the main pipe portion to pump heat exchange water flowing through the bottom of the main pipe portion in the outside of the main pipe portion to an upper portion of the main pipe portion; a discharge pipe installed in the main pipe portion to transmit the heat exchange water pumped in the underwater pump upwards; and a lifting wire of which one end is coupled to the main pipe portion to raise the main pipe portion from the bore hole to extend in an upper portion of the bore hole. According to a geothermal heat exchanger and a method of constructing the same, constructability and durability can be improved, and heat insulation performance can be secured. Moreover, a pipe inserted into the ground can be easily lifted.

Description

지중열 교환 장치 및 그 시공 방법{geothermal heat exchanger and method of constructing the same} Geothermal heat exchanger and method of constructing the same

본 발명은 지중열 교환 장치 및 그 시공 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 시공성과 내구성을 향상시킬 수 있도록 된 지중열 교환 장치 및 그 시공 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ground heat exchanger and a construction method thereof, and more particularly, to a ground heat exchanger and a construction method capable of improving workability and durability.

최근에는 화석연료의 고갈 및 사용으로 인한 환경오염 문제를 해결하기 위하여 태양열 에너지, 풍력 에너지 또는 지중열 에너지를 이용하는 대체 에너지원 활용 방안이 다양하게 제시되고 있다.Recently, in order to solve the environmental pollution problem caused by the depletion and use of fossil fuel, various ways of using alternative energy sources using solar energy, wind energy or geothermal energy have been proposed.

대체 에너지원 중 지중열 에너지를 이용한 지중열 교환장치는 항상 일정의 온도를 유지하고 있는 지중의 열에너지와 열매체가 열교환할 수 있도록 구축되어 지중열을 활용할 수 있도록 되어 있다.The underground heat exchanger using the ground heat energy among the alternative energy sources is constructed so that the ground heat energy and the heat medium of the ground which always maintain a constant temperature can exchange heat.

일반적인 지중열교환 장치는 수직방향으로 지중 내로 천공된 보어홀(borehole)에 파이프를 삽입하여 열교환을 수행할 수 있도록 되어 있다.In general underground heat exchanger, heat exchange is performed by inserting a pipe into a borehole drilled into the ground in a vertical direction.

이러한 지중열교환 장치는 국내 등록특허 제10-1172656호 등 다양하게 게시되어 있다.Such a ground heat exchanger has been posted in various ways, such as Korean Patent No. 10-1172656.

한편, 지중 내로 삽입되는 관은 외부와의 단열 성능이 떨어질 경우 열교환 성능이 떨어질 수 있어 단열성능을 확보할 수 있으면서도 장거리 연장이 가능한 구조가 요구되고 있다.On the other hand, the tube inserted into the ground is required to have a structure that can extend the long distance while ensuring the heat insulation performance can be reduced when the heat insulation performance of the outside is poor.

또한, 지중 내로 삽입되는 관에 대해 유지 보수 등 필요에 의해 지상으로 인양이 요구될 때 용이하게 인양할 수 있는 구조가 요구된다.In addition, there is a need for a structure that can be easily lifted when lifting is required to the ground by necessity such as maintenance for the pipe inserted into the ground.

본 발명은 상기와 같은 요구사항을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 지중 내로 삽입되는 관의 인양을 용이하게 할 수 있으면서 단열 성능을 확보할 수 있는 지중열 교환 장치 및 그 시공 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised to solve the above requirements, and provides an underground heat exchange device and a construction method thereof which can facilitate the lifting of a pipe inserted into the ground and ensure the insulation performance. have.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 지중열 교환 장치는 지중 내로 수직하게 형성된 보어홀 내에 삽입되며 상하로 개방된 메인 중공을 갖는 메인 관부와; 상기 메인 관부 내에 설치되어 상기 메인 관부 외부에서 상기 메인 관부 저부를 통해 유입된 열교환수를 상기 메인 관부 상부로 펌핑하는 수중펌프와; 상기 수중펌프에서 펌핑된 열교환수를 상부로 송출하도록 상기 메인 관부 내에 설치된 토출관; 및 상기 메인 관부를 상기 보어홀로부터 상승시키는데 이용할 수 있도록 상기 메인 관부에 일단이 결합되어 상기 보어홀 상부로 연장된 인양 와이어;를 구비한다.In order to achieve the above object, the underground heat exchange apparatus according to the present invention includes a main pipe portion having a main hollow inserted into a bore hole vertically formed into the ground and opened up and down; An underwater pump installed in the main pipe part to pump heat-exchanging water introduced from the outside of the main pipe part through the bottom of the main pipe part to the upper part of the main pipe part; A discharge pipe installed in the main pipe part to discharge heat exchange water pumped from the submersible pump to an upper portion thereof; And a lifting wire having one end coupled to the main tube to extend the upper portion of the bore hole so as to be used to lift the main tube from the bore hole.

