KR101771991B1 - 공간거리와 심도를 달리하는 밀폐형 지중열교환기의 집단배치시스템 - Google Patents

공간거리와 심도를 달리하는 밀폐형 지중열교환기의 집단배치시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101771991B1
KR101771991B1 KR1020160153921A KR20160153921A KR101771991B1 KR 101771991 B1 KR101771991 B1 KR 101771991B1 KR 1020160153921 A KR1020160153921 A KR 1020160153921A KR 20160153921 A KR20160153921 A KR 20160153921A KR 101771991 B1 KR101771991 B1 KR 101771991B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat
ground
heat exchanger
underground
tearing
Prior art date
Application number
KR1020160153921A
Other languages
English (en)
Inventor
홍성술
안우연
Original Assignee
주식회사 지지케이
홍성술
안우연
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 지지케이, 홍성술, 안우연 filed Critical 주식회사 지지케이
Priority to KR1020160153921A priority Critical patent/KR101771991B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101771991B1 publication Critical patent/KR101771991B1/ko

Links

Images

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
    • F24T10/15—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 using bent tubes; using tubes assembled with connectors or with return headers
    • F24J3/081—
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0046—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater using natural energy, e.g. solar energy, energy from the ground
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0046—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater using natural energy, e.g. solar energy, energy from the ground
    • F24F2005/0057—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater using natural energy, e.g. solar energy, energy from the ground receiving heat-exchange fluid from a closed circuit in the ground
    • F24J2003/088—
    • 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
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/40—Geothermal heat-pumps
    • 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
    • Y02E10/12—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

본 발명은 공간거리와 심도를 달리하는 밀폐형 지중열교환기의 집단배치시스템에 관한 것으로, 일정한 공간에 집단적으로 지중열교환부를 설치, 운영함으로서 나타날 수 밖에 없는 열도 효과를 해소하기 위해, 제1열도효과방지부 및 제2열도효과방지부가 설치된다. 이 제1열도효과방지부는, 밀폐형 지중열교환부가 집단 배치될 지중의 집단배치부에 다수의 지열공들이 배열되어서 이루어지고, 집단배치부의 중앙측으로 갈수록 지열공들의 간격이 벌어지게 배열되며 집단배치부의 외곽측으로 갈수록 지열공들의 간격이 밀착되게 배열되어서 이루어진다. 따라서, 집단배치부의 중앙 측으로 갈수록 지열공들의 간격이 벌어지게 배열되므로, 집단배치부의 중앙측에 배열된 지열공들 사이에는 집단배치부 외곽 측의 지열공들에 비해 열간섭 현상이 감소되며, 이에 따라 집단배치부의 열도 효과를 저하시킬 수 있다.
또한, 이 제2열도효과방지부는 밀폐형 지중열교환부가 집단 배치될 지중의 집단배치부에 다수의 지열공들이 배열되어서 이루어지고, 집단배치부의 중앙측으로 갈수록 지열공들의 심도가 증가되도록 형성되며 집단배치부의 외곽측으로 갈수록 지열공들의 심도가 감소되도록 형성된다. 따라서, 집단배치부의 중앙측으로 갈수록 지열공들의 심도가 증가되므로 집단배치부의 중앙 측으로 갈수록 지열공과 지중의 열교환 효율이 증대되며 이에 따라 집단배치부의 열도 효과를 저하시킬 수 있다.

Description

공간거리와 심도를 달리하는 밀폐형 지중열교환기의 집단배치시스템{Group placement system of soil heat exchanger other closed the distance of space and depth of space}
본 발명은 공간거리와 심도를 달리하는 밀폐형 지중열교환기의 집단배치시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 집단배치부의 중앙 측으로 갈수록 인접한 지열공들 사이의 열간섭 현상을 감소시켜서 열도 효과를 저하시키고, 집단배치부의 중앙 측으로 갈수록 지열공과 지중의 열교환 효율을 증대시키는 공간거리와 심도를 달리하는 밀폐형 지중열교환기의 집단배치시스템에 관한 것이다.
지중의 지열을 이용하는 지열 냉난방 시스템은 지상에 설치되는 열교환기 등 기계설비와 지중을 굴착하는 과정을 거쳐 지하에 설치되는 지중열교환기로 구성된다. 지상에 설치된 열교환기 등의 기계설비는 지하에서 올라오는 열에너지를 난방 또는 냉방에너지로 변환시켜 부하공간에 공급하는 역할을 하며, 지중에 설치된 지중열교환기는 열교환유체를 순환시켜서 흡수하는 열에너지를 지상의 기계설비에 공급하는 역할을 한다.
여기서, 지열 냉난방 시스템이란 대기 중의 온도와 땅속 즉, 지중열의 온도차를 열에너지로 이용하는 것이며, 우리나라에서 주로 사용하는 지열 냉난방 시스템은 지중열교환기를 설치하는 방법과 열교환유체의 종류에 따라서, 개방형과 수직밀폐형으로 구분된다.
