KR20120059300A

KR20120059300A - Geothermal Exchanger Insertion Auxiliary Device and Geothermal Exchanger Setting Method Using the Same

Info

Publication number: KR20120059300A
Application number: KR1020100120976A
Authority: KR
Inventors: 백성권
Original assignee: 코오롱글로벌 주식회사
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2012-06-08

Abstract

PURPOSE: An auxiliary apparatus for inserting a geothermal heat exchanger and an installation method using the same are provided to prevent the geothermal heat exchanger from being damaged or deformed caused by contacting with an inlet of a bore hole. CONSTITUTION: An auxiliary apparatus for inserting a geothermal heat exchanger comprises a mounting pile(20), a plurality of balls(22), a ball holding unit(24). The mounting file is inserted into a dug bore hole. A plurality of the balls is placed along a circumference of the mounting pile on an upper part of the mounting pile in a row. When the geothermal heat exchanger is inserted inside the mounting pile, the heat exchanger contacts with the balls and rolls so that damages to the geothermal heat exchanger are prevented.

Description

Geothermal Exchanger Insertion Auxiliary Device and Geothermal Exchanger Setting Method Using the Same}

본 발명은 보어홀(Bore-hole)에 지열교환기를 손상 없이 용이하게 삽입할 수 있도록 한 삽입 보조장치 및 이 삽입 보조장치를 이용한 지열교환기 설치방법에 관한 것이다.The present invention relates to an insertion aid that allows easy insertion of a geothermal exchanger into a bore-hole without damage, and a geothermal exchanger installation method using the insertion aid.

태양열이나 풍력을 이용하는 냉난방장치와 비교할 때, 설치와 유지관리 면에서 상대적으로 유리한 지열을 이용하는 냉난방장치는 지열을 회수하기 위한 지열교환기를 포함하고, 이 밖으로는 이 지열교환기에 의하여 회수된 지열을 필요한 장소로 이동시켜 냉난방을 행하도록 하는 히트펌프를 더 포함한다.Compared with solar and wind-based heating and cooling systems, geothermal heating and cooling systems, which are relatively advantageous in terms of installation and maintenance, include a geothermal heat exchanger for recovering geothermal heat, and outwardly, the geothermal heat recovered by the geothermal heat exchanger is required. It further includes a heat pump to move to a place to perform the heating and cooling.

지열교환기는 대략 Ｕ자형으로 형성된다. 지열교환기는 지하 약 50m 이상 깊이로 굴착하여 놓은 보어홀(Bore-hole)에 삽입된다. 지열교환기가 삽입된 보어홀에는 벤토나이트나 시멘트가 채워진다.The geothermal heat exchanger is formed in an approximately U-shape. The geothermal heat exchanger is inserted into a bore-hole excavated to a depth of about 50m or more underground. Bore holes with geothermal heat exchangers are filled with bentonite or cement.

이전까지의 지열교환기 삽입작업은 작업자가 직접 수작업으로 하거나 전용의 기계를 이용하여 강제적으로 진행하였다. 그러나, 지열교환기를 삽입하다 보면, 매우 거친 보어홀의 입구에 지열교환기가 계속 접촉되면서 변형되거나 손상되어 사용 자체가 불가하거나 열교환효율이 떨어지는 문제점이 있었다.Previously, the geothermal heat exchanger was inserted manually by a worker or forced to use a dedicated machine. However, when the geothermal heat exchanger is inserted, there is a problem that the geothermal heat exchanger is continuously deformed or damaged while being in contact with the inlet of the very rough borehole, and thus the use of the geothermal heat exchanger is inferior or the heat exchange efficiency decreases.

본 발명의 목적은 보어홀에 지열교환기를 변형이나 손상 없이 안전하게 삽입할 수 있는 지열교환기 삽입 보조장치 및 이 장치를 이용한 지열교환기 설치방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a geothermal heat exchanger insertion assistance device capable of safely inserting a geothermal heat exchanger into a bore hole without deformation or damage, and a geothermal heat exchanger installation method using the same.

본 발명의 실시예에 따르면, 굴착된 보어홀에 삽입되는 마운팅 파일과; 상기 보어홀에 삽입된 때 이 보어홀의 입구 측에 위치하는 상기 마운팅 파일의 상단에 둘레방향을 따라 일렬로 배치된 다수의 볼과; 상기 마운팅 파일에 상기 다수의 볼을, 상기 마운팅 파일의 내부에 지열교환기를 삽입하는 과정에서 상기 지열교환기와 접촉 시 구름운동 가능하도록 유지하는 볼 유지수단을 포함하는 지열교환기 삽입 보조장치가 제공된다.According to an embodiment of the present invention, a mounting file inserted into the drilled bore hole; A plurality of balls arranged in a line along the circumferential direction at an upper end of the mounting pile positioned at the inlet side of the borehole when inserted into the borehole; There is provided a geothermal exchanger insertion assistance device including a ball holding means for holding the plurality of balls in the mounting file, the ball holding means to maintain the rolling movement in contact with the geothermal heat exchanger in the process of inserting the geothermal heat exchanger inside the mounting file.

여기에서, 상기 볼 유지수단은 상기 마운팅 파일의 상단에 결합되며 상기 마운팅 파일의 상단에 배치된 볼이 수용되는 수용부를 가지는 링 형상의 볼 캡을 포함하고, 상기 볼 캡은 상부에 상기 수용된 볼이 노출되도록 둘레방향을 따라 노출개구가 마련될 수 있다.Here, the ball holding means includes a ring-shaped ball cap coupled to the top of the mounting file and having a receiving portion for receiving a ball disposed on the top of the mounting file, the ball cap is the ball received at the top An exposure opening may be provided along the circumferential direction so as to be exposed.

또한, 상기 마운팅 파일은 상단에 상기 볼이 수용되는 홈이 둘레방향을 따라 마련될 수 있다.In addition, the mounting file may be provided along the circumferential direction of the groove in which the ball is accommodated at the top.

또한, 상기 마운팅 파일의 홈은 상기 볼과 점접촉 하는 구조를 가지도록 형성될 수 있다.In addition, the groove of the mounting file may be formed to have a structure in point contact with the ball.

한편, 상기 지열교환기는 그 본체의 선단 부분인 상기 보어홀에 삽입되기 시작하는 부분에, 상기 보어홀에 상기 지열교환기 본체를 삽입하는 과정에서 상기 보어홀의 내주면에 접촉 시 구름운동 가능하도록 장착된 적어도 하나의 구름운동부재를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 구름운동부재는 상기 마운팅 파일의 내주와 대응하는 크기를 가질 수 있다.On the other hand, the geothermal heat exchanger is mounted at the portion beginning to be inserted into the bore hole, which is a tip portion of the main body, at least mounted so as to enable a rolling motion in contact with the inner peripheral surface of the bore hole in the process of inserting the geothermal heat exchanger main body into the bore hole; It may include one rolling member. At this time, the rolling member may have a size corresponding to the inner circumference of the mounting file.

또한, 상기 지열교환기 본체는 나라한 두 열교환 파이프와; 이 두 열교환 파이프의 선단부를 연결하는 연결부재를 포함하고, 상기 구름운동부재는 상기 열결부재에 이 연결부재를 중심으로 하여 회전 가능하도록 끼워진 링 형상의 롤러일 수 있다.In addition, the geothermal heat exchanger body includes two heat exchange pipes; And a connecting member connecting the front ends of the two heat exchange pipes, and the rolling member may be a ring-shaped roller fitted to the heat connecting member to be rotatable about the connecting member.

본 발명의 실시예에 따르면, 보어홀을 굴착하는 단계와; 상기 굴착된 보어홀에, 청구항 1에 기재된 지열교환기 삽입 보조장치의 볼과 볼 유지수단을 갖춘 마운팅 파일을 삽입하는 단계와; 상기 마운팅 파일의 내부로 지열교환기를 삽입하는 단계를 포함하는 지열교환기 설치방법이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, the method includes: drilling a borehole; Inserting a mounting file having a ball and a ball retaining means of the geothermal heat exchanger insertion aid according to claim 1 into the excavated borehole; There is provided a geothermal heat exchanger installation method comprising inserting a geothermal heat exchanger into the mounting file.

본 발명에 의하면, 지열교환기를 삽입하는 과정 중 보어홀의 입구 측에 지열교환기가 접촉되어 변형되거나 손상되는 것을 적극적으로 방지할 수 있다.According to the present invention, the geothermal heat exchanger is in contact with the inlet side of the bore hole during insertion of the geothermal heat exchanger, thereby actively preventing deformation or damage.

도 1은 본 발명에 따른 지열교환기 삽입 보조장치가 도시된 사시도이다.
도 2는 도 1의 A 부분이 도시된 단면도이다.
도 3과 도 4는 본 발명에 따른 지열교환기 삽입 보조장치를 이용한 지열교환기 설치방법을 나타낸다.1 is a perspective view showing a geothermal heat exchanger insertion aid according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of portion A of FIG. 1.
3 and 4 illustrate a geothermal heat exchanger installation method using a geothermal heat exchanger insertion assistance device according to the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명함에 있어, 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention. For reference, in describing the present invention, the size of the components shown in the accompanying drawings, the thickness of the line, etc. may be somewhat exaggerated for convenience of understanding. The terms used in the description of the present invention are defined in consideration of the functions of the present invention, and thus may vary depending on the user, the intention of the operator, customs, and the like. Therefore, the definition of this term should be based on the contents of this specification as a whole.

도 1, 도 2는 본 발명에 따른 지열교환기 삽입 보조장치가 도시된 사시도 및 단면도로, 이 도 1, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 지열교환기 삽입 보조장치는 지하 약 50m 이상의 깊이로 굴착한 보어홀(10)에 삽입되는 중공구조의 마운팅 파일(20), 이 마운팅 파일(20)의 상단에 배치된 다수 개의 볼(22), 이 볼(22)을 마운팅 파일(20)의 상단에 유지시키는 볼 유지수단(24)을 포함한다.1 and 2 are a perspective view and a cross-sectional view showing the geothermal heat exchanger insertion aid according to the present invention, as shown in Figures 1 and 2, the geothermal heat exchanger insertion aid according to the present invention has a depth of more than about 50m underground Hollow mounting file 20 is inserted into the drilled hole 10, a plurality of balls 22 disposed on the top of the mounting file 20, the ball 22 of the mounting file 20 Ball holding means 24 for holding on the top.

마운팅 파일(20)의 상단에는 볼(22)이 수용되는 홈(21)이 마운팅 파일(20)의 둘레방향을 따라 마련되고 일정한 깊이 및 폭을 가지도록 형성된다. 이러한 마운팅 파일(20)의 홈(21)은 그 횡단면이, 볼(22)에 비하여 반경이 큰 호형으로 형성되어, 볼(22)은 마운팅 파일(20)의 홈(21)과 점접촉을 한다.The groove 21 in which the ball 22 is accommodated is provided along the circumferential direction of the mounting pile 20 and formed to have a constant depth and width at the upper end of the mounting pile 20. The groove 21 of the mounting pile 20 is formed in an arc shape having a larger cross section than the ball 22, and the ball 22 makes point contact with the groove 21 of the mounting pile 20. .

마운팅 파일(20)의 홈(21)에 수용되는 볼(22)은 마운팅 파일(20)의 둘레방향을 따라 일렬로 배치되어 전체적으로 보았을 때 고리구조를 이룬다.The balls 22 accommodated in the grooves 21 of the mounting pile 20 are arranged in a line along the circumferential direction of the mounting pile 20 to form a ring structure when viewed as a whole.

볼 유지수단(24)은 마운팅 파일(20)의 상단에 씌워져 내부에 볼(22)을 수용하는 볼 캡으로 구성된다. 이 같은 볼 캡은 링 형상으로 형성되고 마운팅 파일(20)에 견고히 결합되며 횡단면이 호형인 볼 수용부(25)를 가진다. 또, 볼 캡의 상부에는 볼 수용부(25)에 수용된 볼(22)의 일부가 노출되도록 노출개구(26)가 둘레방향을 따라 마련된다.The ball retaining means 24 is composed of a ball cap which covers the upper end of the mounting pile 20 to accommodate the ball 22 therein. Such a ball cap is formed in a ring shape and is firmly coupled to the mounting pile 20 and has a ball receiving portion 25 having an arc cross section. In addition, an upper portion of the ball cap is provided with an exposure opening 26 along the circumferential direction so that a part of the ball 22 accommodated in the ball receiving portion 25 is exposed.

이와 같은 지열교환기 삽입 보조장치는 마운팅 파일(20)의 하단에 장착된 두 개의 고정도르래(30), 이 두 고정도르래(30)에 각각 걸린 도르래 라인(40)을 더 포함한다.The geothermal heat exchanger insertion assistance device further includes two fixed pulleys 30 mounted on the lower end of the mounting pile 20, and a pulley line 40 hooked to the two fixed pulleys 30, respectively.

두 고정도르래(30)는 마운팅 파일(20)의 내주 하단 측에 서로 정면으로 마주하도록 장착된다. 이에, 보어홀(10)에 마운팅 파일(20)을 삽입하면, 두 고정도르래(30)는 보어홀(10)의 바닥 측에 위치된다.The two pulleys 30 are mounted to face each other in front of the inner peripheral bottom side of the mounting pile 20. Thus, when the mounting pile 20 is inserted into the bore hole 10, the two pulleys 30 are located at the bottom side of the bore hole 10.

도르래 라인(40)은 고정도르래(30)에 각각 걸린 상태로 지열교환기(50)에 한쪽 끝 부분이 각각 연결된다. 때문에, 마운팅 파일(20)의 내부에 지열교환기(50)를 일부 삽입한 후, 지상에서 도르래 라인(40)의 다른 쪽 끝 부분을 당기면, 지열교환기(50)는 마운팅 파일(20)의 내부에 삽입된다.One end portion of the pulley line 40 is connected to the geothermal heat exchanger 50 in a state in which the fixed pulley 30 is respectively caught. Therefore, after the geothermal heat exchanger 50 is partially inserted into the mounting pile 20, the other end of the pulley line 40 is pulled from the ground, and the geothermal heat exchanger 50 is inside the mounting pile 20. Is inserted.

도 3과 도 4는 본 발명에 따른 지열교환기 삽입 보조장치를 이용한 지열교환기 설치방법을 나타낸다. 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 지열교환기(50)의 설치는 보어홀(10) 굴착, 마운팅 파일(20) 삽입(도 3 참조), 지열교환기(50) 삽입(도 4 참조)의 순으로 진행된다.3 and 4 illustrate a geothermal heat exchanger installation method using a geothermal heat exchanger insertion assistance device according to the present invention. As shown in Figures 3 and 4, the installation of the geothermal heat exchanger 50 is the excavation of the borehole 10, the insertion of the mounting pile 20 (see Figure 3), the insertion of the geothermal heat exchanger 50 (see Figure 4) Proceed in order.

보어홀(10)에 마운팅 파일(20)을 삽입하는 단계에서, 유의할 점은 도르래 라인(40)이 끈이므로 고정도르래(30)에 도르래 라인(40)이 걸려 있도록 하여야 하고, 또 보어홀(10)의 깊이가 깊으므로 도르래 라인(40)의 양단이 지상에 있도록 하여야 한다는 것이다. 또, 마운팅 파일(20)의 상단이 보어홀(10)의 입구와 동일높이에 위치하거나 약간 높게 위치하여야 한다는 것이다.In the step of inserting the mounting file 20 in the bore hole 10, it should be noted that the pulley line 40 is tied, so that the pulley line 40 is caught in the fixed pulley 30, and the borehole 10 ), So that both ends of the pulley line 40 should be on the ground. In addition, the upper end of the mounting pile 20 should be located at the same height or slightly higher than the entrance of the bore hole 10.

마운팅 파일(20)의 내부에 지열교환기(50)를 삽입하기 위해서는 지열교환기(50)에 두 도르래 라인(40)의 한쪽 끝 부분을 연결시키는 작업을 선행하여야 한다. 이것은 지열교환기(50)의 선단부에 두 도르래 라인(40)을 단순하게 묶는 작업일 수 있다.In order to insert the geothermal heat exchanger 50 into the mounting pile 20, the operation of connecting one end portion of the two pulley lines 40 to the geothermal heat exchanger 50 must be preceded. This may be the task of simply tying the two pulley lines 40 to the tip of the geothermal heat exchanger 50.

그 다음, 마운팅 파일(20)의 내부에 지열교환기(50)를 일부 삽입한 뒤, 지상에서 지열교환기(50)를 밀어 넣는 것과 동시에, 이 지열교환기(50)에 연결된 두 도르래 라인(40)의 다른 쪽 끝 부분을 당긴다. 이 때, 지열교환기(50)는 마운팅 파일(20)의 내부에 삽입되는바, 이 과정에서 지열교환기(50)가 보어홀(10)의 입구 측에 접근하더라도 이 보어홀(10)의 입구에 접촉되지 않고 마운팅 파일(20)의 상단에 구비된 볼(22)에 접촉된다. 물론, 이에 따르면, 볼(22)은 지열교환기(50)와의 마찰에 의하여 구름운동을 하고, 지열교환기(50)는 손상이 방지된다.Then, the geothermal heat exchanger 50 is partially inserted into the mounting pile 20, and the geothermal heat exchanger 50 is pushed in from the ground, and the two pulley lines 40 connected to the geothermal heat exchanger 50 are connected. Pull the other end. At this time, the geothermal heat exchanger 50 is inserted into the mounting pile 20, in this process, even if the geothermal heat exchanger 50 approaches the inlet side of the borehole 10, It is in contact with the ball 22 provided on the top of the mounting pile 20 without contact. Of course, according to this, the ball 22 is rolling by friction with the geothermal heat exchanger 50, the geothermal heat exchanger 50 is prevented from damage.

도 4에 도시된 바와 같이, 서로 나란한 두 개의 열교환 파이프(52) 및 이 두 열교환 파이프(52)의 선단부를 연결하는 연결부재(Ｕ자형 밴드)(53), 그리고 이 연결부재(53)에 연결부재(53)를 중심으로 하여 회전 가능하도록 끼워진 구름운동부재인 링 형상의 롤러(55)로 구성된 지열교환기(50)를 이용하는 경우, 지열교환기(50)가 마운팅 파일(20)의 길이방향을 따라 바르게 삽입되지 않고 다소 삽입방향이 틀어지더라도 마운팅 파일(20)의 내주(마운팅 파일 미적용 시에는 보어홀 내주)에 구름운동부재(55)가 먼저 접촉되어 구름운동(55)을 하면서 삽입을 안내하기 때문에 지열교환기(50)의 손상이나 변형을 방지할 수 있다.As shown in FIG. 4, two heat exchange pipes 52 parallel to each other, a connecting member (a U-shaped band) 53 connecting the front ends of the two heat exchange pipes 52, and a connection to the connecting member 53 are provided. In the case of using a geothermal heat exchanger 50 composed of a ring-shaped roller 55 which is a rolling motion member fitted to be rotatable about a member 53, the geothermal heat exchanger 50 is along the longitudinal direction of the mounting pile 20. Even if the insertion direction is not properly inserted and the insertion direction is slightly changed, the rolling member 55 contacts the inner circumference of the mounting file 20 (the inner circumference of the borehole when the mounting file is not applied), and then guides the insertion while performing the rolling motion 55. Therefore, damage or deformation of the geothermal heat exchanger 50 can be prevented.

다음, 보어홀(10) 및 마운팅 파일(20)의 내부에 벤토나이트나 시멘트를 채우면, 지열교환기(50)는 설치가 완료된다.Next, when bentonite or cement is filled in the borehole 10 and the mounting pile 20, the geothermal heat exchanger 50 is installed.

이상, 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention.

예를 들면, 위에서는 도르래가 고정도르래(30)인 것으로 설명하였으나, 도르래는 움직도르래일 수 있다. 이 움직도르래에 의하면 작은 힘으로 큰 힘을 내는 효과를 얻을 수 있다.For example, in the above description that the pulley is a fixed pulley 30, the pulley may be a pulley. According to this pulley, a small force can produce a large force.

또한, 마운팅 파일(20)은 건물을 시공할 때 기초재로 설치되는 콘트리트파일일 수 있다. 마운팅 파일(20)로서 콘트리트파일을 적용하면 보어홀(10)을 굴착하고 별도의 파일을 구비하여야 하는 번거로움을 해소할 수 있다.In addition, the mounting file 20 may be a concrete pile installed as a base material when constructing a building. Applying the concrete pile as the mounting pile 20 can eliminate the hassle of drilling the bore hole 10 and having a separate pile.

10 : 보어홀
20 : 마운팅 파일
22 : 볼
24 : 볼 유지수단
30 : 도르래
40 : 도르래 라인
50 : 지열교환기
51 : 지열교환기 본체
52 : 열교환 파이프
53 : 열교환 파이프용 연결부재
55 : 구름운동부재10: borehole
20: mounting file
22: ball
24: ball holding means
30: pulley
40: pulley line
50: geothermal heat exchanger
51: geothermal exchanger body
52: heat exchange pipe
53: connection member for heat exchange pipe
55: rolling member

Claims

A mounting file inserted into the drilled borehole;
A plurality of balls arranged in a line along the circumferential direction at an upper end of the mounting pile positioned at the inlet side of the borehole when inserted into the borehole;
And a ball retaining means for holding the plurality of balls in the mounting file so as to enable rolling movement in contact with the geothermal heat exchanger in the process of inserting the geothermal heat exchanger into the mounting file.

The method according to claim 1,
The ball holding means includes a ball-shaped ball cap coupled to the top of the mounting file and having a receiving portion for receiving a ball disposed on the top of the mounting file,
The ball cap is a geothermal heat exchanger insertion aid is provided with an opening opening in the circumferential direction to expose the received ball on the top.

The method according to claim 2,
The mounting file is a geothermal heat exchanger insertion assistance device provided with a groove along the circumferential direction at the top of the mounting pile.

The method according to claim 3,
The groove of the mounting file is a geothermal heat exchanger insertion aid formed to have a structure in point contact with the ball.

Digging a borehole;
Inserting a mounting file having a ball and a ball retaining means of the geothermal heat exchanger insertion aid according to claim 1 into the excavated borehole;
And a geothermal heat exchanger inserting into the mounting file.