바람직하게는 상기 메인 관부는 지상으로부터 하방으로 연장된 제1삽입부분과; 상기 제1삽입부분으로부터 상기 제1삽입부분보다 외경이 작게 하방으로 연장된 제2삽입부분과; 상기 제2삽입부분의 하부에서 하방으로 스테인레스 스틸소재로 연장된 종단부분;을 구비하고, 상기 제1삽입부분은 지상에서 하방으로 연장되되 합성수지소재로 형성된 제1내관과, 상기 제1내관을 수용하도록 상기 제1내관 외측에 배치되며 상기 제1내관과의 사이에 공기 단열층을 형성하는 제1외관과, 상기 제1외관 외측에서 상기 제1외관을 감싸도록 밀착결합되는 커플링소켓과, 상기 커플링소켓으로부터 상기 제1외관을 관통하여 상기 제1내관의 외주면까지 도달되게 상기 커플링 소켓에 접합되어 상기 제1내관과 상기 제1외관 사이의 이격거리를 유지시키는 복수개의 이격지지핀을 구비한다.Preferably, the main pipe portion and the first insertion portion extending downward from the ground; A second insertion portion extending downward from the first insertion portion with a smaller outer diameter than the first insertion portion; And a termination portion extending downward from the lower portion of the second insertion portion with a stainless steel material, wherein the first insertion portion extends downward from the ground and accommodates the first inner tube and the first inner tube. A first outer tube disposed outside the first inner tube to form an air insulation layer between the first inner tube, and a coupling socket tightly coupled to surround the first outer tube outside the first outer tube; A plurality of spaced apart support pins joined to the coupling socket to reach the outer circumferential surface of the first inner tube from the ring socket to the outer circumferential surface of the first inner tube to maintain a separation distance between the first inner tube and the first outer tube; .

바람직하게는 상기 제2삽입부분은 레듀사를 통해 상기 제1삽입부분보다 작은 외경을 갖으며, 내부가 진공 또는 단열재로 충진된 이중관 구조로 형성되어 있고, 상기 종단부분에는 하단에서 상단으로 진행될수록 크기가 점진적으로 축소되면서 메인 중공과 연통되는 투과홀이 형성된다.Preferably, the second insert portion has a smaller outer diameter than the first insert portion through a reddish yarn, and is formed in a double tube structure filled with a vacuum or a heat insulating material, and the terminal portion is formed from a lower end to an upper end. As the size gradually decreases, a through hole communicating with the main hollow is formed.

또한, 상기 메인관부 외측면에 길이방향을 따라 상호 이격되어 상기 메인관부를 감싸게 결합되는 제1 및 제2결합밴드와, 상기 제1 및 제2결합밴드 사이에 원주방향을 따라 상호 이격되게 결합되되 상기 메인관부로부터 외경이 확장되는 방향으로 돌출되되 탄성적 변형이 가능한 소재로 형성된 밀착 가이드 밴드를 갖는 탄성 이격지지 브라켓;을 더 구비하고, 상기 밀착가이드 밴드는 제1결합밴드로부터 상기 제2결합밴드에 대해 제1방향으로 경사지게 결합된 제1밀착가이드밴드와, 상기 제1결합밴드로부터 상기 제2결합밴드에 대해 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 경사지게 결합된 제2밀착가이드밴드가 상기 제1 및 제2결합밴드의 원주방향을 따라 상호 교대로 형성된 것이 바람직하다.In addition, the first and second coupling bands are coupled to the main pipe portion outer surface in the longitudinal direction to be coupled to surround the main tube portion, and are spaced apart from each other along the circumferential direction between the first and second coupling bands. And an elastic spaced apart support bracket having a tight guide band formed from a material that protrudes in the direction in which the outer diameter extends from the main pipe part and is elastically deformable. The close guide band further comprises a second coupling band from the first coupling band. The first contact guide band is inclined in a first direction with respect to the second contact band, and the second contact guide band inclined in a second direction intersecting the first direction with respect to the second coupling band from the first coupling band is It is preferable that they are formed alternately along the circumferential direction of the first and second coupling bands.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 지중열 교환장치의 시공방법은 가. 지중 내로 수직하게 보어홀을 형성하는 단계와; 나. 상기 지중 내로 인양와이어가 결합된 메인관부를 보어홀을 통해 삽입하는 단계와; 다. 상기 메인 관부 내에 수중펌프가 장착된 토출관을 삽입하는 단계;를 포함한다.In addition, the construction method of the underground heat exchanger according to the present invention to achieve the above object is a. Forming a borehole vertically into the ground; I. Inserting the main pipe portion to which the lifting wire is coupled into the ground through a bore hole; All. And inserting a discharge pipe in which the submersible pump is mounted in the main pipe part.

본 발명에 따른 지중열 교환 장치 및 그 시공 방법에 의하면, 시공성과 내구성을 향상시킬 수 있으면서 단열 성능을 확보할 수 있고, 지중으로 삽입된 관의 인양도 용이하게 할 수 있는 장점을 제공한다.According to the ground heat exchange device and the construction method thereof according to the present invention, it is possible to improve the workability and durability, and to ensure heat insulation performance, and also to facilitate the lifting of the tube inserted into the ground.

