KR101055977B1 - Geothermal heat exchanger - Google Patents

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KR101055977B1 KR1020080104491A KR20080104491A KR101055977B1 KR 101055977 B1 KR101055977 B1 KR 101055977B1 KR 1020080104491 A KR1020080104491 A KR 1020080104491A KR 20080104491 A KR20080104491 A KR 20080104491A KR 101055977 B1 KR101055977 B1 KR 101055977B1
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Abstract

본 발명은 지중에 형성된 관정(1)과, 상기 관정(1)에 설치된 열교환용 파이프(2)와, 상기 열교환용 파이프(2)의 상부에 설치된 상부캡(10)과, 상기 상부캡(10)의 일측에 연결된 입수관(20)과, 상기 입수관(20)과 연결되며 열교환용 파이프(2)의 내부에 설치된 순환용 관(30)과, 상기 순환용 관(30)의 외부에 일정간격 이격되어 지그재그로 설치된 다수개 설치된 고정날개(35)와, 상기 상부캡(10)의 다른 일측에 연결된 출수관(40)으로 구성된 지열 열교환기에 관한 것이다.The present invention provides a well (1) formed in the ground, a heat exchange pipe (2) installed in the well (1), an upper cap (10) provided on the upper portion of the heat exchange pipe (2), and the upper cap (10) Inlet pipe 20 connected to one side of the), the circulation pipe 30 is connected to the inlet pipe 20 and installed in the heat exchange pipe (2), and the outside of the circulation pipe (30) It relates to a geothermal heat exchanger consisting of a plurality of fixed blades 35 installed in a zigzag spaced apart from each other, and a water discharge pipe 40 connected to the other side of the upper cap 10.

지열 열교환기. Geothermal heat exchanger.

Description

지열 열교환기 {heat exchanger of Geothermal Energy}  Geothermal heat exchanger {heat exchanger of Geothermal Energy}

본 발명은 지열 및 지하수공의 내부케이싱 설치구조를 개량하여 높은 열교환 효율을 얻을 있도록 한 지열 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a geothermal heat exchanger to improve the internal casing installation structure of geothermal and ground water holes to obtain a high heat exchange efficiency.

지열을 이용하는 냉난방시스템은 냉난방 방식 중에서 가장 효율이 높고, 환경 친화적인 방법으로 알려져 있으며 지구온난화를 유발하는 이산화탄소 배출 절감을 위한 방안 중에서 가장 경제적이고 효과적인 방법으로 인식되고 있다.Geothermal heating and cooling system is known as the most efficient and environmentally friendly method among the heating and cooling methods, and is recognized as the most economical and effective way to reduce carbon dioxide emissions that cause global warming.

지열이라 함은 지표면의 하부에 분포되어 있는 토양과 암석이 태양복사열 이나 지구 내부의 마그마 열 때문에 보유하고 있는 열을 의미한다.Geothermal heat refers to the heat retained by soil and rocks in the lower part of the earth's surface due to solar radiation or magma heat inside the earth.

지표면 하부의 특정 심도의 지열은 연중 일정한 온도를 유지하고 있으며, Geothermal heat at a certain depth below the surface maintains a constant temperature throughout the year,

지하수가 풍부한 곳에서는 지하수의 수온을 이용하고 지하수의 산출성이 빈약한 곳에서는 순수한 토양과 암석 자체가 보유하고 있는 지열을 건물의 냉,난방에 사용하고 있다.Where the groundwater is abundant, the groundwater temperature is used, and where the groundwater yield is poor, the geothermal heat of the pure soil and the rock itself is used for cooling and heating the building.

지열을 이용하여 냉난방의 에너지로 활용하기 위한 방법으로는, 지반내 일정깊이에 관을 매설하고 그 관속에 냉매를 강제 순환시켜 냉매가 순환되는과정 중 지반내에서 흡수한 열에너지를 냉난방 에너지로 활용하는 매설식 방법과, 암반을 일 정깊이로 천공한 후 그곳에 공내시설물(수중펌프,파이프,모타전선 등)을 설치하여 천공된 관정내 집수된 지하수를 지상으로 끌어 올려 열교환 과정을 마친 지하수를 순환관을 통해 관정 내부로 다시 유입시키는 그러한 과정 중 흡수된 열에너지를 이용하여 냉난방 시스템의 에너지로 활용한 방법이 있다.As a method for utilizing geothermal heat as energy for cooling and heating, embedding a pipe at a certain depth in the ground and forcibly circulating the refrigerant in the pipe to utilize heat energy absorbed in the ground as cooling and heating energy. Underground method and perforating the rock to a certain depth, install the internal facilities (submersible pump, pipe, motor wire, etc.) in the ground and draw the groundwater collected in the drilled well to the ground to complete the heat exchange process. There is a method that utilizes the heat energy absorbed during the process of re-introducing the inside of the well through the well as energy of the heating / cooling system.