개방형 지열 냉난방 시스템은, 지하수공을 개발하는 방법으로 지중열교환기를 설치한 후에, 지하수를 열교환유체로 순환시켜 지중의 열에너지를 흡수해서 열교환기 등 지상의 기계설비에 전달하는 방식이다.
수직밀폐형 지열 냉난방 시스템은, 통상적으로는 직경 15cm, 깊이 150m 정도 깊이로 땅속을 굴착해서 나공상태의 지열공을 형성한 후에 그 안으로 바닥까지 내려가고 다시 올라오는 U자 형태로 PE 파이프를 설치하며, 나머지 빈 공간은 그라우팅하여 되메움하는 방법으로 밀폐형 지중열교환기를 설치한다. 그리고 지상에 설치된 열교환기의 출구에 연결된 PE 파이프의 한쪽으로 부동액 등 열교환유체를 주입시키면 U자 형태로 설치한 파이프를 따라 이송하는 과정에서 땅속의 열에너지를 흡수한 열교환유체가 PE 파이프의 다른 한쪽을 통해 열교환기의 입구와 연락되어서 땅속의 열에너지를 열교환기 등 지상의 기계설비에 전달하는 방식이다.
우리나라 여름철의 경우, 대기 온도는 30℃에 육박하는 반면 땅속의 지중 온도는 연중 15~20℃를 유지하기 때문에 지상의 열교환기에서 대기중 온도를 가지고 이동을 시작한 열교환유체가 U자 형태로 설치한 파이프를 따라 밀폐형 지중열교환기를 돌아나오는 동안에 지중온도로 열교환되어 지상의 열교환기에 도달하고, 열교환기의 열교환기를 거치는 동안에 열에너지를 방출하게 된다.
이렇게 열에너지를 방출한 열교환유체는 다시 파이프를 따라 땅속의 밀폐형 지중열교환기를 돌아나오는 과정으로 지중열에너지를 흡수하는 일을 반복하게 되는데, 열교환유체가 밀폐형 지중열교환기를 경유하는 동안 지상에서 흡수한 온열은 지중에서 방출하고 지중의 냉열을 끌어내는 일이 반복되므로써, 시간이 지날수록 땅속의 밀폐형 지중열교환기 주변의 지중온도가 상승하게 되어 밀폐형 지중열교환기의 열복원능력이 저하된다.
더욱이 부하공간이 큰 대규모 건물 등에 냉방을 해결하기 위해 수직밀폐형 지열시스템을 도입하는 경우에는 정해진 공간에 일정한 간격(약 5m)과 일정한 깊이(약 150m)로 땅속을 굴착해서 수십 개소 또는 수백 개소의 밀폐형 지중열교환기를 격자형태의 일정간격(약 5m)으로 설치하게 되고, 이렇게 집단적으로 설치된 밀폐형 지중열교환기에서는 각기 열교환을 통해서 지중의 열에너지를 지상으로 공급하게 된다.
이와 같은 과정에서 지중온도가 점차 상승함에 따라 저하되는 열복원능력은 주변에서 새로운 에너지를 공급받음으로서 회복되어야 하지만 집단적으로 밀폐형 지중열교환기를 설치한 경우, 바깥쪽의 밀폐형 지중열교환기는 주변의 신선한 지중열을 받아들여 열복원에 도움이 되지만 안쪽에 위치한 밀폐형 지중열교환기는 다른 지중열교환기에 둘러싸여 새로운 외부 지중열을 받아들일 수 없는 상황이 된다.
이러한 상태에서 지열시스템을 계속 가동하게 되면 시간이 갈수록 밀폐형 지중열교환기의 온도 상승률이 높아지면서 전체적으로 열도 효과(heat island effect) 현상이 발생되어 지열시스템의 냉방효율이 급격하게 감소되며, 한번 발생된 열도 효과 현상은 지열시스템을 장시간 정지시키지 않는 한 쉽게 해소되지 않는다.