도 1은 본 발명에 따른 지중열 교환 장치를 나타내 보인 단면도이고,
도 2는 도 1의 제1내관과 제1외관의 결합구조를 다른 각도에서 나타내 보인 단면도이고,
도 3은 도 1의 종단부분을 발췌하여 도시한 사시도이고,
도 4는 도 1의 메인관부에 탄성이격 지지브라켓이 결합된 상태를 나타내 보인 부분 발췌 사시도이고,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 탄성이격 지지브라켓을 나타내 보인 정면도이다.1 is a cross-sectional view showing an underground heat exchanger according to the present invention,
2 is a cross-sectional view showing a coupling structure of the first inner tube and the first outer tube of FIG. 1 from another angle;
3 is a perspective view illustrating an end portion of FIG. 1;
Figure 4 is a perspective view of a portion showing the state in which the elastic separation support bracket is coupled to the main tube of Figure 1,
5 is a front view showing the elastic separation support bracket according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지중열 교환 장치 및 그 시공 방법을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the ground heat exchange apparatus and its construction method according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 지중열 교환 장치를 나타내 보인 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an underground heat exchanger according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 지중열 교환 장치(100)는 메인 관부(110), 수중펌프(P)(150), 토출관(160), 인양 와이어(170)를 구비한다.Referring to FIG. 1, the ground heat exchange apparatus 100 according to the present invention includes a main pipe part 110, an underwater pump (P) 150, a discharge pipe 160, and a lifting wire 170.

메인 관부(110)는 지중 내로 수직하게 하방으로 연장되게 형성된 보어홀(102) 내에 삽입되며 상하로 개방된 메인 중공(116)을 갖는 구조로 되어 있다.The main pipe part 110 is inserted into the bore hole 102 formed to extend vertically downward into the ground and has a structure having a main hollow 116 open up and down.

여기서, 보어홀(102)은 지중 내로 수킬로 미터 길이까지 진입되게 형성될 수 있다.Here, the borehole 102 may be formed to enter a few kilometers to the ground.

참조부호 107은 보어홀(106) 주변에 시멘트를 주입하여 형성된 그라우팅층이고, 참조부호 108은 보어홀(102)의 유실을 억제하도록 지상으로부터 암반영역까지 금속소재로 연장되게 형성되며 내부가 보어홀(102) 즉 관정이 되는 케이싱이다.Reference numeral 107 is a grouting layer formed by injecting cement around the bore hole 106, and reference numeral 108 is formed to extend from the ground to the rock area with a metal material to suppress the loss of the bore hole 102, the inside of the bore hole (102) That is, the casing that becomes the well.

케이싱(108) 하부로부터 하방으로 연장된 보어홀(102) 부분은 암반을 천공하여 형성된 경우를 예시하였고, 케이싱(108)의 진입깊이는 지반의 종류에 따라 도시된 예와 다르게 더 깊게 연장되게 설치될 수 있음은 물론이다.The borehole 102 portion extending downward from the bottom of the casing 108 exemplifies a case formed by drilling a rock, and the entrance depth of the casing 108 is installed to extend deeper than the illustrated example according to the type of the ground. Of course it can be.

메인 관부(110)는 보어홀(102)보다 작은 직경을 갖게 형성되어 보어홀(102)의 내벽과의 사이로 공급수를 유입할 수 있게 되어 있다.The main pipe part 110 is formed to have a diameter smaller than that of the bore hole 102 so that the feed water can be introduced into the inner wall of the bore hole 102.

이러한 메인 관부(110)는 보어홀(102)과의 사이로 유입되는 공급수가 지중에서 열교환 과정을 거친 후 메인 중공(116)을 통해 상방으로 유입됨으로써 생성된 열교환수를 이용할 수 있다.The main pipe part 110 may use the heat exchange water generated by the supply water introduced into the bore hole 102 through the main hollow 116 after undergoing heat exchange in the ground.

여기서, 공급수는 지상으로부터 메인 관부(110)와 보어홀(102)과의 사이로 공급되는 물을 말하고, 열교환수는 공급수가 메인 관부(110)의 하단까지 진행하는 과정에서 지중과의 열교환 처리된 후 메인 관부(110)의 메인 중공(116) 상부로 유입된 물을 말한다.Here, the supply water refers to the water supplied between the main pipe portion 110 and the borehole 102 from the ground, the heat exchange water is heat-exchanged with the ground in the process of supplying water to the bottom of the main pipe portion 110 Then refers to water introduced into the main hollow 116 of the main pipe part 110.

메인 관부(110)는 보어홀(102)과의 사이로 유입되는 공급수와 메인 중공(102) 내에 생성된 열교환수와의 단열이 충분히 이루어질 수 있도록 되어 있다.The main pipe part 110 is configured to sufficiently insulate the feed water introduced between the bore holes 102 and the heat exchange water generated in the main hollow 102.

이러한 메인 관부(110)를 구분하면 제1삽입부분(120), 제2삽입부분(130) 및 종단부분(140)으로 되어 있다.The main pipe part 110 is divided into a first insertion part 120, a second insertion part 130, and a termination part 140.

