KR20200124985A

KR20200124985A - 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환 코일관 하중부가 장치 및 이를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환 코일관 시공 방법

Info

Publication number: KR20200124985A
Application number: KR1020190048543A
Authority: KR
Inventors: 조희남
Original assignee: 조희남
Priority date: 2019-04-25
Filing date: 2019-04-25
Publication date: 2020-11-04
Also published as: KR102260224B1

Abstract

본 발명은 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치에 관한 것으로, 물보다 비중이 작은 경량의 PE 또는 HDPE 관을 지열을 회수하기 위한 지열 열교환관(지열 코일관)으로 사용하여도 지열 열교환관이 부력에 의해 부상하지 않도록 하고 지열 열교환관의 지중 설치 시 하중밴드가 지열 열교환관의 설치 위치를 유지하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치는, 지중의 지열공 안에 설치되는 열교환 코일관의 공급관과 환수관을 연결하는 유밴드를 지지기반으로 하여 고정되는 밴드측 하중블록(10)과; 상기 밴드측 하중블록에 일체로 형성되거나 조립되며 상기 유밴드의 곡관부를 덮어 보호하는 쿠션부를 포함하며, 상기 밴드측 하중블록은 상기 열교환 코일관이 관통하는 구조이면서 상기 유밴드의 상단에 상기 열교환 코일관의 둘레부보다 돌출되도록 형성되는 턱에 올려지는 유밴드측 지지부(11)를 포함하며 상기 유밴드를 지지기반으로 하여 설치된다.
본 발명에 의한 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치는, 지중의 지열공 안에 설치되는 열교환 코일관의 공급관과 환수관을 연결하는 유밴드를 지지기반으로 하여 고정되는 밴드측 하중블록(10)을 포함하며, 상기 밴드측 하중블록은 상기 공급관과 상기 환수관의 사이에 개재되면서 저부에 상기 유밴드의 상단에 상기 열교환 코일관의 둘레부보다 돌출되도록 형성되는 턱에 올려지는 안착 날개(15)를 포함하며 상기 유밴드를 지지기반으로 하여 설치된다.

Description

유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환 코일관 하중부가 장치 및 이를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환 코일관 시공 방법{A WEIGHT UNIT OR HIGH DEPTH GEOTHERMAL PIPE USING U BAND AND METHOD FOR CONSTRUCTING HIGH DEPTH GEOTHERMAL PIPE}

본 발명은 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지열을 회수하기 위한 폴리에틸렌관(PE 관)이나 고밀도 폴리에틸렌관(HDPE 관)을 열교환관 코일관으로 사용하고 열교환 코일관이 유밴드와 열교환 코일관의 구조를 이용하여 부력에 의해 부상하지 않도록 하는 하중 부가 구성을 설치하는 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치에 관한 것이다.

이 부분은 본 출원 내용과 관련된 배경 정보를 제공할 뿐 반드시 선행기술이 되는 것은 아니다.

지열이란 지하수를 굴착하여 양수되는 지하수가 갖고 있는 고유열과 지중의 열을 통칭하는 것이다.

일반적으로 지표하부를 100미터이상 500미터 내외의 깊은 깊이로 굴착한 후 이곳에 열교환을 위한 파이프를 묻거나 일반 지하수를 사용하여 지하수 심정시설과 동일하게 지하수 심정펌프와 양수파이프를 설치하여 지하수를 양수한 후 지하수가 갖고 있는 열을 히트펌프를 사용하여 열을 이용한 후 열교환 된 지하수를 환수관을

이용하여 다시금 지하수 심정 내부에 환수시키는 열교환 시스템을 이용하여 지열을 사용하고 있다.

지중 온도는 사계절 변함없이 17℃ 내지 18℃의 온도를 연중 유지하여 이 온도를 갖고 있는 지하수를 양수하여 히트펌프를 사용하여 열을 이용하게 되는 경우 지하수 심정 펌프의 양수량이 시간당 1000리터에 이르고 온도차가 4℃인 경우 시간당 4000킬로칼로리에 이르는 열량 확보가 가능하고 이렇게 열교환되어 상승되거나 혹 낮아진 지하수의 온도는 환수관을 통해 지하수 굴착공 내부로 유입되어 지중의 열에 의해 다시금 열교환되어 지하수의 온도는 낮아지거나 혹 다시금 높아진 상태를 온도변화 되면서 이러한 사이클이 지속적으로 사용 가능한 상태를 유지할 수 있게 된다. 이러한 원리를 이용한 시설이 지열 열교환장치이다.

특히 저탄소 녹색성장 추진과 석유가격의 급등으로 인해 신재생열에너지의 확대공급 정책에 따라 지열의 수요는 지속적으로 증가되어질 수 있는 여지가 높아지고 있는 추세이다.

지중 열교환장치는 크게 개방형 지중 열교환기 장치와 수직밀폐형 지중 열교환 장치로 구분되어 시설되어지고 있다.

개방형 지중 열교환기 장치는 일반 지하수 심정과 동일한 구조와 시설을 갖추고 있으며 지하수를 양수하여 그 물을 사용하지 않고 단지 지하수가 가지고 있는 지열을 이용한 다음 다시금 양수하였던 지하수 심정 내부로 되돌려 주입하는 형태를 취하고 있어 지하수가 지상 부분에서 노출되어짐으로써 지하수 오염의 우려가 높은 방식이라 할 수 있다. 반면, 수직밀폐형 지중 열교환기 장치는 굴착된 지열 굴착공 내부에 지중 열교환을 할 수 있도록 하부가 U밴드로 연결된 두 가닥 또는 다수개의 지열 코일관을 바닥까지 삽입하여 설치한 다음 굴착 공벽과 지열코일관들 사이를 그라우팅액으로 충진하여 고정한 것이다. 수직밀폐형 지중 열교환기 장치는 지하수를 직접 양수하여 노출시키지 않고 지열 코일관을 통해 지상에서 열교환되어 보유한 열을 지중에 다시금 교환하는 기능만을 하게 됨으로서 항시 폐쇄된 순환배관 내부에 열교환을 위한 브라인이 순환펌프에 의해 순환될 뿐 지하수와 직접 접촉되지는 않게 됨으로써 개방형 지중 열교환기 장치에 비해서는 지하수 오염을 크게 우려하지 않을 수 있어 지하수 환경보전적인 측면에서는 비교 권장되어져야 할 시스템이라 할 수 있으며 개방형 지중 열교환기 장치가 지하수의 수위강하나 지하수의 고갈에 따른 지속적인 시설운영에 장애가 있는 반면 수직밀폐형 지중열교환기 장치는 이러한 장애없이 항시 안정적인 운영이 가능하여 비교우위의 장점을 가지고

있는 시스템이기도 하다.

수직밀폐형 지중 열교환기 장치로 구성된 지열시스템은 U밴드 지열코일관을 지열굴착공에 삽입 설치하여 구성된 U밴드 수직밀폐형이 있으며 외부순환관을 지열굴착공 내부에 먼저 삽입한 후 그 내부에 내부순환관을 삽입하여 구성한 이중관 튜브형, 그리고 기초 파일 내부에 지열코일관을 설치한 에너지 파일형이 대표적 형식으로 개발되어 운용 중에 있다.

그러나, 두 가닥의 지열코일관 끝에 U밴드를 열융착 연결하여 형성한 U밴드 지열코일관의 경우 지열코일관이 원형으로 감겨진 상태로 생산되고 그 형태로 현장에 반입됨으로써 지열굴착공 내부에 삽입하는 경우 지열코일관의 끝부분인 U밴드부분이 지열굴착공의 공벽에 부딪히거나 지열코일관 전체가 원형으로 구부러져 있었던 중이라 현장에서 펼친다할 지라도 직진성을 확보하기가 어려운 상태여서 삽입 장애가 일어나게 된다.