대한민국 특허등록 제10-0848717호
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 집단배치부의 중앙 측으로 갈수록 인접한 지열공들 사이의 열간섭 현상을 감소시켜서 열도 효과를 저하시키도록 한 공간거리와 심도를 달리하는 밀폐형 지중열교환기의 집단배치시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 집단배치부의 중앙 측으로 갈수록 지열공과 지중의 열교환 효율을 증대시키도록 한 공간거리와 심도를 달리하는 밀폐형 지중열교환기의 집단배치시스템을 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지중의 지열을 이용하기 위해 지반에는 다수개의 지열공들이 형성되고, 지열공들에 순환열매체가 진입된 후 배출되도록 열복원라인들이 설치되며, 순환열매체가 열복원라인을 경유하는 동안 지열공 내부와 열교환이 이루어지면서 냉각 또는 가열되는 다수의 지중열교환부; 건물에 설치되고 지중열교환부에 연결되어서 열복원된 순환열매체가 공급되므로 지열공들 내의 지열을 공급받아서 건물 내부를 냉방 또는 난방하는 열교환기; 지중열교환부의 출구와 열교환기에 연결되어서 열복원된 순환열매체가 열교환기로 공급되도록 안내하는 공급라인; 지중열교환부의 입구와 열교환기에 연결되어서 열교환기를 통과한 순환열매체가 지열공 측으로 유입되도록 안내하는 회수라인; 밀폐형 지중열교환부가 집단 배치될 지중의 집단배치부에 다수의 지열공들이 배열되어서 이루어지고, 집단배치부의 중앙 측으로 갈수록 인접한 지열공들 사이의 열간섭 현상을 감소시켜서 열도 효과를 저하시키는 제1열도효과방지부; 밀폐형 지중열교환부가 집단 배치될 지중의 집단배치부에 다수의 지열공들이 배열되어서 이루어지고, 집단배치부의 중앙 측으로 갈수록 지열공과 지중의 열교환 효율을 증대시키는 제2열도효과방지부를 포함하여서 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 공간거리와 심도를 달리하는 밀폐형 지중열교환기의 집단배치시스템의 다른 특징은, 제1열도효과방지부는, 밀폐형 지중열교환기가 집단 배치될 지중의 집단배치부에 다수의 지열공들이 배열되어서 이루어지되, 집단배치부의 중앙측으로 갈수록 지열공들의 간격이 벌어지게 배열되고 집단배치부의 외곽측으로 갈수록 지열공들의 간격이 밀착되게 배열되어서 이루어진다.
본 발명의 공간거리와 심도를 달리하는 밀폐형 지중열교환기의 집단배치시스템의 또 다른 특징은, 제2열도효과방지부는, 밀폐형 지중열교환기가 집단 배치될 지중의 집단배치부에 다수의 지열공들이 배열되어서 이루어지되, 집단배치부의 중앙측으로 갈수록 지열공들의 심도가 증가되도록 형성되고 집단배치부의 외곽측으로 갈수록 지열공들의 심도가 감소되도록 형성된다.
이상에서와 같은 본 발명은, 일정한 공간에 집단적으로 지중열교환부를 설치, 운영함으로서 나타날 수 밖에 없는 열도 효과를 해소하기 위해, 제1열도효과방지부가 설치되며, 이 제1열도효과방지부는, 밀폐형 지중열교환부가 집단 배치될 지중의 집단배치부에 다수의 지열공들이 배열되어서 이루어지고, 집단배치부의 중앙측으로 갈수록 지열공들의 간격이 벌어지게 배열되며 집단배치부의 외곽측으로 갈수록 지열공들의 간격이 밀착되게 배열되어서 이루어진다. 따라서, 집단배치부의 중앙 측으로 갈수록 지열공들의 간격이 벌어지게 배열되므로, 집단배치부의 중앙측에 배열된 지열공들 사이에는 집단배치부 외곽 측의 지열공들에 비해 열간섭 현상이 감소되며, 이에 따라 집단배치부의 열도 효과를 저하시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 일정한 공간에 집단적으로 지중열교환부를 설치, 운영함으로서 나타날 수 밖에 없는 열도 효과를 해소하기 위해, 제2열도효과방지부가 설치되며, 이 제2열도효과방지부는 밀폐형 지중열교환부가 집단 배치될 지중의 집단배치부에 다수의 지열공들이 배열되어서 이루어지고, 집단배치부의 중앙측으로 갈수록 지열공들의 심도가 증가되도록 형성되며 집단배치부의 외곽측으로 갈수록 지열공들의 심도가 감소되도록 형성된다. 따라서, 집단배치부의 중앙측으로 갈수록 지열공들의 심도가 증가되므로 집단배치부의 중앙 측으로 갈수록 지열공과 지중의 열교환 효율이 증대되며 이에 따라 집단배치부의 열도 효과를 저하시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 공간거리와 심도를 달리하는 밀폐형 지중열교환기의 집단배치시스템 중 심도를 달리하는 상태를 보인 개략도
도 2는 본 발명의 공간거리와 심도를 달리하는 밀폐형 지중열교환기의 집단배치시스템 중 공간거리를 달리하는 상태를 보인 개략도
도 3은 도 1 및 도 2를 혼합한 본 발명의 공간거리와 심도를 달리하는 밀폐형 지중열교환기의 집단배치시스템을 보인 개략도
본 발명의 구체적인 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조한 이하의 설명으로 더욱 명확해 질 것이다.