제1삽입부분(120)은 지상으로부터 하방으로 연장되며 합성수지소재 예를 들면 폴리에틸렌(PE) 소재로 이중 관 구조로 형성되어 있고, 도 2를 함께 참조하여 설명한다.The first insertion portion 120 extends downward from the ground and is formed of a double tube structure made of a synthetic resin material, for example, polyethylene (PE), and will be described with reference to FIG. 2.

제1삽입부분(120)은 제1내관(121), 제1외관(122), 커플링소켓(127) 및 이격지지핀(128)을 구비한다.The first insertion portion 120 includes a first inner tube 121, a first outer tube 122, a coupling socket 127, and a spaced apart support pin 128.

제1내관(121)은 지상에서 하방으로 연장되되 합성수지소재 예를 들면 폴리에틸렌(PE) 소재로 단면이 원형 형태로 형성된 관이며 메인 중공(116)을 형성하는 부분이다.The first inner tube 121 extends downward from the ground but is formed of a synthetic resin material, for example, a polyethylene (PE) material, and has a circular cross section, and forms a main hollow 116.

제1외관(125)은 제1내관(121)을 수용하도록 제1내관(121) 보다 큰 내경을 갖으며 제1내관(121) 외측에 배치된다.The first outer tube 125 has a larger inner diameter than the first inner tube 121 to accommodate the first inner tube 121 and is disposed outside the first inner tube 121.

제1외관(125)도 폴리에틸렌(PE) 소재로 단면이 원형 형태로 형성된 것이 적용된다.The first appearance 125 is also formed of a polyethylene (PE) material that is formed in a circular cross section.

제1외관(125)과 제1내관(121) 사이의 이격공간은 공기 단열층을 형성한다.The spaced space between the first outer tube 125 and the first inner tube 121 forms an air insulation layer.

커플링 소켓(127)은 원형링 형태로 형성되어 제1외관(125) 외측에서 제1외관(125)을 감싸도록 밀착결합되어 있다.The coupling socket 127 is formed in a circular ring shape and is closely coupled to surround the first exterior 125 at the outside of the first exterior 125.

이격지지핀(128)은 커플링소켓(127)으로부터 제1외관(125)을 관통하여 제1내관(121)의 외주면까지 도달되게 커플링 소켓(127)에 접합되어 있다.The spaced support pin 128 is coupled to the coupling socket 127 so as to penetrate the first outer tube 125 from the coupling socket 127 to the outer circumferential surface of the first inner tube 121.

이러한 이격지지핀(128)은 커플링 소켓(127)에 원주 방향을 따라 적어도 3개 이상이 등 간격으로 형성되는 것이 바람직하다.At least three or more such support spacers 128 are formed in the coupling socket 127 at equal intervals in the circumferential direction.

이러한 이격지지핀(128)은 제1내관(121)과 제1외관(125) 사이의 이격거리를 일정하게 유지시키는 기능을 한다.The spaced apart support pin 128 serves to maintain a constant distance between the first inner tube 121 and the first outer tube 125.

이러한 제1삽입부분(120)은 일정길이마다 플랜지(미도시)를 통해 상호 연결 및 접합 처리하여 연장시키는 것이 바람직하다. The first insertion portion 120 is preferably extended by interconnecting and bonding through a flange (not shown) every predetermined length.

제2삽입부분(130)은 제1삽입부분(120)의 하단에서 레듀사(129)를 통해 제1삽입부분(120)보다 외경 및 내경이 더 작으면서 하방으로 연장된 부분이다.The second insertion portion 130 is a portion extending downward while having an outer diameter and an inner diameter smaller than the first insertion portion 120 through the red yarn 129 at the bottom of the first insertion portion 120.

여기서 레듀사(129)는 외경 차이가 있는 제1삽입부분(120)의 하단과 제2삽입부분(130)의 상단을 접합하여 결합할 수 있도록 형성되어 있다.Here, the red yarn 129 is formed to bond the lower end of the first insertion portion 120 and the upper end of the second insertion portion 130 having a difference in outer diameter.

제2삽입부분(130)은 레듀사(129)를 통해 제1삽입부분(120)보다 작은 외경을 갖으며, 이중관 구조로 형성되어 있다.The second insertion portion 130 has a smaller outer diameter than the first insertion portion 120 through the red yarn 129, and is formed in a double pipe structure.

제2삽입부분(130)은 메인 중공(116)을 형성하며 제1내관(121)보다 작은 내경 을 갖는 제2내관(131)과, 제2내관(131) 외측에서 제2내관(131)을 감싸며 제2내관(131)과의 사이에 밀폐된 진공공간을 형성하는 제2외관(135)으로 되어 있다.The second insertion portion 130 forms a main hollow 116 and has a second inner tube 131 having an inner diameter smaller than that of the first inner tube 121, and the second inner tube 131 outside the second inner tube 131. The second outer tube 135 is formed to surround the second inner tube 131 and form a closed vacuum space.

