KR100407673B1 - An air conditioning system using the heat of the earth and method of constructing a large heat-exchanging pipe - Google Patents
An air conditioning system using the heat of the earth and method of constructing a large heat-exchanging pipe Download PDFInfo
- Publication number
- KR100407673B1 KR100407673B1 KR10-2000-0085784A KR20000085784A KR100407673B1 KR 100407673 B1 KR100407673 B1 KR 100407673B1 KR 20000085784 A KR20000085784 A KR 20000085784A KR 100407673 B1 KR100407673 B1 KR 100407673B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- heat
- pile
- circulating water
- circulation pipe
- air
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- F24T10/13—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
- F24T10/00—Geothermal collectors
- F24T2010/50—Component parts, details or accessories
- F24T2010/53—Methods for installation
-
- 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
Landscapes
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
Abstract
본 발명은 대형 에너지 말뚝 즉 대형 열교환 말뚝에서 지중의 열을 채열하여 대형 및 고층 건물을 냉난방시킬 수 있는 지열을 이용한 냉난방 시스템 및 대형 열교환 말뚝을 시공하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of constructing a large heating and cooling system using geothermal heat and heat exchange piles that can heat and heat large and high-rise buildings by heating underground heat in large energy piles, that is, large heat exchange piles.
본 발명에 따른 지열을 이용한 냉난방 시스템은 열순환 파이프(3)를 포함하는 대형 에너지 말뚝(5)과, 상기 대형 에너지 말뚝(5)의 열순환 파이프(3)로 순환수를 공급하고 열순환 파이프(3)에서 열교환된 순환수를 배출하기 위해 바닥 콘크리트 슬래브(7)에 매설되는 순환수 분배회로(9)와, 상기 순환수 분배회로(9)에서 배출되는 순환수와 공기유입장치(13)에 의해 유입된 공기를 열 교환시키기 위한 열교환기(11)와, 상기 공기를 순환시키기 위한 냉난방 공기 회로(15)로 구성되는 것을 특징으로 한다.In the geothermal heating and cooling system according to the present invention, a large energy pile 5 including a heat circulation pipe 3 and a heat circulation pipe 3 are supplied with a circulating water to a heat circulation pipe 3 of the large energy pile 5. Circulating water distribution circuit 9 embedded in the bottom concrete slab 7 for discharging the circulating water heat exchanged in (3), and circulating water and air inlet device 13 discharged from the circulating water distribution circuit 9 Heat exchanger 11 for heat-exchanging the air introduced by the air, and a cooling and heating air circuit (15) for circulating the air.
Description
본 발명은 대형 에너지 말뚝 즉 대형 열교환 말뚝에서 지중의 열을 채열하여 대형 및 고층 건물을 냉난방시킬 수 있는 지열을 이용한 냉난방 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 위의 대형 열교환 말뚝을 시공하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an air-conditioning and heating system using geothermal heat that can heat and heat large and high-rise buildings by heating underground heat in a large energy pile. The present invention also relates to a method for constructing a large heat exchange pile.
스위스, 오스트리아, 및 스칸디나비아 반도 국가들에서 비교적 널리 알려진 열순환 파이프로 지중열 에너지를 채열하여 건물을 냉난방하는 열순환 파이프 시스템은 12cm 직경의 구리관을 심도 300m까지 설치하여 활용하고 있다.Thermal circulation pipe systems that heat geothermal energy by heating geothermal energy with heat circulation pipes, which are relatively well known in Switzerland, Austria and the Scandinavian Peninsula, use copper pipes of 12 cm diameter up to a depth of 300 m.
그러나, 상기 열순환 파이프 시스템은 구리와 같은 높은 열전도도를 갖는 재질을 사용하기 때문에 비용이 많이 들고 작은 직경(15cm 이하)의 열순환 파이프를 사용하기 때문에 대량의 지열을 추출하기 곤란하며, 그 사용이 국한되어 활용 보급이 극히 제한적이 문제점이 있다.However, the heat circulation pipe system is expensive because it uses a material having high thermal conductivity such as copper, and it is difficult to extract a large amount of geothermal heat because it uses a heat circulation pipe having a small diameter (less than 15 cm). There is a problem in that the utilization is extremely limited.
국내의 경우, 지중열 교환시스템의 열적 성능에 대한 수학적 모델링을 설정하여 매설관에 대한 수치 해석(김 홍재, 에너지기술연구소, 1991년), 열 파이프를 이용한 융설시스템에 대한 연구(신 현준, 한국건설기술연구원, 1992년), 수직 및 수평매설관을 이용한 건물 에너지에 관한 기초연구(조 정식, 통산산업부, 1995년) 등 지중열을 이용하는 연구가 이루어졌으나, 이러한 연구들은 현장 실용성이 결여된 초기연구단계 수준이다.In Korea, the numerical modeling of the thermal performance of underground heat exchange system is established and numerical analysis of buried pipes (Hong Jae Kim, Korea Institute of Energy Research, 1991), the study of snow melting system using heat pipes (Shin Hyun-jun, Korea) The Korea Institute of Construction Technology (1992) and basic studies on building energy using vertical and horizontal buried pipes (Kyungsik, Ministry of Trade, and Industry, 1995) have been conducted using geothermal heat. It is at the research level.