도 1은 본 발명의 공간거리와 심도를 달리하는 밀폐형 지중열교환기의 집단배치시스템 중 심도를 달리하는 상태를 보인 개략도이고, 도 2는 본 발명의 공간거리와 심도를 달리하는 밀폐형 지중열교환기의 집단배치시스템 중 공간거리를 달리하는 상태를 보인 개략도이며, 도 3은 도 1 및 도 2를 혼합한 본 발명의 공간거리와 심도를 달리하는 밀폐형 지중열교환기의 집단배치시스템을 보인 개략도이다.
이러한 본 발명은 지중열교환부(10), 열교환기(20), 공급라인(30), 회수라인(40), 집단배치부(50), 제1열도효과방지부(60), 제2열도효과방지부(70)를 포함하여서 이루어진다.
지중열교환부(10)는, 지열공(11), 열복원라인(12)으로 이루어진다.
지열공(11)은, 지중의 지열을 이용하기 위해 지반(1)에 다수개 형성된다. 열복원라인(12)은, U자 형태로 이루어지고, 지열공(11)들에 순환열매체가 진입된 후 배출되도록 지열공(11)들 내에 설치되며, 순환열매체가 열복원라인(12)을 경유하는 동안 지열공(11) 내부와 열교환이 이루어지면서 냉각 또는 가열된다. 열복원라인(12)의 입구(13)는 회수라인(40)에 연결되고, 열복원라인(12)의 출구(14)는 공급라인(30)에 연결된다.
열교환기(20)는, 건물에 설치되고 지중열교환부(10)에 연결되어서 열복원된 순환열매체가 공급되므로 지열공(11)들 내의 지열을 공급받아서 건물 내부를 냉방 또는 난방한다.
공급라인(30)은, 지중열교환부(10)의 출구(14)와 열교환기(20)에 연결되어서 열복원된 순환열매체가 열교환기(20)로 공급되도록 안내한다.
회수라인(40)은, 지중열교환부(10)의 입구와 열교환기(20)에 연결되어서 열교환기(20)를 통과한 순환열매체가 지열공(11) 측으로 유입되도록 안내한다.
집단배치부(50)에는, 집단적으로 다수 배치된 지중열교환부(10)들이 설치되며, 집단배치부(50) 중앙 부분의 열도 효과(heat island effect)를 방지하기 위해 제1열도효과방지부(60) 및 제2열도효과방지부(70)가 형성된다.
제1열도효과방지부(60)는, 밀폐형 지중열교환부(10)가 집단 배치될 지중의 집단배치부(50)에 다수의 지열공(11)들이 배열되어서 이루어지고, 집단배치부(50)의 중앙 측으로 갈수록 인접한 지열공(11)들 사이의 열간섭 현상을 감소시켜서 열도 효과를 저하시킨다.
이러한 제1열도효과방지부(60)는, 집단배치부(50)의 중앙측으로 갈수록 지열공(11)들의 간격이 벌어지게 배열되고 집단배치부(50)의 외곽측으로 갈수록 지열공(11)들의 간격이 밀착되게 배열되어서 이루어진다.
제2열도효과방지부(70)는, 밀폐형 지중열교환부(10)가 집단 배치될 지중의 집단배치부(50)에 다수의 지열공(11)들이 배열되어서 이루어지고, 집단배치부(50)의 중앙 측으로 갈수록 지열공(11)과 지중의 열교환 효율을 증대시킨다.
이러한 제2열도효과방지부(70)는, 집단배치부(50)의 중앙측으로 갈수록 지열공(11)들의 심도가 증가되도록 형성되고 집단배치부(50)의 외곽측으로 갈수록 지열공(11)들의 심도가 감소되도록 형성된다.
이러한 본 발명의 공간거리와 심도를 달리하는 밀폐형 지중열교환기의 집단배치시스템은, 일정한 공간에 집단적으로 지중열교환부(10)를 설치, 운영함으로서 나타날 수 밖에 없는 열도 효과 현상을 해소시킨다.
집단적으로 지중열교환부(10)가 설치되는 집단배치부(50)에는 다수의 지열공(11)들이 형성되고 이 지열공(11)들에 지중열교환부(10)가 배치되되, 집단배치부(50)의 중앙측으로 갈수록 지열공(11)들의 간격이 벌어지고, 집단배치부(50)의 외곽측으로 갈수록 지열공(11)들의 간격이 좁아진다. 그리고 집단배치부(50)의 중앙측으로 갈수록 지열공(11)들의 깊이가 더 깊어지고, 집단배치부(50)의 외곽측으로 갈수록 지열공(11)들의 깊이가 더 얕아진다.
따라서, 열도 효과가 집중적으로 발생되는 집단배치부(50)의 중앙 부분에는 지열공(11)들의 간격을 벌려서 인접한 지열공(11)들 사이의 열간섭을 최소화시킨다. 그리고 열도 효과가 집중적으로 발생되는 집단배치부(50)의 중앙 부분에, 지열공(11)들의 깊이는 더 깊게 형성시키므로 지열공(11)과 지중열 사이의 열교환 효율을 증대시킨다.
그러므로 집단배치부(50)에 다수의 지열공(11)들 및 다수의 지중열교환부(10)들을 배치하여도 열도 효과 현상이 방지되며 지열시스템의 냉방효율을 높이게 된다.
이와 같은 본 발명은 상술한 바와 같이 하절기에 냉방용으로 사용될 수 있지만, 동절기에 난방용으로 사용될 수도 있다. 동절기에는 지중열이 지상의 온도보다 더 따뜻하기 때문이다.
한편, 열교환기(20)의 케이스 외면에는 온도에 따라 색이 변화하는 변색부가 도포될 수 있다. 이 변색부는, 소정의 온도 이상이 되었을 때 색이 변하는 두 가지 이상의 온도변색물질이 열교환기(20)의 케이스 표면에 도포되어 온도 변화에 따라 두 개 이상의 구간으로 분리됨으로써 단계적인 온도 변화를 판단할 수 있고, 변색부 위에는 변색부가 손상되는 것을 방지하기 위한 보호막층이 도포된다.
여기서, 변색부는, 각각 40℃ 이상 및 60℃ 이상의 변색온도를 갖는 온도변색물질을 도포하여 형성될 수 있다. 변색부는 열교환부(2)의 케이스 온도에 따라 색이 변화하여 도료의 온도 변화를 감지하기 위한 것이다.
이러한 변색부는 소정의 온도 이상이 되었을 때 색깔이 변하는 온도변색물질이 열교환부(2)의 케이스 표면에 도포됨으로써 형성될 수 있다. 또한, 온도변색물질은 일반적으로 1~10㎛의 마이크로캡슐 구조로 구성되어 있고, 마이크로캡슐 내에 전자 공여체와 전자 수용체의 온도에 따른 결합 및 분리현상으로 인해 유색 및 투명색을 나타내도록 할 수 있다.
또한, 온도변색물질은 색의 변화가 빠르고, 40℃, 60℃, 70℃, 80℃, 등의 다양한 변색온도를 가질 수 있으며, 이러한 변색온도는 여러 방법으로 쉽게 조정될 수 있다. 이러한 온도변색물질은 유기화합물의 분자 재배열, 원자단의 공간 재배치 등의 원리에 의한 다양한 종류의 온도변색물질이 이용될 수 있다.
이를 위해, 변색부는 서로 다른 변색 온도를 가지는 두 가지 이상의 온도변색물질을 도포하여 온도 변화에 따라 두 개 이상의 구간으로 분리되도록 형성되는 것이 바람직하다. 이 온도변색층은 상대적으로 저온의 변색온도를 갖는 온도변색물질과 상대적으로 고온의 변색온도를 갖는 온도변색물질을 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 40℃이상 및 60℃이상의 변색온도를 갖는 온도변색물질을 사용하여 변색부를 형성할 수 있다.
이를 통해, 열교환기(20)의 온도 변화를 단계적으로 확인할 수 있어 도료의 온도변화를 감지할 수 있으며, 이에 따라 열교환기(20)를 최적의 상태에서 운용할 수 있으며, 과열에 의한 열교환기(20)의 손상을 미연에 방지시킬 수 있다.
또한, 보호막층은 변색부 위에 도포되어서 외부의 충격으로 인해 변색부가 손상되는 것을 방지하며, 변색부의 변색 여부를 쉽게 확인함과 동시에 온도변색물질이 열에 약한 것을 고려하여 단열 효과를 가지는 투명 도포재를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 지열공(11) 내벽에는 지열공(11)의 공벽 무너짐을 방지하도록 원통형상의 함몰방지관(도시하지 않음)이 삽입될 수 있으며, 이 함몰방지관의 내주면에는 플루오라이트카본(fluorite carbon)으로 이루어진 특수실리콘층이 도포될 수 있다. 플루오라이트카본은 분자결합상 치밀한 조직으로 구성되고 높은 내열성을 가지며 내화학성이 뛰어나다.
따라서 연결관의 내구성이 크게 향상되므로 지열공(11)에 매설된 함몰방지관이 장기간 경과하여도 부식, 파열, 훼손되지 않는다.
그리고, 열복원라인(12)은 외부 충격 또는 외부 환경에 대한 내충격성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물로 형성될 수 있다. 이러한 폴리프로필렌 수지 조성물은 에틸렌-프로필렌-알파올레핀 랜덤 공중합체 75~95중량% 및 에틸렌 함량이 20~50중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 5~25중량%로 이루어진 폴리프로필렌 랜덤 블록 공중합체를 포함할 수 있다.
상기 폴리프로필렌 랜덤 블록 공중합체는 전술한 에틸렌-프로필렌-알파올레핀 랜덤 공중합체 75~95중량% 및 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 5~25중량%인 것이 바람직한데, 에틸렌-프로필렌-알파올레핀 랜덤 공중합체가 75중량% 미만이면 강성이 저하되고, 95중량%를 초과하면 내충격성이 저하되며, 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 5중량% 미만이면 내충격성이 저하되고, 25중량%를 초과하면 강성이 저하된다. 상기 에틸렌-프로필렌-알파올레핀 랜덤 공중합체는 에틸렌 0.5~7중량% 및 탄소수가 4~5인 알파올레핀 1~15중량%를 포함하며, 폴리프로필렌 수지 조성물의 기계적 강성유지 및 내열성을 향상시키며 내백화성을 유지하는데 효과적인 역할을 한다.
상기 에틸렌 함량은 바람직하게는 0.5~5중량%이며, 더욱 바람직하게는 1~3중량%일 수 있으며, 0.5중량% 미만이면 내백화성이 저하되고, 7중량%를 초과하면 수지의 결정화도 및 강성이 저하된다. 또한, 상기 알파올레핀은 에틸렌 및 프로필렌을 제외한 임의의 알파올레핀을 의미하며, 바람직하게는 부텐이다. 또한, 전술한 알파올레핀은 탄소수가 4 미만이거나 5를 초과하면 랜덤 공중합체의 제조 시, 코모노머와의 반응성이 낮아 공중합체를 제조하는데 어려움이 있다. 또한, 전술한 알파올레핀 1~15중량%를 포함하며, 바람직하게는 1~10중량%이고, 더욱 바람직하게는 3~9중량%일 수 있다. 상기 알파올레핀은 1중량% 미만이면, 결정화도가 필요 이상으로 높아져 투명성이 저하되고, 15중량%를 초과하면 결정화도 및 강성이 저하되어 내열성이 현저히 낮아지는 문제점을 가진다.
또한, 상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체는 에틸렌 20~50중량%을 포함하며, 폴리프로필렌 수지 조성물에 내충격적 특성을 부여하고 미세 분산이 가능하여 내백화성 및 투명성을 동시에 부여하는 역할을 한다. 이러한 에틸렌 함량은 바람직하게는 20~40중량%일 수 있으며, 20중량% 미만이면 내충격성이 저하되고 50중량%를 초과하면 내충격성 및 내백화성이 저하될 수 있다.
그리고, 본 발명의 공급라인(30) 및 회수라인(40)의 외주면에는 부식방지용 피복 조성물이 도포될 수 있다.
피복 조성물은, 레조르시놀 디글리시딜에테르(Resorcinol diglycidyl ether) 80중량% 및 프로판올아민(Propanol amine) 20중량%를 혼합하여 제조한 수용해성 수지 조성물 100중량%에 대하여, 헥사메틸레이티드-헥사메틸롤 멜라민(Hexamethylated-hexamethylol melamine)을 1 내지 10중량%로 구성된다.
본 발명에서는 레조르시놀 디글리시틸에테르의 우수한 내화학성, 치수안정성 등의 특성과 프로판올아민의 내부식성 등의 특성 및 멜라민 유도체의 우수한 윤활특성 등을 활용하여 공급라인(30) 및 회수라인(40)의 부식방지를 위한 피복을 형성할 수 있다.
상기 부식방지용 피복 조성물을 도포하는 방법은 특별한 제한은 없으나, 알루미늄합금 표면에 건조도막 두께가 10 내지 30㎛가 되도록 도포되는 것이 바람직하다. 건조도막 두께가 10㎛ 미만이면 수명이 짧아질 수 있고, 30㎛를 초과하는 경우에는 기능상 문제점은 없으나 경제적 이점이 감소한다.
또한, 상기 부식방지용 피복 조성물이 도포된 공급라인(30) 및 회수라인(40)은 10 내지 30분 동안 공기 건조 후 100 내지 200℃, 바람직하게는 150 내지 180℃에서 10 내지 50분 동안 경화하여 비점착성이고 광택이 우수한 도막을 얻는 것이 가능하다.
그리고 열복원라인(12)의 입구(13) 및 출구(14) 내주면에는 오염물질의 부착방지 및 제거를 효과적으로 달성할 수 있도록 오염 방지 도포용 조성물로 이루어진 도포층이 도포될 수 있다. 상기 오염 방지 도포용 조성물은 붕산 및 탄산나트륨이 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고, 붕산 및 탄산나트륨의 총함량은 전체 수용액에 대해 1 ~ 10 중량%이다. 이에 더하여, 상기 도포층의 도포성을 향상시키는 물질로 탄산나트륨 또는 탄산칼슘이 이용될 수 있으나 바람직하게는 탄산나트륨이 이용될 수 있다. 상기 붕산 및 탄산나트륨은 몰비로서 1:0.01 ~ 1:2가 바람직한 바, 몰비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 상기 스트레이너의 도포성이 저하되거나 도포후 표면의 수분흡착이 증가하여 도포막이 제거되는 문제점이 있다.
상기 붕산 및 탄산나트륨은 전제 조성물 수용액중 1 ~ 10 중량%가 바람직한 바, 1 중량% 미만이면 스트레이너의 도포성이 저하되는 문제점이 있고, 10 중량%를 초과하면 도포막 두께의 증가로 인한 결정석출이 발생하기 쉽다.
한편, 본 오염 방지 도포용 조성물을 스트레이너에 도포하는 방법으로는 스프레이법에 의해 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 기재 상의 최종 도포막 두께는 500 ~ 2000Å이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1000 ~ 2000 Å이다. 상기 도포막의 두께가 500 Å미만이면 고온 열처리의 경우에 열화되는 문제점이 있고, 2000 Å을 초과하면 도포 표면의 결정석출이 발생하기 쉬운 단점이 있다.
또한, 본 오염 방지 도포용 조성물은 붕산 0.1 몰 및 탄산나트륨 0.05 몰을 증류수 1000 ㎖에 첨가한 다음 교반하여 제조될 수 있다.
따라서, 본 발명의 열복원라인(12)의 입구(13) 및 출구(14) 내주면에 오염 방지 도포용 조성물로 이루어진 도포층이 도포되므로 오염물질의 부착방지 및 제거 효과가 향상되며, 이에 따라 입구(13) 및 출구(14가 막히는 문제가 방지된다.
1 : 지반 10 : 지중열교환부
11 : 지열공 12 : 열복원라인
13 : 입구 14 : 출구
20 : 열교환기 30 : 공급라인
40 : 회수라인 50 : 집단배치부
60 : 제1열도효과방지부 70 : 제2열도효과방지부

Claims (4)

  1. 지중의 지열을 이용하기 위해 지반(1)에는 다수개의 지열공(11)들이 형성되고, 지열공(11)들에 순환열매체가 진입된 후 배출되도록 열복원라인(12)들이 설치되며, 순환열매체가 열복원라인(12)을 경유하는 동안 지열공(11) 내부와 열교환이 이루어지면서 냉각 또는 가열되는 다수의 지중열교환부(10);
    건물에 설치되고 지중열교환부(10)에 연결되어서 열복원된 순환열매체가 공급되므로 지열공(11)들 내의 지열을 공급받아서 건물 내부를 냉방 또는 난방하는 열교환기(20);
    지중열교환부(10)의 출구(14)와 열교환기(20)에 연결되어서 열복원된 순환열매체가 열교환기(20)로 공급되도록 안내하는 공급라인(30);
    지중열교환부(10)의 입구와 열교환기(20)에 연결되어서 열교환기(20)를 통과한 순환열매체가 지열공(11) 측으로 유입되도록 안내하는 회수라인(40);
    밀폐형 지중열교환부(10)가 집단 배치될 지중의 집단배치부(50)에 다수의 지열공(11)들이 배열되어서 이루어지고, 집단배치부(50)의 중앙 측으로 갈수록 인접한 지열공(11)들 사이의 열간섭 현상을 감소시켜서 열도 효과를 저하시키는 제1열도효과방지부(60);
    밀폐형 지중열교환부(10)가 집단 배치될 지중의 집단배치부(50)에 다수의 지열공(11)들이 배열되어서 이루어지고, 집단배치부(50)의 중앙 측으로 갈수록 지열공(11)과 지중의 열교환 효율을 증대시키는 제2열도효과방지부(70)를 포함하여서 이루어지고;
    제1열도효과방지부(60)는,
    밀폐형 지중열교환부(10)가 집단 배치될 지중의 집단배치부(50)에 다수의 지열공(11)들이 배열되어서 이루어지되, 집단배치부(50)의 중앙측으로 갈수록 지열공(11)들의 간격이 벌어지게 배열되고 집단배치부(50)의 외곽측으로 갈수록 지열공(11)들의 간격이 밀착되게 배열되어서 이루어지며;
    제2열도효과방지부(70)는,
    밀폐형 지중열교환부(10)가 집단 배치될 지중의 집단배치부(50)에 다수의 지열공(11)들이 배열되어서 이루어지되, 집단배치부(50)의 중앙측으로 갈수록 지열공(11)들의 심도가 증가되도록 형성되고 집단배치부(50)의 외곽측으로 갈수록 지열공(11)들의 심도가 감소되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 공간거리와 심도를 달리하는 밀폐형 지중열교환기의 집단배치시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    열교환기(20)의 케이스 외면에는 변색부가 도포되되, 상기 변색부는, 일정한 온도 이상이 되었을 때 색이 변하는 두 가지 이상의 온도변색물질이 열교환기(20)의 케이스 외면에 도포되어 온도 변화에 따라 두 개 이상의 구간으로 분리됨으로써 단계적인 온도 변화를 판단할 수 있고, 상기 변색부 위에는 변색부가 손상되는 것을 방지하기 위한 보호막층이 도포되며;
    지열공(11) 내벽에는 지열공(11)의 공벽 무너짐을 방지하도록 원통형상의 함몰방지관이 삽입되되, 상기 함몰방지관의 내주면에는 플루오라이트카본(fluorite carbon)으로 이루어진 특수실리콘층이 도포되고;
    열복원라인(12)은 폴리프로필렌 수지 조성물로 형성되되, 상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 에틸렌-프로필렌-알파올레핀 랜덤 공중합체 75~95중량% 및 에틸렌 함량이 20~50중량%인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 5~25중량%로 이루어진 폴리프로필렌 랜덤 블록 공중합체를 포함하며;