제2외관(135)의 외경은 제1외관(121)의 외경보다 작게 형성되어 있다.The outer diameter of the second outer tube 135 is smaller than the outer diameter of the first outer tube 121.

제2삽입부분(130)의 제2내관(131)과 제2외관(135) 사이의 이격공간은 진공상태로 밀폐되게 처리될 수 있다.The separation space between the second inner tube 131 and the second outer tube 135 of the second insertion portion 130 may be treated to be sealed in a vacuum state.

이와는 다르게, 제2삽입부분(130)의 제2내관(131)과 제2외관(135) 사이의 이격공간은 우레탄 계열의 단열소재로 충진될 수 있다.Unlike this, the separation space between the second inner tube 131 and the second outer tube 135 of the second insertion portion 130 may be filled with a urethane-based insulating material.

또한, 제2삽입부분(130)은 앞서 제1삽입부분(120)과 같이 이격지지핀(128) 및 커플링소켓(127)에 의해 제2내관(131)이 제2외관(135)에 대해 이격거리가 안정적으로 유지되게 형성될 수 있음은 물론이다.In addition, the second insertion portion 130 has a second inner tube 131 with respect to the second exterior 135 by the spaced apart support pin 128 and the coupling socket 127 like the first insertion portion 120 previously. Of course, the separation distance can be formed to remain stable.

또한, 제2삽입부분(130)도 일정길이마다 플랜지(미도시)를 통해 상호 연결 및 접합 처리하여 연장시키는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable to extend the second insertion portion 130 by interconnecting and bonding through a flange (not shown) every predetermined length.

제2삽입부분(130)의 제2내관(131) 및 제2외관(135)도 폴리에틸렌과 같은 합성수지로 형성된 것을 적용할 수 있다.The second inner tube 131 and the second outer tube 135 of the second insertion portion 130 may also be formed of a synthetic resin such as polyethylene.

종단부분(140)은 제2삽입부분(130)의 하부에서 하방으로 연장되며 메인 중공(116)을 형성하는 관이며 스테인레스 스틸소재로 형성되어 있다.The end portion 140 extends downward from the lower portion of the second insertion portion 130 and forms a main hollow 116 and is formed of a stainless steel material.

종단부분(140)의 외주면에는 도 3에 도시된 바와 같이 하단에서 상단으로 진행될수록 크기가 점진적으로 축소되면서 메인 중공(116)과 연통되는 투과홀(142)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 3, a transmissive hole 142 communicating with the main hollow 116 is formed on the outer circumferential surface of the end portion 140 as the size gradually decreases as it progresses from the bottom to the top.

이와 같이 하단에서 상단으로 진행될수록 크기가 점진적으로 축소되면서 메인 중공(116)과 연통되는 투과홀(142)들은 투수량을 메인 중공(116)의 하단 단면적보다 확장시킬 수 있으면서도 가능한한 제2삽입부분(130)의 하단으로부터 최대한 멀리 위치한 부분의 투수량은 늘리고 가까이 위치한 부분의 투수량은 줄여 공급수의 지중과의 열교환 효율을 증대시킬 수 있다.As the progress from the bottom to the top gradually decreases in size, the through holes 142 communicating with the main hollow 116 may extend the permeation amount than the lower cross-sectional area of the main hollow 116, but at the same time as the second insertion portion ( It is possible to increase the permeation amount of the part located as far as possible from the bottom of the 130) and to reduce the permeability of the part located close to it to increase the heat exchange efficiency of the feed water to the ground.

수중펌프(P)(150)는 메인 관부(110)의 메인 중공(116) 내에 설치되어 메인 관부(110) 외부에서 메인 관부(110)의 저부 즉, 종단부분(140)을 통해 메인 중공(116) 내로 유입된 열교환수를 메인 관부(110) 상부로 펌핑할 수 있게 설치되어 있다.The submersible pump (P) 150 is installed in the main hollow 116 of the main pipe part 110, and the main hollow 116 through the bottom of the main pipe part 110, that is, the end portion 140, outside the main pipe part 110. ) Is installed to pump heat exchange water introduced into the main pipe portion 110.

토출관(160)은 수중펌프(150)와 접속되어 수중펌프(150)에서 펌핑된 열교환수를 지상 상부로 송출하도록 메인 관부(110)의 메인중공(116) 내에 메인 중공(116) 보다 작은 외경을 갖게 설치되어 있다.The discharge pipe 160 is connected to the submersible pump 150 and the outer diameter smaller than the main hollow 116 in the main hollow 116 of the main pipe part 110 so as to discharge the heat exchange water pumped from the submersible pump 150 to the upper portion of the ground. It is installed to have.

인양와이어(170)는 메인 관부(110)를 보어홀(102)로부터 상승시키는데 이용할 수 있도록 메인 관부(110)에 일단이 결합되어 보어홀(102) 상부로 연장되어 있다.The lifting wire 170 is coupled to one end of the main pipe part 110 so as to be used to lift the main pipe part 110 from the bore hole 102 and extends above the bore hole 102.