상기 지하수를 열원으로 이용한 방법은 전술한 관 매설식 방법에 비해 열에너지를 효율적으로 이용할 수 있다는 장점이 있어서 최근 주로 이용되고 있다.The method using the groundwater as a heat source has been mainly used recently because it has an advantage that the thermal energy can be efficiently used as compared to the pipe embedding method described above.

지하수를 열원으로 이용한 방법은 수중펌프를 통해 지하수를 강제 이송시켜 열교환을 통해 하절기에는 실내를 냉각하고 동절기에는 실내를 난방토록 한 지열 열교환기가 최근에 많이 등장하기 시작하였다.Groundwater is used as a heat source, and groundwater is forced to transfer through an underwater pump to heat the room in summer through heat exchange, and geothermal heat exchangers have been recently introduced to heat the room in winter.

예를 들면, 특허등록공보 등록번호 제10-0798127호에는 지하수층과 연락하는 지열공과, 상부에 직경보다 크게 형성된 보호관부를 갖고 상기 지열공에 장입되는 지하수 흡입관과, 상기 보호관부 안에 설치되어 상기 지하수 흡입관을 통해서 지하수를 양수하기 위한 수중 모터펌프로 이루어진 지하수 양수수단;밀폐덮개를 갖는 상부만이 지상으로 노출되게 상기 지열공에 연결되어 상기 지열공의 상부를 폐쇄하는 지열공 보호관; 및상기 지열공 보호관에 설치되어 상기 수중 모터펌프를 지지함으로서 상기 지하수 흡입관을 지지함과 아울러 외부의 열교환수단을 순환하는 지하수 순환라인과도 연락하여, 상기 수중 모터펌프가 양수한 지하수를 상기 지열공 보호관의 측벽 쪽으로 배출함으로서 상기 지하수 순환라인을 지중에 배설되게 한 지하수 유도수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 지열공 보호 및 지하수순환장치가 기재되어 있고,For example, Patent Registration Publication No. 10-0798127 has a geothermal hole in contact with the groundwater layer, a groundwater suction pipe inserted into the geothermal hole having a protective tube portion formed larger than the diameter in the upper portion, and installed in the protective tube portion Groundwater pumping means consisting of an underwater motor pump for pumping groundwater through a suction pipe; Geothermal ball protection tube connected to the geothermal hole so that only the upper portion having an airtight cover is exposed to the ground to close the upper portion of the geothermal hole; And installed in the geothermal air protection tube to support the subterranean motor pump to support the subterranean suction pipe, and to communicate with an underground water circulation line that circulates an external heat exchange means to supply groundwater pumped by the submersible motor pump. Geothermal hole protection and groundwater circulation device is characterized in that it comprises a groundwater guide means for discharging the groundwater circulation line in the ground by discharging toward the side wall of the protective tube,

동 공보 등록번호 제10-0803351호에는 암반 또는 지하수를 통한 지중 열교환이 가능하도록 암반층 또는 대수층이 형성된 지중에 형성되는 보어홀;상기 보어홀 상에 일정 수위를 이룬 지하수의 흡입이 가능하도록 일단부가 보어홀의 하측에 위치하고 타단부가 수직 방향으로 연장 형성되되 상기 일단부상에 지하수의 흡입이 가능하도록 흡입 파이프 바디의 원주방향 상에 횡 방향으로 관통 형성된 제1 슬롯홀, 상기 제1 슬롯홀의 상측으로 이격되어 흡입 파이프의 바디 상에 구비되며 제1 슬롯홀을 통해 유입된 지하수를 끌어올리도록 설치된 양수펌프를 포함하는 흡입 파이프;상기 흡입 파이프를 통해 흡입된 지하수가 갖고 있는 열 에너지와 열교환이 이루어지는 열교환부;상기 열교환부를 통해 열교환을 실시한 지하수가 보어홀로 리턴되도록 흡입 파이프와 연결된 순환 파이프;일단이 상기 순환 파이프와 연결 설치되고 타단이 보어홀을 향해 연장 형성되며 길이 방향 상에 제2 슬롯홀이 다수 형성되어 균일 압력으로 제2 슬롯홀을 통해 지하수를 유출 가능하게 하는 토출 파이프; 및지하수 유동시 균일한 압력 유지를 위해 상기 제1,2 슬롯홀의 내, 외측 테두리 부분에 형성된 라운드부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지열에너지 이용을 위한 지중 열교환 시스템이 기술되어 있으며, Korean Patent No. 10-0803351 discloses a bore hole formed in a rock layer or an aquifer formed to allow underground heat exchange through rock or ground water; one end of the bore hole allows suction of ground water having a predetermined level on the bore hole. Located in the lower side of the hole and the other end is formed extending in the vertical direction, the first slot hole formed in the transverse direction in the transverse direction on the circumferential direction of the suction pipe body to allow the suction of ground water on the one end spaced apart from the upper side of the first slot hole A suction pipe provided on a body of the suction pipe and including a pump pump installed to lift ground water introduced through the first slot hole; a heat exchange unit configured to exchange heat energy with thermal energy of the ground water sucked through the suction pipe; Intake pipe so that the groundwater subjected to heat exchange through the heat exchanger is returned to the borehole A circulation pipe connected with the circulation pipe, one end connected to the circulation pipe and the other end extending toward the bore hole, and a plurality of second slot holes are formed in the longitudinal direction to allow the groundwater to flow out through the second slot hole at a uniform pressure; Discharge pipe; And Underground heat exchange system for geothermal energy use is characterized in that it comprises a round portion formed in the inner, outer edge portion of the first, second slot holes to maintain a uniform pressure during groundwater flow,