따라서, 본 발명의 목적은 중·저온의 지열 활용과 기존의 열교환 시스템을 연계시켜 고층 및 대형건물의 냉난방시킬 수 있는 지열을 이용한 냉난방 시스템을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a cooling and heating system using geothermal heat to cool and heat high-rise and large buildings by linking geothermal utilization of medium and low temperatures with existing heat exchange systems.
본 발명의 다른 목적은 현장에서 순수한 지열만을 보존하고 있는 심도, 즉 한계심도인 20m 에서 최저 심도 80m 이하까지 대직경을 천공한 후 고효율 열교환 튜브 또는 파이프를 설치하고 현장에서 콘크리트를 타설함으로써 열순환 및 건물지지 기능을 동시에 보유할 수 있는 경제적이고 실용적인 대형 열교환 말뚝 시공방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a thermal circulating process by installing a high-efficiency heat exchanger tube or pipe after drilling a large diameter from the depth of 20m to the minimum depth of 80m or less after preserving only pure geothermal heat in the field, It is to provide an economical and practical method for constructing large heat exchange piles that can simultaneously hold building support functions.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지열을 이용한 냉난방 시스템의 일례는 열순환 파이프를 포함하는 대형 에너지 말뚝과, 상기 대형 에너지 말뚝의 열순환 파이프로 순환수를 공급하고 열순환 파이프에서 열교환된 순환수를 배출하기 위해 바닥 콘크리트 슬래브에 매설되는 순환수 분배회로와, 상기 순환수 분배회로에서 배출되는 순환수와 공기유입장치에 의해 유입된 공기를 열 교환시키기 위한 열교환기와, 상기 공기를 순환시키기 위한 냉난방 공기 회로로 구성되는 것을 특징으로 한다.One example of a geothermal heating and cooling system using a geothermal heat according to the present invention for achieving the above object is a large energy pile including a heat circulation pipe, and the heat circulation pipe to supply heat to the heat circulation pipe of the large energy pile and heat exchange in the heat circulation pipe A circulation water distribution circuit embedded in the floor concrete slab for discharging the circulated water, a heat exchanger for heat-exchanging the air introduced by the circulating water discharged from the circulation water distribution circuit and the air inlet device, and circulating the air It is characterized by consisting of a heating and cooling air circuit.
상기 순환수 분배회로를 따라 흐르는 순환수를 열순환 파이프 하부로 순환시키기 위한 압축기가 열교환기에 내장될 수 있는 있는 것을 특징으로 한다.A compressor for circulating the circulating water flowing along the circulating water distribution circuit under the heat circulation pipe may be built in the heat exchanger.
상기 대형 에너지 말뚝은 직경이 1.0 m∼2.7m 이며 깊이가 20m ∼80m 이고,철근망에 복수개의 열순환 파이프가 고정되며, 콘크리트가 철근망에 채워지는 것을 특징으로 한다.The large energy pile has a diameter of 1.0 m ~ 2.7m and a depth of 20m ~ 80m, a plurality of heat circulation pipe is fixed to the reinforcing bar, characterized in that the concrete is filled in the reinforcing bar.
상기 대형 에너지 말뚝은 고층 및 대형 건물의 경우, 외부 둘레에 단순 기초말뚝과 교대로 설치되며, 둘레 내부에 소정의 간격으로 배열되고, 상기 대형 에너지 말뚝의 배치 간격은 지반여건에 따라 달라질 수 있는 것을 특징으로 한다.The large energy piles are installed in a high-rise and large buildings alternately with a simple foundation pile around the outside, arranged at predetermined intervals within the perimeter, the interval of arrangement of the large energy piles may vary depending on the ground conditions It features.
상기 대형 에너지 말뚝은 지지 말뚝이 아닌 단순한 열교환 말뚝으로 사용될 경우 보강철근망을 사용하지 않고 열전도가 높은 일반 나트륨형 벤토나이트로 충진될 수 있는 것을 특징으로 한다.When the large energy pile is used as a simple heat exchange pile instead of a supporting pile, the large energy pile may be filled with general sodium type bentonite having high thermal conductivity without using reinforcing steel mesh.