인양 와이어(170)는 금속사로 엮은 것을 적용하는 것이 바람직하다.The lifting wire 170 is preferably applied to the woven with metal yarn.

인양 와이어(170)는 제2삽입부분(130)의 하단을 폐쇄하는 하단플랜지(136)의내측에 형성된 고리(172)에 일단이 결합되어 제2외관(135)와 제2내관(131) 사이, 레듀사(129), 제1외관(125)과 제1내관(121) 사이를 통해 지상으로 연장되게 설치되어 있다.The lifting wire 170 has one end coupled to a ring 172 formed in the inner side of the lower flange 136 that closes the lower end of the second insertion portion 130, thereby between the second exterior 135 and the second inner tube 131. In addition, it is installed to extend to the ground through the red yarn 129, the first outer tube 125 and the first inner tube 121.

인양와이어(170)는 다수 개가 설치될 수 있으며 일단의 결합위치는 도시된 예와 다른 위치의 메인 관부(110)와 결합될 수 있다.A plurality of lifting wires 170 may be installed and one end coupling position may be coupled to the main tube 110 at a position different from the illustrated example.

또한, 인양와이어(170)는 메인 관부(110) 외측에 일단이 결합되어 상방으로연장될 수도 있다.In addition, one end of the lifting wire 170 is coupled to the outside of the main pipe portion 110 may be extended upward.

한편, 메인관부(110)의 보어홀(102)과의 이격지지력을 확보하기 위해 도 4에 도시된 탄성 이격지지 브라켓(180)을 적용할 수 있다.Meanwhile, in order to secure the spaced apart bearing force from the bore hole 102 of the main pipe part 110, the elastically spaced support bracket 180 illustrated in FIG. 4 may be applied.

탄성 이격지지 브라켓(180)은 메인관부(110) 외측면에 길이방향을 따라 상호 이격되어 메인관부(110)를 감싸게 결합되는 제1 및 제2결합밴드(181)(182)와, 제1 및 제2결합밴드(181)(182) 사이에 원주방향을 따라 상호 이격되게 결합되되 메인관부(110)로부터 외경이 확장되는 방향으로 돌출되되 탄성적 변형이 가능한 소재로 형성된 다수의 밀착 가이드 밴드(185)를 갖는 구조로 되어 있다.The elastic separation support brackets 180 are spaced apart from each other along the longitudinal direction on the outer surface of the main pipe part 110 to cover the main pipe part 110, and the first and second coupling bands 181 and 182 are coupled to each other. A plurality of closely coupled guide bands 185 which are coupled to be spaced apart from each other along the circumferential direction between the second coupling bands (181, 182) protruding in the direction in which the outer diameter extends from the main pipe part 110, but made of elastically deformable material. ) Structure.

밀착가이드 밴드(185)는 탄성력을 갖는 금속소재로 띠 형태로 형성된 것을 적용한다.The adhesion guide band 185 is applied to the metal material having an elastic force formed in the form of a band.

바람직하게는 상부에서 낙하되는 공급수의 낙하력을 지지시키기 위한 접촉면적을 확장하기 위해 탄성 이격지지 브리켓(180)은 도 5에 도시된 바와 같이 제1결합밴드(181)로부터 제2결합밴드(182)에 대해 제1방향으로 경사지게 결합된 제1밀착가이드밴드(185a)와, 제1결합밴드(181)로부터 제2결합밴드(182)에 대해 제1방향과 교차하는 제2방향으로 경사지게 결합된 제2밀착가이드밴드(185b)가 제1 및 제2결합밴드(181)(182)의 원주방향을 따라 상호 교대로 형성된 것을 적용한다.Preferably, the elastically spaced support briquettes 180 may extend from the first coupling band 181 to the second coupling band (181) to expand the contact area for supporting the dropping force of the supply water falling from the top. 182a and the first close guide band 185a inclined in the first direction with respect to the first coupling band 181, the first coupling band 181 inclined in the second direction intersecting the first direction with respect to the second coupling band 182. The second close contact band 185b is applied to each other formed alternately along the circumferential direction of the first and second coupling bands (181, 182).

이 경우 지상에서 보어홀(102)과 메인 관부(110) 사이로 공급되는 공급수의 낙하력을 저지시킬 수 있다.In this case, the falling force of the supply water supplied between the borehole 102 and the main pipe part 110 can be prevented from the ground.

이하에서는 이러한 지중열교환장치의 시공과정을 설명한다.Hereinafter, the construction process of such an underground heat exchanger will be described.

먼저, 지중 내로 수직하게 보어홀(102)을 형성한다. First, a bore hole 102 is formed vertically into the ground.

보어홀(102) 형성과정에서 앞서 설명된 케이싱(108) 및 그라우팅층(107)도 형성된다.In the process of forming the bore hole 102, the casing 108 and the grouting layer 107 described above are also formed.

다음은 인양와이어(170)의 일단을 결합한 메인관부(110)를 지중 내의 보어홀(102)을 통해 삽입되게 설치한다.Next, the main pipe 110 coupled to one end of the lifting wire 170 is installed to be inserted through the bore hole 102 in the ground.