한편, 지하수의 양수와 환수를 위한 급수관과 환수관은 제조원가가 저렴한 고밀도 폴리에틸렌관(HDPE 관)이 주로 사용되고 있다. HDPE 관은 가격이 저렴한 이점은 있지만, 비중이 약 0.94~0.97로 물보다 작아 가벼워 물에 뜨는 부력이 존재하고 연성인 특성이 있기 때문에 지열공 깊이가 300~500m에 이르는 고심도의 경우 급수관과 환수관으로 구성된 지열코일관을 지열굴착공에 삽입할 때 부력이 발생되어 삽입 자체가 불가능한 현상이 발생된다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 특허문헌으로 등록특허공보 제10-1425632호는 급수관 연결부와 환수측 연결부가 구비된 유 밴드헤더와, 상기 유 밴드헤더의 급수측 이음부와 환수측 이음부에 각각 관이음되는 급수측과 환수측 HDPE 소켓과, 상기 HDPE 소켓에 각각 열융착되는 급수측과 환수측 HDPE 관과, 급수측과 환수측 HDPE 관 내부에 삽입되는 웨이트장치로 구성되어 상기 HDPE 관이 부력에 의해 부상하지 않고 지열공에 삽입되도록 하는 것을 특징하는 발명을 완수한 바 있으나, 상기 발명에서도 초기 반입과정에서 롤형태로 현장에 입고되어 현장에서 구부러진 상태의 HDPE 관을 완벽하게 직선화로 펼치지 못하는 한계로 인해 지열굴착공 공벽과 HDPE 관 간의 마찰을 저감할 수 없는 한계가 있었다.

또한, 개방형 지중 열교환기의 경우 환수관을 지열굴착공의 내부케이싱과 굴착공벽 사이에 삽입하여 순환되도록 하는 형태에서 내부케이싱을 제거하고 환수관을 지열 굴착공 바닥 근처까지 삽입하는 구조를 취하게 되는 경우 스테인레스강관 재질의 50A 파이프를 사용하게 되거나 PVC파이프를 연결하여 사용함으로써 HDPE 관의 부력으로 인한 부양현상을 방지할 수 있게 되어지긴 하였으나 고심도 시공에 다른 자재비가 많이 소요되어 시공에 경제적이지 않은 문제점이 있었다.

또한, 종래 기술에 의한 하중밴드는 단순히 두 개로 분할된 하중밴드를 볼트와 너트로 고정하는 것으로, 지열공 내 삽입시 지열 코일관에 고정한 하중밴드가 지열 코일관에서 미끄러져 위치가 하부로 이동될 우려가 높은 문제가 있고, 하중밴드를 체결하는 방법의 경우에는 열교환코일관에 하중밴드를 고정하기가 불편하고 현장에서 지열공 내부에 삽입과정에서 공정이 복잡하여 작업 효율을 높이기 위한 개선할 수 있는 방안 마련이 필요한 실정이었다.

등록특허 제10-1425632호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 물보다 비중이 작은 경량의 PE 또는 HDPE 관을 지열을 회수하기 위한 열교환 코일관으로 사용하여도 지열 열교환관이 부력에 의해 부상하지 않도록 하고 열교환 코일관의 부상 방지를 위한 하중밴드를 불편함없이 신속하고 편리하게 설치하고 열교환 코일관을 목표하는 고심도까지 장애없이 설치하는 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치는, 지중의 지열공 안에 설치되는 열교환 코일관의 공급관과 환수관을 연결하는 유밴드를 지지기반으로 하여 고정되는 밴드측 하중블록과; 상기 밴드측 하중블록에 일체로 형성되거나 조립되며 상기 유밴드의 곡관부를 덮어 보호하는 쿠션부를 포함하며, 상기 밴드측 하중블록은 상기 열교환 코일관이 관통하는 구조이면서 상기 유밴드의 상단에 상기 열교환 코일관의 둘레부보다 돌출되도록 형성되는 턱에 올려지는 유밴드측 지지부를 포함하며 상기 유밴드를 지지기반으로 하여 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치는, 지중의 지열공 안에 설치되는 열교환 코일관의 공급관과 환수관을 연결하는 유밴드를 지지기반으로 하여 고정되는 밴드측 하중블록을 포함하며, 상기 밴드측 하중블록은 상기 공급관과 상기 환수관의 사이에 개재되면서 저부에 상기 유밴드의 상단에 상기 열교환 코일관의 둘레부보다 돌출되도록 형성되는 턱에 올려지는 안착 날개를 포함하며 상기 유밴드를 지지기반으로 하여 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치에 의하면, 비중이 물보다 작은 관(PE관, HDPE관 등)에 하중부가장치의 하중을 부가하여 PE관이 지열 열교환관(열교환 코일관)으로 사용될 때 부력에 의해 부상하는 것을 막아 시공성을 향상하고 구부러짐에 의한 손상도 방지하며, 특히, 열교환 코일관에 구성되는 유밴드의 구성을 이용하여 하중부가장치를 설치함으로써 시공성을 향상하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치의 설치 상태를 보인 도면.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 의한 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치에 적용된 밴드측 하중블록의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 의한 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 의한 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치에 적용된 하중 부가봉의 굴절 연결부를 보인 정면도.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 의한 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치의 하중 부가추에 적용된 가이드를 보인 도면.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 의한 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치의 하중 부가추가 적층식인 예를 보인 도면.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 의한 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치의 조립 상태 정면도.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 의한 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치에 적용된 밴드측 하중블록의 조립 상태 평면도.
도 9는 본 발명의 실시예 2에 의한 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치에 적용된 밴드측 하중블록의 분해 사시도.
도 10과 도 11은 각각 본 발명의 실시예 3에 의한 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치의 사시도.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

먼저, 본 발명을 개략적으로 정리하면, 본 발명은 하중 밴드가 융착 또는 접착을 통해 공급관과 환수관에 고정되어 공급관과 환수관에서 설치 위치를 유지하는 방법, 하중 밴드 또는 하중부가재가 공급관과 환수관 사이의 스페이서에 고정되어 상기 스페이서를 통해 설치 위치를 유지하는 방법이 있으며, 하기의 실시예는 이들 방법을 구체적으로 설명한 것이다.

<실시예 1>

도 1 내지 도 3에서 보이는 바와 같이, 본 실시예에 의한 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치는, 열교환 코일관의 공급관(1)과 환수관(2)을 연결하는 유밴드(3)를 지지기반으로 하여 고정 설치되는 밴드측 하중블록(10)을 포함한다.

밴드측 하중블록(10)은 유밴드(3)의 상단에 자연스럽게 형성되는 턱(4)을 이용하여 설치되는 것이다. 구체적으로 설명하면, 유밴드(3)에는 공급관(1)과 환수관(2){이하 "열교환 코일관(1,2)"이라 함}의 단부가 삽입 융착으로 연결되고 따라서 유밴드(3)는 열교환 코일관(1,2)의 외경보다 큰 면적으로 구성됨으로써 열교환 코일관(1,2)의 둘레부에는 턱(4)이 보이게 되고, 이 턱(4)에 밴드측 하중블록(10)을 올려 밴드측 하중블록(10)의 자중을 부담하도록 하여 설치하는 것이다.

밴드측 하중블록(10)은 유밴드측 지지부(11) 및 유밴드(3)를 보호하는 쿠션부로 구성된다.

유밴드측 지지부(11)는 유밴드(3)의 턱(4) 위에 올려지며 바람직하게 열교환 코일관(1,2)이 각각 통과하는 2개의 상하 관통 홀이 구비된 판재이고, 이 구조는 유밴드(3)의 곡관부(5)에 부담을 주지 않고 유밴드(3)의 턱(4)에 지지되는 특징이 있다.

물론, 대구경의 유밴드(3)의 경우에는 열교환 코일관(1,2)의 융착결합을 위해 형성되는 소켓부로 인해 간격이 좁아져 유밴드(3)의 턱(4)이 거의 맞붙어 있게 되는 형상이 되어지기도 하나 유밴드(3)의 턱(4)에 지지되는 특징을 활용하는 데는 변함이 없다 하겠다.

유밴드측 지지부(11)는 상기 상하 관통 홀이 원형의 링 형태인 경우 열교환 코일관(1,2)에 조립하는 것이 어려울 것이며, 이를 해결하기 위하여 상기 상하 관통 홀은 일측이 벌어지는 구조도 가능하고 또는 유밴드측 지지부(11)는 전후 2분할(조립) 구조도 가능하다.

상기 쿠션부는 유밴드(3)에 전가되는 하중부가 장치의 자중을 덜어주면서 외부 충격 등으로부터 유밴드(3)를 보호하기 위한 것이며, 전후방측 쿠션부(12), 저부측 쿠션부(13)로 구성되고, 여기에 상부측 쿠션부(14)가 추가로 구성될 수 있다. 상기 쿠션부는 이러한 기능을 담당하기 위해 경질의 고무재질이거나 플라스틱 계열의 재질을 활용하여 제작하게 된다.

전후방측 쿠션부(12)는 유밴드측 지지부(11)의 전방과 후방에 각각 유밴드(3)를 따라 하부로 연장되는 한 쌍으로 유밴드(3)의 전방과 후방을 보호한다.

저부측 쿠션부(13)는 유밴드(3)의 곡관부(5)의 저부를 받치는 형태로 전후방측 쿠션부(12)의 사이에 개재되는 형태일 수 있다.

상부측 쿠션부(14)는 곡관부(5)의 상부를 덮는 형태이며 유밴드측 지지부(11)에 일체로 형성되거나 별도의 단품으로 제작된 후 유밴드측 지지부(11) 하방에 위치하면서 전후방측 쿠션부(12)에 조립(볼트식)될 수 있다.

밴드측 하중블록(10)은 단일형{유밴드측 지지부(11), 쿠션부}이 가능하고, 유밴드(3)와의 조립을 위하여 전후방측의 2분할, 유밴드측 지지부(11)와 전후방측 쿠션부(12)가 일체형이면서 저부측 쿠션부(13)가 조립되는 분할형 등 다양한 분할형이 가능하다.

본 실시예는 열교환 코일관(1,2)의 부상 방지 효과를 높이고 밴드측 하중블록(10)만으로 하중을 부가하기 어려운 경우를 대비하여 하중 부가봉(20) 및 하중 부가추(30) 중 하나 이상이 구성될 수 있다.

하중 부가봉(20)은 바람직하게 열교환 코일관(1,2)의 양쪽에 대칭으로 배치되어 균등한 하중 부가 효과를 도모하며, 양쪽의 하중 부가봉(20)은 간격재(21)를 통해 간격을 유지하고, 바람직하게, 2개의 하중 부가봉(20)은 열교환 코일관(1,2)들 사이의 간격에 간격재(21)를 두고 열교환 코일관(1,2)의 방향을 따라 배열된다.

간격재(21)는 길이방향의 양측이 대향되는 하중 부가봉(20)에 고정되는 것이며, 이 고정은 일체형 제조, 용접에 의한 고정, 클램프에 의한 고정 등 다양한 방식이 가능하다.

또한, 양쪽의 하중 부가봉(20)은 체결수단을 통해 서로 조립된다.

상기 체결수단은 하중 부가봉(20)들을 서로 조립과 함께 열교환 코일관(1,2)과의 조립을 통해 하중 부가봉(20)의 견고한 조립이 이루어지도록 하고, 한 쌍의 체결편, 밴드가 가능하다.

2개의 체결편(22)은 각각 중앙부가 하중 부가봉(20)을 덮으면서 체결구(23)를 통해 서로 조립되고 아울러 좌우 양쪽에 열교환 코일관(1,2)을 덮는 덮음부가 구성된다.

밴드(24)는 열교환 코일관(1,2)과 2개의 하중 부가봉(20)을 감싸는 링 형태이다.

하중 부가봉(20)은 원형(곡선형)의 외형인 경우 체결편(22) 및 밴드(24)와 접촉 면적을 넓혀 조립강도를 높이기 위하여 체결편(22) 및 밴드(24)가 조립되는 부분이 직선의 안착홈(20a,20b)으로 구성된다.

하중 부가봉(20)은 간격부(21)와 함께 또는 간격부(21)만을 밴드측 하중블록(10)에 용접 또는 볼팅으로 고정되는 것도 가능하고, 이러한 경우 하중 부가봉(20)의 하중 부담을 덜어주고 열교환 코일관(1,2)에서 탈락되는 것도 막아주는 효과가 있다.

열교환 코일관(1,2)의 설치 깊이에 따라 부력의 증감이 발생될 수 있으며 이때 부력 발생분을 산정하여 하중 부가봉(20)의 길이를 산정함으로써 열교환 코일관(1,2)의 부상도 막아주면서 하중 부가봉(20)의 효율도 높이는 것이 바람직하고, 또한, 하중 부가봉(20)의 생산과 설치 여건 상 2개 이상의 연결되어 사용될 수 있으며, 이를 위하여 굴절 연결부(25)가 구성되며 회전이 가능하도록 고정핀(26)을 설치하였다.

도 3과 도 4에서 보이는 것처럼, 굴절 연결부(25)는 초기 설치 시나 연장 설치 시 하중 부가봉(20)들의 연결 결합이 편리하도록 하였다. 굴절연결부(25)는 하중 부가봉(20)이 엇갈리게 끼워진 후 볼트나 고정핀(26)을 삽입하여 결합되는 구조로 이루어지도록 하였다. 굴절의 원만한 구조를 위해 굴절 연결부(25)에는 간격부(21)는 생략될 수 있도록 한다.

하중 부가봉(20)과 간격부(21)는 열교환 코일관(1,2)과의 마찰시 재질이 약한 PE재질의 열교환 코일관(1,2)이 손상되지 않도록 PE 재질 또는 우레탄 등 피복부가 적정한 두께로 형성된다.

하중 부가추(30)는 유밴드(3) 및 밴드측 하중블록(10)의 상부에 설치되는 간격부(21)와 하중 부가봉(20)만으로는 충분한 부력감쇄 효과를 얻기 어렵거나 지나치게 간격부(21)나 하중 부가봉(20)의 길이가 길어져 생산과 설치가 어려운 경우를 보상하기 위해 유밴드(3)의 하부에 적용되는 것이다. 물론, 밴드측 하중블록(10)과 간격부(21) 또는 하중 부가봉(20) 또는 밴드측 하중블록(10)과 하중 부가추(30)만으로 구성되는 것도 가능하다.

도 5에서 보이는 것처럼, 하중 부가추(30)는 하중 부가봉(20)의 말단에 볼트결합이 가능하도록 나사부를 가공하여 양쪽에서 견고하게 결합 고정되도록 하였다. 하중 부가추(30)는 상단 중앙부는 쿠션부 안착홈(31)을 형성하여 밴드측 하중블록(10)의 하부측 쿠션부(13)가 안착되어지도록 하였다. 또한, 하중 부가추(30)의 둘레면에는 하중 부가봉(20)이 삽입 안착되는 하중부가봉 안착홈(32)이 형성된다.

하중 부가추(30)는 전술한 것처럼, 하중 부가봉(20)과 볼트로 조립될 수 있고 또는 밴드측 하중블록(10)에 볼트식으로 조립될 수도 있다.

하중 부가추(30)는 지열공 안에서 중앙을 따라 설치되도록 둘레부에 2개 이상의 가이드(33)(도 5), 부력의 크기에 따른 중량 증감을 위한 적층식(도 6)도 가능하다.

가이드(33)는 하중 부가추(30)의 둘레부에 돌출되는 돌기 형태이며 다수 개가 하중 부가추(30)의 원주방향을 따라 등간격으로 형성된다.

적층식은 2개 이상(도면에는 3개로 도시됨)의 추 블록(30-1,30-2,30-3)이 체결구(34)(장볼트와 너트)를 통해 조립되어 사용된다.

<실시예 2>

도 7 내지 도 9에서 보이는 바와 같이, 본 실시예에 의한 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치는, 밴드측 하중블록(10)이 밴드측 상부 하중블록(10-1) 및 밴드측 하부 하중블록(10-2)으로 구성된다.

밴드측 상부 하중블록(10-1)은 유밴드(3)의 턱(4) 위에 지지되는 점에서 실시예 1과 차이가 있으며, 열교환 코일관(1,2)들 사이의 공간에 개재되는 블록(예를 들어 육면체)이고, 양쪽에 유밴드(3)의 턱(4) 위에 올려지는 안착 날개(15)가 구성되어 유밴드(3)에 지지되며, 밴드측 하부 하중블록(10-2)과 볼트식으로 조립되는 홀이 구성된다.

밴드측 하부 하중블록(10-2)은 블록 형태이면서 상면에 유밴드(3)의 곡관부(5)의 저부를 덮을 수 있도록 홈이 구비되고 밴드측 상부 하중블록(10-1)과 볼트식 조립을 위한 홈이 구성된다.

또한, 밴드측 하부 하중블록(10-2)은 하중 부가추(30)의 적용을 위하여 하중 부가추(30)의 조립을 위한 구성(볼트홈 등)도 부가된다.

밴드측 상부 하중블록(10-1)과 밴드측 하부 하중블록(10-2)의 사이에는 유밴드(3)가 있으며, 이 부분에 쿠션부(12-1)가 적용된다.

쿠션부(12-1)는 유밴드(3)의 곡관부(5) 전체를 보호하는 형태(전후방, 저부를 갖는 형태)이고, 특히 실시예1 에서와 같이 상부측 쿠션부(14)를 곡관부(5)의 상부를 덮는 형태로 구성하며 유밴드측 지지부(11)에 일체로 형성되거나 별도의 단품으로 제작된 후 전후방측 쿠션부(12)에 조립(볼트식)될 수 있다. 이러한 형태이면서 조립을 위하여 전후로 2분할 될 수 있다.

본 실시예는 밴드측 하부 하중 블록(10-2)을 사용하지 않고 밴드측 상부 하중블록(10-1)만이 사용되고, 이 경우 하중 부가추(30)가 밴드측 상부 하중블록(10-1)에 직접 연결된다.

본 실시예는 실시예 1에서 설명한 하중 부가봉(20)과 하중 부가추(30)가 동일하게 적용 가능하고, 실시예 1에서 기재한 것으로 본 실시예에 적용하는 것이 가능하므로 구체적인 설명을 생략한다.

본 발명에 의한 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관의 시공 방법은 지열공 천공 - 열교환 코일관 조립체 설치 - 지열 열교환장치 연결 - 지열공 충진(충진재를 지열공 안에 충진 후 덮개 등으로 밀폐)의 공정으로 이루어지며, 본 발명에 의해 신규한 공정에 대해서만 구체적으로 설명한다.

열교환 코일관 조립체는 공급관(1)과 환수관(2) 및 유밴드(3)의 조립으로 열교환 코일관을 구성하고, 여기에 하중부가장치{밴드측 하중블록(10), 하중 부가봉(20), 하중 부가추(30) 포함}을 조립한 것이다.

열교환 코일관 조립체를 선 공정에서 천공한 지열공 안에 삽입 설치한다.

이 과정에서 하중부가장치의 하중이 포함되어 있기 때문에 열교환 코일관 조립체는 구부러짐없이 지열공 안에서 직진성을 유지한 채로 삽입 설치된다. 또한, 열교환 코일관 조립체는 지열공 안의 지하수를 통과하게 되고 이 때, 하중부가장치의 하중으로 비중이 높아졌기 때문에 지하수에 의한 열교환 코일관 조립체의 부상은 발생하지 않게 된다. 특히, 밴드측 하중블록이 유밴드(3)의 턱(4)에 지지되어 열교환 코일관 조립체의 최하단에 배치되는 유밴드(3)의 삽입을 유도하게 되므로 시공성이 매우 향상된다.

<실시예 3>

도 10과 도 11에서 보이는 바와 같이, 본 실시예에 의한 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치는, 밴드측 하중블록(10)에 하중 부가판(40)과 하중 부가추(30)으로 구성된다.

밴드측 하중블록(10)은 실시예 1의 밴드측 하중블록(10)에 의해 실시 가능한 구성(유밴드 지지부, 쿠션부)이고, 하중 부가판(40)은 공급관(1)과 환수관(2) 사이의 간격에 개재되면서 하나 이상의 유볼트(42)를 통해 공급관(1)과 환수관(2)에 고정됨과 아울러 연결바(41)를 통해 하중 부가추(30)에 연결 지지되며, 하중 부가추(30)는 유밴드(3)의 저부에서 연결바(41)에 연결되어 사용된다.

유밴드(3)는 직선부와 곡선부가 이어지는 변형 형태이면서 상기 곡선부의 아래쪽에 고정판이 구비되고, 밴드측 하중블록(10)은 저부측 쿠션부(13)가 상기 고정판에 고정될 수 있다.

하중 부가판(40)은 공급관(1)과 환수관(2) 사이이면서 밴드측 하중블록(10) 상부에 배치된다.

연결바(41)는 하중 부가판(40)의 전후 양쪽에 각각 배치되면서 상부가 하중 부가판(40)에 볼트 등으로 고정되는 한편 저부가 하중 부가추(30)의 상면에 볼트 등으로 고정 연결된다.

1 : 공급관, 2 : 환수관
3 : 유밴드, 4 : 턱
10 : 유밴드측 하중블록, 10-1 : 유밴드측 상부 하중블록
10-2 : 유밴드측 하부 하중블록, 11 : 유밴드 지지부
12 : 전후방측 쿠션부, 13 : 저부측 쿠션부
14 : 상부측 쿠션부, 15 : 안착 날개
20 : 하중 부가봉, 30 : 하중 부가추

Claims

지중의 지열공 안에 설치되는 열교환 코일관의 공급관과 환수관을 연결하는 유밴드를 지지기반으로 하여 고정되는 밴드측 하중블록(10)과;
상기 밴드측 하중블록에 일체로 형성되거나 조립되며 상기 유밴드를 덮어 보호하는 쿠션부를 포함하며,
상기 밴드측 하중블록은 상기 열교환 코일관이 관통하는 구조이면서 상기 유밴드의 상단에 상기 열교환 코일관의 둘레부보다 돌출되도록 형성되는 턱에 올려지는 유밴드측 지지부(11)를 포함하며 상기 유밴드를 지지기반으로 하여 설치되는 것을 특징으로 하는 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치.
지중의 지열공 안에 설치되는 열교환 코일관의 공급관과 환수관을 연결하는 유밴드를 지지기반으로 하여 고정되는 밴드측 하중블록(10)을 포함하며,
상기 밴드측 하중블록은 상기 공급관과 상기 환수관의 사이에 개재되면서 저부에 상기 유밴드의 상단에 상기 열교환 코일관의 둘레부보다 돌출되도록 형성되는 턱에 올려지는 안착 날개(15)를 포함하며 상기 유밴드를 지지기반으로 하여 설치되는 것을 특징으로 하는 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 열교환 코일관을 따라 배열되거나 상기 유밴드의 저부에 배열되어 상기 열교환 코일관의 하중을 부가하는 하중부가부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 쿠션부는 상기 밴드측 하중블록의 전후방에 상기 유밴드를 따라 형성되는 전후방측 쿠션부(12)와 상기 전후방부 쿠션부의 저부에 형성되어 상기 유밴드의 저부를 보호하는 저부측 쿠션부(13) 및 상기 유밴드의 상부를 보호하는 상부측 쿠션부(14) 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 유밴드의 저부에서 상기 유밴드를 감싸면서 상기 밴드측 하중블록에 조립되는 밴드측 하부 하중블록(10-2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치.
청구항 3에 있어서, 상기 하중 부가부재는 상기 열교환 코일관을 중심으로 하여 양쪽에 대칭이면서 상기 열교환 코일관을 따라 배열되는 하중 부가봉(20)인 것을 특징으로 하는 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치.
청구항 3에 있어서, 상기 하중 부가부재는 상기 유밴드의 저부에 배치되면서 상기 하중 부가봉 또는 상기 밴드측 하중블록에 고정되는 하중 부가추(30)인 것을 특징으로 하는 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치.
청구항 7에 있어서, 상기 하중 부가부재는 상기 열교환 코일관의 사이에 개재되는 하중 부가판(40), 상기 유밴드의 저부에 배치되는 하중 부가추(30) 및 상부와 하부가 각각 상기 하중부가판과 하중 부가추에 고정되어 상기 하중부가판과 하중 부가추을 연결하는 연결바(41)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 의한 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관의 시공 방법으로서,
지중에 지열공을 천공하는 제1단계와;
공급관과 환수관을 유밴드로 연결한 열교환 코일관에 청구항 1 또는 청구항 2에 의한 유밴드를 이용한 고심도 수직밀폐형 열교환코일관 하중부가 장치를 조립하고 이 조립체를 상기 제1단계에서 천공한 지열공 안에 삽입 설치하는 제2단계와;
상기 열교환 코일관의 공급관과 환수관을 지열 열교환장치에 연결하는 제3단계와;
상기 지열공 안에 충진재를 충진한 후 마감하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고심도 수직밀폐형 열교환코일관의 시공 방법.