상기 열순환 파이프는 열교환 튜브 또는 PVC 파이프로 이루어지며, 외측에 유입수 통로가 형성되고 내측에 배출수 통로가 형성되며, 상기 유입수 통로와 배출수 통로 사이에 충진재가 채워지는 것을 특징으로 한다.The heat circulation pipe is made of a heat exchange tube or PVC pipe, the inlet passage is formed on the outside and the discharge water passage is formed on the inside, characterized in that the filler is filled between the inlet passage and the discharge passage.
상기 유입수 통로를 따라 흐르는 순환수는 지중의 열과 열교환되면서 하부로 이동하고, 상기 배출수 통로를 따라 흐르는 순환수는 상부로 이송되어 열교환기에서 공기와 열교환을 하게 되는 것을 특징으로 한다.The circulating water flowing along the inflow passage flows downward while being heat-exchanged with the heat in the ground, and the circulating water flowing along the discharge passage is transferred upward to exchange heat with air in the heat exchanger.
상기 순환수는 염수 또는 물과 부동액이 7 : 3으로 혼합된 혼합수인 것을 특징으로 한다.The circulating water is characterized in that the brine or mixed water mixed with water and antifreeze 7: 3.
본 발명에 따른 대형 에너지 말뚝의 시공방법은 직경 1∼3m, 심도 80m까지 천공할 수 있는 대구경 대심도 회전 굴삭기를 이용하여 대구경 대심도의 구멍을 천공하는 단계와, 소정의 심도까지 천공한 후 보강철근망을 구멍에 설치하고 열순환 파이프를 보강철근망에 고정시키는 단계와. 보강철근망과 열순환 파이프가 천공구멍에 설치되면 레미콘 트럭과 트레미관을 이용하여 현장에서 콘크리트를 타설하고 타설종료 후 잉여 콘크리트를 제거하는 단계와. 위 단계에서 사용된 케이싱을 인발하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.In the construction method of a large energy pile according to the present invention, using a large-diameter large-depth rotary excavator that can drill up to a diameter of 1 to 3m, a depth of 80m, drilling a hole of a large-diameter large depth, and reinforcing after drilling to a predetermined depth Installing the reinforcing bar in the hole and fixing the thermal circulation pipe to the reinforcing bar. When the reinforcing steel network and the heat circulation pipe are installed in the drilled hole, the concrete is poured in the site by using ready-mixed concrete trucks and tremi pipes and the excess concrete is removed after finishing the casting. Characterized in that it comprises a step of drawing the casing used in the above step.
본 발명의 대형 에너지 말뚝의 시공방법은 토사층을 굴착할 때, 0.5∼1.5m 길이의 케이싱을 연결하여 소요 굴착 깊이까지 삽입하여 공내 붕괴방지를 도모하고, 토사층과 암반층 사이의 구간을 굴착할 때 공내 이수공법 또는 RCD공법 등으로 굴진시키며, 암반층을 굴착할 때 암반을 천공할 수 있는 비트를 이용하여 암반을 굴착하고, 드릴롯드 파이프로 순환수와 함께 부순 돌을 공기로 흡입하여 지상으로 배출하는 것을 특징으로 한다.The construction method of the large energy pile of the present invention, when excavating the soil layer, by connecting the casing of 0.5 ~ 1.5m length to insert the required excavation depth to prevent the collapse of the ball, when excavating the section between the soil layer and the rock layer Excavation by dipping method or RCD method, etc., when excavating a rock bed, excavate the rock using a bit that can perforate the rock, and suck the crushed stone with air through the drill rod pipe and discharge it to the ground. It features.
다량의 열에너지를 얻기 위해 각각의 에너지 말뚝에 다수의 열순환 파이프를 설치할 수 있는 것을 특징으로 한다.To obtain a large amount of thermal energy is characterized in that a plurality of heat circulation pipes can be installed in each energy pile.
효과적인 열전달을 위해 상기 열순환 파이프를 보강철근망 바깥쪽에서 고정시키는 것을 특징으로 한다.The thermal circulation pipe is fixed outside the reinforcing bar network for effective heat transfer.
잉여 콘크리트를 제거하는 단계서, 열순환 파이프가 손상되지 않도록 강철 캡으로 열순환 파이프의 두부에 보호하는 것을 특징으로 한다.In the step of removing excess concrete, characterized in that to protect the head of the heat circulation pipe with a steel cap so as not to damage the heat circulation pipe.
이하 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail.
도 1은 본 발명에 따른 지열을 이용한 냉난방 시스템을 도시한 개략도1 is a schematic diagram showing a heating and cooling system using geothermal heat according to the present invention
도 2는 도 1의 열교환 말뚝을 도시한 사시도Figure 2 is a perspective view of the heat exchange pile of Figure 1
도 3은 도 2의 열교환 파이프를 도시한 단면도3 is a cross-sectional view of the heat exchange pipe of FIG.