메인 관부(110)는 길이방향을 따라 상호 접합하면서 하방으로 연장되게 설치하면 된다.The main pipe part 110 may be installed to extend downward while joining each other along the longitudinal direction.

마지막으로 메인 관부(110) 내에 수중펌프(150)가 장착된 토출관(160)을 삽입한다.Finally, the discharge pipe 160 in which the submersible pump 150 is mounted is inserted into the main pipe part 110.

이러한 지중열교환장치(100)는 공급수를 메인관부(110)와 보어홀(102) 사이로 공급하고, 토출관(170)을 통해 열교환수를 이용할 수 있다. 또한, 토출관(170)을 통해 토출되는 열교환수는 열교환기(미도시)를 거친 후 공급수 투입경로를 통해 공급되도록 순환경로를 갖게 형성할 수 있음은 물론이다.The underground heat exchanger 100 may supply the supplied water between the main pipe part 110 and the bore hole 102, and use heat exchange water through the discharge pipe 170. In addition, the heat exchange water discharged through the discharge tube 170 may be formed to have a circulation path to be supplied through the feed water input path after passing through a heat exchanger (not shown).

이러한 지중열교환장치(100) 및 그 시공 방법에 의하면, 시공성과 내구성을 향상시킬 수 있으면서 단열 성능을 확보할 수 있고, 지중으로 삽입된 메인관부의 수리 또는 교체시 인양도 용이하게 할 수 있는 장점을 제공한다.According to the underground heat exchanger 100 and the construction method thereof, it is possible to improve the workability and durability, and to ensure insulation performance, and to easily lift when repairing or replacing the main pipe portion inserted into the ground. to provide.

110: 메인 관부 150: 수중펌프
160: 토출관 170: 인양 와이어110: main pipe portion 150: submersible pump
160: discharge tube 170: lifting wire

Claims (5)

지중 내로 수직하게 형성된 보어홀 내에 삽입되며 상하로 개방된 메인 중공을 갖는 메인 관부와;
상기 메인 관부 내에 설치되어 상기 메인 관부 외부에서 상기 메인 관부 저부를 통해 유입된 열교환수를 상기 메인 관부 상부로 펌핑하는 수중펌프와;
상기 수중펌프에서 펌핑된 열교환수를 상부로 송출하도록 상기 메인 관부 내에 설치된 토출관; 및
상기 메인 관부를 상기 보어홀로부터 상승시키는데 이용할 수 있도록 상기 메인 관부에 일단이 결합되어 상기 보어홀 상부로 연장된 인양 와이어;를 구비하는 것을 특징으로 하는 지중열 교환 장치.A main pipe portion inserted into a bore hole vertically formed into the ground and having a main hollow opened vertically;
An underwater pump installed in the main pipe part to pump heat-exchanging water introduced from the outside of the main pipe part through the bottom of the main pipe part to the upper part of the main pipe part;
A discharge pipe installed in the main pipe part to discharge heat exchange water pumped from the submersible pump to an upper portion thereof; And
And a lifting wire having one end coupled to the main pipe to extend the upper portion of the bore hole so that the main pipe portion can be used to lift the bore hole from the bore hole. 제1항에 있어서, 상기 메인 관부는
지상으로부터 하방으로 연장된 제1삽입부분과;
상기 제1삽입부분으로부터 상기 제1삽입부분보다 외경이 작게 하방으로 연장된 제2삽입부분과;
상기 제2삽입부분의 하부에서 하방으로 스테인레스 스틸소재로 연장된 종단부분;을 구비하고,
상기 제1삽입부분은
지상에서 하방으로 연장되되 합성수지소재로 형성된 제1내관과, 상기 제1내관을 수용하도록 상기 제1내관 외측에 배치되며 상기 제1내관과의 사이에 공기 단열층을 형성하는 제1외관과, 상기 제1외관 외측에서 상기 제1외관을 감싸도록 밀착결합되는 커플링소켓과, 상기 커플링소켓으로부터 상기 제1외관을 관통하여 상기 제1내관의 외주면까지 도달되게 상기 커플링 소켓에 접합되어 상기 제1내관과 상기 제1외관 사이의 이격거리를 유지시키는 복수개의 이격지지핀을 구비하는 것을 특징으로 하는 지중열 교환장치.According to claim 1, wherein the main tube portion
A first insertion portion extending downwardly from the ground;
A second insertion portion extending downward from the first insertion portion with a smaller outer diameter than the first insertion portion;
And a termination portion extending downward from the lower portion of the second insertion portion with a stainless steel material.
The first insertion portion is
A first inner tube extending downward from the ground and formed of a synthetic resin material, a first outer tube disposed outside the first inner tube to receive the first inner tube, and forming an air insulation layer between the first inner tube and the first inner tube; A coupling socket tightly coupled to surround the first outer tube at an outer side of the outer tube; and a coupling socket coupled to the coupling socket such that the coupling socket penetrates the first outer tube to reach the outer peripheral surface of the first inner tube; And a plurality of spaced apart support pins for maintaining a spaced distance between the inner tube and the first outer tube. 제2항에 있어서, 상기 제2삽입부분은 레듀사를 통해 상기 제1삽입부분보다 작은 외경을 갖으며, 내부가 진공 또는 단열재로 충진된 이중관 구조로 형성되어 있고,
상기 종단부분에는 하단에서 상단으로 진행될수록 크기가 점진적으로 축소되면서 메인 중공과 연통되는 투과홀이 형성된 것을 특징으로 하는 지중열 교환장치.According to claim 2, wherein the second insertion portion has a smaller outer diameter than the first insertion portion through the red yarn, the inside is formed of a double tube structure filled with vacuum or heat insulating material,
Underground heat exchange apparatus characterized in that the through-hole is in communication with the main hollow is formed while the end portion is gradually reduced in size from the bottom to the top. 제1항에 있어서, 상기 메인관부 외측면에 길이방향을 따라 상호 이격되어 상기 메인관부를 감싸게 결합되는 제1 및 제2결합밴드와, 상기 제1 및 제2결합밴드 사이에 원주방향을 따라 상호 이격되게 결합되되 상기 메인관부로부터 외경이 확장되는 방향으로 돌출되되 탄성적 변형이 가능한 소재로 형성된 밀착 가이드 밴드를 갖는 탄성 이격지지 브라켓;을 더 구비하고,
상기 밀착가이드 밴드는 제1결합밴드로부터 상기 제2결합밴드에 대해 제1방향으로 경사지게 결합된 제1밀착가이드밴드와, 상기 제1결합밴드로부터 상기 제2결합밴드에 대해 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 경사지게 결합된 제2밀착가이드밴드가 상기 제1 및 제2결합밴드의 원주방향을 따라 상호 교대로 형성된 것을 특징으로 하는 지중열교환장치.According to claim 1, The first and second coupling bands are coupled to surround the main pipe portion to be spaced apart from each other in the longitudinal direction on the outer surface of the main pipe portion, and mutually along the circumferential direction between the first and second coupling band It is further provided with an elastically spaced support bracket which is spaced apart but protruding in the direction in which the outer diameter extends from the main pipe portion, the contact guide band formed of a material capable of elastic deformation;
The tight guide band intersects the first tight guide band inclined in a first direction with respect to the second joining band from the first joining band and the first direction with respect to the second joining band from the first joining band. 2. The underground heat exchange apparatus of claim 2, wherein the second tight guide bands inclined in the second direction are alternately formed along the circumferential direction of the first and second coupling bands. 가. 지중 내로 수직하게 보어홀을 형성하는 단계와;
나. 상기 지중 내로 인양와이어가 결합된 메인관부를 보어홀을 통해 삽입하는 단계와;
다. 상기 메인 관부 내에 수중펌프가 장착된 토출관을 삽입하는 단계;를 포함하고,
상기 메인 관부는
지상으로부터 하방으로 연장된 제1삽입부분과;
상기 제1삽입부분으로부터 상기 제1삽입부분보다 외경이 작게 하방으로 연장된 제2삽입부분과;
상기 제2삽입부분의 하부에서 하방으로 스테인레스 스틸소재로 연장된 종단부분;을 구비하고,
상기 제1삽입부분은
지상에서 하방으로 연장되되 합성수지소재로 형성된 제1내관과, 상기 제1내관을 수용하도록 상기 제1내관 외측에 배치되며 상기 제1내관과의 사이에 공기 단열층을 형성하는 제1외관과, 상기 제1외관 외측에서 상기 제1외관을 감싸도록 밀착결합되는 커플링소켓과, 상기 커플링소켓으로부터 상기 제1외관을 관통하여 상기 제1내관의 외주면까지 도달되게 상기 커플링 소켓에 접합되어 상기 제1내관과 상기 제1외관 사이의 이격거리를 유지시키는 복수개의 이격지지핀을 구비하는 것을 특징으로 하는 지중열 교환장치의 시공방법.


end. Forming a borehole vertically into the ground;
I. Inserting the main pipe portion to which the lifting wire is coupled into the ground through a bore hole;
All. And inserting a discharge pipe in which the submersible pump is mounted in the main pipe part.
The main pipe
A first insertion portion extending downwardly from the ground;
A second insertion portion extending downward from the first insertion portion with a smaller outer diameter than the first insertion portion;
And a termination portion extending downward from the lower portion of the second insertion portion with a stainless steel material.
The first insertion portion is
A first inner tube extending downward from the ground and formed of a synthetic resin material, a first outer tube disposed outside the first inner tube to receive the first inner tube, and forming an air insulation layer between the first inner tube and the first inner tube; A coupling socket tightly coupled to surround the first outer tube at an outer side of the outer tube; and a coupling socket coupled to the coupling socket such that the coupling socket penetrates the first outer tube to reach the outer peripheral surface of the first inner tube; And a plurality of spaced apart support pins for maintaining a spaced distance between the inner tube and the first outer tube.


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