동 공보 등록번호 제10-0824419호에는 지중에 형성된 관정(1)의 내벽에 설치되는 외부 케이싱(2)과; 상기 관정 내부에 삽입되며 순환관(3)을 통해 열교환기(4)와 연결되며 지하수를 펌핑하여 상기 열교환기에 공급하는 수중펌프(5)와; 상기 수중펌프가 삽입되며 상기 관정 내부에 장착되는 내부 케이싱(6)과; 상기 내부 케이 싱과 관정 사이에 채워지는 충진재(7)를 포함하고, 상기 내부 케이싱의 둘레부에 하나 이상의 센터유지구(10)가 결합되어 상기 내부 케이싱이 상기 관정의 중심에 배치되도록 유도한다. 그리고, 상기 내부 케이싱은 다수의 단위 관들이 커플러를 매개로 하여 관이음되고 상기 커플러의 둘레부에는 상기 관정의 내벽에 지지되는 지지부가 형성되는 지열 및 지하수공의 내부케이싱 설치구조가 기술되어 있으며, Publication No. 10-0824419 discloses an outer casing (2) installed on the inner wall of the well (1) formed in the ground; An underwater pump (5) inserted into the well and connected to a heat exchanger (4) through a circulation pipe (3) and pumping ground water to the heat exchanger; An inner casing 6 into which the submersible pump is inserted and mounted inside the well; A filler 7 is filled between the inner casing and the well, and one or more center holders 10 are coupled to the circumference of the inner casing to induce the inner casing to be disposed at the center of the well. In addition, the inner casing is described in the inner casing installation structure of geothermal and ground water hole in which a plurality of unit pipes are piped through a coupler and a support portion is formed at the circumference of the coupler to support the inner wall of the well.

동 공보 등록번호 제10-0768064호에는 암반내 일정 깊이로 굴착된 관정으로부터 지상의 열교환기와 연관되는 배관시스템에 의해 지열에너지를 흡수하여 냉난방 에너지로 활용하는 지열을 이용한 냉난방 장치에 있어서,수중펌프(P)로부터 연장된 흡입구(10) 단부는 관정(1)내에 집수된 지하수 중 일정한 온도를 형성하는 심층 지하수를 흡입할 수 있도록 관정(1)내에서 상부측에 위치하고 있으며,지상의 열교환기(2)를 경유하는 순환관(20A,20B) 일측 끝단의 배출단측은 관정(1)의 최하단 바닥측으로 열교환과정을 마친 지하수가 유출될 수 있도록 관정 바닥면에 근접한 위치까지 길게 연장형성되되, 상기 순환관(20B)은 유연성이 있으면서 인장강도가 우수한 PE재질로 구성되며, 상기 순환관(20B) 측부에는 순환관(20B) 외주연에 등간격으로 설치되는 클램프(35)를 매개로 스테인리스 재질의 견인와이어(30)가 순환관(20B)을 따라 배치되어 관정에 위치하고 있는 순환관(20B)을 관정내에서 견인하는 한편 관정청소시에는 상기 견인와이어를 당겨 순환관(20B)의 인출이 용이하도록 된 것을 특징으로 하는 암반대수층의 지열을 이용한 열교환 순환장치가 알려져 있고,Publication No. 10-0768064 discloses an underwater heating and cooling device using a geothermal energy system that absorbs geothermal energy by using a piping system associated with a ground heat exchanger from a well excavated to a certain depth in a rock and utilizes it as cooling and heating energy. An end portion of the suction port 10 extending from P) is located on the upper side in the well 1 so as to suck deep ground water which forms a constant temperature among the ground water collected in the well 1, and the ground heat exchanger 2 Discharge end side of one end of the circulation pipe (20A, 20B) via) is extended to a position close to the bottom of the well so that the groundwater after the heat exchange process flows out to the bottom of the bottom of the well (1), the circulation pipe 20B is made of a PE material having flexibility and excellent tensile strength, and the clamp 35 is installed at equal intervals on the outer circumference of the circulation pipe 20B on the side of the circulation pipe 20B. The traction wire 30 made of a stainless steel is disposed along the circulation pipe 20B to tow the circulation pipe 20B located in the well while pulling the tow wire while cleaning the well. Heat exchange circulator using known geothermal heat of rock aquifer characterized in that it is easy to draw,

동 공보 등록번호 제10-0820919호에는 암반 또는 지하수를 통한 지중 열교환이 가능하도록 암반층 또는 대수층이 형성된 지중의 보어홀 상에 일정 수위를 이룬 지하수의 흡입이 가능하도록 일단부가 보어홀의 하측에 위치하고 타단부가 수직 방향으로 연장 형성되되 상기 일단부상에 지하수의 흡입이 가능하도록 흡입 파이프 바디의 원주방향 상에 횡 방향으로 관통 형성된 제1 슬롯홀, 상기 제1 슬롯홀의 상측으로 이격되어 흡입 파이프의 바디 상에 구비되며 제1 슬롯홀을 통해 유입된 지하수를 끌어올리도록 설치된 양수펌프를 포함하는 흡입 파이프;상기 흡입 파이프를 통해 흡입된 지하수가 갖고 있는 열 에너지와 열교환이 이루어지는 열교환부;상기 열교환부를 통해 열교환을 실시한 지하수가 보어홀로 리턴되도록 흡입 파이프와 연결된 순환 파이프;일단이 상기 순환 파이프와 연결 설치되고 타단이 보어홀을 향해 연장 형성되며 길이 방향 상에 제2 슬롯홀이 다수 형성되어 균일 압력으로 제2 슬롯홀을 통해 지하수를 유출 가능하게 하는 토출 파이프;상기 열교환부를 경유한 지하수가 순환펌프와 연결된 히트펌프를 거치면서 열교환을 실시하되, 상기한 양수펌프를 통해 흡입되는 지하수의 온도 변화에 따른 신호를 입력받아 양수펌프의 회전수 또는 온(ON) 오프(OFF) 작동을 선택적으로 제어하고, 열교환부의 열교환 온도 상태에 따라 순환펌프를 온(ON), 오프(OFF) 제어하는 제어부; 및건축물에서 냉방이 이루어지는 영역이 일부 또는 특정 위치에 냉방을 필요로할 경우에 흡입 파이프를 통해 흡입된 지하수가 갖고 있는 저온의 열 에너지를 열교환부를 경유하여 상기한 건축물에 직접 공급하여 냉방을 실시하는 것을 특징으로 하는 지열에너지를 이용한 냉난방 및 수축열 시스템이 기술되어 있으며, Publication No. 10-0820919 describes one end of the lower part of the borehole and the other end to allow the suction of groundwater having a certain level on the borehole in the ground where the rock layer or aquifer was formed to allow underground heat exchange through the rock or groundwater. Is formed extending in the vertical direction, the first slot hole formed in the transverse direction in the transverse direction on the circumferential direction of the suction pipe body to allow the suction of the ground water on the one end portion, spaced above the first slot hole on the body of the suction pipe A suction pipe provided with a pump pump installed to raise groundwater introduced through the first slot hole; a heat exchanger configured to exchange heat with heat energy of the groundwater sucked through the suction pipe; Circulation pipe connected to the suction pipe so that the groundwater returned to the borehole A discharge pipe having one end connected to the circulation pipe and the other end extending toward the bore hole and having a plurality of second slot holes formed in a longitudinal direction to allow ground water to flow out through the second slot hole at a uniform pressure; The groundwater passing through the heat exchanger performs heat exchange while passing through a heat pump connected to the circulation pump, and receives a signal according to the temperature change of the groundwater sucked through the pumping pump, and turns the pump on or off of the pump. OFF) a control unit for selectively controlling the operation, the ON and OFF control of the circulation pump in accordance with the heat exchange temperature state of the heat exchange unit; And when the cooling area in the building needs to be cooled at a part or a specific position to cool by directly supplying the low-temperature heat energy of the groundwater sucked through the suction pipe to the building through the heat exchanger It is described a cooling and heating and contraction heat system using geothermal energy,

국내공개특허공보 공개번호 제10-2008-0027180호에는 지중에 형성된 다수의 지열공, 상기 지열공의 내경보다 작은 외경으로 이루어지면서 하단부에 유입공이 형성되어 둘레부에 복귀부가 형성되도록 상기 지열공들의 중앙에 삽입되는 양수관, 상기 양수관의 내부에 각각 장착되어 상기 유입공을 통해 상기 복귀부의 지하수를 펌핑하는 수중 펌프, 상기 복귀부와 연통되는 리턴관으로 이루어져 상기 양수관과 리턴관을 통해 지하수를 연속해서 순환 공급하는 지하수 순환수단과;상기 지하수 순환수단의 양수관들과 각각 연결되어 상기 양수관들에 의해 공급되는 지하수를 집수하는 공급측 매니폴드와;상기 공급측 매니폴드로부터 지하수를 공급받아 상기 지하수와 열교환하는 열교환수단과;상기 다수의 리턴관들과 연결되어 상기 열교환수단을 통과한 지하수를 상기 다수의 리턴관으로 분배하는 배출측 매니폴드를 포함하여 구성된 지열 열교환장치에 있어서,상기 다수의 지열공들 사이에는, 양단부가 상기 복귀부에 각각 유체 연통 가능하게 연결되는 수위조절관이 관이음되어 상기 지열공 내의 지하수의 유동을 안내하여 상기 지열공들 내의 지하수의 수위가 유지되는 구조인 것을 특징으로 하는 지하수의 지상 유출 방지 기능을 갖는 지열공 연통구조가 공개되어 있음을 알 수 있다. In Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2008-0027180, a plurality of geothermal holes formed in the ground, the outer diameter of the geothermal holes made of the smaller than the inner diameter of the geothermal holes so that the inlet is formed in the lower end to form a return portion Pumping pipe inserted in the center, the water pump is installed in each of the inside of the pumping pipe to pump the groundwater of the returning portion through the inlet hole, consisting of a return pipe communicating with the returning portion groundwater through the pumping pipe and the return pipe Groundwater circulation means for continuously supplying and circulating; Supply side manifold connected to each of the pumping pipes of the groundwater circulation means for collecting groundwater supplied by the pumping pipes; Ground water supplied from the supply-side manifold Heat exchange means for exchanging heat with groundwater; connected to the plurality of return pipes and having passed through the heat exchange means In the geothermal heat exchanger comprising a discharge side manifold for distributing water to the plurality of return pipes, Between the plurality of geothermal holes, the water level control pipe is connected to each other in fluid communication to the return portion It can be seen that the geothermal communication structure having a groundwater leakage prevention function of groundwater, which is a structure in which the groundwater level in the geothermal holes is maintained by guiding the flow of groundwater in the geothermal holes. .

종래 기술은 냉각수의 열교환이 원활하지 못하여 열교환 파이프를 통과하는 동안에는 열교환효율이 떨어지므로 원하는 온도의 지하수를 공급하지 못하는 문제점이 있어 이러한 열교환효율을 높이두록 구조를 개량한 지열 열교환기를 제공하는 것이 본 발명이 해결하고자 하는 과제인 것이다.In the prior art, since the heat exchange efficiency of the cooling water is not smooth and the heat exchange efficiency decreases while passing through the heat exchange pipe, there is a problem in that the groundwater at a desired temperature cannot be supplied. Therefore, the present invention provides a geothermal heat exchanger having an improved structure to increase such heat exchange efficiency. This is the problem to be solved.

본 발명은 상기 종래의 기술에 대한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 암반 및 지하수가 갖고 있는 열에너지와 최적의 열교환을 실시하도록 입수관 및 입수고나에 연결된 순환용 관의 직경이 열교환용파이프 의 직경보다 적게하고, 순환용 관의 외부 즉 열교환용 파이프 내부 정중앙에 열수를 와류로 배출시키는 날개형상의 순환용 관 고정부를 설치하여, 열수가 와류로 출수관을 통해 배출되는 동안 열효율을 극대화 하도록 하여 적은 깊이에 넓은 열접촉 단면적의 열교환기를 설치하여 열효율을 극대화 하도록 구조를 개량한 지열 열교환기를 제공하는 것이 본 발명이 이루고자 하는 과제해결 수단인 것이다.The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art, the diameter of the circulation pipe connected to the water inlet pipe and the receiving pipe so as to perform an optimal heat exchange with the thermal energy of the rock and ground water In addition, by installing a wing-shaped circulation pipe fixing part for discharging the hot water into the vortex outside the circulation pipe, i.e., inside the heat exchange pipe, the heat efficiency is maximized while the hot water is discharged through the discharge pipe. It is a problem solving means of the present invention to provide a geothermal heat exchanger having an improved structure to maximize heat efficiency by installing a heat exchanger having a large thermal contact cross-sectional area at a small depth.

본 발명은 입수관의 직경이 열교환용파이프 의 직경보다 적게하여, 유입되는 순환수를 열교환용 파이프에 보다 오래 머물게 하여 열교환이 많이 일어나도록 유도하였고, 입수관에 연결된 순환용 관의 외부 즉 열교환용 파이프 내부 정중앙에 열수를 와류로 배출시키는 날개형상의 순환용 관 고정부를 설치하여, 열수가 열교환용 파이프 내부에서 와류로 출수관을 통해 배출되도록 하여 열교환 시간을 장기화함과 동시에 열교환 접촉을 많이 하도록 하여, 접촉되는 면적을 높이고 지하공을 깊게 뚫을 때 많은 비용이 소요되기 때문에 적은 깊이에 넓은 단면적의 열교환기를 설치하여 열효율을 극대화 하여 최적 온도의 열수가 지속적으로 공급됨에 따라 지 열을 이용한 열교환장치의 신뢰성을 향상할 수 있는 장점이 있는 것이다.According to the present invention, the diameter of the water inlet pipe is smaller than that of the heat exchange pipe, so that the incoming circulating water stays longer in the heat exchange pipe to induce a lot of heat exchange. Wing-shaped circulation tube fixing part for discharging hot water to vortex in the center of pipe, and hot water is discharged through vortex in the heat exchange pipe through vortex to prolong heat exchange time and to make much heat exchange contact. Since it takes a lot of cost to increase the contact area and deeply drill underground holes, it is necessary to install a heat exchanger with a large cross-sectional area at a small depth to maximize the thermal efficiency, so that the optimum temperature of hot water is continuously supplied. There is an advantage to improve the reliability.

상기 목적을 달성하기 위하여, 지중에 형성된 관정(1)과, 상기 관정(1)에 설치된 열교환용 파이프(2)와, 상기 열교환용 파이프(2)의 상부에 설치된 상부캡(10)과, 상기 상부캡(10)의 일측에 연결된 입수관(20)과, 상기 입수관(20)과 연결되며 열교환용 파이프(2)의 내부에 설치된 순환용 관(30)과, 상기 순환용 관(30)의 외부에 일정간격 이격되어 지그재그로 설치된 다수개 설치된 고정날개(35)와, 상기 상부캡(10)의 다른 일측에 연결된 출수관(40)으로 구성된 지열 열교환기의 구조인 것이다.In order to achieve the above object, a well (1) formed in the ground, a heat exchange pipe (2) installed in the well (1), an upper cap (10) installed on the heat exchange pipe (2), and An inlet pipe 20 connected to one side of the upper cap 10, a circulation pipe 30 connected to the inlet pipe 20 and installed in the heat exchange pipe 2, and the circulation pipe 30. It is a structure of a geothermal heat exchanger consisting of a plurality of fixed blades 35 installed in a zigzag spaced apart at a predetermined interval and the outlet pipe 40 connected to the other side of the upper cap 10.

본 발명은 지열 열교환기는 대지와의 접촉면적이 많아질수록 열교환이 많이 이루어지기 때문에 접촉되는 면적을 높이고 지하공을 깊게 뚫을 때 많은 비용이 소요되기 때문에 적은 깊이에 넓은 단면적의 지열 열교환기의 구조를 개량한 것이다. In the present invention, the geothermal heat exchanger has a large cross-sectional area and structure of a geothermal heat exchanger with a small depth because it requires a lot of heat when the contact area with the ground becomes more heat-exchanged, so that the contact area is increased and a deep hole is drilled deeply. It is an improvement.

본 발명의 순환용 관의 외부에는 열교환용 파이프와 일정한 간격을 유지하기 위하여 고정날개를 일정한 간격으로 지그재그로 설치하되, 고정날개에 비틀림각을 주어 흐르는 유체가 와류(회전하며)로 열교환용 파이프 벽체와 긴밀하고도 많은 접촉으로 열교환의 효율을 극대화 하였다.The outside of the circulation pipe of the present invention to install a fixed blade in a zigzag at regular intervals in order to maintain a constant gap with the heat exchange pipe, giving a twist angle to the fixed blade, the flow fluid flows in the vortex (rotating) pipe wall for heat exchange The close contact with and many contacts maximize the efficiency of heat exchange.

본 발명은 고정날개를 개별설치하여 관에 직접 고정날개를 설치시 높은 생산비용과 부피가 커짐으로 운반비의 상승, 파손의 염려등의 요소를 제거하였다. The present invention removes elements such as an increase in transportation cost and fear of damage due to high production cost and volume when installing fixed blades directly on a pipe by installing fixed blades individually.

본 발명의 지열 열교환기 설치방법은 Geothermal heat exchanger installation method of the present invention

통상의 천공기를 이용하여 일정 지름의 관정을 천공한 다음, 천공된 관정에 최하단부가 막힌 열교환용 파이프를 내부에 물을 채우며 서서히 지하공의 하부에 안착될때 까지( 이때, 관의 길이가 짧으면 융착 또는 조입식등으로 연결하여 사용을 하며, 열교환용 파이프 삽입 설치시 내부에 물을 넣는 것은 지하공 내부에 물이 있을때 부력을 줄이기 위함. ) 내리고,After drilling a well of a certain diameter by using a conventional punching machine, fill the water inside the heat exchange pipe with the lowermost end blocked by the perforated well until it is slowly seated in the lower part of the underground hole (in this case, if the length of the pipe is short, fusion or It is used by connecting type, and putting water inside when installing heat exchange pipe is to reduce buoyancy when there is water in underground hole.)

관정과 열교환용 파이프사이의 전 영역에 충진재를 균일하게 채운 후에,After filling the entire area evenly between the well and the heat exchange pipe,

(열교환용 파이프를 삽입시 외부 또는 내부에 보조로프를 설치하여 하중에 의한 떨어짐으로 파이프가 상함을 방지하거나, 열교환용 파이프 외부에 로울러 등을 설치하여 서서히 하강시켜 하부에 안착시킨 후에,)(When inserting the heat exchange pipe, install an auxiliary rope on the outside or inside to prevent the pipe from being damaged due to the drop by load, or install a roller or the like on the outside of the heat exchange pipe to lower it slowly and settle on the bottom)

열교환용 파이프 삽입후, 내부에 순환용 관을 설치하고, (설치시 하부에서 일정한 거리를 유지하여 순환수의 유입시 지장이 없게 한다.) After inserting the heat exchange pipe, install a circulation pipe inside (keep a certain distance from the bottom when installing so that there is no problem when inflow of circulating water)

순환용 관의 외부에는 열교환용 파이프와 일정한 간격을 유지하기 위하여 고정날개를 일정한 간격으로 지그재그로 설치하되, 고정날개에 비틀림각을 주어 흐르는 유체가 와류(회전하며)로 열교환용 파이프 벽체와 긴밀하고도 많은 접촉으로 열교환의 효율을 극대화 하도록 설치하였으며,In order to maintain a constant distance from the heat exchange pipe, the fixed wing is installed in a zigzag at regular intervals, and the twisting angle is given to the fixed wing so that the flowing fluid is in close contact with the heat exchange pipe wall by vortex (rotating). Many contacts were installed to maximize the efficiency of heat exchange,

열교환용 파이프 상부를 캡으로 마감하되 캡에 연결되는 두 개의 관을 설치하되, 하나는 열교환용 파이프 내부에 설치된 순환용 관에 연결된 입수관과, 다른 하나는 열교환용 파이프 자체에 연결된 출수관을 설치하였다.Finish the top of the heat exchange pipe with a cap, but install two pipes connected to the cap, one for the inlet pipe connected to the circulation pipe installed inside the heat exchange pipe, and the other for the outlet pipe connected to the heat exchange pipe itself. It was.

사용 및 작동방법을 살펴보면, Looking at how to use and operate,

입수관을 통해 순환용 관에 순환수가 주입되면, 순환용관 하부에 유입된 순 환수는 열교환용 파이프에 유입되어 열교환용파이프 벽체를 따라 상승하면서, 열수로 되어 열교환용 파이프 상부에 설치된 출수관을 통해 사용처로 출수되는데,When the circulating water is injected into the circulation pipe through the water inlet pipe, the circulated water introduced into the bottom of the circulation pipe flows into the heat exchange pipe and rises along the heat exchange pipe wall, and becomes hot water through an outlet pipe installed at the top of the heat exchange pipe. It is extracted to the place of use

이때, 열교환용 파이프 내부에 유입된 순환수는 열교환용 파이프에 접촉하여 열교환이 이루도록 하되, 열교환용 파이프 내부에 지그재그로 설치된 순환용관 고정날개에 의해 열교환수가 상승하면서, 와류로 열교환용 파이프 내부 벽체와의 접촉이 많이 일어나면서, 접촉시간을 오래하도록 하여 상승되어 열교환이 이루어진 열수를 출수관을 통해 출수 시키는 방법인 것이다. At this time, the circulating water introduced into the heat exchange pipe is in contact with the heat exchange pipe so as to perform heat exchange, while the heat exchange water rises by the circulating pipe fixing blades installed in a zig-zag inside the heat exchange pipe, and the vortex flows with the inner wall of the heat exchange pipe. As the contact occurs a lot, the contact time is raised to a long way is to heat the heat-exchanged through the outlet pipe.

(이때, 열교환용 파이프에서 와류등에 의해 생성된 기포등의 기체는 열수 흐름을 방해하므로 출수관에 함께 배출될 수도 있다.)(At this time, gases such as bubbles generated by vortices, etc. in the heat exchange pipe may interfere with the hot water flow and may be discharged together with the outlet pipe.)

이하 본 발명을 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1 본 발명의 지열 열교환기 전체도, 도2 본 발명의 고정날개 상세도를 도시한 것이며, 관정(1), 열교환용파이프(2), 충전재(3), 상부캡(10), 입수관(20), 순환용 관(30), 고정날개(35), 출수관(40), 몸체(351), 고정통공(352), 날개(353)를 나타낸 것임을 알 수 있다. 1 is a view showing the overall geothermal heat exchanger of the present invention, Figure 2 is a detailed view of the fixed wing of the present invention, the pipe well (1), heat exchange pipe (2), filler (3), upper cap (10), water supply pipe 20, the circulation pipe 30, the fixed blade 35, the outlet pipe 40, the body 351, the fixed through hole 352, it can be seen that the wings 353.

본 발명의 지열 열교환기는 도1내지 도2에 도시된 바와 같이, Geothermal heat exchanger of the present invention, as shown in Figure 1 to Figure 2,

지중에 형성된 관정(1)과, 상기 관정(1)에 설치된 열교환용 파이프(2)와, 상기 열교환용 파이프(2)의 상부에 설치된 상부캡(10)과, 상기 상부캡(10)의 일측에 연결된 입수관(20)과, 상기 입수관(20)과 연결되며 열교환용 파이프(2)의 내부에 설치된 순환용 관(30)과, 상기 순환용 관(30)의 외부에 일정간격 이격되어 지그재그로 설치된 다수개 설치된 고정날개(35)와, 상기 상부캡(10)의 다른 일측에 연결된 출수관(40)으로 구성된 지열 열교환기의 구조인 것이다.A well 1 formed in the ground, a heat exchange pipe 2 installed in the well 1, an upper cap 10 installed on an upper portion of the heat exchange pipe 2, and one side of the upper cap 10. The water supply pipe 20 connected to the water supply pipe 20 and the circulation pipe 30 installed inside the heat exchange pipe 2 and spaced apart from the circulation pipe 30 by a predetermined interval are connected to the water supply pipe 20. Zigzag is a structure of a geothermal heat exchanger consisting of a plurality of fixed blades 35 installed in a zigzag, and the water discharge pipe 40 connected to the other side of the upper cap 10.

상기 고정날개(35)는 도2에 도시된 바와 같이, 일측이 개방된 고리형상의 몸체(351)와, 상기 몸체(351)의 양 끝단부에 설치되어 볼트와 너트가 삽입되어 고정되는 고정통공(352)과, 상기 몸체(351)의 외부에 일정간격 이격되어 다수개 설치된 지기자그형 날개(353)로 구성되어 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 2, the fixed blade 35 is provided with a ring-shaped body 351 open at one side thereof, and a fixed through hole installed at both ends of the body 351 so that bolts and nuts are inserted and fixed. It can be seen that the 352 and the zigzag-shaped wings 353 are provided in plural numbers spaced apart from the outside of the body 351.

도1 본 발명의 지열 열교환기 전체도1 is a general view of the geothermal heat exchanger of the present invention

도2 본 발명의 고정날개 상세도2 is a detailed view of the fixed blade of the present invention

도면의 부호 설명Explanation of symbols in the drawings

관정(1), 열교환용파이프(2), 충전재(3), 상부캡(10), 입수관(20), 순환용 관(30), 고정날개(35), 출수관(40), 몸체(351), 고정통공(352), 날개(353), 배관로(A), 암반(B)Pipe (1), heat exchange pipe (2), filler (3), upper cap (10), inlet pipe (20), circulation pipe (30), fixed wing (35), outlet pipe (40), body ( 351, fixed through hole 352, wing 353, pipeline (A), rock (B)

Claims (1)

지열 열교환기에 있어서,In geothermal heat exchanger, 지중에 형성된 관정(1)과, 상기 관정(1)에 설치된 열교환용 파이프(2)와, 상기 열교환용 파이프(2)의 상부에 설치된 상부캡(10)과, 상기 상부캡(10)의 일측에 연결된 입수관(20)과, 상기 입수관(20)과 연결되며 열교환용 파이프(2)의 내부에 설치된 순환용 관(30)과, 상기 순환용 관(30)의 외부에 일정간격 이격되어 지그재그로 설치된 다수개 설치된 고정날개(35)와, 상기 상부캡(10)의 다른 일측에 연결된 출수관(40)으로 구성되며,A well 1 formed in the ground, a heat exchange pipe 2 installed in the well 1, an upper cap 10 installed on an upper portion of the heat exchange pipe 2, and one side of the upper cap 10. The water supply pipe 20 connected to the water supply pipe 20 and the circulation pipe 30 installed inside the heat exchange pipe 2 and spaced apart from the circulation pipe 30 by a predetermined interval are connected to the water supply pipe 20. It consists of a plurality of fixed blades 35 installed in a zigzag and the discharge pipe 40 connected to the other side of the upper cap 10, 상기 고정날개(35)는 일측이 개방된 고리형상의 몸체(351)와, 상기 몸체(351)의 양 끝단부에 설치되어 볼트와 너트가 삽입되어 고정되는 고정통공(352)과, 상기 몸체(351)의 외부에 일정간격 이격되어 다수개 설치된 지기자그형 날개(353)를 포함하여 구성되어 있음을 특징으로 하는 지열 열교환기.The fixed blade 35 is a ring-shaped body 351 is open at one side, a fixed through hole 352 is fixed to the bolts and nuts are inserted and fixed to both ends of the body 351, and the body ( Geothermal heat exchanger, characterized in that it comprises a plurality of zigzag wings (353) installed at a predetermined interval apart from the outside of the 351.
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