도 4는 본 발명에 따른 열교환 말뚝에서 열교환 파이프의 배열을 도시한 개략도4 is a schematic diagram illustrating the arrangement of heat exchange pipes in a heat exchange stake according to the invention.
도 5a 와 5b는 본 발명에 따른 열교환 말뚝을 시공하는 방법을 도시한 순서도5a and 5b is a flow chart illustrating a method for constructing a heat exchange pile according to the present invention
도 6은 지하 5m 심도에서의 연중 평균 지중온도를 도시한 그래프FIG. 6 is a graph depicting the average yearly ground temperature at 5 m underground
*도면의 주요부분에 대한 부호설명** Description of Signs of Main Parts of Drawings *
3 : 열순환 파이프 4 : 보강철근망3: heat circulation pipe 4: rebar steel network
5 : 대형 에너지 말뚝 7 : 바닥 콘크리트 슬래브5: large energy piles 7: floor concrete slab
9 : 순환수 분배회로 11 : 열교환기9 circulating water distribution circuit 11 heat exchanger
13 : 공기유입장치 15 : 냉난방 공기 회로13: air inlet device 15: cooling and heating air circuit
17 : 단순 기초말뚝 31 : 유입수 통로17: simple foundation pile 31: influent passage
33 : 배출수 통로 37 : 충진재33: discharge water passage 37: filler
41 : 대구경 대심도 회전 굴삭기 43 : 케이싱41: large diameter large depth rotary excavator 43: casing
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 지열을 이용한 냉난방 시스템은 열순환 파이프(3)를 포함하는 대형 에너지 말뚝(5)과, 상기 대형 에너지 말뚝(5)의 열순환 파이프(3)로 순환수를 공급하고 열순환 파이프(3)에서 열교환된 순환수를 배출하기위해 바닥 콘크리트 슬래브(7)에 매설되는 순환수 분배회로(9)와, 상기 순환수 분배회로(9)에서 배출되는 순환수와 공기유입장치(13)에 의해 유입된 공기를 열 교환시키기 위한 열교환기(11)와, 상기 공기를 순환시키기 위한 냉난방 공기 회로(15)로 구성된다.Referring to FIG. 1, a cooling and heating system using geothermal heat according to the present invention includes a large energy pile 5 including a heat circulation pipe 3 and a circulating water into a heat circulation pipe 3 of the large energy pile 5. Circulating water distribution circuit 9 embedded in the bottom concrete slab 7 for supplying water and discharging the circulating water heat exchanged in the heat circulation pipe 3, and the circulating water discharged from the circulating water distribution circuit 9. It consists of a heat exchanger (11) for heat-exchanging the air introduced by the air inlet (13), and a cooling and heating air circuit (15) for circulating the air.
또한, 본 발명에 따른 지열을 이용한 냉난방 시스템은 상기 순환수 분배회로(9)를 따라 흐르는 순환수를 열순환 파이프(3) 하부로 순환시키기 위한 압축기(도시하지 않음)가 열교환기(11)에 내장될 수 있다.In addition, in the air-conditioning and heating system using geothermal heat according to the present invention, a compressor (not shown) for circulating the circulating water flowing along the circulating water distribution circuit 9 to the bottom of the heat circulation pipe 3 is provided in the heat exchanger 11. It can be built in.
도 2를 참조하면, 상기 대형 에너지 말뚝(5)은 직경이 1.0 m∼2.7m 이며 깊이가 20m ∼80m 이고, 철근망(4)에 복수개의 열순환 파이프(3)가 고정되며, 콘크리트(6)가 철근망(4)에 채워진다.Referring to FIG. 2, the large energy pile 5 has a diameter of 1.0 m to 2.7 m and a depth of 20 m to 80 m, and a plurality of thermal circulation pipes 3 are fixed to the reinforcing bar 4 and the concrete 6 ) Is filled in the rebar network (4).
위와 같이 구성된 대형 에너지 말뚝(5)은 도 3에 도시된 바와같이 고층 및 대형 건물의 경우, 외부 둘레에 단순 기초말뚝(17)과 교대로 설치되며, 둘레 내부에 소정의 간격으로 배열된다. 그리고, 상기 대형 에너지 말뚝(5)의 배치 간격은 지반여건에 따라 달라질 수 있다. 즉, 건조한 모래나 자갈측에서는 더 깊고 넓은 간격이 요구된다.The large energy pile 5 configured as described above is installed alternately with the simple foundation pile 17 on the outer circumference of the high-rise and large buildings, as shown in Figure 3, arranged at a predetermined interval inside the circumference. The spacing of the large energy piles 5 may vary depending on ground conditions. That is, deeper and wider spacing is required on the dry sand or gravel side.
상기 대형 에너지 말뚝(5)은 지지 말뚝이 아닌 단순한 열교환 말뚝으로 사용될 경우 보강철근망을 사용하지 않고 열전도가 높은 일반 나트륨형 벤토나이트로 충진될 수 있다.When the large energy pile 5 is used as a simple heat exchange pile instead of a support pile, the large energy pile 5 may be filled with general sodium type bentonite having high thermal conductivity without using reinforcing steel mesh.
도 4a 및 4b를 참조하면, 상기 열순환 파이프(3)는 열교환 튜브 또는 PVC 파이프로 이루어지며, 외측에 유입수 통로(31)가 형성되고 내측에 배출수 통로(33)가형성되며, 상기 유입수 통로(31)와 배출수 통로(33) 사이에 충진재(37)가 채워진다.4A and 4B, the heat circulation pipe 3 is made of a heat exchange tube or a PVC pipe, and an inflow passage 31 is formed at an outer side thereof, and an outlet water passage 33 is formed at an inner side thereof. Filler 37 is filled between 31 and the discharge water passage 33.
상기 유입수 통로(31)를 따라 흐르는 순환수는 지중의 열과 열교환되면서 하부로 이동하고, 상기 배출수 통로(33)를 따라 흐르는 순환수는 상부로 이송되어 도 1에 도시된 열교환기(11)에서 공기와 열교환을 하게 된다.The circulating water flowing along the inflow passage 31 moves downward while heat-exchanging with the heat in the ground, and the circulating water flowing along the discharge passage 33 is transferred to the upper side to allow air from the heat exchanger 11 shown in FIG. Heat exchange with.
상기 순환수는 염수 또는 물과 부동액이 7 : 3으로 혼합된 혼합수일 수 있다.The circulating water may be brine or mixed water mixed with water and antifreeze 7: 3.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 지열을 이용한 냉난방 시스템에서 대형 에너지 말뚝의 시공 방법을 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.A method of constructing a large energy pile in a geothermal heating and cooling system according to the present invention configured as described above will be described with reference to FIG. 5.
먼저 직경 1∼3m, 심도 80m까지 천공할 수 있는 대구경 대심도 회전 굴삭기(41)를 이용하여 대구경 대심도의 구멍을 천공한다(S101). 이 때 토사층 굴착(약 -20m)은 0.5∼1.5m 길이의 케이싱(43)을 연결하여 소요 굴착깊이까지 굴진시켜 공내 붕괴방지를 도모하고, 토사층과 암반층 사이의 구간을 굴착할 때는 공내 이수공법 또는 RCD(Reverse Circulation Drill)공법 등으로 굴진시키며, 암반층을 굴착할 때는 암반을 천공할 수 있는 비트(bit)를 이용하여 암반을 굴착하고, 드릴롯드 파이프로 순환수와 함께 부순 돌을 공기로 흡입하여 지상으로 배출한다.First, a hole having a large diameter large depth is drilled using a large diameter large-depth rotary excavator 41 capable of drilling 1 to 3 m in diameter and a depth of 80 m (S101). At this time, the excavation of soil layer (about -20m) is connected to the casing 43 of 0.5 to 1.5m length to excavate to the required excavation depth to prevent the collapse of the ball, and when excavating the section between the soil layer and the rock layer, Excavate rock bed using RCD (Reverse Circulation Drill) method, and when excavating rock bed, excavate the rock by using bit to drill rock, and suck the crushed stone with air through the drill rod pipe. Eject to the ground.
소정의 심도까지 천공한 후 보강철근망(4 : 도 2 참조)을 구멍에 설치하고 열순환 파이프(3)를 보강철근망(4)에 고정시킨다(S102). 이 때 다량의 열에너지를 얻기 위해 각각의 에너지 말뚝에 다수의 열순환 파이프(3)를 설치할 수 있다. 또한, 보강철근망(4)을 조립할 때 최대 20∼25m의 길이의 열순환 파이프(3)가 이어져보강절근망(4)에 고정되므로 열순환 파이프(3)의 이음부를 수침 등으로 사전 검사하하고 효과적인 열전달을 위해 열순환 파이프를 보강철근망의 바깥쪽에서 고정시킨다.After drilling to a predetermined depth, the reinforcing bar mesh 4 (see FIG. 2) is installed in the hole, and the thermal circulation pipe 3 is fixed to the reinforcing bar mesh 4 (S102). In this case, a plurality of heat circulation pipes 3 may be installed in each energy pile to obtain a large amount of thermal energy. In addition, when assembling the reinforcing bar network 4, the heat circulation pipe 3 having a length of up to 20 to 25 m is connected to the reinforcing bar network 4, so that the joints of the heat circulation pipe 3 are pre-inspected by immersion or the like. The heat-circulating pipes are fixed on the outside of the rebar network for efficient and effective heat transfer.
보강철근망과 열순환 파이프가 천공구멍에 설치되면 레미콘 트럭과 트레미관을 이용하여 현장에서 콘크리트를 타설하고. 타설종료 후 잉여 콘크리트를 제거한다(S103). 이 때, 열순환 파이프(3)가 손상되지 않도록 강철 캡(도시하지 않음)으로 열순환 파이프의 두부에 보호한다. 그 후, 케이싱(43)을 인발하면(S104) 본 발명의 시공이 종료된다.When rebar and heat circulation pipes are installed in the drilled holes, concrete is poured on site using ready-mixed trucks and tremi pipes. After pouring is finished, excess concrete is removed (S103). At this time, the head of the heat circulation pipe is protected with a steel cap (not shown) so that the heat circulation pipe 3 is not damaged. Thereafter, when the casing 43 is pulled out (S104), the construction of the present invention is completed.
상기와 같이 구성되고 대형 에너지 말뚝이 시공되는 본 발명에 따른 지열을 이용한 냉난방 시스템은 다음과 같이 작동한다.The geothermal heating and cooling system according to the present invention configured as described above and constructed with large energy piles operates as follows.
동절기에 압축기(도시하지 않음)가 구동되면 상기 압축기에 의해 열순환 파이프(3)의 유입수 통로(31)를 따라 하부로 흐르는 순환수가 에너지 말뚝(5)의 하단부로 흐르면서 지중의 열을 흡수하게 된다. 지중이나 지하수의 온도는 지하 약 2m 심도에서 7∼21℃로 안정적이며, 우리나라의 경우, 혹한기인 1∼3월에도 지하 5m 심도에서 도 6과 같이 평균 10℃ 이상의 지온 분포를 포이고 있어 순환수와의 열교환에 의한 지열 추출이 가능하다. 그리고, 본 발명은 대기온도가 지하에 영향을 미치지 않는 지하 20m 심도에서 시공을 실시하여 지열을 채열하기 때문에 더욱 안정적이며, 기술 및 시공 여건을 고려하여 최저심도를 지하 80m로 제한하는 것이 바람직하다.When a compressor (not shown) is driven in the winter, the circulating water flowing downward along the inflow passage 31 of the heat circulation pipe 3 is absorbed by the compressor to the lower end of the energy pile 5 to absorb heat from the ground. . The temperature of underground or groundwater is stable at 7 ~ 21 ℃ at depth of about 2m underground, and in Korea, even in cold weather in January ~ March, it has an average temperature of 10 ℃ or higher at 5m underground as shown in FIG. Geothermal extraction by heat exchange with is possible. In addition, the present invention is more stable because the ground temperature is performed by performing the construction at a depth of 20m underground where the atmospheric temperature does not affect the basement, and it is preferable to limit the minimum depth to 80m underground considering the technology and construction conditions.
이와같이 열을 흡수한 순환수는 열순환 파이프(3)의 배출수 통로(33)를 따라상부로 이동하게 된다. 이 때, 배출수 통로(33)를 따라 상부로 이동하는 순환수는 충진재(37)에 의해 열순환 파이프(3)의 유입수 통로(31)를 따라 흐르는 순환수와 열교환이 일어나지 않게 된다.In this way, the heat-absorbing circulating water moves upward along the discharge water passage 33 of the heat circulation pipe 3. At this time, the circulating water moving upward along the discharge water passage 33 does not undergo heat exchange with the circulating water flowing along the inflow passage 31 of the heat circulation pipe 3 by the filler 37.
열순환 파이프(3)의 배출수 통로(33)에서 배출된 순환수는 열교환기(11)에서 공기유입장치(13)에 의해 유입된 공기와 열교환을 하게 되고, 다시 순환수 분배회로(9)를 통해 순환하게 되고, 열을 흡수한 공기는 종래의 공기조절장치(air conditioning system)에 연계되어 건물의 난방에 사용된다.The circulating water discharged from the discharge water passage 33 of the heat circulation pipe 3 undergoes heat exchange with the air introduced by the air inlet device 13 in the heat exchanger 11, and then returns the circulating water distribution circuit 9. The air that circulates through and absorbs heat is used for heating the building in connection with a conventional air conditioning system.
하절기의 경우, 열순환 파이프(3)의 유입수 통로(31)를 따라 하부로 흐르는 지중의온도에 비해 상대적으로 고온인 순환수가 하강하면서 열교환에 의해 냉각되어 열교환기(11)에서 상대적으로 고온인 공기와 열교환을 하게되어 공기를 냉각시키고, 위에서 설명한 것과 같은 방식으로 순환하게 되며, 냉각된 공기는 마찬가지로 공기절절장치를 통해 건물의 냉방에 사용된다.In the summer season, air that is relatively hot in the heat exchanger 11 is cooled by heat exchange while the circulating water, which is relatively hot, is lower than the underground temperature flowing downward along the inflow passage 31 of the heat circulation pipe 3. The heat exchange with the air cools the air, circulates in the same way as described above, and the cooled air is likewise used for cooling the building through the air conditioning system.
위에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 지열을 이용한 냉난방 시스템 및 대형 열교환 말뚝 시공방법은 지중내의 천연 에너지를 이용하기 때문에 환경보전에 크게 기여할 수 있으며, 벽난로나 기존의 공기조절 시스템 등에 비해 난방비가 2/3정도 절약되어 5∼10년 경과시 초기설비 투자비를 회수할 수 있으므로 장기적인 측면에서 매우 경제적이고 실용적이고, 고층 및 대형 건물외에도 아파트 단지, 개인주택의 냉난방, 농산물의 저장고, 스키장 제설 용도 등으로 다양한 분야에 적용할 수 있는 효과가 있다.As described above, the air-conditioning system and the large heat exchange pile construction method using geothermal heat according to the present invention can greatly contribute to environmental preservation because it uses natural energy in the ground, and heating costs are higher than the fireplace or the conventional air conditioning system. It saves about 3 and recovers the initial investment of equipment after 5 to 10 years, so it is very economical and practical in the long term, and it can be used for air-conditioning of apartment complex, private house, storage of agricultural products, storage of ski resorts, ski resort, etc. There is an effect that can be applied to the field.
위의 설명한 본 발명에 따른 지열을 이용한 냉난방 시스템 및 대형 열교환 말뚝 시공방법의 실시예는 본 발명의 사상을 설명하기 위한 것으로서, 본 발명은 위에서 설명한 실시예에 한정되지 않는다. 이 분야에 기술을 가진 자라면, 이외에 여러 가지 방식을 첨부한 특허청구범위에 벗어남 없이 본 발명에 따른 지열을 이용한 냉난방 시스템 및 대형 열교환 말뚝 시공방법을 변형할 수 있을 것이다.Embodiments of the air-conditioning system and the large heat exchange pile construction method using geothermal heat according to the present invention described above are for explaining the spirit of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment. Those skilled in the art will be able to modify the air-conditioning system and geothermal heat exchange pile construction method using geothermal heat according to the present invention without departing from the scope of the appended claims.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2000-0085784A KR100407673B1 (en) | 2000-12-29 | 2000-12-29 | An air conditioning system using the heat of the earth and method of constructing a large heat-exchanging pipe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2000-0085784A KR100407673B1 (en) | 2000-12-29 | 2000-12-29 | An air conditioning system using the heat of the earth and method of constructing a large heat-exchanging pipe |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20020056430A KR20020056430A (en) | 2002-07-10 |
| KR100407673B1 true KR100407673B1 (en) | 2003-12-01 |
Family
ID=27688924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2000-0085784A KR100407673B1 (en) | 2000-12-29 | 2000-12-29 | An air conditioning system using the heat of the earth and method of constructing a large heat-exchanging pipe |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100407673B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101964158B1 (en) | 2018-01-05 | 2019-04-01 | 구본민 | The geo- thermal energy system and its construction method by the overlapped concrete piles utilised as a temporary retaining wall |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100741564B1 (en) * | 2005-12-16 | 2007-07-20 | 주식회사 삼영 | Terrestial heat a collection equipment and the construct of method |
| KR100873566B1 (en) * | 2007-08-14 | 2008-12-12 | 차재선 | Geothermal exchanger installing by penetrating rig and its construction method |
| KR100895292B1 (en) * | 2007-09-20 | 2009-04-29 | 홍성술 | An inter-connected geo-thermal hole for preventing effluence of underground water |
| KR101065330B1 (en) * | 2009-11-24 | 2011-09-16 | 롯데건설 주식회사 | Construction method for geothermal heat exchanger |
| KR102623215B1 (en) * | 2023-01-25 | 2024-01-10 | 구본민 | Construction method of geothermal energy system using overlapping columnar pile wall including energy pile |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4286651A (en) * | 1980-04-28 | 1981-09-01 | Environmental Impact Research Group | Geothermal heating system and method of installing the same |
| EP0189733A1 (en) * | 1985-02-01 | 1986-08-06 | Leo Gut | Heat pump installation for heat extraction from the ground |
| JPH0312248A (en) * | 1989-06-08 | 1991-01-21 | Toshiba Corp | Solid-liquid separation system of centrifugal clarifier |
| US4993483A (en) * | 1990-01-22 | 1991-02-19 | Charles Harris | Geothermal heat transfer system |
| EP0592118A1 (en) * | 1992-10-08 | 1994-04-13 | Nalco Chemical Company | Method of controlling corrosion and biological matter in copper and copper alloy cooling water systems |
| WO1995030863A1 (en) * | 1994-05-06 | 1995-11-16 | Geohil Ag | Facility for effecting energy exchange between the ground and an energy exchanger |
| KR950029477A (en) * | 1994-04-21 | 1995-11-22 | 정원규 | Pile construction method for basic construction and the apparatus |
