초록 ▼

본 발명은 일반적인 개방형 지열시스템에서 이용되는 지하수 관정형 지중열교환 장치의 연약 암반층 지열공에서 발생하는 붕괴나 붕락현상을 방지하기 위하여, 상부측에는 탑케이싱을 설치하고, 그 하부측에는 중심유지장치인 센터폴이 각각 부착된 지하수의 흡입,양수,환수 및 압축공기배관을 겸하는 수-공기겸용입출수관과 부상방지관을 설치한 후 주변에는 충진재를 충진하여 연약 암반의 무너짐을 예방하며, 상부의 탑케이싱 내부에는 양수펌프와 양수와 환수를 겸하는 슬라이딩역지변어셈블리가 내장된 펌프하우징 관말에는 로킹장치가 부착된 허브를 부착하고, 하부의

본 발명은 일반적인 개방형 지열시스템에서 이용되는 지하수 관정형 지중열교환 장치의 연약 암반층 지열공에서 발생하는 붕괴나 붕락현상을 방지하기 위하여, 상부측에는 탑케이싱을 설치하고, 그 하부측에는 중심유지장치인 센터폴이 각각 부착된 지하수의 흡입,양수,환수 및 압축공기배관을 겸하는 수-공기겸용입출수관과 부상방지관을 설치한 후 주변에는 충진재를 충진하여 연약 암반의 무너짐을 예방하며, 상부의 탑케이싱 내부에는 양수펌프와 양수와 환수를 겸하는 슬라이딩역지변어셈블리가 내장된 펌프하우징 관말에는 로킹장치가 부착된 허브를 부착하고, 하부의 수-공기겸용입출수관 상부측 관말에는 슬리브를 부착하여 원터치 결합과 분해를 구현하며, 지열공의 장기사용에 따른 충진재 공간에 퇴적되는 이물질 제거에 전용의 장비나 시설물을 이용하지 않고 압축 저장된 공기와 양수된 다량의 환수를 이용하여 이물질제거작업을 수행하고, 부하량 변화에 의해 휴지되는 지열공을 활용하는 대온도차 열교환 운전을 실시함으로써,시스템의 안정적 운영과 시공의 편리성 및 에너지 이용효율을 증대시키는 에너지절감형 지열시스템에 관한 것이다.

대표청구항 ▼

지중에 고심도의 굴착에 의해 원형으로 형성되며 다량의 지하수를 함수하고 있는 지열공(100),실내 냉난방에 필요한 냉열원과 온열원을 생산하는 히트펌프(520),상기 히트펌프(520)에 의해 생산된 고저온 냉매나 냉온수가 실내 공기와 열교환하여 냉온풍을 생산 공급하는 실내기(500),상기 실내기(500)에 연결되어 풍량 또는 실내온도를 조절하거나 상기 히트펌프(520)의 냉난방운전을 제어하는 실내온도조절기(500a),상기 지열공(100) 내부를 순환하는 지하수와 상기 히트펌프(520) 내부를 순환하는 유체를 열교환 시키는 지열원열교환

지중에 고심도의 굴착에 의해 원형으로 형성되며 다량의 지하수를 함수하고 있는 지열공(100),실내 냉난방에 필요한 냉열원과 온열원을 생산하는 히트펌프(520),상기 히트펌프(520)에 의해 생산된 고저온 냉매나 냉온수가 실내 공기와 열교환하여 냉온풍을 생산 공급하는 실내기(500),상기 실내기(500)에 연결되어 풍량 또는 실내온도를 조절하거나 상기 히트펌프(520)의 냉난방운전을 제어하는 실내온도조절기(500a),상기 지열공(100) 내부를 순환하는 지하수와 상기 히트펌프(520) 내부를 순환하는 유체를 열교환 시키는 지열원열교환기(210),상기 히트펌프(520)와 상기 지열원열교환기(210)간에 유체를 순환시키는 열원순환펌프(510),상기 지열공(100)의 상부를 밀폐하여 지상의 오염물질 유입을 방지하여 지하수의 오염을 예방하는 상부보호공(340),상기 지열공(100)의 지표면에서 풍화암층까지 설치되어 토사층내 지표수 유입을 예방하는 강관 재질의 외부케이싱(105),상기 지열공(100)내의 지하수를 상기 지열원열교환기(210)에 공급하는 양수펌프(170)과,상기 양수펌프(170) 출수구와 연결되어 양수펌프(170) 운전시에는 양수기능을 갖고 양수펌프(170) 정지시에는 환수의 복합기능을 갖는 슬라이딩역지변어셈블리(300),상기 양수펌프(170)과 상기 슬라이딩역지변어셈블리(300)을 내장하며 상기 양수펌프(170)의 운전 또는 정지시 지하수 상하 이동통로로 이용되는 펌프하우징(160),상기 지열공(100)의 상부에서 상기 펌프하우징(160)이 설치되는 하부 일정 깊이까지 설치되어 상기 외부케이싱(105) 하부의 풍화암 또는 연암층 암반에서 발생하는 붕괴나 붕락을 예방하기 위해 유공관 구조의 PVC 재질로 설치되는 탑케이싱(410),상기 양수펌프(170)의 운전과 정지를 입력된 프로그램에 의해 제어동작을 수행시키는 자동제어시스템(550),상기 자동제어시스템(550)에 의해 상기 지열원열교환기(210)로 상기 양수펌프(170)에 의해 양수되거나 환수되는 지하수 온도와 상기 열원순환펌프(510)에 의해 상기 히트펌프(520)로 입수되거나 출수되는 순환유체의 온도를 실시간 계측하는 열원온도센서(540),상기 지열원열교환기(210)의 입수구측에 연결된 양수관(219),상기 지열원열교환기(210)의 출수구측에 연결된 환수관(220),상기 양수펌프(170)의 출수구측 상기 양수관(219)에 설치되어 상기 양수펌프(170)의 운전시에는 양수압력에 의해 개방되고 상기 양수펌프(170)의 정지시에는 자동 폐쇄되는 양수역지변(200),상기 양수관(219)에 설치되어 상기 지열원열교환기(210)의 입수구로 유입되는 지하수의 흐름을 수동으로 조절하는 양수지수변(195),상기 환수관(220)에 설치되어 상기 지열공(100)으로 유입되는 지하수의 흐름을 수동으로 조절하는 환수지수변(196),상기 환수관(220)에 설치되어 상기 자동제어시스템(550)에 의해 상기 양수펌프(170)가 정지되어 양수가 중단되면 환수를 차단시키는 역할을 하는 환수조절변(280),상기 환수지수변(196)을 통과한 환수를 상기 상부보호공(340)의 일측에 연결된 배관을 통하여 상기 지열공(100)의 수면부근으로 환수시키는 환수전용관(191),상기 펌프하우징(160)과 양,환수겸용관(190)을 결합시키는 펌프하우징출수구(180),상기 펌프하우징(160)의 출수구(180)에 연결되어 상기 양수펌프(170) 운전시에는 양수관 역할을 수행하고 상기 양수펌프(170)의 정지시에는 환수관 역할을 수행하며 압축공기 공급시에는 공기 유입관의 기능을 겸용하는 양,환수겸용관(190),상기 환수지수변(196)을 통과한 환수를 상기 자동제어시스템(550)의 제어에 의한 밸브개로 절환으로 상기 환수전용관(191) 또는 상기 양,환수겸용관(190)으로 이송시키는 3방전동밸브(230),상기 지열공(100)의 대수층 유입지하수에 포함된 이물질을 제거하기 위한 청소용 압축공기를 저장하는 압축공기저장탱크(240),상기 지열공(100)의 이물질제거시 상기 양,환수겸용관(190)으로 상기 압축공기저장탱크(240)에 저장된 압축공기의 공급량을 조절하는 공기조절변(250),상기 펌프하우징(160) 내부의 상기 양수펌프(170) 출수구에 설치되어 상기 양수펌프(170) 운전시에는 디스크(303)가 상승하여 유로를 개방되고 상기 양수펌프(170)가 정지되면 디스크(303)는 하강하여 유로를 폐쇄시키는 역지변(302)과 실린더스프링(305)를 내장하는 역지변실린더(301),상기 역지변(302) 내부에 설치되어 상기 양수펌프(170) 운전시에는 양수압력에 의해 개방되고 정지시나 압축공기 유입시에는 폐쇄되는 디스크(303),상기 역지변(302) 내부의 상기 디스크(303) 상부에 설치되어 스프링의 팽창력에 의해 상기 디스크(303)를 하부로 하강시켜 개구부를 폐쇄시키므로 양수된 지하수와 유입된 압축공기가 입수구(306)측으로 유출되는 것을 방지하는 디스크스프링(304),상기 역지변실린더(301)의 측면 상부에는 원형 또는 사각 형상을 가지는 수-공기 노즐(310), 상기 3방전동밸브(230) 절환으로 환수 또는 유입되는 지하수나 압축공기에 의해 상기 역지변(302)을 하강시켜 개방된 상기 수-공기노즐(310)을 통해 지하수나 압축공기를 상기 펌프하우징(160) 내부로 배출시키는 슬라이딩역지변어셈블리(300),상기 펌프하우징(160)의 하부측에서 상기 지열공(100)의 최저부까지 설치되어 상기 양수펌프(170) 운전시에는 지하수의 입수관 역할을 수행하고 상기 양수펌프(170) 정지중 상기 3방전동밸브(230) 밸브개로 절환으로 환수되는 지하수의 출수관과 이물질제거 청소용 압축공기의 유입관 역할을 겸하는 고밀도폴리에틸렌 재질의 수-공기겸용입출수관(130),상기 수-공기겸용입출수관(130)으로 사용되는 고밀도폴리에틸렌 재질배관과 지하수의 비중차로 인해 발생하는 부력을 방지하기 위하여 상기 수-공기겸용입출수관(130) 하부에 설치되며 다공의 수-공기겸용입출수구(120)를 갖는 스테인레스스틸 재질의 부상방지관(110),상기 펌프하우징(160) 하부에 부착되어 상기 수-공기겸용입출수관(130)측과 원터치로 결합시킬 수 있는 커플링 구조를 가지는 허브(150),상기 수-공기겸용입출수관(130) 상부에 부착되어 상기 허브(150)과 원터치로 결합시킬 수 있는 커플링 구조를 가지는 슬리브(140),상기 허브(150) 하부에 부착되어 상기 허브(150)와 상기 슬리브(140)의 원터치 결합시 상기 슬리브(140)를 상기 허브(150) 내부로 안내하여 삽입을 용이하게하는 가이드(165),상기 슬리브(140)와 상기 허브(150)가 원터치 결합 후 이탈을 방지하는 장치 갖는 클램프(166),상기 수-공기겸용입출수관(130) 상부 일측에 연결된 상기 슬리브(140)과 상기 수-공기겸용입출수관(130) 하부 일측에 연결된 상기 부상방지관(110)을 상기 지열공(100)의 중심에 위치시키기 위한 중심유지장치인 센터폴(400),상기 지열공(100)내 설치된 상기 양수펌프(170) 고장시 인접한 상기 지열공(100)의 환수에 의해 발생하는 지표면으로의 물넘침방지와 부하량 감소로 휴지되는 경우 인접한 상기 지열공(100)과 직렬로 지하수 순환유로를 형성시켜 대온도차 열교환 수행이 가능케 하는 월류관(320),상기 월류관(320)에 설치되어 개폐동작을 통하여 인접한 상기 지열공(100)으로 지하수나 압축공기 유입을 조절하는 월류관지수변(330),상기 탑케이싱(410) 하부의 연약암반 붕괴나 붕락을 방지하기 위해 상기 부상방지관(110) 및 상기 수-공기겸용입출수관(130) 주위공간에 충진하는 직경 Ø25mm 내외인 암석재질의 구상형 충진재(270),상기 충진재(270)가 청소용 압축공기의 기포에 의해 상부로 부상하여 외부로 유출되는 것을 방지하기 위하여 상기 탑케이싱(410) 하부에 부착되는 프로텍트(420),상기 충진재(270) 사이의 퇴적 이물질제거시 부상하는 부유성물질을 상기 지열공(100) 외부로 배출하기 위한 배수관(260);을 가지는것을 특징으로 하는, 개방형 지열공의 안전성 확보 및 양방향 유체이동을 이용하는 에너지절감형 지열시스템