KR101637528B1

KR101637528B1 - 지열 회수를 통한 급탕수 공급장치

Info

Publication number: KR101637528B1
Application number: KR1020160045811A
Authority: KR
Inventors: 이주환
Original assignee: 주식회사 티지이엔씨
Priority date: 2016-04-14
Filing date: 2016-04-14
Publication date: 2016-07-07
Anticipated expiration: 2036-04-14

Abstract

본 발명에 따른 지열 회수를 통한 급탕수 공급장치는, 수요처에 온수를 공급하는 급탕탱크, 지중에 매설되고 지열을 집열하는 지열집열부, 상기 급탕탱크 및 지열집열부와 연결되며, 상기 지열집열부로부터 지열원을 공급 받아 상기 급탕탱크에 열매체를 공급하는 지열히트펌프, 상기 지열집열부와 일정간격 이격되고 상기 지열집열부가 설치된 지중을 가열시켜 상기 지열히트펌프에 공급되는 지열원의 생성속도를 증가시키는 가열부, 상기 가열부에 저장되며 상기 가열부에 의해 가열되어 상기 가열부의 온도를 보존시키는 유동성을 갖는 보존부, 상기 가열부에 설치되며 승강작동을 통해 상기 보존부에 마찰열을 발생시키는 마찰열발생부를 포함한다.

Description

지열 회수를 통한 급탕수 공급장치{DEVICE TO SUPPLY HOT WATER BY COLLECTING TERRESTRIALHEAT}

본 발명은 지열을 회수하여 실내나 실외에 급탕수를 공급할 수 있는 지열 회수를 통한 급탕수 공급장치에 관한 것이다.

건물과 단지 등의 급탕수 공급을 위해 일반적으로 전기나 가스 등과 같은 에너지 소비형이나 화석에너지를 사용하게 되는데, 근래에는 이러한 화석에너지의 고갈과 화석에너지의 사용시 배출되는 오염물질 등의 문제가 부각되면서 환경부하를 최소화할 수 있는 친환경적인 에너지를 적극 활용하는 방안이 모색되고 있다.

따라서 주택에서 사용되는 급탕수 공급용 에너지를 절약하기 위해 지열을 이용한 급탕수 공급 방법이 개발되고 있다.

지열을 열원으로서 사용하여 화석에너지의 사용을 더욱 줄일 수 있고, 더욱이 지열은 급탕수 공급과 더불어서 제어도 가능하므로 최근에는 지열을 겸한 주택의 냉난방 시스템이 도입되고 있다.

그러나 지열을 이용한 급탕수 공급 방법의 경우 지하 150m 이상의 깊이에서 열매체를 끌어올려 사용하는 방식이기 때문에 급탕수 공급장치를 가동하기 위한 시간이 오래 소요되는 문제점이 있다.

등록특허공보 제10-0797414호(2008.01.17)

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 지열을 이용하여 급탕수를 공급함에 있어, 지중에서 얻기 위한 열매체의 생성속도를 증폭시킴에 따라 급탕수 공급 효율을 향상시킬 수 있는 지열 회수를 통한 급탕수 공급장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

그리고, 상기 가열부는,

상기 지열집열부 및 상기 지열집열부 주위에 존재하는 토사를 감싸는 바닥부와 측벽부를 포함하되, 상기 측벽부와 바닥부의 내부에 제1구획벽과 제2구획벽을 통해 구획되는 제1공간부와 제2공간부 및 제3공간부가 형성된 수용부, 상기 제1공간부와 제2공간부에 각각 수용되는 열전도매체, 상기 수용부를 가열시켜 발생된 열이 토사 및 지열집열부에 전달되도록는 히팅부, 상기 수용부의 외면에 설치되는 단열부를 포함한다.

또한, 상기 보존부는 상기 제3공간부에 저장되어 상기 히팅부에 의해 가열되고,

상기 마찰열발생부는,

상기 측벽부의 제3공간부에 승강 가능하게 설치되는 승강부, 상기 승강부의 외면에 상,하 방향으로 회동가능하게 설치되는 마찰열증가부, 상기 승강부를 승강시켜 상기 마찰열증가부가 보존부의 저항에 의해 상,하 방향으로 회동되면서 마찰열 발생을 증가시키도록 하는 승강구동부를 포함한다.

그리고, 상기 마찰열증가부는 상,하 방향으로 회동시 상기 보존부를 통과시키기 위한 다수개의 통과홀을 포함한다.

또한, 상기 수용부와 지열집열부 사이에 서로 간격을 두고 설치되고, 상기 수용부의 열을 토사 및 지열집열부에 전도시키는 열전도부, 상기 열전도부의 외주면에 서로 간격을 두고 형성되고 상기 열전도부를 따라 이동되는 열을 토사에 전도시키는 부가 열전도부를 포함한다.

본 발명에 따른 지열 회수를 통한 급탕수 공급장치에 의하면, 지열을 이용하여 급탕수를 가열함에 있어, 지중에서 얻기 위한 열매체의 생성속도를 증폭시킴에 따라 급탕수 공급 효율을 향상시킬 수 있고, 급탕수 공급장치를 가동하기 위한 시간을 현저히 단축할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 지열 회수를 통한 급탕수 공급장치의 계통도.
도 2는 본 발명에 따른 지열 회수를 통한 급탕수 공급장치에 적용된 가열부, 마찰열 발생부, 부가 열전도부를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 지열 회수를 통한 급탕수 공급장치에 적용된 가열부, 마찰열 발생부, 열전도부, 부가 열전도부의 설치 상태를 확대한 도.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 지열 회수를 통한 급탕수 공급장치에 적용된 마찰열발생부의 작동상태를 도시한 단면도.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 지열 회수를 통한 급탕수 공급장치의 계통도이고, 도 2는 본 발명에 따른 지열 회수를 통한 급탕수 공급장치에 적용된 가열부, 마찰열 발생부, 부가 열전도부를 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 지열 회수를 통한 급탕수 공급장치에 적용된 가열부, 마찰열 발생부, 열전도부, 부가 열전도부의 설치 상태를 확대한 도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 지열 회수를 통한 급탕수 공급장치에 적용된 마찰열발생부의 작동상태를 도시한 단면도이다.

본 발명에 따른 지열 회수를 통한 급탕수 공급장치는, 급탕탱크(10), 지열집열부(20), 지열히트펌프(30), 지중열회수열교환기(40), 가열부(50), 보존부(60), 마찰열발생부(70)를 포함한다.

상기 급탕탱크(10)는 수요처에 온수를 공급하는 것으로, 내부에는 수요처에 공급하기 위한 급탕수가 저장된다.

상기 급탕수는 건물에 설치된 보일러(110)에 공급되거나 수도밸브(120)를 통해 배출될 수 있다.

상기 지열집열부(20)는 지중에 수직하게 매설되며 내부에 지중열회수공간(21a)이 형성된 매설관(21)과, 상단부는 상기 매설관(21)을 통해 상기 지중열회수공간(21a)의 아래쪽까지 삽입되고 하단부는 지중열회수열교환기(40)를 거쳐 매설관(21)의 상부에 위치되는 지열이송관(22)과, 상기 지중열이송관(22)의 매설관(21) 내부에 연결되고 상기 지중열회수공간(21a)에 있는 물을 펌핑해주는 펌프(23)를 포함한다.

상기 지열히트펌프(30)는 상기 급탕탱크(10) 및 후술되는 지중열회수교환기(40)를 통해 지열집열부(20)와 연결되는 것으로, 전원을 공급받아 냉매를 압축기(31), 응축기(32), 팽창밸브(33), 증발기(34)로 된 냉동사이클을 통해 순환시킨다.

상기 지중열회수열교환기(40)는 일측이 지열히트펌프(30)의 증발기(34)와 열교환하도록 연결된 냉수관(41)의 타측과 지중열이송관(22)을 열교환시켜 지중열이송관(22) 내부의 물로부터 지중열을 회수한다.

상기 가열부(50)는 상기 지열집열부(20)가 설치된 지중을 가열시켜 지열히트펌프(30)에 공급하기 위한 지열원의 가열속도 및 생성속도를 증가시키는 것으로, 수용부(51), 히팅부(52), 열전도매체(52,52'), 단열부(53)를 포함한다.

상기 수용부(51)는 지중에 매설되는 것으로, 상부가 개구되고 내부에 빈 공간이 형성된 사각박스 또는 원통 형상으로 형성되어, 상기 지열집열부(20) 및 상기 지열집열부(20) 주위에 존재하는 토사를 감싼다.

이때, 상기 수용부(51)는 지중에 매설되기 때문에 쉽게 부식되거나 녹슬지 않으면서도 후술되는 히팅부(52)에 의해 용이하게 가열된 다음 효율적으로 열을 발산할 수 있는 알루미늄, 구리, 스테인레스강(SUS)과 같은 금속 재질로 형성된다.

상기 수용부(51)는 후술되는 열전도매체(52,52') 및 보존부(60)를 저장할 수 있도록 바닥부(511)와 측벽부(512)를 포함한다.

상기 바닥부(511)는 토사를 사이에 두고 상기 지열집열부(20)의 하측과 일정간격 이격된다.

상기 측벽부(512)는 상기 바닥부(511)의 가장자리를 따라 일체로 형성되어 그 사이에 상기 지열집열부(20) 및 상기 지열집열부(20)의 주위에 존재하는 토사가 수용되는 빈 공간이 형성된다.

즉, 상기 측벽부(512)는 상기 토사를 사이에 두고 상기 지열집열부(20)의 외측면과 일정간격 이격되는 것이다.

아울러, 상기 바닥부(511)와 측벽부(512)의 내부에는 제1구획벽(53)과 제2구획벽(54)을 통해 구획되는 제1공간부(S1), 제2공간부(S2), 제3공간부(S3)가 형성된다.

이때, 상기 측벽부(512)의 상측에는 후술되는 보존부(60)를 제3공간부(S3)에 주입하기 위한 주입홀(512b)이 형성된다.

상기 주입홀(512b)에는 보존부(60)의 누수를 방지하기 위한 패킹 기능을 갖는 마개가 설치될 수 있다.

이때, 상기 보존부(60)는 후술되는 히팅부(52)에 의해 가열되어 상기 수용부(51)의 온도를 보존시키는 것으로, 마찰열에 의해 열을 발생하는 물 등 다양한 액상성분이다.

상기 열전도매체(52,52')는 상기 제1공간부(S1)와 제2공간부(S2)에 각각 수용된다.

상기 열전도매체(52,52')는 히팅부(53) 및 보존부(60)의 열을 흡수한 상태에서 토사 및 지열집열부(20)에 전도시키므로서, 히팅부(53)의 작동이 정지되더라도 토사 및 지열집열부(20)에 지속적으로 열을 전도시킨다. 이로 인해 히팅부(53)를 작동시키기 위한 전력소모를 절감할 수 있다.

그리고, 상기 열전도매체(52,52')는 히팅부(53)에서 발생된 열을 흡수하여 토사 및 지열집열부(20)에 지속적으로 전도시키기 때문에 토사 및 지열집열부(20)의 온도가 급격하게 낮아지지 않도록 하며, 이로 인해 지열히트펌프(30)로 공급하기 위한 열매체의 생성속도가 느려지지 않고 항상 빠르게 이루어지도록 할 수 있다.

더욱이 상기 제1공간부(S1)와 제2공간부(S2)에 서로 다른 열전도매체(52,52')를 수용함에 따라 열손실을 최소화 할 수 있다.

상기 히팅부(53)는 수용부(51) 및 보존부(60)를 가열시켜 발열된 열이 토사 및 지열집열부(20)에 전달되도록 하는 것으로, 상기 수용부(51)와 단열부(53)의 사이에 설치된다.

상기 히팅부(53)는 외부전원을 공급받아 발열되는 가열선 또는 엠아이케이블(M.I. Cable)에 의해 형성될 수 있다.

특히, 상기 히팅부(53)를 엠아이케이블(M.I. Cable)로 적용할 경우, 온도유지 면에 있어서 매우 우수하고 기존 일반적인 케이블에 비하여 수명이 반영구적이며, 유지보수 비용이 저렴한 이점이 있다.

이러한 히팅부(53)는 수용부(51)의 외면에 코일 형태로 권취되어 상기 수용부(51)에 열을 고루게 전달하며, 이로 인해 상기 수용부(51)를 신속하게 가열시킬 수 있다.

그리고 이와 같이 수용부(51)가 가열됨으로 인해 발생된 열은 내부공간에 수용된 토사 및 지열집열부(20)에 전달됨에 따라 지열히트펌프(30)에 공급하기 위한 열매체의 가열속도가 증가되며, 이로 인해 본 발명에 따른 지열을 이용한 온수공급장치를 가동하기 위한 시간을 종래에 비해 현저히 단축할 수 있다.

이때, 상기 히팅부(53)는 지중에서 발생되는 물에 의해 변질되거나 감전사고가 발생되지 않도록 방수처리된다.

아울러, 상기 보존부(60)는 히팅부(52)에 의해 가열되어 고온으로 가열된 수용부(51)의 온도를 보존시킴에 따라 히팅부(52)의 작동이 정지되더라도 상기 토사 및 지열집열부(20)에 지속적으로 열이 전도되록 한다. 이로 인해 히팅부(52)를 작동시키기 위한 전력소모를 획기적으로 절감할 수 있다.

또한, 상기 보존부(60)로 인해 토사 및 지열집열부(20)에 고온을 지속적으로 공급할 수 있기 때문에, 토사 및 지열집열부(20)의 온도가 급격하게 낮아지지 않도록 하며, 이로 인해 지열히트펌프(30)로 공급하기 위한 열매체의 생성속도가 느려지지 않고 항상 빠르게 이루어지도록 할 수 있다.

상기 단열부(54)는 공지의 단열재에 의해 형성되며, 접착제 또는 다수개의 결속끈을 통해 상기 수용부(51)의 외면 전체를 감싸는 형태로 설치된다.

이러한 단열부(54)는 상기 히팅부(53)에서 발생된 열 또는 보존부(60)에 의해 보존되고 있는 열기가 수용부(51)의 외부로 발산되지 않도록 하므로서, 수용부(51)의 보온효과를 향상시켜 지열히트펌프(30)로 공급하기 위한 열매체의 온도가 저하되지 않도록 한다.

상기 마찰열발생부(70)는 상기 측벽부(512)에 설치되며 승강작동을 통해상기 보존부(60)에 마찰열을 발생시키는 것으로, 승강부(71), 마찰열증가부(72)를 포함한다.

이때, 상기 마찰열발생부(70)는 보존부(60)에 충분한 마찰열을 발생시킬 수 있도록 두 개 이상이 서로 간격을 두고 설치된다.

상기 승강부(71)는 후술되는 마찰열증가부(72)를 승강시키는 승강축 역할을 하는 것으로, 상기 주입홀(512b)를 관통하여 제3공간부(S3)에 저장된 보존부(60)에 담겨지도록 측벽부(512)에 수직 설치되되, 상측은 상기 측벽부(512)의 상측으로 돌출된다.

이때, 상기 측벽부(512)와 승강부(71)의 결합부위는 틈새가 발생하지 않도록 밀봉 처리된다.

상기 승강부(71)의 양측면에는 마찰열증가부(72)를 설치하기 위한 제1브라켓(711)이 형성되고, 상기 승강부(71)의 상면에는 후술되는 승강구동부(73)를 설치하기 위한 제2브라켓(712)이 형성된다.

이때, 상기 제1브라켓(711)은 마찰열증가부(72)를 다수개로 설치할 수 있도록 승강부(71)의 길이방향을 따라 서로 간격을 두고 형성된다.

상기 마찰열증가부(72)는 제3공간부(S3)에 저장된 보존부(60)의 마찰열을 발생시키는 것으로, 상기 제3공간부(S3)에 해당되는 승강부(71)의 외면에 설치된다.

구체적으로, 상기 마찰열증가부(72)의 일측면에는 상기 제1브라켓(711)의사이에 수용되는 반원형 형상의 연결부(721)가 형성된다.

그리고, 볼트 및 너트로 적용되는 제1결합장치(150)를 통해 상기 연결부(721)를 제1브라켓(711)에 고정할 수 있다.

이로 인해 상기 마찰열증가부(72)는 상기 볼트를 축으로 하여 상,하 방향으로 회동될 수 있다.

이때, 상기 볼트 및 너트 대신 'ㅗ' 형상의 핀과 링 형상으로 형성되며 상기 핀에 장착되는 고정구로 적용하여 상기 마찰열증가부(72)를 승강부(71)에 결합할 수도 있다.

이러한 마찰열증가부(72)는 사각형 형상으로 형성되고, 회동시 보존부(60)를 통과시키기 위한 관통홀(72a)이 상,하 방향으로 관통 형성된다.

상기 관통홀(72a)은 보존부(60)를 원활하게 통과시킬 수 있도록 다수개가 서로 간격을 두고 형성된다.

이때, 상기 승강부(71) 및 마찰열증가부(72)는 유동성을 갖는 보존부(60)에 담겨지기 때문에 방청성 및 내구성을 갖는 재질로 이루어짐이 바람직하다.

상기 승강구동부(73)는 상기 승강부(71)를 승강시키기 위한 것으로, 유압실린더 또는 공압실린더가 적용된다.

상기 승강구동부(73)는 피스톤의 끝단이 상기 제2브라켓(712)의 사이에 수용된다.

그리고, 볼트 및 너트로 적용되는 제2결합장치(160)를 통해 승강구동부(73)의 피스톤을 제2브라켓(712)에 고정할 수 있다.

이로 인해 상기 마찰열증가부(72)는 상기 볼트를 축으로 하여 상,하 방향으로 회전될 수 있다.

도 4 및 도 5와 바와 같이, 승강구동부(73)를 작동시켜 승강부(71)를 반복적으로 하강시키거나 상승시키면 상기 마찰열증가부(72)는 보존부(60)의 저항에 의해 상,하 방향으로 회동되며, 이로 인해 보존부(60)는 분자간 마찰에 의해 마찰열을 발생한다.

그리고, 상기 마찰열증가부(72)가 상,하 방향으로 회동되는 과정에서는 통과홀(72a)을 통해 보존부(60)의 일부가 통과되기 때문에 마찰열을 발생한 보존부(60)가 서로 고루게 섞이게 된다.

즉, 마찰열증가부(72)의 물리적 작동을 통해 보존부(60)의 온도 및 수용부(51)의 온도를 보다 증가시킬 수 있고, 이로 인해 토사 및 지열집열부(20)로 전달되는 열기가 보다 고온이 되도록 할 수 있는 것이다.

한편, 상기 수용부(51)와 지열집열부(20)의 사이에는 상기 수용부(51)에서 발생된 열을 토사 및 지열집열부(20)에 전도시키는 열전도부(80)가 설치된다.

상기 열전도부(80)는 원형 또는 사각형 단면 형상을 갖는 막대 형태이며, 다수개가 상기 수용부(51)와 매설관(21)의 사이에 서로 간격을 두고 배치된 상태에서 일측이 상기 측벽부(512)의 내측면에 용접 또는 볼팅 결합되고, 이와 반대되는 타측은 상기 매설관(21)의 외측면에 용접 또는 볼팅 결합된다.

상기 열전도부(80)는 열전도도가 우수한 알루미늄, 구리, 스테인레스강(SUS)과 같은 금속 재질로 형성된다.

이러한 열전도부(80)는 상기 수용부(51)와 매설관(21)에 고루게 분포되어 상기 수용부(51)에서 발생된 열을 상기 지열집열부(20)에 직접적으로 전달하므로서, 지열히트펌프(30)로 공급하기 위한 열매체의 생성속도가 보다 빠르게 이루어지도록 한다.

또한, 상기 열전도부(80)는 다수개가 토사에 고루게 분포되는 형태로 매설되어 토사의 온도를 직접적으로 증가시킴에 따라, 지열히트펌프(30)로 공급하기 위한 열매체의 생성속도가 보다 빠르게 이루어지도록 할 수 있다.

아울러, 상기 열전도부(80)는 수용부(51)와 지열집열부(20)를 강결하게 연결 및 일체화되도록 하는 기능도 수행하므로서, 상기 수용부(51)와 지열집열부(20)가 지중에서 토사의 수직 토압이나 수평 토압에 대한 버팀강성을 갖도록 하여 휘어지거나 변형되지 않으며 구조적으로 안정성을 확보할 수 있도록 한다.

또한, 지중에서 발생되는 토압 및 지상측에서 수용부(51)와 지열집열부(20)로 전달되는 하중 또는 토압이 상기 다수개의 열전도부(80)들에 고루게 분산됨에 따라, 수용부(51)와 지열집열부(20)의 일정한 품질을 지속적으로 유지할 수 있다.

이상 설명한 열전도부(80)에는 부가 열전도부(90)가 형성된다.

상기 부가 열전도부(90)는 상기 수용부(51) 또는 열전도부(80)에서 발열된 열을 토사에 직접적으로 전달시키는 것으로, 원형 또는 사각형 단면 형상을 갖는 막대 형태이며, 상기 열전도부(80)에 일체로 형성되거나 용접을 통해 결합될 수 있다.

상기 부가 열전도부(90)는 다수개가 상기 열전도부(80)의 외면에 방사상으로 형성되되, 상층부에 위치된 부가 열전도부(90)와 하층부에 위치된 부가 열전도부(90)가 지그재그 형태로 형성된다.

이로 인해 상기 부가 열전도부(90)는 토사에 고루게 분포되는 형태로 매설됨에 따라 지열히트펌프(30)로 공급하기 위한 열매체의 생성속도가 더욱더 빠르게 이루어지도록 할 수 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 지열을 이용한 온수공급장치를 이용한 실시예를 설명한다.

본 발명은 지하 400미터 내지 450미터에 존재하는 온수로부터 지중열을 회수하여 급탕수를 가열하고, 상기 급탕수를 개별보일러(110)나 건물에 설치된 수도밸브(120)를 통해 배출되도록 한 것이다.

지열집열부(20)의 매설관(21)을 표사층으로 된 지하 30미터 내지 50미터에 설치하고, 표사층 밑에 위치하는 암반층부터는 매설관(21) 내부로 드릴과 같은 굴착장비를 통해 지표면으로부터 400미터 내지 450미터에 존재하는 15 내지 20의 따뜻한 물이 상승하여 지중열회수열교환기(40) 측으로 이송된다.

그리고, 지중열회수열교환기(40)에서는 냉수가 유동하는 냉수관(41)과 지중열을 포함한 따뜻한 물이 유동하는 지중열이송관(22)이 열교환하도록 구성되어 지중열이송관(22) 내부로 유동하는 지중열을 포함한 따뜻한 물은 냉수관(41)의 냉수와 열교환하는 과정에서 온도를 빼앗겨 차가워진 상태로 다시 매설관(21)으로 배출되고, 냉수관(41) 내부를 유동하는 냉수는 지중열을 포함한 물로부터 열을 빼앗아 온도가 상승된 상태로 지열히트펌프(30)의 증발기(34)측으로 유동된다.

상기 매설관(21)으로 가열부(50)와 보존부(60) 및 마찰열발생부(70)를 통해 매설관(21) 내부의 물은 가열된 상태이므로 차가워진 상태의 물이 유입되더라도 영향을 미치지 않으며, 항상 고온을 유지할 수 있다.

한편, 상기 지열히트펌프(30)의 증발기(34)에서는 냉매관 내부의 냉매가 냉수관(41) 내부의 냉수로부터 열기를 빼앗아 증발될 수 있고, 냉수관(41)의 냉수는 다시 차가워진 상태로 지중열회수열교환기(40) 측으로 이동되며, 이와 같은 과정을 반복하게 된다.

그리고, 상기 지열히트펌프(30)의 증발기(34)에서 온도를 빼앗아 증발된 냉매는 이후 압축기(31)를 거쳐 고온고압의 상태로 압축되어 응축기(32)로 들어가게 되고, 응축기(32)에서는 그 냉매관 내부의 고온고압 상태의 냉매가 급탕가열관(100) 내부의 급탕수와 열교환하는 과정에서 온도가 내려간 상태로 팽창밸브(33)를 거쳐 증발기(34)로 순환하는 과정을 반복하게 되고, 급탕가열관(100)의 급탕수는 냉매로부터 온도를 빼앗아 다시 급탕탱크(10)로 유입되는 것이다.

이때, 급탕가열관(100)은 급탕탱크(10) 내부의 새로운 물을 지열히트펌프(30)측으로 순환시켰다가 열을 얻은 후 급탕탱크(10)로 다시 공급하는 과정을 지속적으로 반복하게 되므로 급탕탱크(10) 내부에 채워진 물은 지속적으로 열기가 축적되어 뜨겁게 가열된다.

상기 급탕탱크(10) 내부에서 지속적으로 예열된 급탕수는 급수구(11)를 통해 물이 공급됨과 동시에 그 압력에 의해 급탕탱크(10)의 상단부에 연결된 급탕공급관(12)을 통해 이동된다.

이때, 하절기의 경우 난방을 하지 않고 급탕만 약간 필요하게 되므로 급탕관(140)과 급탕공급관(12)에 설치된 밸브(V1,V2)를 잠그고, 분지관(130)에 설치된 밸브(V3)만 열어주어 급탕수를 수도밸브(120)로 직접 배출시킬 수 있도록 할 수 있다.

그리고, 동절기의 경우 난방을 실시함은 물론 급탕탱크(10)에 의해 예열되는 온도만으로는 충분히 뜨거운 물을 공급할 수 없으므로 급탕관(140)과 급탕공급관(12)에 설치된 밸브(V1,V2)는 열어주고, 분지관(130))에 설치된 밸브(V3)는 잠가주어 급탕수가 개별보일러(110)의 내부로 이동하도록 할 수 있다.

이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다.

10 : 급탕탱크 11 : 급수구
12 : 급탕공급관 20 : 지열집열부
21 : 매설관 22 : 지중열이송관
23 : 펌프 30 : 지열히트펌프
31 : 압축기 32 : 응축기
33 : 팽창밸브 34 : 증발기
40 : 지중열회수열교환기 41 : 냉수관
50 : 가열부 51 : 수용부
511 : 바닥부 512 : 측벽부
512b : 주입홀 513 : 제1구획벽
514 : 제2구획벽 52, 52' : 열전도매체
53 : 히팅부 54 : 단열부
60 : 보존부 70 : 마찰열발생부
71 : 승강부 711 : 제1브라켓
72 : 마찰열증가부 72a : 통과홀
721 : 연결부 73 : 승강구동부
80 : 열전도부 90 : 부가 열전도부
100 : 급탕가열관 110 : 보일러
120 : 수도밸브 130 : 분지관
140 : 급탕관

Claims

수요처에 온수를 공급하는 급탕탱크,
지중에 매설되고 지열을 집열하는 지열집열부,
상기 급탕탱크 및 지열집열부와 연결되며, 상기 지열집열부로부터 지열원을 공급 받아 상기 급탕탱크에 열매체를 공급하는 지열히트펌프,
상기 지열집열부와 일정간격 이격되고 상기 지열집열부가 설치된 지중을 가열시켜 상기 지열히트펌프에 공급되는 지열원의 생성속도를 증가시키는 가열부,
상기 가열부에 저장되며 상기 가열부에 의해 가열되어 상기 가열부의 온도를 보존시키는 유동성을 갖는 보존부,
상기 가열부에 설치되며 승강작동을 통해 상기 보존부에 마찰열을 발생시키는 마찰열발생부를 포함하는 지열 회수를 통한 급탕수 공급장치.
제1항에 있어서,
상기 가열부는,
상기 지열집열부 및 상기 지열집열부 주위에 존재하는 토사를 감싸는 바닥부와 측벽부를 포함하되, 상기 측벽부와 바닥부의 내부에 제1구획벽과 제2구획벽을 통해 구획되는 제1공간부와 제2공간부 및 제3공간부가 형성된 수용부,
상기 제1공간부와 제2공간부에 각각 수용되는 열전도매체,
상기 수용부를 가열시켜 발생된 열이 토사 및 지열집열부에 전달되도록는 히팅부,
상기 수용부의 외면에 설치되는 단열부를 포함하는 지열 회수를 통한 급탕수 공급장치.
제2항에 있어서,
상기 보존부는 상기 제3공간부에 저장되어 상기 히팅부에 의해 가열되고,
상기 마찰열발생부는,
상기 측벽부의 제3공간부에 승강 가능하게 설치되는 승강부,
상기 승강부의 외면에 상,하 방향으로 회동가능하게 설치되는 마찰열증가부,
상기 승강부를 승강시켜 상기 마찰열증가부가 보존부의 저항에 의해 상,하 방향으로 회동되면서 마찰열 발생을 증가시키도록 하는 승강구동부를 포함하는 지열 회수를 통한 급탕수 공급장치.
제3항에 있어서,
상기 마찰열증가부는 상,하 방향으로 회동시 상기 보존부를 통과시키기 위한 다수개의 통과홀을 포함하는 지열 회수를 통한 급탕수 공급장치.
제4항에 있어서,
상기 수용부와 지열집열부 사이에 서로 간격을 두고 설치되고, 상기 수용부의 열을 토사 및 지열집열부에 전도시키는 열전도부,
상기 열전도부의 외주면에 서로 간격을 두고 형성되고 상기 열전도부를 따라 이동되는 열을 토사에 전도시키는 부가 열전도부를 포함하는 지열 회수를 통한 급탕수 공급장치.