| JPH08178435A (en) * | 1994-12-27 | 1996-07-12 | Hazama Gumi Ltd | Underground heat collecting system |
| KR19990078994A (en) * | 1999-08-30 | 1999-11-05 | 송병무 | Method to construct a structure on soft soil and the structure thereof |
| WO2000037862A1 (en) * | 1998-12-09 | 2000-06-29 | Bertil Forsman | Heat exchanger |
-
2000
- 2000-12-29 KR KR10-2000-0085784A patent/KR100407673B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4286651A (en) * | 1980-04-28 | 1981-09-01 | Environmental Impact Research Group | Geothermal heating system and method of installing the same |
| EP0189733A1 (en) * | 1985-02-01 | 1986-08-06 | Leo Gut | Heat pump installation for heat extraction from the ground |
| JPH0312248A (en) * | 1989-06-08 | 1991-01-21 | Toshiba Corp | Solid-liquid separation system of centrifugal clarifier |
| US4993483A (en) * | 1990-01-22 | 1991-02-19 | Charles Harris | Geothermal heat transfer system |
| EP0592118A1 (en) * | 1992-10-08 | 1994-04-13 | Nalco Chemical Company | Method of controlling corrosion and biological matter in copper and copper alloy cooling water systems |
| KR950029477A (en) * | 1994-04-21 | 1995-11-22 | 정원규 | Pile construction method for basic construction and the apparatus |
| WO1995030863A1 (en) * | 1994-05-06 | 1995-11-16 | Geohil Ag | Facility for effecting energy exchange between the ground and an energy exchanger |
| JPH08178435A (en) * | 1994-12-27 | 1996-07-12 | Hazama Gumi Ltd | Underground heat collecting system |
| WO2000037862A1 (en) * | 1998-12-09 | 2000-06-29 | Bertil Forsman | Heat exchanger |
| KR19990078994A (en) * | 1999-08-30 | 1999-11-05 | 송병무 | Method to construct a structure on soft soil and the structure thereof |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101964158B1 (en) | 2018-01-05 | 2019-04-01 | 구본민 | The geo- thermal energy system and its construction method by the overlapped concrete piles utilised as a temporary retaining wall |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20020056430A (en) | 2002-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4024910A (en) | Rock channel heat storage | |
| US20070151704A1 (en) | Geothermal heat exchange system | |
| US20150007960A1 (en) | Column Buffer Thermal Energy Storage | |
| JP5363399B2 (en) | Construction method of underground heat exchanger | |
| KR100407673B1 (en) | An air conditioning system using the heat of the earth and method of constructing a large heat-exchanging pipe | |
| KR100654151B1 (en) | Geothermal exchanger using hollow of pile and method of construction thereof | |
| JP2006207919A (en) | Cooling/heating device and method using underground heat | |
| US20130333860A1 (en) | Structural element for transitory storage and deferred use of thermal energy, related structure and methods | |
| KR101088440B1 (en) | Earth heat exchange pipe, earth heat exchange system and manufacturing method of the same | |
| JPH01123951A (en) | Utilization of underground heat by foundation pile and method of accumulating heat | |
| JP4136847B2 (en) | Buried pipe for heat exchange | |
| JP4609946B2 (en) | Underground heat storage system and reserve water source for seasonal energy use | |
| JP6325835B2 (en) | Groundwater resource recovery system | |
| CN207405616U (en) | A kind of assembled energy diaphram wall package assembly | |
| JP2958515B2 (en) | Building cooling and heating system using rainwater stored in ground improvement foundation | |
| KR101815897B1 (en) | Cold air and warm air supply device using underground heat | |
| JPH0417353B2 (en) | ||
| CN102032697A (en) | Process for realizing shallow layer terrestrial heat exchange by utilizing soil nail | |
| JP2009209637A (en) | Method of constructing buried structure | |
| EP2557385B1 (en) | Thermal Energy Stores and Heat Exchange Assemblies Therefor | |
| KR20150121280A (en) | Heat Exchanging Pipe Protect Cap and Construction Method using thereof | |
| JP2014005965A (en) | Underground heat exchange system | |
| JP5463872B2 (en) | Underground heat exchange system | |
| KR102114105B1 (en) | Segment tunnel of solar heat exchange system | |
| KR20120095718A (en) | Equipment for exchanging terrestrial heat |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee | ||
| R401 | Registration of restoration | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130516 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20131104 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141101 Year of fee payment: 12 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |