KR20200029817A - 지중 열교환기 튜브의 시공 방법 - Google Patents

지중 열교환기 튜브의 시공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 지중 열교환기 튜브의 시공 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 의한 지중 열교환기 튜브의 시공 방법의 일 양태는, (A) U자 형상의 지중 열교환기 튜브가, 보어 홀의 내부에 매설되는 단계; (B) 물이, 상기 지중 열교환기 튜브의 내부에 충진되는 단계; (C) 액상의 상변화 물질이, 상기 지중 열교환기 튜브의 내부에 충진되는 단계; (D) 액상의 상기 상변화 물질이, 발열하여 고상으로 상변화되어 상기 지중 열교환기 튜브의 양단이 차폐되는 단계; 및 (E) 토사가, 상기 지중 열교환기 튜브가 매설된 상기 보어 홀의 내부에 매립되는 단계; 를 포함하고, 액상의 상기 상변화 물질은, 상기 물에 비하여 상대적으로 낮은 비중으로 형성되어 상기 지중 열교환기 튜브의 내부에 충진되면 상기 물에 대하여 부유되어 상기 지중 열교환 튜브의 양단에 위치된 후 고상으로 상변화된다.

Description

지중 열교환기 튜브의 시공 방법{CONSTRUCTION METHOD OF GROUT TUBE OF GEOTHERMAL EXCHANGER}
본 발명은 지중 열교환기 튜브의 시공 방법에 관한 것이다.
최근에는 화석 연료의 사용에 따른 환경 오염의 문제점에 대한 대안으로 신재생에너지를 활용하는 다양한 방법이 강구되고 있다. 이중 지중 열교환기는, 열전달매체와 지중을 열교환시키는 것으로, 지중에 매설되는 지중 열교환기 튜브를 포함한다. 이와 같은 지중 열교환기 튜브는, 일반적으로 U자 형상으로 형성되는 것으로, 지중에 매립된 후 열교환 유체의 순환을 위하여 열교환 시스템을 구성하는 다른 튜브나 파이프와 연결된다.
따라서, 지중 열교환기 튜브가 지중에 매립된 후 지중 열교환기 튜브의 내부로의 토사와 같은 이물질의 유입을 방지하기 위한 대책이 요구된다. 종래에는, 지중 열교환기 튜브의 양단을 차폐한 상태에서, 공사를 진행함으로써, 지중 열교환기 튜브의 내부로의 이물질의 유입을 차단하였다. 그러나 이와 같은 종래 기술에서는, 지중 열교환용 튜브의 양단을 차폐하는 공정 및 이를 개방하는 공정이 번거로울 뿐만 아니라, 지중 열교환기 튜브의 양단을 차폐한 부재가 손상되는 경우에는, 지중 열교환기 튜브의 내부로 이물질이 유입될 우려가 발생한다.
대한민국 등록특허공보 제1065330호(명칭: 지중열교환기 시공방법) 대한민국 공개특허공보 제2013-0129722호(명칭: 수팽창부재가 도포된 인케이싱을 이용한 개방형 지중열교환기의 시공방법) 대한민국 등록특허공보 제1569419호(명칭: 건물 하부 지반에서의 지중열교환기용 열순환파이프 시공방법) 대한민국 등록특허공보 제1602826호(명칭: 환경오염 방지 및 지수를 위한 지열관용 팩커 및 이를 이용한 지중열 교환시스템의 시공방법)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술에 의한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 보다 간단한 구성으로 지중 열교환기 튜브의 내부로의 이물질의 유입을 방지할 수 있는 지중 열교환기 튜브의 시공 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 보다 효율적으로 지중 열교환기 튜브의 내부로의 이물질의 유입을 방지할 수 있도록 구성되는 지중 열교환기 튜브의 시공 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 의한 지중 열교환기 튜브의 시공 방법의 일 양태는, (A) U자 형상의 지중 열교환기 튜브가, 보어 홀의 내부에 매설되는 단계; (B) 물이, 상기 지중 열교환기 튜브의 내부에 충진되는 단계; (C) 액상의 상변화 물질이, 상기 지중 열교환기 튜브의 내부에 충진되는 단계; (D) 액상의 상기 상변화 물질이, 발열하여 고상으로 상변화되어 상기 지중 열교환기 튜브의 양단이 차폐되는 단계; 및 (E) 토사가, 상기 지중 열교환기 튜브가 매설된 상기 보어 홀의 내부에 매립되는 단계; 를 포함하고, 액상의 상기 상변화 물질은, 상기 물에 비하여 상대적으로 낮은 비중으로 형성되어 상기 지중 열교환기 튜브의 내부에 충진되면 상기 물에 대하여 부유되어 상기 지중 열교환 튜브의 양단에 위치된 후 고상으로 상변화된다.
본 발명의 실시예의 일 양태는, (F) 고상의 상기 상변화 물질이, 제거되어 상기 지중 열교환기 튜브의 양단이 개방되는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 (F) 단계에서, 고상의 상기 상변화 물질을 충진된 상기 지중 열교환기 튜브의 양단 일부가 상기 지중 열교환기 튜브의 나머지로부터 절개된다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 (F) 단계에서, 고온의 물이 상기 지중 열교환기 튜브의 내부에 충진되면, 고상의 상기 상변화 물질이 액상으로 상변화된 후 상기 물에 부유되어 상기 지중 열교환기 튜브의 외부로 배출된다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 (F) 단계는, (F1) 고상의 상기 상변화 물질이, 고상에서 액상으로 상변화되는 단계; 및 (F2) 물이, 상기 지중 열교환기 튜브의 내부에 추가로 충진되는 단계; 를 포함하고, 상기 물이, 상기 지중 열교환기 튜브의 내부에 추가로 충진되면, 액상의 상기 상변화 물질이 상기 물에 부유되어 상기 지중 열교환기 튜브의 외부로 배출된다.
본 발명의 실시예에 의한 지중 열교환기 튜브의 시공 방법에 의하면, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있게 된다.
먼저, 본 발명의 실시예에서는, 지중 열교환기 튜브의 내부에 충진되는 물 및 물에 부유되는 상변화 물질의 액상에서 고상으로의 상변화에 의하여 지중 열교환기 튜브의 양단이 차폐된다. 또한, 본 발명의 실시예에서는, 고상의 상변화 물질을 포함하는 지중 열교환기 튜브의 양단 일부의 절개 또는/및 고상에서 액상으로의 상변화된 상변화 물질의 지중 열교환기 튜브의 외부로의 유출에 의하여 지중 열교환기 튜브의 양단이 개방된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 의하면, 지중 열교환기 튜브의 양단이 보다 간단하게 개폐될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 실질적으로 고상의 상변화 물질이 지중 열교환기 튜브의 양단이 차폐된다. 특히, 본 발명의 실시예에서는, 상변화 물질의 충진량을 조절함으로써, 외부 환경에 따라서 지중 열교환기 튜브의 차폐 정도를 조절할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 의하면, 지중 열교환기 튜브의 양단이 보다 견고하게 차폐될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 지중 열교환기 튜브의 시공 방법을 개략적으로 보인 시공도.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 의한 지중 열교환기 튜브의 시공 방법을 개략적으로 보인 시공도.
이하에서는 본 발명의 제1실시예에 의한 지중 열교환기 튜브의 시공 방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 지중 열교환기 튜브의 시공 방법을 개략적으로 보인 시공도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 지중 열교환기 튜브의 시공 방법에서는, 먼저, (A) 기천공된 보어 홀(10)의 내부에 U자 형상의 지중 열교환기 튜브(100)가 매설된다. 이때 상기 지중 열교환기 튜브(100)는, 그 양단이 지면의 상방에 위치되도록 상기 보어 홀(10)의 내부에 삽입될 것이다.
다음으로, (B) 물(200)이, 상기 보어 홀(10)의 내부에 매설된 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 내부에 충진된다. 이때 상기 물(200)은, 후술할 액상의 상변화 물질(301)이 충진되는 양을 고려하여 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 양단 일부를 제외한 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 나머지에 충진된다.
그리고, (C) 상기 물(200)이 충진된 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 내부에 액상의 상변화 물질(301)이 충진된다. 그런데 상기 상변화 물질(301)은, 상기 물(200)에 비하여 상대적으로 낮은 비중으로 형성되므로, 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 내부에 충진되면 상기 물(200)에 대하여 부유되어 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 양단에 위치된다.
그런데, 기상청 자료를 참조하면, 지중 5m의 온도는, 계절과 무관하게 17℃ 이하를 나타내고, 일반적으로 상기 지중 열교환기 튜브(100)는 지하 100m 이상의 깊이에 매설된다. 따라서, (D) 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 내부에 충진된 액상의 상기 상변화 물질(301)이 발열하여 고상으로 상변화됨으로써, 이에 의하여 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 양단이 차폐된다.
이와 같이, (E) 고상의 상기 상변화 물질(302)에 의하여 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 양단이 차폐되면, 토사(11)가, 상기 지중 열교환기 튜브(100)가 매설된 상기 보어 홀(10)의 내부에 매립된다. 따라서, 상기 토사(11)의 매립 과정에서 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 내부로 상기 토사(11)가 유입되는 현상이 방지될 수 있다. 본 실시에에서는, 설명의 편의상 상기 보어 홀(10)의 내부에 상기 토사(11)가 매립되는 것으로 설명하였으나, 토사 이외의 다양한 기능의 혼화제 또는 혼화재가 추가적으로 매립될 수도 있을 것이다.
한편, (F) 상기 보어 홀(10)의 내부에 토사가 모두 매립되면, 고상의 상기 상변화 물질(302)을 충진된 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 양단 일부가 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 나머지로부터 절개된다. 따라서, 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 양단이 개방되고, 열교환 유체의 순환을 위한 다른 튜브나 파이프가 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 양단에 연결될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2실시예에 의한 지중 열교환 튜브의 시공 방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 의한 지중 열교환기 튜브의 시공 방법을 개략적으로 보인 시공도이다. 본 실시예의 시공 단계 중 상술한 본 발명의 제1실시예와 동일한 시공 단계에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에서는, (A) 지중 열교환기 튜브(100)의 매설, (B) 물(200)의 충진, (C)(D) 액상의 상변화 물질(301)(302)의 충진 및 고상으로의 상변화와 (E) 토사(11)의 매립은 상술한 본 발명의 제1실시예와 동일하다. 다만, 본 실시예에서는, (F1)(F2) 고상의 상기 상변화 물질(302)이, 고상에서 액상으로 상변화된 후 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 내부에 추가로 충진되는 물(200)에 의하여 부유되어 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 외부로 배출된다. 예를 들면, 고온의 물(200)이 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 내부에 충진되면, 고상의 상기 상변화 물질(302)이 액상으로 상변화된 후 상기 물(200)에 부유되어 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 외부로 배출될 수 있다.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
상술한 본 발명의 제1 및 제2실시예에서는, 고상의 상기 상변화 물질을 포함하는 상기 지중 열교환기 튜브의 양단 일부의 절개 또는 고상의 상변화 물질의 액상으로의 상변화 및 부유에 의한 배출로 상기 지중 열교환기 튜브의 양단이 개방된다. 그러나, 고상의 상기 상변화 물질을 포함하는 상기 지중 열교환기 튜브의 양단 일부의 절개된 후 상기 지중 열교환기 튜브의 나머지에 잔존하는 고상의 상변화 물질이 액상으로 상변화된 후 부유에 의하여 배출될 수도 있을 것이다.
10: 보어 홀 11: 토사
100: 지중 열교환기 튜브 200: 물
301, 302: 상변화 물질

Claims (5)

  1. (A) U자 형상의 지중 열교환기 튜브(100)가, 보어 홀(10)의 내부에 매설되는 단계;
    (B) 물(200)이, 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 내부에 충진되는 단계;
    (C) 액상의 상변화 물질(301)이, 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 내부에 충진되는 단계;
    (D) 액상의 상기 상변화 물질(301)이, 발열하여 고상으로 상변화되어 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 양단이 차폐되는 단계; 및
    (E) 토사(11)가, 상기 지중 열교환기 튜브(100)가 매설된 상기 보어 홀(10)의 내부에 매립되는 단계; 를 포함하고,
    액상의 상기 상변화 물질(301)은, 상기 물(200)에 비하여 상대적으로 낮은 비중으로 형성되어 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 내부에 충진되면 상기 물(200)에 대하여 부유되어 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 양단에 위치된 후 고상으로 상변화되는 지중 열교환기 튜브의 시공 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    (F) 고상의 상기 상변화 물질(302)이, 제거되어 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 양단이 개방되는 단계를 더 포함하는 지중 열교환기 튜브의 시공 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 (F) 단계에서,
    고상의 상기 상변화 물질(302)을 충진된 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 양단 일부가 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 나머지로부터 절개되는 지중 열교환기 튜브의 시공 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 (F) 단계에서,
    고온의 물(200)이 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 내부에 충진되면, 고상의 상기 상변화 물질(302)이 액상으로 상변화된 후 상기 물(200)에 부유되어 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 외부로 배출되는 지중 열교환기 튜브의 시공 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 (F) 단계는,
    (F1) 고상의 상기 상변화 물질(302)이, 고상에서 액상으로 상변화되는 단계; 및
    (F2) 물(200)이, 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 내부에 추가로 충진되는 단계; 를 포함하고,
    상기 물(200)이, 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 내부에 추가로 충진되면, 액상의 상기 상변화 물질(301)이 상기 물(200)에 부유되어 상기 지중 열교환기 튜브(100)의 외부로 배출되는 지중 열교환기 튜브의 시공 방법.
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