    공급라인(30) 및 회수라인(40)의 외주면에는 부식방지용 피복 조성물이 도포되되, 상기 피복 조성물은, 레조르시놀 디글리시딜에테르(Resorcinol diglycidyl ether) 80중량% 및 프로판올아민(Propanol amine) 20중량%를 혼합하여 제조한 수용해성 수지 조성물 100중량%에 대하여, 헥사메틸레이티드-헥사메틸롤 멜라민(Hexamethylated-hexamethylol melamine)을 1 내지 10중량%가 혼합되어서 구성되고;
    열복원라인(12)의 입구(13) 및 출구(14) 내주면에는 오염 방지 도포용 조성물로 이루어진 도포층이 도포되되, 상기 오염 방지 도포용 조성물은 붕산 및 탄산나트륨이 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고, 상기 도포층의 두께는 500 ~ 2000Å인 것을 특징으로 하는 공간거리와 심도를 달리하는 밀폐형 지중열교환기의 집단배치시스템.
KR1020160153921A 2016-11-18 2016-11-18 공간거리와 심도를 달리하는 밀폐형 지중열교환기의 집단배치시스템 KR101771991B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160153921A KR101771991B1 (ko) 2016-11-18 2016-11-18 공간거리와 심도를 달리하는 밀폐형 지중열교환기의 집단배치시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160153921A KR101771991B1 (ko) 2016-11-18 2016-11-18 공간거리와 심도를 달리하는 밀폐형 지중열교환기의 집단배치시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101771991B1 true KR101771991B1 (ko) 2017-09-12

Family

ID=59926225

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160153921A KR101771991B1 (ko) 2016-11-18 2016-11-18 공간거리와 심도를 달리하는 밀폐형 지중열교환기의 집단배치시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101771991B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012241940A (ja) * 2011-05-17 2012-12-10 Panasonic Corp 地中蓄熱槽形成装置及び地中蓄熱槽形成方法
KR101370640B1 (ko) * 2012-05-30 2014-03-06 주식회사 지앤지테크놀러지 지열공의 시공 깊이를 달리하는 지열 시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012241940A (ja) * 2011-05-17 2012-12-10 Panasonic Corp 地中蓄熱槽形成装置及び地中蓄熱槽形成方法
KR101370640B1 (ko) * 2012-05-30 2014-03-06 주식회사 지앤지테크놀러지 지열공의 시공 깊이를 달리하는 지열 시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
GB2531489A (en) Passive cooling system for concrete containment vessel
CN104867526B (zh) 一种具有热管导液装置的非能动安全壳冷却***
CN106170665A (zh) 包括地源热交换器的地热交换***及相关方法
KR101771991B1 (ko) 공간거리와 심도를 달리하는 밀폐형 지중열교환기의 집단배치시스템
CN107660306B (zh) 被动自然循环冷却***和方法
KR101418884B1 (ko) 수직개방형 지중 열교환기
JP2013024555A (ja) 閉路式均熱装置
KR101818927B1 (ko) 계절적 호환성 및 대체 운용이 가능한 투웰방식 개방형 지열시스템
FI73073B (fi) Borrhaolslager.
JP2014185822A (ja) 地中熱利用熱交換器及びそれを用いたヒートポンプシステム
RU193227U1 (ru) Устройство для предотвращения образования льда на водной поверхности
ES2412272T3 (es) Sistema de refrigeración para una disposición costa afuera
JP2008249260A (ja) 熱交換装置
KR101498932B1 (ko) 지중온도에 따라 자동 운전되는 열섬화 방지장치를 구비한 집단형 수직밀폐형지열시스템
JP2011145050A (ja) 既設地下空洞を再利用したエネルギー供給システム
KR101501658B1 (ko) 지열발전 시스템
CN106653106A (zh) 一种核电站乏燃料水池多级长距离非能动热管冷却***
CN210124153U (zh) 一种土壤增温***
US8387387B1 (en) Floating solar pond energy conversion apparatus
JP6349078B2 (ja) 熱源水及び循環水熱交換システム
CA1166242A (en) Geothermal heat transfer
KR101097910B1 (ko) 적층수평형 구조의 지열교환기
KR20100128371A (ko) 지중열교환기의 기계실 개별 인입 장치
JP6785073B2 (ja) 地中熱交換器
KR101696822B1 (ko) 바이너리 랭킨사이클 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant