WO2017003198A1 - 심도가변형 지열정 파이프 및 이를 이용한 다중온도지열 회수방법 - Google Patents

심도가변형 지열정 파이프 및 이를 이용한 다중온도지열 회수방법 Download PDF

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WO2017003198A1
WO2017003198A1 PCT/KR2016/007004 KR2016007004W WO2017003198A1 WO 2017003198 A1 WO2017003198 A1 WO 2017003198A1 KR 2016007004 W KR2016007004 W KR 2016007004W WO 2017003198 A1 WO2017003198 A1 WO 2017003198A1
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geothermal
pipe
module
geothermal well
heat
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Application number
PCT/KR2016/007004
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English (en)
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Inventor
김영원
Original Assignee
한국생산기술연구원
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00—Geothermal collectors
    • F24T10/10—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10—Geothermal energy

Definitions

  • the present invention relates to a geothermal well pipe and a multi-temperature geothermal heat recovery method using the same, and more particularly, to a geothermal well geothermal pipe with a depth that can selectively recover the natural and deep geothermal heat according to the depth in a single geothermal well and It relates to a multiple temperature geothermal recovery method used.
  • Geothermal heat the heat retained inside the ground, is the heat source due to the convection of mantle inside the earth or the collapse of radioactive material in the earth's crust or the magma of volcanic regions.
  • geothermal energy In order to use this geothermal energy source, geothermal energy is used in more than 80 countries around the world, and geothermal utilization is classified as follows.
  • geothermal geothermal technology which is a technology that drills around 30 ⁇ 200m in depth and heats and heats using a heat pump.
  • it drills a small diameter of 300 ⁇ 500 m and circulates underground water directly and heat pump
  • Geothermal geothermal technology used in the third method which is used in the Hassan region, is a technology that drills over 1000m of small diameters and directly draws hot water of 200 °C or more from the basement to the ground, and the fourth core has a long depth of 500m to 5,000m.
  • deep geothermal technology which is a technology that draws only heat to the ground and directly heats and generates geothermal heat without a heat pump.
  • the present invention corresponds to the last fourth technology mentioned above, which drills geothermal wells, inserts pipes or underground heat exchangers into the geothermal wells, and heat transfer medium flows along the geothermal wells so that heat of underground high temperature is lost to the ground. It is a technology for manufacturing large diameter deep geothermal ground heat exchanger with long depth / high efficiency which enables production without
  • the present invention is a non-volcanic zone, such as our country, rock is a very suitable technology for the granite zone is a technology that can accelerate the domestic geothermal industry and create a new geothermal energy business in the future development success.
  • one or more pipes are inserted into the geothermal well to partition the space inside the geothermal well, and heat transfer medium is injected into the well to supply geothermal heat through some of the compartments, and the geothermal well is recovered to the ground through other compartments. It is a structure using heat energy.
  • the heat transfer occurs largely due to the large temperature difference between the production well and the injection well at the upper part.
  • the temperature of the production wells may drop, reducing the production capacity of hot water.
  • one or more pipes are inserted into the geothermal well to partition the space inside the geothermal well, and heat transfer medium is injected into the well to supply geothermal heat through some of the compartments, and the geothermal well is recovered to the ground through other compartments. It is a structure using heat energy.
  • Geothermal heat is divided into shallow heat and deep heat according to the depth of recovery, among which heat is 50 ⁇ 300m deep from the surface, and relatively low heat is kept constant at about 12 to 25 degrees regardless of season. Deep geothermal heat can recover heat at relatively high temperatures of about 40 to 150 degrees at depths of more than 300 meters.
  • each heat medium circulation system is installed in separate geothermal wells formed at different depths, so that geothermal heat of different temperatures is recovered and used, and thus, a plurality of systems must be installed.
  • the technical problem of the present invention is to solve the problems mentioned in the background art, a depth-deformation geothermal well pipe and a multiple temperature using the same to selectively recover the geothermal heat and deep geothermal heat according to the depth in a single geothermal well It is to provide a geothermal recovery method.
  • Depth-deformation geothermal well pipe devised to solve the technical problem relates to a pipe is formed so that the heat transfer medium flows along the geothermal well is inserted into the geothermal well, from the ground to the bottom of the geothermal well
  • the pipe module and the pipe module are formed to have a relatively small diameter compared to the geothermal well, spaced apart from the inner surface of the geothermal well, and at least one through-hole is formed in one side of the geothermal well is in communication with the inside It may include a valve module for selectively opening and closing the through hole of.
  • the valve module has an outer diameter corresponding to the inner diameter of the portion in which the through hole is formed in the pipe module and is formed to communicate vertically, and is provided to slide along the inner peripheral surface of the pipe module in the portion where the through hole is formed.
  • the valve module may include an opening part in which a side portion of the valve module is open and a closing part in which the side of the valve module is not open.
  • valve module may include a flow resistance unit for generating a resistance to the flow of the heat transfer medium to slide along the flow direction of the heat transfer medium flowing in the geothermal well.
  • the pipe module may be formed adjacent to the through-hole inside the pipe module to limit the sliding of the valve module.
  • the valve module may further include a pipe closing part which closes the inside of the pipe module at the bottom of the through hole when the through hole is opened.
  • the pipe module has a stopper for limiting the sliding of the valve module adjacent to the through hole in the pipe module, the pipe closing portion is formed larger than the inner diameter of the stopper, the valve module and the stopper A geothermal well pipe is in contact with the inside of the pipe module is closed.
  • the through-hole when the through-hole is open, it may further include a blocking module for blocking between the geothermal well and the pipe module in the lower portion of the through-hole.
  • the multi-temperature geothermal heat recovery method using a geothermal well pipe with a depth-deformation by injecting the heat transfer medium in the space between the geothermal well and the geothermal well pipe, the core portion for injecting the heat transfer medium to the bottom of the geothermal well A geothermal heat injection step, a deep geothermal heat recovery step of recovering the heat transfer medium injected in the deep geothermal heat injection step to the ground through the inside of the geothermal well pipe, injecting the heat transfer medium into the geothermal well pipe, A natural geothermal heat injection step of injecting to the portion where the through hole of the pipe is formed and a natural geothermal heat recovery step of recovering the heat transfer medium injected in the natural geothermal heat injection step to the ground through the space between the geothermal well and the geothermal well pipe It may include.
  • Depth-deformation geothermal well pipe according to the present invention and the multi-temperature geothermal heat recovery method using the same can obtain the following effects.
  • FIG. 1 is a view showing the configuration of a pipe module of a first-depth type geothermal well pipe according to the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a valve configuration of a depth-deformation geothermal well pipe according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view showing a state in which the core geothermal heat recovery using the first embodiment of the depth-deformation geothermal well pipe according to the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing a state of recovering the geothermal heat using the depth-deformation geothermal well pipe according to the first embodiment according to the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing the configuration of a pipe module of a second-depth type geothermal well pipe according to the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing the configuration of the valve module of the second-depth type geothermal well pipe according to the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing a state in which the core geothermal heat recovery using the second embodiment of the depth-deformation geothermal well pipe according to the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing a state of recovering the geothermal heat using the depth-deformation geothermal well pipe according to the second embodiment according to the present invention.
  • Figure 1 is a view showing the configuration of the pipe module of the depth-deformation geothermal well pipe according to the first embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a view showing the configuration of the valve of the depth-deformation geothermal well pipe according to the first embodiment of the present invention.
  • the depth-deformation geothermal well pipe may include a pipe module 100, the first valve 200 and the second valve (300).
  • Pipe module 100 is inserted into the geothermal well (H) to partition the internal space of the geothermal well (H), extending from the ground to the bottom of the geothermal well (H), the geothermal well (H) Compared with the inner surface of the geothermal crystal (H) is formed with a relatively small diameter compared to each other can be disposed.
  • the pipe module 100 may be advantageously disposed at a predetermined interval without contacting the inner bottom surface of the geothermal well (H).
  • the configuration of the pipe module 100 divides the space inside the geothermal well (H) into the outer and inner space of the pipe module 100, the heat transfer medium for recovering geothermal heat geothermal well (H) and the pipe module ( It is injected into the space between the 100 and heated by geothermal heat, flows into the inside of the pipe module 100 from the bottom of the geothermal well (H) may be recovered to the ground through the pipe module (100).
  • the pipe module 100 may be advantageously formed to have sufficient strength to withstand the pressure in the ground and the pressure of the heat transfer medium.
  • the pipe module 100 may be formed to include a heat insulating part for lowering the heat exchange efficiency between the inside and the outside of the pipe module 100.
  • the pipe module In the upper part of the geothermal well (H), the temperature of the heat transfer medium injected into the geothermal well (H) and the temperature of the heat transfer medium that is received by receiving geothermal heat from the lower portion of the geothermal well (H), the pipe module ( If heat exchange occurs between the inside and the outside of 100) it is not possible to recover the geothermal heat completely, and thus the efficiency of using geothermal heat can be lowered.
  • the heat insulating part may be formed by at least one heat insulating material along the surface of the pipe module 100, and is provided in the space between the outer tube and the inner tube of the double tube type pipe module 100 including the outer tube and the inner tube. It may be advantageous.
  • the heat insulating part is formed in a form filled with a foamable heat insulating material such as urethane foam, foam rubber, etc., various materials such as air, styrofoam, glass fiber is applied, and the like and materials may be varied without limitation.
  • a foamable heat insulating material such as urethane foam, foam rubber, etc.
  • various materials such as air, styrofoam, glass fiber is applied, and the like and materials may be varied without limitation.
  • the upper one side of the pipe module 100 may be provided with a pump that provides power to circulate the heat transfer medium along the inside and outside of the pipe module 100 in the geothermal heat (H).
  • H geothermal heat
  • the pipe module 100 may be formed with at least one through-hole 110 to communicate the inside and the outside on one side.
  • the pipe module 100 is inserted to extend to the depth (B) to recover the deep geothermal heat of the geothermal well (H), the through hole 110 can recover the natural geothermal heat inside the geothermal well (H). It may be advantageous to be formed at a depth A.
  • the pipe module 100 may further include a configuration of a stopper 120 for restricting sliding of the valve module 500 to be described later in the pipe module 100 to open and close the configuration of the through hole 110. have.
  • the first valve 200 is configured to selectively open and close the through-hole 110 of the pipe module 100 described above, a configuration of various valves that are generally used may be applied.
  • the first valve 200 may have an outer diameter corresponding to an inner diameter of a portion where the through hole 110 is formed in the pipe module 100 so as to communicate vertically. .
  • the configuration of the first valve 200 is provided in the pipe module 100 described above, and can slide along the inner circumferential surface of the portion where the through hole 110 is formed.
  • the first valve 200 may include an opening 210 having a portion of the side of the first valve 200 opened and a closing portion of the first valve 200 in which the side of the first valve 200 is not opened. 220).
  • the opening 210 may be formed with one or more through holes 212 in which the inside and the outside of the first valve 200 communicates with each other so as to open a part of the side of the first valve 200. ) May be advantageously formed corresponding to the through-hole 110 formed in the pipe module 100 described above.
  • the closing part 220 may be formed in a form in which the side of the first valve 200 is not opened.
  • the inside and outside of the pipe module 100 communicate with each other, and when the closing portion 220 of the first valve 200 overlaps the through hole 110 of the pipe module 100, the pipe module ( The through hole 110 of 100 may be closed.
  • the stopper 120 of the pipe module 100 described above does not completely deviate from the portion in which the through hole 110 is formed in the inside of the pipe module 100, and at least a part of the stopper 120 of the pipe module 100. It may be provided adjacent to the through hole 110 inside the pipe module 100 so as to slide only in the overlapping range with the (110).
  • the stopper 120 is formed in a form in which the inner part of the pipe module 100 protrudes, but is formed in a shape recessed as much as the sliding range of the first valve 200 inside the pipe module 100.
  • the first valve 200 is not limited to the present embodiment, such as formed in a form corresponding to the recessed shape may be various.
  • the heat transfer medium injected into the geothermal well (H) is selectively introduced into the bottom of the geothermal well (H) and then recovered or recovered from the middle portion of the pipe module (100) in which the through hole (110) is formed. Can be.
  • the first valve 200 may include a flow resistance unit 230 for generating a resistance to the flow of the heat transfer medium to slide along the flow direction of the heat transfer medium flowing inside the geothermal well (H).
  • the flow resistance part 230 is formed in a shape in which an upper portion of the first valve 200 protrudes into the first valve 200, and the flow resistance part 230 is applied to the flow of the heat transfer medium. It may be advantageous to form a surface which may cause more resistance.
  • the flow resistance part 230 has an area capable of causing a resistance that can be slid along the flow direction of the heat transfer medium, and part of the flow resistance is opened without closing all of the upper surfaces of the first valve 200 so that the heat transfer medium flows. It can be formed to be.
  • the second valve 300 is provided inside the first valve 200 described above can slide up and down along the inner circumferential surface of the first valve 200.
  • the second valve 300 may be formed to be relatively smaller than the first valve 200, and the upper surface may be opened and the lower surface may be closed.
  • the closed lower surface of the second valve 300 may further include a pipe closing part 310 for closing the inside of the pipe module 100 at the lower portion of the through-hole 110 of the pipe module 100.
  • the pipe closing part 310 is formed in a plate shape having a predetermined area at the center of the lower surface of the valve module 500, and the pipe closing part 310 is formed within the pipe module 100. It may be formed larger than the inner diameter of the stopper 120 formed in the lower portion of the valve 200 and the second valve (300).
  • the second valve 300 is formed in a form in which the upper portion is extended to the outside, the expanded upper portion may be formed in a size corresponding to the inner peripheral surface of the first valve (200).
  • the second valve 300 may be positioned in the center of the first valve 200 and slide up and down.
  • At least one open hole 320 may be formed at a side of the second valve 300.
  • the heat transfer medium that transfers geothermal heat through the opening hole 320 may pass through the inside and outside of the second valve 300.
  • the stopper 120 formed on the lower side while the second valve 300 also slides downward. In contact with the pipe closing portion 310 may be in contact with the stopper 120.
  • the pipe closure part 310 Since the pipe closure part 310 is formed to be larger than the inner diameter of the stopper 120, the pipe closure part 310 blocks the flow path inside the stopper 120, so that the heat transfer medium is formed at the lower portion of the through hole 110. It may not flow inside the pipe module 100 and may flow through the through hole 110 of the pipe module 100.
  • the configuration of the pipe closing portion 310 is also not limited to the present embodiment, and if provided to close the inside of the pipe module 100 may be variously applied, such as the configuration of a general valve.
  • the geothermal well pipe according to the present invention has a depth-deformable geothermal well pipe between the geothermal well H and the pipe module 100 at the bottom of the through hole 110 when the through hole 110 of the pipe module 100 is opened. It may further include a blocking module for blocking.
  • Such a configuration can achieve the effect of improving the efficiency of the overall geothermal recovery system by closing the deep geothermal geothermal well (H) more clearly when the depth of geothermal heat recovery pipe is used to recover the geothermal heat according to the present invention. Can be.
  • FIG 3 is a view showing a state in which the core geothermal heat recovery using the depth-deformation geothermal well pipe according to the first embodiment of the present invention
  • Figure 4 uses a depth-deformation geothermal well pipe according to the first embodiment of the present invention It is a figure which shows the state which collect
  • the multi-temperature geothermal recovery method according to the present invention may include a deep geothermal heat injection step, deep geothermal heat recovery step, shallow geothermal heat injection step and shallow geothermal heat recovery step.
  • the deep geothermal heat injection step injects the heat transfer medium into the space between the geothermal well (H) and the deep geothermal well pipe according to the present invention, and injects the heat transfer medium to the bottom of the geothermal well (H). It may be a step.
  • the deep geothermal heat recovery step may be a step of recovering the heat transfer medium injected in the above-described deep geothermal heat injection step to the ground through the inside of the depth-deformation geothermal well pipe according to the present invention.
  • the first valve 200 and the second valve 300 remain in a sliding state upward from the inside of the pipe module 100, and the closing part 220 has a through hole ( The through hole 110 may be closed because it overlaps with the 110.
  • the heat transfer medium injected into the space between the geothermal well (H) and the pipe module 100 is injected to the lower end of the geothermal well (H), it can be heated by the deep geothermal heat inside the ground.
  • the heated heat transfer medium flows into the inside of the pipe module 100 and flows to the ground.
  • the heat transfer medium may pass through the first valve 200 and the second valve 300.
  • the heat transfer medium pushes up the bottom surface of the second valve 300 through the stopper 120 formed under the first valve 200 and the second valve 300, and flows into the inside of the first valve 200. And can flow upwards.
  • the heat transfer medium passes through the opening hole 320 of the second valve 300 and flows into the second valve 300 to exit the upper portion of the second valve 300, wherein the second valve 300
  • the flow resistance portion 230 formed on the protruding upper portion of the first valve 200 and the upper portion of the first valve 200 generates a resistance to the flow of the heat transfer medium. While being pushed out, the first valve 200 and the second valve 300 may slide upward.
  • the first valve 200 is in contact with the stopper 120 formed on the inside of the pipe module 100 in the upper portion of the first valve 200, further sliding may be limited.
  • the depth-deformation geothermal well pipe according to the present invention has the effect of naturally closing the through-hole 110 of the pipe module 100 by the flow of the heat transfer medium without any drive device, and recover the deep geothermal heat have.
  • the geothermal heat injection step of the heat transfer medium to the site where the geothermal well (H) and the through-hole 110 of the pipe module 100 is formed in the depth-deformation geothermal well pipe according to the present invention It may be a step of injecting.
  • the geothermal heat recovery step is the heat transfer medium injected in the above-described geothermal heat injection step flows to the outside of the pipe module 100 through the through-hole 110, geothermal well (H) and the depth of deformation according to the present invention It may be the step of returning to the ground through the space between the passion pipes.
  • the first valve 200 and the second valve 300 may be kept sliding down from the inside of the pipe module 100, and the through hole 110 may be opened. have.
  • the heat transfer medium injected downward through the inside of the pipe module 100 may be introduced into the first valve 200.
  • the flow resistance portion 230 formed on the upper portion of the first valve 200 is subjected to pressure by the flow of the heat transfer medium, as described above in the deep geothermal heat recovery step, so that the first valve 200 is slid downward
  • the first valve 200 may be in contact with the stopper 120 formed inside the pipe module 100.
  • the opening 210 of the first valve 200 overlaps with a portion where the through hole 110 is formed, and the through hole 110 may be opened.
  • the second valve 300 is also pressurized downward by the flow pressure of the heat transfer medium, and the pipe closing part 310 under the second valve 300 is connected to the pipe module 100 under the second valve 300.
  • the hole formed in the center of the stopper 120 may be closed by contacting the stopper 120 formed therein.
  • the heat transfer medium injected downward through the inside of the pipe module 100 can no longer flow down the through hole 110 along the inside of the pipe module 100, but passes through the through hole 110 to pass through the pipe module ( 100).
  • the heat transfer medium flowing to the outside of the pipe module 100 comes into contact with the inner surface of the geothermal well (H) at the shallow geothermal depth, and thus the heat transfer medium may be recovered by receiving the shallow geothermal heat inside the ground.
  • the heat transfer medium in the space between the geothermal well (H) and the pipe module 100 at the bottom where the through hole 110 is formed may not flow because no pressure is applied.
  • the isolation state is maintained by a separate blocking module, the core geothermal heat is transferred to the upper portion to prevent the natural geothermal heat recovery efficiency from dropping.
  • the depth-deformation geothermal well pipe naturally opens the through-hole 110 of the pipe module 100 by the flow of the heat transfer medium without a separate driving device, the deep geothermal side pipe module 100 By closing the inside there is an effect that can recover the heat of heaven and earth.
  • the method for recovering multiple temperature geothermal heat using the geothermal well pipe according to the above-described configuration can obtain the effect of selectively recovering the geothermal heat and deep geothermal heat using a single geothermal well.
  • FIG 5 is a view showing the configuration of the pipe module of the second-depth deformation geothermal well pipe according to the present invention
  • Figure 6 is a view showing the configuration of the valve module of the second embodiment of the depth-deformation geothermal well pipe according to the present invention.
  • the depth-deformation geothermal well pipe according to the present invention may include a pipe module 400 and a valve module 500.
  • Pipe module 400 is inserted into the geothermal well (H) to partition the internal space of the geothermal well (H), extending from the ground to the bottom of the geothermal well (H), the geothermal well (H) Compared with the inner surface of the geothermal crystal (H) is formed with a relatively small diameter compared to each other can be disposed.
  • the pipe module 400 may be advantageously spaced apart at predetermined intervals without contacting the inner bottom surface of the geothermal well (H).
  • the configuration of the pipe module 400 divides the space inside the geothermal well (H) into the outer and inner space of the pipe module 400, the heat transfer medium for recovering geothermal heat geothermal well (H) and the pipe module ( It is injected into the space between 400 and heated by geothermal heat, flows into the inside of the pipe module 400 from the bottom of the geothermal well (H) can be recovered to the ground through the pipe module 400.
  • the configuration of the pipe module 400 may be advantageously formed to have sufficient strength to withstand the pressure inside the ground and the pressure of the flowing heat transfer medium.
  • the pipe module 400 may be formed to include a heat insulating part for reducing the heat exchange efficiency between the inside and the outside of the pipe module 400.
  • the pipe module In the upper part of the geothermal well (H), the temperature of the heat transfer medium injected into the geothermal well (H) and the temperature of the heat transfer medium that is received by receiving geothermal heat from the lower portion of the geothermal well (H), the pipe module ( When heat exchange occurs between the inside and the outside of the 400, it is impossible to recover the geothermal heat completely, and thus the efficiency of using the geothermal heat may be lowered.
  • the heat insulating part may be formed by at least one heat insulating material along the surface of the pipe module 400, and is provided in the space between the outer tube and the inner tube of the double tube type pipe module 400 including the outer tube and the inner tube. It may be advantageous.
  • the heat insulating part is formed in a form filled with a foamable heat insulating material such as urethane foam, foam rubber, etc., various materials such as air, styrofoam, glass fiber is applied, and the like and materials may be varied without limitation.
  • a foamable heat insulating material such as urethane foam, foam rubber, etc.
  • various materials such as air, styrofoam, glass fiber is applied, and the like and materials may be varied without limitation.
  • the pipe module 400 may be formed with at least one through-hole 410 in which the inside and the outside communicate with each other.
  • the pipe module 400 is inserted to extend to the depth (B) to recover the deep geothermal heat of the geothermal well (H), the through-hole 410 can recover the natural geothermal heat inside the geothermal well (H) It may be advantageous to be formed at a depth A.
  • the pipe module 400 may further include a configuration of a stopper 420 for restricting sliding of the valve module 500 to be described later in the pipe module 400 to open and close the configuration of the through hole 410. have.
  • valve module 500 is configured to selectively open and close the through-hole 410 of the pipe module 400 described above, a configuration of various valves generally used may be applied.
  • valve module 500 may be formed to have an outer diameter corresponding to an inner diameter of a portion where the through hole 410 is formed in the pipe module 400 so as to communicate vertically.
  • valve module 500 is provided in the pipe module 400 described above, and can slide along the inner circumferential surface of the portion where the through hole 410 is formed.
  • the valve module 500 includes an opening part 510 in which a part of the side surface of the valve module 500 is open and a closing part 520 in which the side of the valve module 500 is not open. It may include.
  • the opening part 510 may be formed with one or more through holes 512 in which the inside and the outside of the valve module 500 communicate with each other to open a part of the side surface of the valve module 500.
  • the configuration may be advantageously formed corresponding to the through-hole 410 formed in the pipe module 400 described above.
  • the closing part 520 may be formed in a form in which the side surface of the valve module 500 is not opened.
  • valve module 500 slides and moves inside the pipe module 400, and the opening 510 in which the through hole 410 of the pipe module 400 and the through hole 512 of the valve module 500 are formed. ) Overlaps the inside and outside of the pipe module 400 and the closing portion 520 of the valve module 500 overlaps the through hole 410 of the pipe module 400.
  • the through hole 410 may be closed.
  • the stopper 420 of the pipe module 400 described above does not completely deviate from the portion where the through hole 410 is formed in the inside of the pipe module 400, and at least a part of the stopper 420 of the pipe module 400. It may be provided adjacent to the through-hole 410 inside the pipe module 400 so as to slide only in a range overlapping with the 410.
  • the stopper 420 is formed in a form in which the inner part of the pipe module 400 protrudes, but is formed in a shape recessed as much as the sliding range of the valve module 500 inside the pipe module 400.
  • the valve module 500 may be formed in a shape corresponding to the recessed shape, and the like.
  • the heat transfer medium injected into the geothermal well (H) is selectively introduced into the bottom of the geothermal well (H) and recovered or recovered from the middle portion of the pipe module (400) in which the through hole (410) is formed. Can be.
  • valve module 500 may include a flow resistance part 530 which generates a resistance to the flow of the heat transfer medium to slide along the flow direction of the heat transfer medium flowing inside the geothermal well (H).
  • the flow resistance portion 530 is formed in a form in which an upper portion of the valve module 500 protrudes into the valve module 500, and the flow resistance portion 530 is more resistant to the flow of the heat transfer medium. It may be advantageous to have a surface formed that can cause an increase.
  • the flow resistance part 530 has an area capable of causing a resistance that can be slid according to the flow direction of the heat transfer medium, and part of the flow resistance is opened without closing all the upper surfaces of the valve module 500 so that the heat transfer medium can flow. It can be formed to be.
  • valve module 500 when the valve module 500 opens the through hole 410 of the pipe module 400, the valve module 500 further includes a pipe closing part 540 that closes the inside of the pipe module 400 under the through hole 410. It may include.
  • the pipe closing part 540 is formed in a plate shape having a predetermined area at the center of the lower surface of the valve module 500, and the pipe closing part 540 is a valve module inside the pipe module 400. It may be formed larger than the inner diameter of the stopper 420 formed in the lower portion of the (500).
  • valve module 500 opens the through hole 410 while sliding down the pipe module 400, the valve module 500 comes into contact with the stopper 420 formed under the valve module 500.
  • the pipe closing part 540 may be in contact with the stopper 420.
  • the pipe closure part 540 Since the pipe closure part 540 is formed larger than the inner diameter of the stopper 420, the pipe closure part 540 blocks the flow path inside the stopper 420, so that the heat transfer medium is disposed below the through hole 410. It may not flow inside the pipe module 400 and may flow through the through hole 410 of the pipe module 400.
  • the configuration of the pipe closing part 540 is also not limited to this embodiment, and may be variously applied, such as a general valve configuration, provided to close the inside of the pipe module 400.
  • the geothermal well pipe according to the present invention has a depth-deformable geothermal well pipe between the geothermal well H and the pipe module 400 at the bottom of the through hole 410 when the through hole 410 of the pipe module 400 is opened. It may further include a blocking module for blocking.
  • Such a configuration can achieve the effect of improving the efficiency of the overall geothermal recovery system by closing the deep geothermal geothermal well (H) more clearly when the depth of geothermal heat recovery pipe is used to recover the geothermal heat according to the present invention. Can be.
  • FIG. 7 is a view illustrating a state in which core geothermal heat is recovered using a depth-deformed geothermal well pipe according to a second embodiment according to the present invention
  • FIG. 8 illustrates a depth of geothermal well pipe according to a second embodiment of the present invention. It is a figure which shows the state which collect
  • the multi-temperature geothermal recovery method according to the present invention may include a deep geothermal heat injection step, deep geothermal heat recovery step, shallow geothermal heat injection step and shallow geothermal heat recovery step.
  • the deep geothermal heat injection step injects the heat transfer medium into the space between the geothermal well (H) and the deep geothermal well pipe according to the present invention, and injects the heat transfer medium to the bottom of the geothermal well (H). It may be a step.
  • the deep geothermal heat recovery step may be a step of recovering the heat transfer medium injected in the above-described deep geothermal heat injection step to the ground through the inside of the depth-deformation geothermal well pipe according to the present invention.
  • the valve module 500 maintains a sliding state upward from the inside of the pipe module 400, and the closing part 520 overlaps the through hole 410 so that the through hole ( 410 may be in a closed state.
  • the heat transfer medium injected into the space between the geothermal well (H) and the pipe module 400 is injected to the lower end of the geothermal well (H), it can be heated by the deep geothermal heat inside the ground.
  • the heated heat transfer medium flows into the inside of the pipe module 400 and flows to the ground. In this process, the heat transfer medium may pass through the inside of the valve module 500.
  • the heat transfer medium passes through the inside of the valve module 500 and exits to the upper portion of the valve module 500.
  • the bottom surface of the flow resistance part 530 and the valve module 500 formed on the valve module 500 is provided.
  • the phosphorus pipe closing part 540 generates a resistance to the flow of the heat transfer medium, and the resistance of the flow resistance part 530 is pushed upward together with the flow of the heat transfer medium so that the valve module 500 slides upward.
  • valve module 500 is in contact with the stopper 420 formed on the inside of the pipe module 400 in the upper portion of the valve module 500, further sliding may be limited.
  • the depth-deformation geothermal well pipe according to the present invention has the effect of naturally closing the through-hole 410 of the pipe module 400 by the flow of the heat transfer medium without any drive device, and recover the deep geothermal heat have.
  • the geothermal heat injection step of the heat transfer medium to the site where the geothermal well (H) and the through-hole 410 of the pipe module 400 is formed in the depth-deformation geothermal well pipe according to the present invention It may be a step of injecting.
  • the geothermal heat recovery step is the heat transfer medium injected in the above-described geothermal heat injection step flows to the outside of the pipe module 400 through the through hole 410, geothermal well (H) and the depth of deformation according to the present invention It may be the step of returning to the ground through the space between the passion pipes.
  • the valve module 500 maintains the sliding state downward from the inside of the pipe module 400, and may open the through hole 410.
  • the heat transfer medium injected downward through the inside of the pipe module 400 may be introduced into the valve module 500.
  • valve module 500 is subjected to the pressure by the flow of the heat transfer medium as described above the core geothermal heat recovery step, and thus the valve module 500 Sliding downward may contact the stopper 420 formed in the pipe module 400 of the lower valve module 500.
  • the opening portion 510 of the valve module 500 overlaps a portion where the through hole 410 is formed, and the through hole 410 may be opened.
  • the pipe closing portion 540 of the lower portion of the valve module 500 contacts the stopper 420 formed inside the pipe module 400 under the valve module 500 to close the hole formed in the center of the stopper 420. May be in a state.
  • the heat transfer medium injected downward through the inside of the pipe module 400 can no longer flow down the through hole 410 along the inside of the pipe module 400, but passes through the through hole 410 to pass the pipe module ( 400).
  • the heat transfer medium flowing to the outside of the pipe module 400 is in contact with the inner surface of the geothermal well (H) at the geothermal geothermal depth, and thus the heat transfer medium may be recovered by receiving the geothermal geothermal heat inside the ground.
  • the heat transfer medium in the space between the geothermal well (H) and the pipe module 400 at the bottom where the through hole 410 is formed may not flow because no pressure is applied.
  • the isolation state is maintained by a separate blocking module, the core geothermal heat is transferred to the upper portion to prevent the natural geothermal heat recovery efficiency from dropping.
  • the depth-deformation geothermal well pipe according to the present invention naturally opens the through-hole 410 of the pipe module 400 by the flow of the heat transfer medium without any driving device, and the deep geothermal pipe module 400 By closing the inside there is an effect that can recover the heat of heaven and earth.
  • the method for recovering multiple temperature geothermal heat using the geothermal well pipe according to the above-described configuration can obtain the effect of selectively recovering the geothermal heat and deep geothermal heat using a single geothermal well.

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Abstract

본 발명은 지열정의 내부에 삽입하여 상기 지열정을 따라 열전달매체가 유동하도록 형성되는 파이프에 관한 것으로 지상으로부터 상기 지열정의 하부까지 연장되고, 상기 지열정에 비하여 상대적으로 작은 직경으로 형성되어, 상기 지열정의 내측면과 이격되어 배치되며, 일측에 내부와 외부가 연통되는 적어도 하나 이상의 관통홀이 형성되는 파이프모듈 및 상기 파이프모듈의 상기 관통홀을 선택적으로 개폐하는 밸브모듈을 포함한다.

Description

심도가변형 지열정 파이프 및 이를 이용한 다중온도지열 회수방법
본 발명은 지열정 파이프 및 이를 이용한 다중온도지열 회수방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단일의 지열정 내부에서 심도에 따라 천부지열 및 심부지열을 선택적으로 회수할 수 있는 심도가변형 지열정 파이프 및 이를 이용한 다중온도지열 회수방법에 관한 것이다.
지반의 내부에 보유되어 있는 열인 지열은 지구 내부 맨틀의 대류 또는 지각 속의 방사성 물질의 붕괴 또는 화산지역의 마그마 등에 의한 열을 그 열원으로 한다.
이러한 지열을 에너지원으로 이용하기 위하여 전 세계 약 80개국 이상에서 지열에너지를 활용하고 있으며, 지열활용을 기술별로 분류하면 다음과 같다.
첫째, 심도 30~200m 내외를 천공하고 히트펌를 사용하여 냉난방하는 기술인 소구경의 수직밀폐형 천부지열 기술이 있고, 둘째, 소구경 300~500 m 가령을 시추하고 지하의 지하수를 직접 순환하고 히트펌프를 이용하는 관정형 천부지열 기술, 셋째 하산지대에서 사용하는 방식으로써 소구경 1000m이상을 시추하고 지하에서 200℃이상의 고온수를 직접 지상으로 끌어 올려 지열 발전하는 기술, 넷째 심도 500m~5,000m의 장심도 대구경을 시추하여 지열순환매체를 순환시키는 방식을 통해 열만 지상으로 끌어 올리고 히트펌프 없이 지열직접 난방 및 발전하는 기술인 심부지열 기술로 크게 분류할 수 있다.
본 발명은 마지막 네 번째 언급한 기술에 해당되는 것으로써 지열정을 시추하고, 지열정의 내부에 파이프 또는 지중열교환기를 삽입하여 지열정을 따라 열전달매체가 유동하여 지하 고온의 열을 지상으로 열손실 없이 생산이 가능케 하는 장심도/고효율의 대구경 심부지열 지중열교환기 제조에 관한 기술이다.
특히, 전 세계 지열산업은 기존의 천부지열에서 고효율 형태인 심부지열 형태로 산업 패러다임이 전환되고 있어 본 발명에서 제안하는 대구경/심부지열 기술은 전세계적으로 최근 많은 관심을 끌고 있는 실정이다.
또한, 본 발명은 우리나라와 같은 비화산지대이면서, 암반이 단단한 화강암 지대에 매우 적합한 기술로써 향후 개발 성공시 국내 지열산업의 가속화와 새로운 지열에너지 사업 창출이 가능한 기술이라 하겠다.
즉, 지열정에 하나 이상의 파이프를 삽입하여 지열정 내부의 공간을 구획하고, 구획된 공간의 일부를 통하여 열전달매체가 주입정 내부로 주입되어 지열을 공급받고, 다른 구획된 공간을 통하여 지상으로 회수되어 열 에너지를 이용하는 구성이다.
본 기술에서 제안하는 장심도 지중열교환기 구동 특성을 살펴보게 되면, 지열정 상부에서는 생산온도와 주입온도 간의 온도차이가 크기 때문에 상부에서는 생산정 및 주입정이 상호간의 큰 온도차이에 의하여 열전달이 크게 일어나기 때문에 생산정의 온도가 하강하여 고온수 생산 능력이 감소할 수 있다.
즉, 지열정에 하나 이상의 파이프를 삽입하여 지열정 내부의 공간을 구획하고, 구획된 공간의 일부를 통하여 열전달매체가 주입정 내부로 주입되어 지열을 공급받고, 다른 구획된 공간을 통하여 지상으로 회수되어 열 에너지를 이용하는 구성이다.
지열은 회수 깊이에 따라 천부지열 및 심부지열로 나뉘는데, 그 중 천부지열은 지표로부터 50~300미터 깊이까지의 열로 계절에 상관없이 약 12도에서 25도로 상대적으로 낮은 온도의 열이 일정하게 유지되며, 심부지열은 300미터 이상의 깊이에서 약 40도에서 150도 정도의 상대적으로 높은 온도의 열을 회수할 수 있다.
이러한 천부지열 및 심부지열을 이용하기 위해서는 서로 다른 깊이로 형성된 별개의 지열정에 각각의 열매체 순환시스템을 설치하여 서로 다른 온도의 지열을 회수하여 이용하므로, 복수개의 시스템이 각각 설치되어야 한다.
이러한 구조는 지열회수 시스템의 제조 및 운용이 각각 필요하므로, 그에 따른 수고 및 비용이 크게 증가한다는 문제점이 있다.
또한, 천부지열 및 심부지열을 각각 이용하는 경우, 회수시스템 중 일부는 가동을 안하고 있게 되므로, 전체적인 순환시스템의 효율도 낮아지는 문제점이 있다.
따라서, 지열 회수 순환시스템의 경제성이 낮아지는 문제점이 있다.
본 발명의 기술적 과제는, 배경기술에서 언급한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단일의 지열정 내부에서 심도에 따라 천부지열 및 심부지열을 선택적으로 회수할 수 있는 심도가변형 지열정 파이프 및 이를 이용한 다중온도지열 회수방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
기술적 과제를 해결하기 위해 안출된 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프는 지열정의 내부에 삽입하여 상기 지열정을 따라 열전달매체가 유동하도록 형성되는 파이프에 관한 것으로, 지상으로부터 상기 지열정의 하부까지 연장되고, 상기 지열정에 비하여 상대적으로 작은 직경으로 형성되어, 상기 지열정의 내측면과 이격되어 배치되며, 일측에 내부와 외부가 연통되는 적어도 하나 이상의 관통홀이 형성되는 파이프모듈 및 상기 파이프모듈의 상기 관통홀을 선택적으로 개폐하는 밸브모듈을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 밸브모듈은 상기 파이프모듈에서 상기 관통홀이 형성되는 부위의 내경과 대응되는 외경을 가지며 상하로 연통되도록 형성되고, 상기 관통홀이 형성되는 부위의 상기 파이프모듈 내주면을 따라 슬라이딩하도록 구비되며, 상기 밸브모듈의 측면 일부가 개방된 형태의 개방부 및 상기 밸브모듈의 측면이 개방되지 않은 형태의 폐쇄부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 밸브모듈은 상기 지열정의 내부에서 유동하는 상기 열전달매체의 유동방향에 따라 슬라이딩하도록 상기 열전달매체의 유동에 저항을 발생시키는 유동저항부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 파이프모듈은 상기 파이프모듈 내부의 상기 관통홀에 인접하여 상기 밸브모듈의 슬라이딩을 제한하는 스톱퍼가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 밸브모듈은 상기 관통홀을 개방하는 경우, 상기 관통홀의 하부에서 상기 파이프모듈 내부를 폐쇄하는 파이프폐쇄부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 파이프모듈은 상기 파이프모듈 내부의 상기 관통홀에 인접하여 상기 밸브모듈의 슬라이딩을 제한하는 스톱퍼가 형성되고, 상기 파이프폐쇄부는 상기 스톱퍼의 내경보다 크게 형성되어, 상기 밸브모듈이 상기 스톱퍼와 접촉하며 상기 파이프모듈의 내부가 폐쇄되는 지열정 파이프.
한편, 상기 관통홀이 개방되는 경우, 상기 관통홀의 하부에서 상기 지열정 및 상기 파이프모듈의 사이를 차단하는 차단모듈을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프를 이용한 다중온도지열 회수방법은 상기 지열정 및 상기 지열정 파이프 사이의 공간에 상기 열전달매체를 주입하여, 상기 지열정의 하부까지 열전달매체를 주입하는 심부지열 주입단계, 상기 심부지열 주입단계에서 주입된 상기 열전달매체를 상기 지열정 파이프의 내부를 통해 지상으로 회수하는 심부지열 회수단계, 상기 지열정 파이프의 내부에 상기 열전달매체를 주입하여, 상기 지열정 파이프의 상기 관통홀이 형성된 부위까지 주입하는 천부지열 주입단계 및 상기 천부지열 주입단계에서 주입된 상기 열전달매체를 상기 지열정 및 상기 지열정 파이프 사이의 공간을 통해 지상으로 회수하는 천부지열 회수단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프 및 이를 이용한 다중온도지열 회수방법에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 단일의 지열정을 이용하여 천부지열 및 심부지열을 선택적으로 회수하여 이용할 수 있다.
둘째, 지열회수 순환시스템의 시공 및 운용에 소요되는 수고 및 비용을 절감하여 경제성을 향상시킬 수 있다.
이러한 본 발명에 의한 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프 제1 실시예의 파이프모듈 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프 제1 실시예의 밸브 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프 제1 실시예를 이용하여 심부지열을 회수하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프 제1 실시예를 이용하여 천부지열을 회수하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프 제2 실시예의 파이프모듈 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프 제2 실시예의 밸브모듈 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프 제2 실시예를 이용하여 심부지열을 회수하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프 제2 실시예를 이용하여 천부지열을 회수하는 상태를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
아울러, 본 발명을 설명하는데 있어서, 전방/후방 또는 상측/하측과 같이 방향을 지시하는 용어들은 당업자가 본 발명을 명확하게 이해할 수 있도록 기재된 것들로서, 상대적인 방향을 지시하는 것이므로, 이로 인해 권리범위가 제한되지는 않는다고 할 것이다.
<지열정 파이프 제1 실시예의 구성>
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프 제1 실시예의 구성에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
여기서, 도 1은 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프 제1 실시예의 파이프모듈 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프 제1 실시예의 밸브 구성을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프는 파이프모듈(100), 제1 밸브(200) 및 제2 밸브(300)를 포함할 수 있다.
파이프모듈(100)은 지열정(H)의 내부로 삽입되어 지열정(H)의 내부공간을 구획하기 위한 구성으로, 지상에서 지열정(H)의 하부까지 연장되고, 지열정(H)에 비하여 상대적으로 작은 직경으로 형성되어 지열정(H) 내측면과 서로 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 파이프모듈(100)은 지열정(H)의 내부 하면에 접촉하지 않고 소정의 간격으로 이격되어 배치되는 것이 유리할 수 있다.
즉, 파이프모듈(100)의 구성은 지열정(H) 내부의 공간을 파이프모듈(100)의 외부 및 내부 공간으로 구획하여, 지열을 회수하기 위한 열전달매체는 지열정(H) 및 파이프모듈(100) 사이의 공간으로 주입되어 지열에 의해 가열되고, 지열정(H)의 하부에서 파이프모듈(100)의 내부로 유입되어 파이프모듈(100)을 통하여 지상으로 회수될 수 있다.
이러한 파이프모듈(100)의 구성은 지반 내부의 압력 및 유동하는 열전달매체의 압력을 견딜 수 있는 충분한 강도로 형성되는 것이 유리할 수 있다.
그리고, 파이프모듈(100)은 파이프모듈(100)의 내부 및 외부간의 열교환 효율을 낮추기 위한 단열부를 포함하여 형성될 수 있다.
지열정(H)의 상부에서, 지열정(H)으로 주입되는 열전달매체의 온도와 지열정(H)의 하부에서 지열을 전달받아 회수되는 열전달매체의 온도가 크게 차이가 나기 때문에, 파이프모듈(100)의 내부 및 외부간에 열교환이 일어나면 지열을 온전히 회수하지 못하게 되고, 따라서 지열 이용의 효율이 낮아질 수 있다.
따라서, 단열부는 적어도 하나 이상의 단열소재가 파이프모듈(100)의 면을 따라 구비되어 형성될 수 있으며, 외관 및 내관을 포함하는 이중관 형태의 파이프모듈(100)의 외관 및 내관 사이의 공간에 구비되는 것이 유리할 수 있다.
이러한 단열부는 발포 우레탄, 발포 고무 등과 같은 발포성 단열소재가 충전된 형태로 구성되어 있으나, 공기, 스티로폼, 유리섬유 등의 다양한 단열소재가 적용되는 등 그 소재 및 구성은 제한되지 않고 다양할 수 있다.
또한, 파이프모듈(100)의 상부 일측에는 지열정(H)의 내부에서 파이프모듈(100)의 내외부를 따라 열전달매체가 순환하는 동력을 제공하는 펌프가 구비될 수 있다.
한편, 파이프모듈(100)은 일측에 내부와 외부가 연통되는 적어도 하나 이상의 관통홀(110)이 형성될 수 있다.
이때, 파이프모듈(100)은 지열정(H)의 심부지열을 회수할 수 있는 깊이(B)까지 연장되어 삽입되고, 관통홀(110)은 지열정(H) 내부의 천부지열을 회수할 수 있는 깊이(A)에 형성되는 것이 유리할 수 있다.
또한, 파이프모듈(100)은 후술하는 밸브모듈(500)이 관통홀(110)의 구성을 개폐하기 위하여 파이프모듈(100) 내부에서 슬라이딩하는 것을 제한하기 위한 스톱퍼(120)의 구성이 더 포함될 수도 있다.
이러한 스톱퍼(120)의 구성에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
한편, 제1 밸브(200)는 전술한 파이프모듈(100)의 관통홀(110)을 선택적으로 개폐하는 구성으로, 일반적으로 사용되는 다양한 밸브의 구성이 적용될 수 있다.
본 실시예에서 제1 밸브(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 파이프모듈(100)에서 관통홀(110)이 형성되는 부위의 내경과 대응되는 외경을 가지며 상하로 연통되도록 형성될 수 있다.
이러한 제1 밸브(200)의 구성은 전술한 파이프모듈(100)의 내부에 구비되며, 관통홀(110)이 형성되는 부위의 내주면을 따라 슬라이딩할 수 있다.
또한, 본 실시예에서 제1 밸브(200)은 제1 밸브(200)의 측면 일부가 개방된 형태의 개방부(210) 및 제1 밸브(200)의 측면이 개방되지 않은 형태의 폐쇄부(220)를 포함할 수 있다.
개방부(210)에는 제1 밸브(200)의 측면 일부가 개방되기 위하여 제1 밸브(200)의 내부 및 외부가 연통되는 하나 이상의 관통홀(212)이 형성될 수 있으며, 이러한 관통홀(212)의 구성은 전술한 파이프모듈(100)에 형성된 관통홀(110)과 대응되어 형성되는 것이 유리할 수 있다.
또한, 폐쇄부(220)는 제1 밸브(200)의 측면이 개방되지 않은 형태로 형성될 수 있다.
즉, 제1 밸브(200)이 파이프모듈(100)의 내부에서 슬라이딩하며 이동하다가, 파이프모듈(100)의 관통홀(110) 및 제1 밸브(200)의 관통홀(212)이 형성된 개방부(210)가 겹쳐지면 파이프모듈(100)의 내부 및 외부가 서로 연통되고, 제1 밸브(200)의 폐쇄부(220)가 파이프모듈(100)의 관통홀(110)과 겹쳐지면 파이프모듈(100)의 관통홀(110)은 폐쇄될 수 있다.
이때, 전술한 파이프모듈(100)의 스톱퍼(120)는 제1 밸브(200)의 구성이 파이프모듈(100)의 내부에서 관통홀(110)이 형성된 부분을 완전히 벗어나지 않고, 적어도 일부는 관통홀(110)과 겹쳐지는 범위안에서만 슬라이딩하도록 파이프모듈(100) 내측의 관통홀(110)에 인접하여 구비될 수 있다.
본 실시예에서 스톱퍼(120)는 파이프모듈(100)의 내측 일부가 돌출된 형태로 형성되어 있으나, 파이프모듈(100)의 내측에서 제1 밸브(200)이 슬라이딩 하는 범위만큼 함몰된 형태로 구성되고, 제1 밸브(200)은 함몰된 형태와 대응되는 형태로 형성되는 등 본 실시예에 제한되지 않고 다양할 수 있다.
이러한 구성을 통해 지열정(H)의 내부로 주입되는 열전달매체는 선택적으로 지열정(H)의 하부까지 유입되었다가 회수되거나, 관통홀(110)이 형성된 파이프모듈(100)의 중간부분에서 회수될 수 있다.
또한, 제1 밸브(200)은 지열정(H)의 내부에서 유동하는 열전달매체의 유동방향을 따라 슬라이딩하도록 열전달매체의 유동에 저항을 발생시키는 유동저항부(230)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 유동저항부(230)는 제1 밸브(200)의 상부가 제1 밸브(200)의 내측으로 돌출된 형태로 형성되어 있으며, 이러한 유동저항부(230)는 열전달매체의 유동에 보다 저항을 일으킬 수 있는 면이 형성되는 것이 유리할 수 있다.
유동저항부(230)는 열전달매체의 유동 방향에 따라 슬라이딩 될 수 있는 정도의 저항을 일으킬 수 있는 면적을 가지며, 제1 밸브(200)의 상면을 모두 폐쇄하지 않고 일부는 개방되어 열전달매체가 유동할 수 있도록 형성될 수 있다.
이러한 유동저항부(230)에 의하여 제1 밸브(200)의 슬라이딩 작용이 일어나는 것에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
한편, 제2 밸브(300)는 전술한 제1 밸브(200)의 내부에 구비되어 제1 밸브(200)의 내주면을 따라 상하로 슬라이딩 할 수 있다.
본 실시예에서 제2 밸브(300)는 제1 밸브(200)에 비해 상대적으로 작게 형성되고, 상면은 오픈되고 하면은 폐쇄된 형태로 형성될 수 있다.
이때, 제2 밸브(300)의 폐쇄된 하면은 파이프모듈(100) 관통홀(110)의 하부에서 파이프모듈(100)의 내부를 폐쇄하는 파이프폐쇄부(310)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서 파이프폐쇄부(310)는 밸브모듈(500)의 하면 중앙부위에 소정의 면적을 가지는 플레이트 형태로 형성되며, 이러한 파이프폐쇄부(310)는 파이프모듈(100)의 내부에서 제1 밸브(200) 및 제2 밸브(300)의 하부에 형성된 스톱퍼(120)의 내경보다 크게 형성될 수 있다.
또한, 제2 밸브(300)는 상부가 외측으로 확장되는 형태로 형성되며, 확장된 상부는 제1 밸브(200)의 내주면과 대응되는 크기로 형성될 수 있다.
이러한 구성을 통해 제2 밸브(300)는 제1 밸브(200)의 내부에서 중앙에 위치하며 상하로 슬라이딩 할 수 있다.
그리고, 제2 밸브(300)는 측면에 적어도 하나 이상의 개방홀(320)이 형성될 수 있다.
이러한 개방홀(320)을 통해 지열을 전달하는 열전달매체가 제2 밸브(300)의 내부 및 외부를 통과할 수 있다.
전술한 구성을 통해, 제1 밸브(200)가 파이프모듈(100)의 하부로 슬라이딩하면서 관통홀(110)을 개방하면, 제2 밸브(300)도 하부로 슬라이딩하면서 하부에 형성된 스톱퍼(120)와 접촉하게 되고, 이때 파이프폐쇄부(310)는 스톱퍼(120)와 접촉할 수 있다.
파이프폐쇄부(310)가 스톱퍼(120)의 내경보다 크게 형성되어 있기 때문에, 파이프폐쇄부(310)는 스톱퍼(120) 안쪽의 유로를 차단하게되며, 따라서 열전달매체가 관통홀(110) 하부의 파이프모듈(100) 내부를 유동하지 못하고, 파이프모듈(100)의 관통홀(110)을 통해 유동할 수 있다.
이러한 파이프폐쇄부(310)의 구성 역시 본 실시예에 제한되지 않고, 파이프모듈(100)의 내부를 폐쇄하도록 마련된다면 일반적인 밸브의 구성 등 다양하게 적용될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프는 파이프모듈(100)의 관통홀(110)이 개방되는 경우, 관통홀(110)의 하부에서 지열정(H) 및 파이프모듈(100)의 사이를 차단하는 차단모듈을 더 포함할 수 있다.
이러한 구성은 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프를 이용하여 천부지열을 회수할 때, 보다 명확하게 심부지열측 지열정(H)을 폐쇄하여 전체적인 지열회수 시스템의 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
<지열정 파이프 제1 실시예를 이용한 다중온도지열 회수방법 작용 및 효과>
이어서, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프 제1 실시예를 이용한 다중온도지열 회수방법의 작용 및 효과에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
여기서, 도 3은 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프 제1 실시예를 이용하여 심부지열을 회수하는 상태를 나타내는 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프 제1 실시예를 이용하여 천부지열을 회수하는 상태를 나타내는 도면이다.
먼저, 본 발명에 따른 다중온도지열 회수방법은 심부지열 주입단계, 심부지열 회수단계, 천부지열 주입단계 및 천부지열 회수단계를 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 심부지열 주입단계는 지열정(H) 및 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프 사이의 공간에 열전달매체를 주입하여, 지열정(H)의 하부까지 열전달매체를 주입하는 단계일 수 있다.
또한, 심부지열 회수단계는 전술한 심부지열 주입단계에서 주입된 열전달매체를 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프의 내부를 통하여 지상으로 회수하는 단계일 수 있다.
심부지열 주입단계 및 심부지열 회수단계에서는 제1 밸브(200) 및 제2 밸브(300)가 파이프모듈(100)의 내부에서 상부로 슬라이딩 된 상태를 유지하며, 폐쇄부(220)가 관통홀(110)과 겹쳐져 있어 관통홀(110)이 폐쇄된 상태일 수 있다.
따라서, 지열정(H) 및 파이프모듈(100) 사이의 공간으로 주입되는 열전달매체는 지열정(H)의 하단부까지 주입되며, 지반 내부의 심부지열에 의해 가열될 수 있다.
가열된 열전달매체는 파이프모듈(100)의 내부로 유입되어 지상으로 유동하는데, 이 과정에서 열전달매체는 제1 밸브(200) 및 제2 밸브(300)를 통과할 수 있다.
먼저, 열전달매체는 제1 밸브(200) 및 제2 밸브(300)의 하부에 형성된 스톱퍼(120)를 지나 제2 밸브(300)의 하면을 밀어올리고, 제1 밸브(200)의 내부로 유입되며 상부로 유동할 수 있다.
이어서, 제2 밸브(300)가 상부로 슬라이딩되는 과정에서, 제2 밸브의 상면이 제1 밸브(200)의 유동저항부와 맞닿아 제1 밸브(200)도 함께 상부로 슬라이딩할 수 있다.
또한, 열전달매체가 제2 밸브(300)의 개방홀(320)을 통과하여 제2 밸브(300)의 내부로 유입되어 제2 밸브(300)의 상부로 빠져나오는데, 이때 제2 밸브(300)의 돌출된 상부 및 제1 밸브(200)의 상부에 형성된 유동저항부(230)는 열전달매체의 유동에 저항을 발생시키고, 이러한 저항에 의해 유동저항부(230)가 열전달매체의 유동과 함께 위로 밀려나면서 제1 밸브(200) 및 제2 밸브(300)가 상부로 슬라이딩 될 수도 있다.
여기서, 제1 밸브(200)는 제1 밸브(200)의 상부에서 파이프모듈(100)의 내측에 형성된 스톱퍼(120)와 접촉하여 더 이상의 슬라이딩은 제한될 수 있다.
이러한 구성을 통해, 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프는 별다른 구동장치 없이 열전달매체의 유동에 의해 자연스럽게 파이프모듈(100)의 관통홀(110)을 폐쇄하고, 심부지열을 회수할 수 있는 효과가 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 천부지열 주입단계는 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프의 내부에 지열정(H) 및 파이프모듈(100)의 관통홀(110)이 형성된 부위까지 열전달매체를 주입하는 단계일 수 있다.
또한, 천부지열 회수단계는 전술한 천부지열 주입단계에서 주입된 열전달매체가 관통홀(110)을 통해 파이프모듈(100)의 외부로 유동하여, 지열정(H) 및 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프 사이의 공간을 통해 지상으로 회수되는 단계일 수 있다.
천부지열 주입단계 및 천부지열 회수단계는 제1 밸브(200) 및 제2 밸브(300)가 파이프모듈(100)의 내부에서 하부로 슬라이딩 된 상태를 유지하며, 관통홀(110)을 개방할 수 있다.
파이프모듈(100)의 내부를 통해 하부로 주입된 열전달매체는 제1 밸브(200)의 내부로 유입될 수 있다.
이때, 제1 밸브(200)의 상부에 형성된 유동저항부(230)는 전술한 심부지열 회수단계와 같이 열전달매체의 유동에 의해 압력을 받게되고, 따라서 제1 밸브(200)는 하부로 슬라이딩하여 제1 밸브(200) 하부의 파이프모듈(100) 내부에 형성된 스톱퍼(120)와 접촉할 수 있다.
이때, 제1 밸브(200)가 하부로 슬라이딩하는 과정에서 제1 밸브의 유동저항부(230)가 제2 밸브(300)와 맞닿아 제2 밸브(300)가 제1 밸브(200)와 함께 하부로 슬라이딩 할 수 있다.
그리고, 제1 밸브(200)가 하부로 슬라이딩하면서 제1 밸브(200)의 개방부(210)가 관통홀(110)이 형성된 부위와 겹쳐지며 관통홀(110)이 개방될 수 있다.
또한, 열전달매체의 유동 압력에 의해 제2 밸브(300) 역시 하부로 압력을 받고, 제2 밸브(300) 하부의 파이프폐쇄부(310)가 제2 밸브(300) 하부의 파이프모듈(100) 내부에 형성된 스톱퍼(120)와 접촉하여 스톱퍼(120) 중앙에 형성된 홀을 폐쇄한 상태일 수 있다.
따라서, 파이프모듈(100)의 내부를 통해 하부로 주입된 열전달매체는 파이프모듈(100)의 내부를 따라 관통홀(110) 하부로 더이상 유동하지 못하고, 관통홀(110)을 통과하여 파이프모듈(100)의 외부로 유동할 수 있다.
파이프모듈(100)의 외부로 유동한 열전달매체는 천부지열 심도에서 지열정(H)의 내측면과 접촉하게 되고, 따라서 열전달매체는 지반 내부의 천부지열을 공급받아 상부로 회수될 수 있다.
전술한 과정에서 관통홀(110)이 형성된 하부에서 지열정(H) 및 파이프모듈(100) 사이의 공간에 있는 열전달매체는 별다른 압력이 가해지지 않기 때문에 유동하지 않을 수 있다.
다만, 별도의 차단모듈에 의해 격리상태를 유지하면 심부지열이 상부로 전달되어 천부지열 회수 효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
이러한 구성을 통해, 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프는 별다른 구동장치 없이 열전달매체의 유동에 의해 자연스럽게 파이프모듈(100)의 관통홀(110)을 개방하고, 심부지열 측 파이프모듈(100)의 내부를 폐쇄하여 천부지열을 회수할 수 있는 효과가 있다.
전술한 구성에 의한 지열정 파이프를 이용하여 다중온도지열을 회수하는 방법은 단일의 지열정을 이용하여 천부지열 및 심부지열을 선택적으로 회수하여 이용할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
따라서, 지열회수 순환시스템의 시공 및 운용에 소요되는 수고 및 비용을 절감하여 지열정 지열회수 시스템의 경제성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
<지열정 파이프 제2 실시예의 구성>
먼저, 도 5 및 도 6를 참조하여, 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프 제2 실시예의 구성에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
여기서, 도 5는 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프 제2 실시예의 파이프모듈 구성을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프 제2 실시예의 밸브모듈 구성을 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프는 파이프모듈(400) 및 밸브모듈(500)을 포함할 수 있다.
파이프모듈(400)은 지열정(H)의 내부로 삽입되어 지열정(H)의 내부공간을 구획하기 위한 구성으로, 지상에서 지열정(H)의 하부까지 연장되고, 지열정(H)에 비하여 상대적으로 작은 직경으로 형성되어 지열정(H) 내측면과 서로 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 파이프모듈(400)은 지열정(H)의 내부 하면에 접촉하지 않고 소정의 간격으로 이격되어 배치되는 것이 유리할 수 있다.
즉, 파이프모듈(400)의 구성은 지열정(H) 내부의 공간을 파이프모듈(400)의 외부 및 내부 공간으로 구획하여, 지열을 회수하기 위한 열전달매체는 지열정(H) 및 파이프모듈(400) 사이의 공간으로 주입되어 지열에 의해 가열되고, 지열정(H)의 하부에서 파이프모듈(400)의 내부로 유입되어 파이프모듈(400)을 통하여 지상으로 회수될 수 있다.
이러한 파이프모듈(400)의 구성은 지반 내부의 압력 및 유동하는 열전달매체의 압력을 견딜 수 있는 충분한 강도로 형성되는 것이 유리할 수 있다.
그리고, 파이프모듈(400)은 파이프모듈(400)의 내부 및 외부간의 열교환 효율을 낮추기 위한 단열부를 포함하여 형성될 수 있다.
지열정(H)의 상부에서, 지열정(H)으로 주입되는 열전달매체의 온도와 지열정(H)의 하부에서 지열을 전달받아 회수되는 열전달매체의 온도가 크게 차이가 나기 때문에, 파이프모듈(400)의 내부 및 외부간에 열교환이 일어나면 지열을 온전히 회수하지 못하게 되고, 따라서 지열 이용의 효율이 낮아질 수 있다.
따라서, 단열부는 적어도 하나 이상의 단열소재가 파이프모듈(400)의 면을 따라 구비되어 형성될 수 있으며, 외관 및 내관을 포함하는 이중관 형태의 파이프모듈(400)의 외관 및 내관 사이의 공간에 구비되는 것이 유리할 수 있다.
이러한 단열부는 발포 우레탄, 발포 고무 등과 같은 발포성 단열소재가 충전된 형태로 구성되어 있으나, 공기, 스티로폼, 유리섬유 등의 다양한 단열소재가 적용되는 등 그 소재 및 구성은 제한되지 않고 다양할 수 있다.
또한, 파이프모듈(400)은 일측에 내부와 외부가 연통되는 적어도 하나 이상의 관통홀(410)이 형성될 수 있다.
이때, 파이프모듈(400)은 지열정(H)의 심부지열을 회수할 수 있는 깊이(B)까지 연장되어 삽입되고, 관통홀(410)은 지열정(H) 내부의 천부지열을 회수할 수 있는 깊이(A)에 형성되는 것이 유리할 수 있다.
또한, 파이프모듈(400)은 후술하는 밸브모듈(500)이 관통홀(410)의 구성을 개폐하기 위하여 파이프모듈(400) 내부에서 슬라이딩하는 것을 제한하기 위한 스톱퍼(420)의 구성이 더 포함될 수도 있다.
이러한 스톱퍼(420)의 구성에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
한편, 밸브모듈(500)은 전술한 파이프모듈(400)의 관통홀(410)을 선택적으로 개폐하는 구성으로, 일반적으로 사용되는 다양한 밸브의 구성이 적용될 수 있다.
본 실시예에서 밸브모듈(500)은 도 6에 도시된 바와 같이, 파이프모듈(400)에서 관통홀(410)이 형성되는 부위의 내경과 대응되는 외경을 가지며 상하로 연통되도록 형성될 수 있다.
이러한 밸브모듈(500)의 구성은 전술한 파이프모듈(400)의 내부에 구비되며, 관통홀(410)이 형성되는 부위의 내주면을 따라 슬라이딩할 수 있다.
또한, 본 실시예에서 밸브모듈(500)은 밸브모듈(500)의 측면 일부가 개방된 형태의 개방부(510) 및 밸브모듈(500)의 측면이 개방되지 않은 형태의 폐쇄부(520)를 포함할 수 있다.
개방부(510)에는 밸브모듈(500)의 측면 일부가 개방되기 위하여 밸브모듈(500)의 내부 및 외부가 연통되는 하나 이상의 관통홀(512)이 형성될 수 있으며, 이러한 관통홀(512)의 구성은 전술한 파이프모듈(400)에 형성된 관통홀(410)과 대응되어 형성되는 것이 유리할 수 있다.
또한, 폐쇄부(520)는 밸브모듈(500)의 측면이 개방되지 않은 형태로 형성될 수 있다.
즉, 밸브모듈(500)이 파이프모듈(400)의 내부에서 슬라이딩하며 이동하다가, 파이프모듈(400)의 관통홀(410) 및 밸브모듈(500)의 관통홀(512)이 형성된 개방부(510)가 겹쳐지면 파이프모듈(400)의 내부 및 외부가 서로 연통되고, 밸브모듈(500)의 폐쇄부(520)가 파이프모듈(400)의 관통홀(410)과 겹쳐지면 파이프모듈(400)의 관통홀(410)은 폐쇄될 수 있다.
이때, 전술한 파이프모듈(400)의 스톱퍼(420)는 밸브모듈(500)의 구성이 파이프모듈(400)의 내부에서 관통홀(410)이 형성된 부분을 완전히 벗어나지 않고, 적어도 일부는 관통홀(410)과 겹쳐지는 범위안에서만 슬라이딩하도록 파이프모듈(400) 내측의 관통홀(410)에 인접하여 구비될 수 있다.
본 실시예에서 스톱퍼(420)는 파이프모듈(400)의 내측 일부가 돌출된 형태로 형성되어 있으나, 파이프모듈(400)의 내측에서 밸브모듈(500)이 슬라이딩 하는 범위만큼 함몰된 형태로 구성되고, 밸브모듈(500)은 함몰된 형태와 대응되는 형태로 형성되는 등 본 실시예에 제한되지 않고 다양할 수 있다.
이러한 구성을 통해 지열정(H)의 내부로 주입되는 열전달매체는 선택적으로 지열정(H)의 하부까지 유입되었다가 회수되거나, 관통홀(410)이 형성된 파이프모듈(400)의 중간부분에서 회수될 수 있다.
또한, 밸브모듈(500)은 지열정(H)의 내부에서 유동하는 열전달매체의 유동방향을 따라 슬라이딩하도록 열전달매체의 유동에 저항을 발생시키는 유동저항부(530)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 유동저항부(530)는 밸브모듈(500)의 상부가 밸브모듈(500)의 내측으로 돌출된 형태로 형성되어 있으며, 이러한 유동저항부(530)는 열전달매체의 유동에 보다 저항을 일으킬 수 있는 면이 형성되는 것이 유리할 수 있다.
유동저항부(530)는 열전달매체의 유동 방향에 따라 슬라이딩 될 수 있는 정도의 저항을 일으킬 수 있는 면적을 가지며, 밸브모듈(500)의 상면을 모두 폐쇄하지 않고 일부는 개방되어 열전달매체가 유동할 수 있도록 형성될 수 있다.
이러한 유동저항부(530)에 의하여 밸브모듈(500)의 슬라이딩 작용이 일어나는 것에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
또한, 밸브모듈(500)은 파이프모듈(400)의 관통홀(410)을 개방하는 경우, 관통홀(410)의 하부에서 파이프모듈(400)의 내부를 폐쇄하는 파이프폐쇄부(540)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서 파이프폐쇄부(540)는 밸브모듈(500)의 하면 중앙부위에 소정의 면적을 가지는 플레이트 형태로 형성되며, 이러한 파이프폐쇄부(540)는 파이프모듈(400)의 내부에서 밸브모듈(500)의 하부에 형성된 스톱퍼(420)의 내경보다 크게 형성될 수 있다.
따라서, 밸브모듈(500)이 파이프모듈(400)의 하부로 슬라이딩하면서 관통홀(410)을 개방하면, 밸브모듈(500)은 밸브모듈(500)의 하부에 형성된 스톱퍼(420)와 접촉하게 되고, 이때 파이프폐쇄부(540)는 스톱퍼(420)와 접촉할 수 있다.
파이프폐쇄부(540)가 스톱퍼(420)의 내경보다 크게 형성되어 있기 때문에, 파이프폐쇄부(540)는 스톱퍼(420) 안쪽의 유로를 차단하게되며, 따라서 열전달매체가 관통홀(410) 하부의 파이프모듈(400) 내부를 유동하지 못하고, 파이프모듈(400)의 관통홀(410)을 통해 유동할 수 있다.
이러한 파이프폐쇄부(540)의 구성 역시 본 실시예에 제한되지 않고, 파이프모듈(400)의 내부를 폐쇄하도록 마련된다면 일반적인 밸브의 구성 등 다양하게 적용될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프는 파이프모듈(400)의 관통홀(410)이 개방되는 경우, 관통홀(410)의 하부에서 지열정(H) 및 파이프모듈(400)의 사이를 차단하는 차단모듈을 더 포함할 수 있다.
이러한 구성은 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프를 이용하여 천부지열을 회수할 때, 보다 명확하게 심부지열측 지열정(H)을 폐쇄하여 전체적인 지열회수 시스템의 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
<지열정 파이프 제2 실시예를 이용한 다중온도지열 회수방법 작용 및 효과>
이어서, 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프 제2 실시예를 이용한 다중온도지열 회수방법의 작용 및 효과에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
여기서, 도 7은 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프 제2 실시예를 이용하여 심부지열을 회수하는 상태를 나타내는 도면이며, 도 8은 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프 제2 실시예를 이용하여 천부지열을 회수하는 상태를 나타내는 도면이다.
먼저, 본 발명에 따른 다중온도지열 회수방법은 심부지열 주입단계, 심부지열 회수단계, 천부지열 주입단계 및 천부지열 회수단계를 포함할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 심부지열 주입단계는 지열정(H) 및 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프 사이의 공간에 열전달매체를 주입하여, 지열정(H)의 하부까지 열전달매체를 주입하는 단계일 수 있다.
또한, 심부지열 회수단계는 전술한 심부지열 주입단계에서 주입된 열전달매체를 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프의 내부를 통하여 지상으로 회수하는 단계일 수 있다.
심부지열 주입단계 및 심부지열 회수단계에서는 밸브모듈(500)이 파이프모듈(400)의 내부에서 상부로 슬라이딩 된 상태를 유지하며, 폐쇄부(520)가 관통홀(410)과 겹쳐져 있어 관통홀(410)이 폐쇄된 상태일 수 있다.
따라서, 지열정(H) 및 파이프모듈(400) 사이의 공간으로 주입되는 열전달매체는 지열정(H)의 하단부까지 주입되며, 지반 내부의 심부지열에 의해 가열될 수 있다.
가열된 열전달매체는 파이프모듈(400)의 내부로 유입되어 지상으로 유동하는데, 이 과정에서 열전달매체는 밸브모듈(500)의 내부를 통과할 수 있다.
먼저, 밸브모듈(500)의 하부에 형성된 스톱퍼(420)를 지나 밸브모듈(500)의 파이프폐쇄부(540)의 인근에 연통된 부위를 통해 상부로 유동한다.
이어서, 열전달매체가 밸브모듈(500)의 내부를 통과하여 밸브모듈(500)의 상부로 빠져나오는데, 이때 밸브모듈(500)의 상부에 형성된 유동저항부(530) 및 밸브모듈(500)의 하면인 파이프폐쇄부(540)는 열전달매체의 유동에 저항을 발생시키고, 이러한 저항에 의해 유동저항부(530)가 열전달매체의 유동과 함께 위로 밀려나면서 밸브모듈(500)이 상부로 슬라이딩 된다.
여기서, 밸브모듈(500)은 밸브모듈(500)의 상부에서 파이프모듈(400)의 내측에 형성된 스톱퍼(420)와 접촉하여 더 이상의 슬라이딩은 제한될 수 있다.
이러한 구성을 통해, 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프는 별다른 구동장치 없이 열전달매체의 유동에 의해 자연스럽게 파이프모듈(400)의 관통홀(410)을 폐쇄하고, 심부지열을 회수할 수 있는 효과가 있다.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 천부지열 주입단계는 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프의 내부에 지열정(H) 및 파이프모듈(400)의 관통홀(410)이 형성된 부위까지 열전달매체를 주입하는 단계일 수 있다.
또한, 천부지열 회수단계는 전술한 천부지열 주입단계에서 주입된 열전달매체가 관통홀(410)을 통해 파이프모듈(400)의 외부로 유동하여, 지열정(H) 및 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프 사이의 공간을 통해 지상으로 회수되는 단계일 수 있다.
천부지열 주입단계 및 천부지열 회수단계는 밸브모듈(500)이 파이프모듈(400)의 내부에서 하부로 슬라이딩 된 상태를 유지하며, 관통홀(410)을 개방할 수 있다.
파이프모듈(400)의 내부를 통해 하부로 주입된 열전달매체는 밸브모듈(500)의 내부로 유입될 수 있다.
이때, 밸브모듈(500)의 상부에 형성된 유동저항부(530) 및 파이프폐쇄부(540)는 전술한 심부지열 회수단계와 같이 열전달매체의 유동에 의해 압력을 받게되고, 따라서 밸브모듈(500)은 하부로 슬라이딩하여 밸브모듈(500) 하부의 파이프모듈(400) 내부에 형성된 스톱퍼(420)와 접촉할 수 있다.
그리고, 밸브모듈(500)이 하부로 슬라이딩하면서 밸브모듈(500)의 개방부(510)가 관통홀(410)이 형성된 부위와 겹쳐지며 관통홀(410)이 개방될 수 있다.
또한, 밸브모듈(500)의 하부의 파이프폐쇄부(540)가 밸브모듈(500) 하부의 파이프모듈(400) 내부에 형성된 스톱퍼(420)와 접촉하여 스톱퍼(420) 중앙에 형성된 홀을 폐쇄한 상태일 수 있다.
따라서, 파이프모듈(400)의 내부를 통해 하부로 주입된 열전달매체는 파이프모듈(400)의 내부를 따라 관통홀(410) 하부로 더이상 유동하지 못하고, 관통홀(410)을 통과하여 파이프모듈(400)의 외부로 유동할 수 있다.
파이프모듈(400)의 외부로 유동한 열전달매체는 천부지열 심도에서 지열정(H)의 내측면과 접촉하게 되고, 따라서 열전달매체는 지반 내부의 천부지열을 공급받아 상부로 회수될 수 있다.
전술한 과정에서 관통홀(410)이 형성된 하부에서 지열정(H) 및 파이프모듈(400) 사이의 공간에 있는 열전달매체는 별다른 압력이 가해지지 않기 때문에 유동하지 않을 수 있다.
다만, 별도의 차단모듈에 의해 격리상태를 유지하면 심부지열이 상부로 전달되어 천부지열 회수 효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
이러한 구성을 통해, 본 발명에 따른 심도가변형 지열정 파이프는 별다른 구동장치 없이 열전달매체의 유동에 의해 자연스럽게 파이프모듈(400)의 관통홀(410)을 개방하고, 심부지열 측 파이프모듈(400)의 내부를 폐쇄하여 천부지열을 회수할 수 있는 효과가 있다.
전술한 구성에 의한 지열정 파이프를 이용하여 다중온도지열을 회수하는 방법은 단일의 지열정을 이용하여 천부지열 및 심부지열을 선택적으로 회수하여 이용할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
따라서, 지열회수 순환시스템의 시공 및 운용에 소요되는 수고 및 비용을 절감하여 지열정 지열회수 시스템의 경제성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 이상 설명한 바와 같이 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 지열정의 내부에 삽입하여 상기 지열정을 따라 열전달매체가 유동하도록 형성되는 파이프에 있어서,
    지상으로부터 상기 지열정의 하부까지 연장되고, 상기 지열정에 비하여 상대적으로 작은 직경으로 형성되어, 상기 지열정의 내측면과 이격되어 배치되며, 일측에 내부와 외부가 연통되는 적어도 하나 이상의 관통홀이 형성되는 파이프모듈; 및
    상기 파이프모듈의 상기 관통홀을 선택적으로 개폐하는 밸브모듈;
    을 포함하는 지열정 파이프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸브모듈은,
    상기 파이프모듈에서 상기 관통홀이 형성되는 부위의 내경과 대응되는 외경을 가지며 상하로 연통되도록 형성되고, 상기 관통홀이 형성되는 부위의 상기 파이프모듈 내주면을 따라 슬라이딩하도록 구비되며,
    상기 밸브모듈의 측면 일부가 개방된 형태의 개방부 및
    상기 밸브모듈의 측면이 개방되지 않은 형태의 폐쇄부
    를 포함하는 지열정 파이프.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 밸브모듈은,
    상기 지열정의 내부에서 유동하는 상기 열전달매체의 유동방향에 따라 슬라이딩하도록 상기 열전달매체의 유동에 저항을 발생시키는 유동저항부를 포함하는 지열정 파이프.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 파이프모듈은,
    상기 파이프모듈 내부의 상기 관통홀에 인접하여 상기 밸브모듈의 슬라이딩을 제한하는 스톱퍼가 형성되는 지열정 파이프.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 밸브모듈은,
    상기 관통홀을 개방하는 경우, 상기 관통홀의 하부에서 상기 파이프모듈 내부를 폐쇄하는 파이프폐쇄부를 더 포함하는 지열정 파이프.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 파이프모듈은,
    상기 파이프모듈 내부의 상기 관통홀에 인접하여 상기 밸브모듈의 슬라이딩을 제한하는 스톱퍼가 형성되고,
    상기 파이프폐쇄부는,
    상기 스톱퍼의 내경보다 크게 형성되어, 상기 밸브모듈이 상기 스톱퍼와 접촉하며 상기 파이프모듈의 내부가 폐쇄되는 지열정 파이프.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 관통홀이 개방되는 경우, 상기 관통홀의 하부에서 상기 지열정 및 상기 파이프모듈의 사이를 차단하는 차단모듈을 더 포함하는 지열정 파이프.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 의한 지열정 파이프를 이용한 다중온도지열 회수방법에 있어서,
    상기 지열정 및 상기 지열정 파이프 사이의 공간에 상기 열전달매체를 주입하여, 상기 지열정의 하부까지 열전달매체를 주입하는 심부지열 주입단계;
    상기 심부지열 주입단계에서 주입된 상기 열전달매체를 상기 지열정 파이프의 내부를 통해 지상으로 회수하는 심부지열 회수단계;
    상기 지열정 파이프의 내부에 상기 열전달매체를 주입하여, 상기 지열정 파이프의 상기 관통홀이 형성된 부위까지 주입하는 천부지열 주입단계; 및
    상기 천부지열 주입단계에서 주입된 상기 열전달매체를 상기 지열정 및 상기 지열정 파이프 사이의 공간을 통해 지상으로 회수하는 천부지열 회수단계;
    를 포함하는 다중온도지열 회수방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10914293B2 (en) 2018-06-20 2021-02-09 David Alan McBay Method, system and apparatus for extracting heat energy from geothermal briny fluid

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101994144B1 (ko) * 2017-10-18 2019-07-01 전주대학교 산학협력단 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조 및 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조를 포함하는 냉수 및 스팀 동시 생산용 캐스케이드 열펌프 시스템
CN108844246A (zh) * 2018-05-03 2018-11-20 繁昌县凯艺电子商务有限公司 一种新型高效汲取地热用传热管
KR102170028B1 (ko) 2018-11-27 2020-10-26 한국원자력연구원 습도센서 센서튜브 및 이를 이용한 습도센서 어셈블리

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7703510B2 (en) * 2007-08-27 2010-04-27 Baker Hughes Incorporated Interventionless multi-position frac tool
KR100966167B1 (ko) * 2009-11-06 2010-06-28 한국지질자원연구원 점감결합부를 구성한 지열 열교환기장치 및 구성방법
KR101172656B1 (ko) * 2012-04-30 2012-08-08 군산대학교산학협력단 개방형 지열교환 시스템
KR20140135598A (ko) * 2014-03-19 2014-11-26 주식회사 지앤지테크놀러지 게오힐 개방형 지열 지중열교환 장치 및 이 시공 방법
KR101483113B1 (ko) * 2013-09-03 2015-01-15 대림산업 주식회사 유체흐름 방향 변화에 의한 냉난방 모드 전환 구성의 개방형 지중열교환기

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7703510B2 (en) * 2007-08-27 2010-04-27 Baker Hughes Incorporated Interventionless multi-position frac tool
KR100966167B1 (ko) * 2009-11-06 2010-06-28 한국지질자원연구원 점감결합부를 구성한 지열 열교환기장치 및 구성방법
KR101172656B1 (ko) * 2012-04-30 2012-08-08 군산대학교산학협력단 개방형 지열교환 시스템
KR101483113B1 (ko) * 2013-09-03 2015-01-15 대림산업 주식회사 유체흐름 방향 변화에 의한 냉난방 모드 전환 구성의 개방형 지중열교환기
KR20140135598A (ko) * 2014-03-19 2014-11-26 주식회사 지앤지테크놀러지 게오힐 개방형 지열 지중열교환 장치 및 이 시공 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10914293B2 (en) 2018-06-20 2021-02-09 David Alan McBay Method, system and apparatus for extracting heat energy from geothermal briny fluid
US11225951B2 (en) 2018-06-20 2022-01-18 David Alan McBay Method, system and apparatus for extracting heat energy from geothermal briny fluid
US11692530B2 (en) 2018-06-20 2023-07-04 David Alan McBay Method, system and apparatus for extracting heat energy from geothermal briny fluid

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